特許 6685654 位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6685654

(24)【登録日】2020年4月3日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/02 20100101AFI20200413BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/02 Z

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-104780(P2015-104780)

(22)【出願日】2015年5月22日

(65)【公開番号】特開2016-217945(P2016-217945A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102728

【氏名又は名称】株式会社エヌ・ティ・ティ・データ

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂野 鋭

(72)【発明者】

【氏名】石黒 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】小島 康平

【審査官】 ▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０１４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５０９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１２７９３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 FANG, S.-H. 外２名，“LOCATION FINGERPRINTING IN A DECORRELATED SPACE”，IEEE TRANSACTIONS ON KNOWLEDGE AND DATA ENGINEERING [online]，２００８年 ３月３１日，Volume 20, Number 5，8 Pages，ＵＲＬ，DOI: 10.1109/TKDE.2007.190731

【文献】 FANG, S.-H. 外１名，“Principal Component Localization in Indoor WLAN Environments”，IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING [online]，２０１１年 ２月 ４日，Volume 11, Number 1，Pages 100-110，ＵＲＬ，DOI: 10.1109/TMC.2011.30

【文献】 FANG, S.-H. 外１名，“A Dynamic Hybrid Projection Approach for Improved Wi-Fi Location Fingerprinting”，IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY [online]，２０１１年 ３月２１日，Volume 60, Number 3，Pages 1037-1044，ＵＲＬ，DOI: 10.1109/TVT.2011.2107757

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００ − Ｇ０１Ｓ ５／１４

Ｈ０４Ｗ ４／００ − Ｈ０４Ｗ ９９／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の測定時刻において測定された前記電波の強度に基づく情報を取得する取得部と、
空間相関法に基づいて、前記取得部により取得された複数の測定時刻に係る電波の強度の相関行列を解くことで、前記測定時刻における前記電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを抽出する抽出部と、
前記抽出部により前記安定成分として抽出された前記固有ベクトルと、予め知られた前記端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記記憶部に記憶された対応情報と、前記取得部により取得された電波の強度に基づく情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定する特定部と、を備え、
前記特定部は、
前記測定時刻よりも後の運用時刻において前記取得部によって前記電波の強度を示す情報が取得された場合、前記記憶部に前記対応情報として記憶された複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の前記固有ベクトルを抽出し、
前記抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、前記運用時刻における前記電波の強度を示す電波ベクトルとの内積を算出し、
前記固有ベクトルと前記電波ベクトルとの内積の総和が最大となる前記座標ベクトルが示す位置を、前記運用時刻における前記端末装置の位置として特定する、
位置特定支援装置。

【請求項2】

前記記憶部に記憶された対応情報と、前記取得部により取得された電波の強度に基づく情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定する特定部をさらに備える、
請求項１記載の位置特定支援装置。

【請求項3】

前記抽出部は、前記相関行列を解くことで、前記安定成分を示す固有ベクトルを抽出し、
前記記憶制御部は、前記抽出部により抽出された固有ベクトルを、予め知られた前記端末装置の位置に対応付けて対応情報として前記記憶部に記憶させる、
請求項２記載の位置特定支援装置。

【請求項4】

前記特定部は、前記記憶部に記憶された対応情報に含まれる固有ベクトルと、前記取得部により取得された電波の強度に基づく情報に含まれる所定のベクトルとの類似度を算出し、前記所定のベクトルとの類似度が最大となる前記固有ベクトルと、前記記憶部に記憶された対応情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定する、
請求項３記載の位置特定支援装置。

【請求項5】

前記取得部は、発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の時刻において測定された電波の強度に基づく情報から、前記端末装置により抽出された前記電波の強度における安定成分を示す情報を取得し、
前記特定部は、前記記憶部に記憶された対応情報と、前記取得部により取得された安定成分を示す情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定する、
請求項２記載の位置特定支援装置。

【請求項6】

発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の測定時刻において測定された前記電波の強度に基づく情報を取得し、
空間相関法に基づいて、前記取得した複数の測定時刻に係る電波の強度の相関行列を解くことで、前記測定時刻における前記電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを抽出し、
前記安定成分として抽出した前記固有ベクトルと、予め知られた前記端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶させた対応情報と、前記取得した電波の強度に基づく情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定し、
前記測定時刻よりも後の運用時刻において前記電波の強度を示す情報を取得した場合、前記記憶部に前記対応情報として記憶させた複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の前記固有ベクトルを抽出し、
前記抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、前記運用時刻における前記電波の強度を示す電波ベクトルとの内積を算出し、
前記固有ベクトルと前記電波ベクトルとの内積の総和が最大となる前記座標ベクトルが示す位置を、前記運用時刻における前記端末装置の位置として特定する、
位置特定方法。

【請求項7】

請求項１記載の位置特定支援装置のコンピュータに、
発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の時刻において測定された電波の強度に基づく情報から、前記端末装置により抽出された前記測定時刻における前記電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを取得すること、
前記安定成分として抽出した前記固有ベクトルと、予め知られた前記端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させること、
前記記憶部に記憶させた対応情報と、前記取得した固有ベクトルとに基づいて、前期固有ベクトルの取得元である端末装置の位置を特定すること、
前記測定時刻よりも後の運用時刻において前記固有ベクトルを取得した場合、前記記憶部に前記対応情報として記憶させた複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の前記固有ベクトルを抽出すること、
前記抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、前記運用時刻における前記固有ベクトルとの内積を算出すること、
前記固有ベクトル同士の内積の総和が最大となる前記座標ベクトルが示す位置を、前記運用時刻における前記端末装置の位置として特定すること、
を実行させるための位置特定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｗｉ-ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信規格を用いた電波発信源からの電波強度を測定することで、スマートフォン等の端末装置の位置を特定する技術が知られている。このような従来の技術では、予め電波発信源からの電波強度を測定しておき、測定した電波強度と測定時の位置とを対応づけたデータを保持しておき、運用時において新たに取得した電波強度と既知のデータとの関係に基づいて、運用時において観測される電波の受信源である端末装置の位置を特定する。

