(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に設置された複数の信号発信機からの受信レベルに基づいて前記空間における受信部の位置を推定する位置推定装置であって、
前記受信部は、前記複数の信号発信機からの信号を受信し、
前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストと、前記複数の信号発信機の設置位置を示す設置位置情報と、を記憶する記憶部と、
第１着目時刻から過去に遡った過去時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルから求めた平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する場合、合致した前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記受信部の位置を推定する位置推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置推定装置であって、
前記想定上位リストは、前記信号発信機の設置位置と前記測位地点の位置とに基づいて設定されることを特徴とする位置推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の位置推定装置であって、
前記想定上位リストは、さらに、前記空間に存在する障害物の位置及び形状に基づいて設定されることを特徴とする位置推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の位置推定装置であって、
前記記憶部は、前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＭ個（ただし、ＭはＮより大きい）の組み合わせを示す予備リストをさらに記憶し、
前記位置推定部は、前記平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致しない場合、前記平滑値において上位Ｍ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記予備リストの何れかの組み合わせに合致する前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から前記第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記受信部の位置を推定することを特徴とする位置推定装置。
【請求項５】
空間に存在する信号発信機の位置を推定する位置推定装置であって、
前記空間に設置され前記信号発信機からの信号を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部のうち前記空間における前記信号発信機の各位置において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストと、前記複数の受信部の設置位置を示す設置位置情報と、を記憶する記憶部と、
第１着目時刻から過去に遡った過去時刻までの前記受信部毎の受信レベルの平滑値において上位Ｎ個に該当する前記受信部の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する場合、合致した前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該第２着目時刻までの前記受信部毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記信号発信機の位置を推定する位置推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の受信レベルに基づいて装置の位置を推定する位置推定装置及び位置推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空間に設置された複数のビーコン等の電波発信機からの受信電波強度（以下、「受信レベル」という）に基づいて端末の現在位置を推定する技術が利用されている。このような、受信レベルを利用した測位技術では、反射（マルチパス）や干渉等のフェージングやノイズの影響により、受信レベルに対して距離的な減衰以外の変動が生じ、結果として推定された現在位置に誤差を生じるおそれがあった。
【０００３】
そこで、複数のタイミングにて受信した電波の受信レベルを平均化した平均レベルを用いることによって、測位におけるフェージング等の影響を抑制し、測位精度を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７８０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受信信号の平均レベルを用いて測位する場合、受信レベルを平均する期間を長くし、平均化に用いる受信データのデータ数を多くすると、端末が移動している場合に現在時刻における位置をリアルタイムに反映しなくなり、測位結果の時間的追随性が低下する。その一方で、平均する期間を短くすると、フェージングの影響を十分に抑制できなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、受信レベルを平均化する際の妥当な期間を設定して、時間的な追随性の低下を抑制しつつ、測位精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、空間に設置された複数の信号発信機からの受信レベルに基づいて前記空間における受信部の位置を推定する位置推定装置であって、前記受信部は、前記複数の信号発信機からの信号を受信し、前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストと、前記複数の信号発信機の設置位置を示す設置位置情報と、を記憶する記憶部と、第１着目時刻から過去に遡った過去時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルから求めた平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する場合、合致した前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記受信部の位置を推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする位置推定装置である。
【０００８】
本発明の別の態様は、空間に設置された複数の信号発信機からの受信レベルに基づいて前記空間における位置を推定する位置推定プログラムであって、コンピュータを、第１着目時刻から過去に遡った第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルから求めた平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する前記第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該合致する第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記複数の信号発信機の設置位置を示す設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における位置を推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする位置推定プログラムである。
【０００９】
ここで、前記想定上位リストは、前記信号発信機の設置位置と前記測位地点の位置とに基づいて設定されることが好適である。
【００１０】
また、前記想定上位リストは、さらに、前記空間に存在する障害物の位置及び形状に基づいて設定されることが好適である。
【００１１】
また、前記記憶部は、前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＭ個（ただし、ＭはＮより大きい）の組み合わせを示す予備リストをさらに記憶し、前記位置推定部は、前記平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致しない場合、前記平滑値において上位Ｍ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記予備リストの何れかの組み合わせに合致する前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から前記第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記受信部の位置を推定することが好適である。
【００１２】
本発明の別の態様は、空間に存在する信号発信機の位置を推定する位置推定装置であって、前記空間に設置され前記信号発信機からの信号を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部のうち前記空間における前記信号発信機の各位置において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストと、前記複数の受信部の設置位置を示す設置位置情報と、を記憶する記憶部と、第１着目時刻から過去に遡った過去時刻までの前記受信部毎の受信レベルの平滑値において上位Ｎ個に該当する前記受信部の組み合わせが前記想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する場合、合致した前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該第２着目時刻までの前記受信部毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記信号発信機の位置を推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする位置推定装置である。
【００１３】
本発明の別の態様は、空間に設置された複数の信号受信機における受信レベルに基づいて前記空間に存在する信号発信機の位置を推定する位置推定プログラムであって、コンピュータを、第１着目時刻から過去に遡った第２着目時刻までの前記信号受信機毎の受信レベルの平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号受信機の組み合わせが前記複数の信号受信機のうち前記空間における前記信号発信機の各位置において想定される受信レベルの上位からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の組み合わせを示す想定上位リストの何れかの組み合わせに合致する前記第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から当該合致する第２着目時刻までの前記信号受信機毎の受信レベルの平滑値及び前記複数の信号受信機の設置位置を示す設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における位置を推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする位置推定プログラムである。
【００１４】
ここで、前記想定上位リストは、前記信号受信機の設置位置と前記測位地点の位置とに基づいて設定されることが好適である。
【００１５】
また、前記想定上位リストは、さらに、前記空間に存在する障害物の位置及び形状に基づいて設定されることが好適である。
【００１６】
また、前記記憶部は、前記複数の信号発信機のうち前記空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＭ個（ただし、ＭはＮより大きい）の組み合わせを示す予備リストをさらに記憶し、前記位置推定部は、前記平滑値において上位Ｎ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記予備リストの何れかの組み合わせに合致しない場合、前記平滑値において上位Ｍ個に該当する前記信号発信機の組み合わせが前記予備リストの何れかの組み合わせに合致する前記過去時刻のうち前記第１着目時刻に最も近い第２着目時刻を求め、前記第１着目時刻から前記第２着目時刻までの前記信号発信機毎の受信レベルの平滑値及び前記設置位置情報に基づいて前記第１着目時刻における前記受信部の位置を推定することが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、時間的な追随性の低下を抑制しつつ、測位精度を向上させた位置推定装置及び位置推定プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態における位置推定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における位置推定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における設置位置情報の登録例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における想定上位リストの登録例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における想定上位リストの設定方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における想定上位リストの設定方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における予備リストの登録例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における受信レベルテーブルの登録例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における受信レベルテーブル及び平均レベルテーブルの登録方法を説明するタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における平均レベルテーブルの登録例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における位置推定方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態における位置推定方法を説明する図である。
【図１３】変形例における位置推定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜システム構成＞
本発明の実施の形態における位置推定システム１００は、図１に示すように、位置推定装置１０２及び発信機１０４（１０４ａ〜１０４ｊ）を含んで構成される。位置推定システム１００は、複数の発信機１０４を備え、位置推定装置１０２によって各発信機１０４から発信された信号を受信し、受信した信号の受信信号強度（以下、「受信レベル」という）に基づいて位置推定装置１０２の位置を推定する。
【００２０】
発信機１０４は、空間内に設置され、ビーコン信号を出力する信号発信手段を備える。発信機１０４は、例えば、施設内の天井に取り付けられ、ビーコン信号を電波や音波等として発信する。発信機１０４は、図１に示すように、３つの発信機１０４の配置点を結ぶと正三角形となるように周期的に配置することが好適である。
【００２１】
ビーコン信号は、位置推定装置１０２で受信することによって位置を初めとした各種の情報を取得するための信号である。本実施の形態では、ビーコン信号は、発信元の発信機１０４の空間内の設置位置を特定できる情報を含む。例えば、ビーコン信号に発信元の発信機１０４を特定する発信機識別子を含めることによって、発信機識別子と発信元の発信機１０４の設置位置とを関連付けたデータベースを参照することで受信された発信機識別子から発信元の発信機１０４の設置位置を取得することができる。
【００２２】
位置推定装置１０２は、図２の機能ブロック図に示すように、受信部１０、位置推定部１２、記憶部１４、入力部１６及び出力部１８を含んで構成される。位置推定装置１０２は、一般的なコンピュータにより位置測位プログラムを実行することにより実現することができる。
【００２３】
受信部１０は、発信機１０４からビーコン信号を受信する。ビーコン信号が電波である場合、受信部１０は電波受信器、増幅器等を備える。受信されたビーコン信号は、位置推定部１２に入力される。
【００２４】
位置推定部１２は、発信機１０４から受信したビーコン信号に基づいて位置推定装置１０２の位置を推定する手段として機能する。位置推定部１２は、受信レベル測定手段１２ａ、平均演算手段１２ｂ、妥当性判定手段１２ｃ及び位置演算手段１２ｄを含んで構成される。
【００２５】
受信レベル測定手段１２ａは、発信機１０４から受信された信号（ビーコン信号）の信号強度（受信レベル）を測定する手段である。発信機１０４からの信号が電波である場合、受信された電波の振幅を受信レベルとして検出する。
【００２６】
平均演算手段１２ｂは、ある時刻を第１着目時刻とし、第１着目時刻から第１着目時刻より過去の第２着目時刻までの平均期間に亘って、受信レベル測定手段１２ａで測定された各発信機１０４からの信号の受信レベルを発信機１０４毎に平均化した平均値（平均レベル）を算出する処理を行う手段である。第１着目時刻、第２着目時刻、平均期間の設定方法及び受信レベルの平均化の方法については後述する。
【００２７】
妥当性判定手段１２ｃは、平均レベルが位置の推定に用いるデータとして妥当な値となっているか否かを判定する手段である。具体的には、妥当性判定手段１２ｃは、平均演算手段１２ｂにおいて平均期間に亘って平均化された各発信機１０４からの信号の平均レベルのうち高い方から上位Ｎ個（ただし、Ｎは２以上）に該当する発信機１０４の組み合わせが後述する想定上位リスト１４ｂに登録された組み合わせの何れかに合致するか否かを判定する。想定上位リスト１４ｂに合致する発信機１０４の組み合わせがあれば、各発信機１０４から受信された信号の受信レベルは位置推定装置１０２の位置の推定に用いるデータとして妥当なものであるとして、当該平均期間に亘る信号の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置の推定を行う。想定上位リスト１４ｂに合致する発信機１０４の組み合わせに合致しなければ、各発信機１０４から受信された信号の受信レベルは位置推定装置１０２の位置の推定に用いるデータとして妥当なものでないとして、当該平均期間に亘る信号の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置の推定を行わない。
【００２８】
また、想定上位リスト１４ｂに合致する発信機１０４の組み合わせがない場合、妥当性判定手段１２ｃは、平均演算手段１２ｂにおいて平均期間に亘って平均化された各発信機１０４からの信号の平均レベルのうち上位Ｍ個（ただし、ＭはＮより大きい）に該当する発信機１０４の組み合わせが後述する予備リスト１４ｃに登録された組み合わせの何れかに合致するか否かを判定するようにしてもよい。予備リスト１４ｃに合致する発信機１０４の組み合わせがあれば、各発信機１０４から受信された信号の受信レベルは位置推定装置１０２の位置の推定に用いるデータとしてある程度は妥当なものであるといえ、当該平均期間に亘る信号の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置の推定を行う。予備リスト１４ｃに合致する発信機１０４の組み合わせがなければ、各発信機１０４から受信された信号の受信レベルは位置推定装置１０２の位置の推定に用いるデータとして妥当なものでないといえ、当該平均期間に亘る信号の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置の推定を行わない。
【００２９】
位置演算手段１２ｄは、妥当性判定手段１２ｃにおいて妥当であると判定された第１着目時刻から第２着目時刻に亘る各発信機１０４からの受信信号の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の空間内での位置を推定する処理を行う手段である。位置演算手段１２ｄにおける位置推定装置１０２の位置の推定方法については後述する。
【００３０】
記憶部１４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ等のメモリ装置を含んで構成される。記憶部１４は、少なくとも設置位置情報１４ａ、想定上位リスト１４ｂ、予備リスト１４ｃ、受信レベルテーブル１４ｄ及び平均レベルテーブル１４ｅを記憶する。
【００３１】
設置位置情報１４ａは、図３に示すように、空間内における各発信機１０４の設置位置を登録したデータベースである。図３の例では、発信機１０４毎に関連付けて平面内おける位置（緯度及び経度）が登録されているが、さらに高度等の情報を加えて３次元の位置情報を登録してもよい。また、緯度、経度、高度に限らず、３次元空間のある位置を基準とした座標値（ｘ、ｙ、ｚ）からなる位置情報を登録してもよい。
【００３２】
想定上位リスト１４ｂは、図４に示すように、空間の各測位地点において想定される受信レベルにおいて高い方からＮ個（ただし、Ｎは２以上）の発信機１０４の組み合わせを示すデータベースである。図４は、Ｎを３とした場合の例を示している。
【００３３】
想定上位リスト１４ｂは、各発信機１０４から位置推定装置１０２が受信した信号の受信レベルの実測値から設定することができる。すなわち、発信機１０４のいずれかから信号を受信できる測位地点毎に位置推定装置１０２による信号の受信レベルを予め実測し、当該実測結果の受信レベルを「空間に各測位地点において想定される受信レベル」とみなす。そして、当該実測結果において高い方からＮ個の発信機１０４を抽出し、これらＮ個の抽出された発信機１０４の組み合わせを想定上位リスト１４ｂにおける一組として登録する。このように、空間内の代表的な測位地点における受信レベルを実測して、Ｎ個の抽出された発信機１０４の組み合わせをそれぞれ登録していくことによって想定上位リスト１４ｂを設定することができる。
【００３４】
また、想定上位リスト１４ｂは、空間の各測位地点から幾何学的に最も近くに存在するＮ個の発信機１０４を選択し、これら選択されたＮ個の発信機１０４の組み合わせを想定上位リスト１４ｂとして登録してもよい。例えば、図５において、測位地点Ｐ１から最も近い３個の発信機１０４は発信機１０４ａ、発信機１０４ｂ、発信機１０４ｅとなる。したがって、測位地点Ｐ１に対して発信機１０４ａ、発信機１０４ｂ、発信機１０４ｅの組み合わせを想定上位リスト１４ｂにおける一組として登録する。このように、空間内の代表的な測位地点から最も近い３個の発信機１０４の組み合わせによって想定上位リスト１４ｂを設定することができる。なお、図５に示すように、発信機１０４が空間に略正多角形（同図では正三角形）状に規則的に配置されているときは、当該正多角形の頂点をなす発信機１０４の組み合わせによって想定上位リスト１４ｂを設定することができる。すなわち、図５に示すように、正三角形状に規則的に配置されているときは、各三角形を構成する３つの頂点をなす発信機１０４を一組の組み合わせとし、各組み合わせから想定上位リスト１４ｂを設定することができる。
【００３５】
なお、図６に示すように、空間に存在する壁や什器等の障害物１０６が存在する場合、障害物１０６による信号の到達への影響を考慮して想定上位リスト１４ｂを設定することが好適である。例えば、障害物１０６の領域を電波等の信号が通過できない領域をみなし、測位地点Ｐ２から発信機１０４ｅまでの直線距離ではなく障害物１０６を迂回した場合の距離を考慮して測位地点Ｐ２から最も近くに存在するＮ個の発信機１０４を選択することが好適である。図６においては、測位地点Ｐ２から直線的に最も近い３個の発信機１０４は発信機１０４ｅ、発信機１０４ｆ、発信機１０４ｉであるが、迂回距離を考慮すると測位地点Ｐ２から最も近い３個の発信機１０４は発信機１０４ｆ、発信機１０４ｉ、発信機１０４ｊとなる。したがって、測位地点Ｐ２に対して発信機１０４ｆ、発信機１０４ｉ、発信機１０４ｊの組み合わせを想定上位リスト１４ｂにおける一組として登録する。
【００３６】
また、位置推定装置１０２との間において障害物１０６を直線的に跨がないＮ個の発信機１０４の組み合わせを想定上位リスト１４ｂに設定してもよい。また、障害物１０６の材料の特性等を考慮して三次元モデル等を用いて既知の電波伝搬シミュレーションを行うことによって、空間の各測位地点において想定される受信レベルにおいて高い方からＮ個の発信機１０４の組み合わせを求め、想定上位リスト１４ｂを設定してもよい。
【００３７】
予備リスト１４ｃは、図７に示すように、複数の発信機１０４のうち空間の各測位地点において想定される受信レベルの上位からＭ個（ただし、ＭはＮより大きい）の組み合わせを示すデータベースである。図７は、Ｍを４とした場合の例を示している。予備リスト１４ｃは、想定上位リスト１４ｂと同様の方法で設定することができる。
【００３８】
なお、予備リスト１４ｃは各測位地点において想定される受信レベルの上位からＮ個より多いＭ個の組み合わせを登録するものであるので、予備リスト１４ｃは想定上位リスト１４ｂよりも組み合わせの数は増加する。
【００３９】
受信レベルテーブル１４ｄは、図８に示すように、各測定タイミングにおいて位置推定装置１０２で受信された各発信機１０４からの信号の受信レベルを登録するデータベースである。図９のタイミングチャートに示すように、各発信機１０４からの信号を位置推定装置１０２において受信する度に、その受信レベルを受信レベルテーブル１４ｄに順に記録する。これによって、受信レベルテーブル１４ｄには、各発信機１０４からの信号の受信レベルが最近の測定タイミングから過去に亘って測定タイミング−ｔ１，−ｔ２・・・毎に受信レベルＳ１，Ｓ２・・・のように時系列に記録される。
【００４０】
平均レベルテーブル１４ｅは、図１０に示すように、測定タイミングにおける位置推定装置１０２での受信レベルの時間的な平均値を発信機１０４毎に平均レベルとして登録するデータベースである。例えば、図９のタイミングチャートに示すように、平均化する時間（平均期間）を時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・に設定した場合、それぞれ現時刻から過去の測定タイミング−ｔ１，−ｔ２，−ｔ３・・・に遡って受信レベルの平均値を平均レベルＡ１，Ａ２・・・を算出する。例えば、平均レベルＡ１は、最近の測定タイミングｔ１における発信機１０４毎の信号の受信レベルＳ１となる。平均レベルＡ２は、各発信機１０４に対する測定タイミングｔ１での受信レベルＳ１と測定タイミングｔ２での受信レベルＳ２との平均値となる。平均レベルＡ３は、各発信機１０４に対する測定タイミングｔ１での受信レベルＳ１、測定タイミングｔ２での受信レベルＳ２、測定タイミングｔ３での受信レベルＳ３の平均値となる。以下、同様に平均レベルＡ４，Ａ５・・・も算出することができる。
【００４１】
平均レベルは、単に受信レベルの算術平均とすることができる。この場合、平均レベルＡ１＝Ｓ１、平均レベルＡ２＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２、平均レベルＡ３＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）／３・・・となる。また、平均レベルは、時間を考慮した平均値としてもよい。この場合、平均レベルＡ１＝｛Ｓ１×ｔ１＋Ｓ２×（Ｔ１−ｔ１）｝／Ｔ１、平均レベルＡ２＝｛Ｓ１×ｔ１＋Ｓ２×（ｔ２−ｔ１）＋Ｓ３×（Ｔ２−ｔ２）｝／Ｔ２・・・となる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、離散的な測定タイミングｔ１，ｔ２・・・で受信された信号の受信レベルを過去に遡ることによって測定タイミングｔ１，ｔ２・・・毎の平均値を平均レベルとして算出するものとしたが、各発信機１０４からの信号を連続的に受信し、その受信レベルを連続的に平均した値を平均レベルとして平均レベルテーブル１４ｅに登録するようにしてもよい。
【００４３】
なお、本実施の形態では、第１着目時刻において測定された受信レベルからフェージング等の影響を除去するために、平均期間における受信レベルの単純な平均値（平均レベル）を、本発明における平滑値として用いている。しかし、これに限らず、第１着目時刻から第１着目時刻より過去の第２着目時刻までの所定期間内における受信レベルに基づいて、第１着目時刻におけるフェージング等の影響を除去した受信レベルを推定する方法であれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、平均期間内において、測定された受信レベルにおいて、上位と下位の一定数のデータを除いたものを用いて平均値を求めてもよい。これにより、極端な異常値の影響を排除することができる。また、平均せずにフェージング等の影響を除去した受信レベルを推定する方法を用いてもよい。例えば、測定された受信レベルに対して、フェージング等の影響を除去した受信レベルについての確率分布がわかっている場合、測定時刻の異なる複数の受信レベルに対してそれぞれ確率分布を求め、所定期間にわたってそれら確率分布の確率値を乗算していき、その結果、確率値が最も高い受信レベルを、本発明における平滑値とすることもできる。
【００４４】
さらに、第１着目時刻から時間的に離れた他の時刻の受信レベルであるほど、その間における移動による影響を強く受けるため、この移動による影響を考慮して、フェージング等の影響を除去した受信レベルを推定してもよい。例えば、第１着目時刻から離れるほど小さい値となる係数を、各測定時刻における受信レベルに乗算してから平均値を求めてもよい。また、第１着目時刻から離れるほど分散が大きくなるよう他の時刻における確率分布を求め、当該確率分布に基づいて、前述のようにフェージング等の影響を除去した受信レベルを推定してもよい。
【００４５】
入力部１６は、利用者が位置推定装置１０２に対してコマンド等を入力するために用いられる。入力部１６は、例えば、キーボード等の文字入力装置、マウス等のポインティング装置等とすることができる。出力部１８は、利用者に対して位置推定装置１０２での処理結果を表示するために用いられる。出力部１８は、ディスプレイ等の画像表示装置とすることができる。
【００４６】
＜位置推定方法＞
以下、図１１のフローチャートを参照して、位置推定システム１００における位置推定方法を説明する。以下の説明では、位置推定装置１０２によって測定された各発信機１０４からの信号の受信レベルの過去のデータの履歴が受信レベルテーブル１４ｄに蓄積されているものとする。
【００４７】
本実施の形態における位置推定方法では、受信レベルテーブル１４ｄに基づいて第１着目時刻における位置推定装置１０２の位置を推定する処理について説明する。以下の説明では、現時刻を第１着目時刻に設定する。これによって、現時刻における位置推定装置１０２の位置を推定する処理となる。なお、第１着目時刻は現時刻に限定されるものではなく、過去の時刻を第１着目時刻に設定してもよい。例えば、受信レベルの測定タイミング−ｔ２を第１着目時刻に設定することにより、過去の時刻−ｔ２における位置推定装置１０２の位置を推定する処理を行うこともできる。
【００４８】
ステップＳ１０では、受信レベルテーブル１４ｄとして記憶されている受信レベルを平均化する期間（平均期間）の初期値が設定される。平均期間は、平均演算手段１２ｂにおいて各発信機１０４からの受信信号の受信レベルを平均化する第１着目時刻から第２着目時刻までの期間である。平均期間の初期値は、第１着目時刻よりも少なくとも１つの過去の測定タイミングを含むまでの時間とすることが好適である。
【００４９】
ステップＳ１２では、平均レベルの算出処理が行われる。位置推定装置１０２の平均演算手段１２ｂは、設定されている平均期間に亘って発信機１０４毎に受信レベルを平均化した値を平均レベルとして算出して平均レベルテーブル１４ｅに登録する。
【００５０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１２にて算出した平均レベルにおいて、その値が高い方から上位Ｎ個（Ｎは２以上）に該当する発信機１０４の組み合わせが選択される。
【００５１】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４にて選択された発信機１０４の組み合わせが想定上位リスト１４ｂに登録された発信機１０４の組み合わせのいずれかに合致するか否かが判定される。位置推定装置１０２の妥当性判定手段１２ｃは、ステップＳ１４において選択された平均レベルにおいて高い方から上位Ｎ個に該当する発信機１０４の組み合わせに該当する組み合わせが想定上位リスト１４ｂに含まれていればステップＳ１８に処理を移行させ、そうでなければステップＳ２０に処理を移行させる。
【００５２】
ステップＳ１８では、位置推定装置１０２の位置が推定される。位置推定装置１０２の位置演算手段１２ｄは、ステップＳ１２において算出された現在の平均期間、すなわち第１着目時刻（現時刻）から現在設定されている第２着目時刻までの各発信機１０４の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置が推定される。
【００５３】
位置推定装置１０２の位置の推定には、従来技術である各発信機１０４からの平均レベルに基づいた位置推定技術を適用することができる。位置推定装置１０２において受信された各発信機１０４からの信号の平均レベルは、各発信機１０４と位置推定装置１０２との距離に反比例する。そこで、図１２に示すように、各発信機１０４からの信号の平均レベルに基づき、設置位置情報１４ａに登録された各発信機１０４の設置位置から位置推定装置１０２までの距離（図１２中、各発信機１０４を中心とした円弧として示す）を推定し、少なくとも３個以上の発信機１０４からの距離に基づいて位置推定装置１０２の位置Ｐを推定することができる。
【００５４】
なお、位置推定装置１０２の位置の推定には、位置推定装置１０２において受信が可能なすべての発信機１０４の平均レベルを用いてもよいし、位置推定装置１０２において受信が可能な発信機１０４から選択された発信機１０４の平均レベルを用いてもよい。例えば、ステップＳ１６（又は、後述するステップＳ２６）において選択された発信機１０４の平均レベルを用いて位置推定装置１０２の位置を推定してもよい。
【００５５】
位置推定装置１０２の位置が推定されると、出力部１８に位置推定装置１０２の位置を示す情報を表示させる。また、位置推定装置１０２の位置のみならず、位置の推定に用いた平均レベルや平均期間を測位精度の指標として出力させてもよい。すなわち、位置の推定に用いた平均レベルが大きいほど、又は平均期間が短いほど測位精度が高いとする指標を出力させてもよい。あるいは、想定上位リスト１４ｂに合致した第２着目時刻の平均レベルを用いて位置推定したのか（ステップＳ１６−Ｙｅｓ）、予備リスト１４ｃに合致した第２着目時刻の平均レベルを用いて位置推定したのか（ステップＳ２６−Ｙｅｓ）によって、測位精度が異なるように表示してもよい。すなわち、予備リスト１４ｃに合致した第２着目時刻の平均レベルを用いて位置推定した場合は、測位精度が低いことを示す出力を行ってもよい。
【００５６】
ステップＳ２０では、平均期間を増加する処理が行われる。受信レベルテーブル１４ｄに記憶されている受信レベルを平均化する平均期間を現在値から増加させる。すなわち、現在の第２着目時刻をより過去の時刻に再設定し、第１着目時刻から第２着目時刻までの期間を伸ばすことによって平均期間を増加させる。
【００５７】
ステップＳ２２では、平均期間が制限時間Ｔｈ１以上となったか否かが判定される。ステップＳ２０において新たに設定された平均期間が制限時間Ｔｈ１以上になっていればステップＳ２４に処理を移行させ、制限時間Ｔｈ１未満であればステップＳ１２に処理を移行させてステップＳ１２からの処理を繰り返す。
【００５８】
ステップＳ２４では、ステップ１２にて算出した平均レベルにおいて高い方から上位Ｍ個（ＭはＮより大きい）に該当する発信機１０４の組み合わせが選択される。
【００５９】
ステップＳ２６では、選択された発信機１０４の組み合わせが予備リスト１４ｃに登録された発信機１０４の組み合わせのいずれかに合致するか否かが判定される。位置推定装置１０２の妥当性判定手段１２ｃは、ステップＳ２４において選択された平均レベルにおいて高い方から上位Ｍ個に該当する発信機１０４の組み合わせに該当する組み合わせが予備リスト１４ｃに含まれていればステップＳ１８に処理を移行させ、そうでなければステップＳ２８に処理を移行させる。
【００６０】
ステップＳ２８では、平均期間を増加する処理が行われる。ここでは、ステップＳ２０と同様に、受信レベルテーブル１４ｄに記憶されている受信レベルを平均化する期間を現在値から増加させる。
【００６１】
ステップＳ３０では、平均期間が制限時間Ｔｈ２以上となったか否かが判定される。ステップＳ２８において新たに設定された平均期間が制限時間Ｔｈ２以上になっていればステップＳ３２に処理を移行させ、制限時間Ｔｈ２未満であればステップＳ３４に処理を移行させる。
【００６２】
ステップＳ３２では、位置推定装置１０２の測位が失敗したときの処理が行われる。本実施の形態では、測位失敗フラグが設定される。測位失敗フラグが設定された場合、位置推定装置１０２は、測位が失敗したことを示す情報を出力部１８に表示させる等の処理を行うようにしてもよい。あるいは、直近に測位が成功したときの推定した位置情報を出力部１８に表示させる処理を行ったり、予め設定している平均期間にて平均レベルを求めて当該平均レベルによる測位結果及び測位誤差が大きい旨を出力部１８に表示させる処理を行ったりしてもよい。
【００６３】
ステップＳ３４では、平均レベルの算出処理が行われる。ステップＳ１２と同様に、ステップＳ２８において設定された新たな平均期間での各発信機１０４の平均レベルが算出される。その後、処理はステップＳ２４に戻される。
【００６４】
以上のように、第１着目時刻から過去に遡った第２着目時刻までの平均期間を増加させつつ、平均期間における各発信機１０４の受信信号の平均レベルにおいて高い方から上位Ｎ個に該当する発信機１０４の組み合わせが想定上位リスト１４ｂの何れかの組み合わせに合致する第２着目時刻を求め、第１着目時刻から第２着目時刻までの平均期間における各発信機１０４の平均レベル及び設置位置情報１４ａに基づいて第１着目時刻における位置推定装置１０２の位置を推定することができる。
【００６５】
これにより、平均レベルを求めるための平均期間を固定することなく、信号の受信状態に応じて平均期間を柔軟に設定でき、かつ、妥当な推定結果が得られる平均期間における平均レベルを求めることができるようになる。したがって、フェージング等の影響を抑制しつつ、位置精度及び時間追従性が高い位置推定システムを提供することができる。
【００６６】
また、平均レベルの上位Ｎ個に該当する発信機１０４の組み合わせが想定上位リスト１４ｂの何れかの組み合わせに合致しない場合、平均レベルの上位Ｍ個に該当する発信機１０４合わせが予備リスト１４ｃの何れかの組み合わせに合致する第２着目時刻を求め、第１着目時刻から第２着目時刻までの各発信機１０４の平均レベル及び設置位置情報１４ａに基づいて第１着目時刻における位置推定装置１０２の位置を推定することができる。
【００６７】
平均期間を大きくした場合であっても何らかの環境的な要因によって平均レベルが想定上位リストに合致しないことも考えられ、極端に時間追従性が低下することも想定される。しかし、想定上位リストよりも発信機１０４の組み合わせ数が多く、組み合わせの合致条件がより緩和された予備リストを用いることによって、環境的な要因によって極端に時間追従性が低下することを防ぐことができる。
【００６８】
＜実施例＞
以下、図８に示すように受信レベルテーブル１４ｄに各発信機１０４からの受信レベルが記録されている場合について、本実施の形態における位置推定方法の実施例を示す。当該実施例では、現時刻における位置推定装置１０２の位置を推定する場合について説明する。
【００６９】
ステップＳ１０において、図９に示すように、第１着目時刻である現時刻から１つ過去の測定タイミング−ｔ１を含み、測定タイミング−ｔ２を含まない時間Ｔ１が平均期間の初期値として設定される。この場合、測定タイミング−ｔ１における受信レベルＳ１のみが平均化処理の対象となるので、図１０に示すように、各発信機１０４の平均レベルＡ１は想定上位リスト１４ｂにおける各発信機１０４の受信レベルＳ１に一致する。
【００７０】
Ｎが３に設定されている場合、ステップＳ１４では、想定上位リスト１４ｂの平均レベルＡ１において高い方から上位３個に該当する発信機１０４ａ，１０４ｃ，１０４ｄの組み合わせが選択される。ステップＳ１６では、選択された発信機１０４ａ，１０４ｃ，１０４ｄの組み合わせが想定上位リスト１４ｂに登録されているか否かが判定され、想定上位リスト１４ｂにこれらの組み合わせは登録されていなければステップＳ２０に処理が移行される。
【００７１】
ステップＳ２０では、図９に示すように、第１着目時刻（現時刻）からさらに過去の測定タイミング−ｔ２を含み、測定タイミング−ｔ３を含まない時間Ｔ２が新たな平均期間として設定される。この時間Ｔ２が制限時間Ｔｈ１未満であれば、処理はステップＳ１２に戻されて、第１着目時刻（現時刻）から時間Ｔ２の間の各発信機１０４の受信レベルＳ１及びＳ２が平均化されて、図１０に示すように、各発信機１０４の平均レベルＡ２として登録される。
【００７２】
ステップＳ１４では、想定上位リスト１４ｂの平均レベルＡ２において高い方から上位３個に該当する発信機１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｄの組み合わせが選択される。ステップＳ１６では、選択された発信機１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｄの組み合わせが想定上位リスト１４ｂに登録されているか否かが判定され、想定上位リスト１４ｂにこれらの組み合わせが登録されていればステップＳ１８に処理が移行される。ステップＳ１８では、各発信機１０４の平均レベルＡ２に基づいて位置推定装置１０２の位置が推定される。
【００７３】
なお、制限時間Ｔｈ１に到達するまで平均期間を増加させても想定上位リスト１４ｂに該当する発信機１０４の組み合わせが選択されなかった場合、組み合わせに含める発信機１０４の個数をＮ個からＭ個に増加させて、予備リスト１４ｃと合致するか否かを判定し、合致した場合にはそのときの平均レベルを用いて位置推定装置１０２の位置を推定する。
【００７４】
このように、位置推定装置１０２の位置を推定する時刻から過去に遡りつつ各発信機１０４からの受信信号の平均レベルを算出し、各発信機１０４の平均レベルのうち上位の組み合わせが想定上位リスト１４ｂ又は予備リスト１４ｃと合致すればそのときの平均レベルは空間の各測位地点において想定される受信レベルを表わす妥当な値であると判定することができる。したがって、そのときの発信機１０４の平均レベルに基づいて位置推定装置１０２の位置を推定することにより、フェージングの影響を除外して正しい位置を推定することができる。一方、受信レベルを平均化する期間が長くなることを抑制することもでき、位置推定装置１０２が移動している場合であってもリアルタイムに位置を推定することが可能となる。すなわち、受信レベルを平均化する際の妥当な期間を設定して、時間的な追随性の低下を抑制しつつ、測位精度を向上させることができる。なお、平均レベルの高い方から上位Ｎ個（又はＭ個）選択された発信機１０４の組み合わせと、想定上位リスト１４ｂ（又は予備リスト１４ｃ）に登録されている発信機１０４の組み合わせとが合致する第２着目時刻は、複数時刻存在しうる。しかし、それら中で位置推定に利用する平均レベルの第２着目時刻は、第１着目時刻から最も近い時刻とすることが好適である。これにより、妥当な結果の得られる最短の平均期間にて位置推定することができ時間的な追随性の良い測位結果を得ることができる。
【００７５】
＜変形例＞
上記実施の形態では、空間に複数の発信機１０４を配置し、位置推定装置１０２の位置を推定する態様を説明したが、図１３に示すように、空間に複数の受信器１０８を配置し、空間に存在するある発信機１０４の位置を推定する態様とすることもできる。
【００７６】
この場合、位置推定装置１０２は、受信部１０の代わりに各受信器１０８と有線又は無線のネットワークにて通信する通信部（図示せず）を備え、該通信部を介して各受信器１０８にて受信した発信機１０４からのビーコン信号の受信レベルを受信し、当該受信レベルを受信レベルテーブル１４ｄとして記憶させるようにすればよい。この受信レベルテーブル１４ｄを用いて図１１に示した各種処理を同様に実施することによって、位置推定装置１０２において発信機１０４の位置を推定する処理を行うことができる。
【００７７】
なお、本変形例の場合、発信機１０４に位置推定装置１０２の機能を具備させた態様とすることもできる。すなわち、発信機１０４が前述の通信部を有し、当該通信部１９を介して複数の受信器１０８とネットワークにて接続され、各受信器１０８にて受信した発信機１０４からのビーコン信号の受信レベルを受信し、当該受信レベルを受信レベルテーブル１４ｄとして記憶する。そして、当該受信レベルテーブル１４ｄを用いて図１１に示した各種処理を同様に実施することによって、自ら（発信機１０４）の位置を推定することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０  受信部、１２  位置推定部、１２ａ  受信レベル測定手段、１２ｂ  平均演算手段、１２ｃ  妥当性判定手段、１２ｄ  位置演算手段、１４  記憶部、１４ａ  設置位置情報、１４ｂ  想定上位リスト、１４ｃ  予備リスト、１４ｄ  受信レベルテーブル、１４ｅ  平均レベルテーブル、１６  入力部、１８  出力部、１００  位置推定システム、１０２  位置推定装置、１０４  発信機、１０６  障害物、１０８  受信器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006349214.tif 000007
【図７】
0006349214.tif 000008
【図８】
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【図９】
0006349214.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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