【0003】

しかしながら、従来の技術では、参照するデータ量が多い場合、或いは取得する電波強度のサンプル数が多い場合等において、計算コストが増大する傾向にある。この結果、計算時の処理負荷が増大する場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−６５７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、処理負荷を軽減することができる位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、発信源から送信される電波を受信する端末装置から、端末装置により複数の測定時刻において測定された電波の強度に基づく情報を取得する取得部と、空間相関法に基づいて、取得部により取得された複数の測定時刻に係る電波の強度の相関行列を解くことで、測定時刻における電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを抽出する抽出部と、抽出部により安定成分として抽出された固有ベクトルと、予め知られた端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させる記憶制御部と、記憶部に記憶された対応情報と、取得部により取得された電波の強度に基づく情報とに基づいて、電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定する特定部と、を備え、特定部は、測定時刻よりも後の運用時刻において取得部によって電波の強度を示す情報が取得された場合、記憶部に対応情報として記憶された複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の固有ベクトルを抽出し、抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、運用時刻における電波の強度を示す電波ベクトルとの内積を算出し、固有ベクトルと電波ベクトルとの内積の総和が最大となる座標ベクトルが示す位置を、運用時刻における端末装置の位置として特定することを特徴とする。

【0007】

また、本発明の一態様は、上記の位置特定支援装置において、前記記憶部に記憶された対応情報と、前記取得部により取得された電波の強度に基づく情報とに基づいて、前記電波の強度の取得元である端末装置の位置を特定する特定部をさらに備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の位置特定支援装置において、前記抽出部は、前記相関行列を解くことで、前記安定成分を示す固有ベクトルを抽出し、前記記憶制御部は、前記抽出部により抽出された固有ベクトルを、予め知られた前記端末装置の位置に対応付けて対応情報として前記記憶部に記憶させることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の位置特定支援装置において、前記特定部は、前記記憶部に記憶された対応情報に含まれる固有ベクトルと、前記取得部により取得された電波の強度に基づく情報に含まれる所定のベクトルとの類似度を算出し、前記所定のベクトルとの類似度が最大となる前記固有ベクトルと、前記記憶部に記憶された対応情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記の位置特定支援装置において、前記取得部は、発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の時刻において測定された電波の強度に基づく情報から、前記端末装置により抽出された前記電波の強度における安定成分を示す情報を取得し、前記特定部は、前記記憶部に記憶された対応情報と、前記取得部により取得された安定成分を示す情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定することを特徴とする。

【0012】

また、本発明の他の態様は、発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の測定時刻において測定された前記電波の強度に基づく情報を取得し、空間相関法に基づいて、前記取得した複数の測定時刻に係る電波の強度の相関行列を解くことで、前記測定時刻における前記電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを抽出し、前記安定成分として抽出した前記固有ベクトルと、予め知られた前記端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させせ、前記記憶部に記憶させた対応情報と、前記取得した電波の強度に基づく情報とに基づいて、前記電波の強度に基づく情報の取得元である端末装置の位置を特定し、前記測定時刻よりも後の運用時刻において前記電波の強度を示す情報を取得した場合、前記記憶部に前記対応情報として記憶させた複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の前記固有ベクトルを抽出し、前記抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、前記運用時刻における前記電波の強度を示す電波ベクトルとの内積を算出し、前記固有ベクトルと前記電波ベクトルとの内積の総和が最大となる前記座標ベクトルが示す位置を、前記運用時刻における前記端末装置の位置として特定することを特徴とする。

【0013】

また、本発明の他の態様は、上記の位置特定支援装置のコンピュータに、発信源から送信される電波を受信する端末装置から、前記端末装置により複数の時刻において測定された電波の強度に基づく情報から、前記端末装置により抽出された前記測定時刻における前記電波の強度の安定成分を示す固有ベクトルを取得すること、前記安定成分として抽出した前記固有ベクトルと、予め知られた前記端末装置の位置を示す座標ベクトルとを対応付けて対応情報として記憶部に記憶させること、前記記憶部に記憶させた対応情報と、前記取得した固有ベクトルとに基づいて、前期固有ベクトルの取得元である端末装置の位置を特定すること、前記測定時刻よりも後の運用時刻において前記固有ベクトルを取得した場合、前記記憶部に前記対応情報として記憶させた複数の前記固有ベクトルのうち、固有値が大きい上位所定数の前記固有ベクトルを抽出すること、前記抽出した所定数の固有ベクトルのそれぞれと、前記運用時刻における前記固有ベクトルとの内積を算出すること、前記固有ベクトル同士の内積の総和が最大となる前記座標ベクトルが示す位置を、前記運用時刻における前記端末装置の位置として特定すること、を実行させるための位置特定プログラムである。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、この発明によれば、処理負荷を軽減することができる位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態における位置特定支援装置２００を含む位置特定システム１の一例を示す概略図である。

【図2】第１の実施形態における端末装置１００の機能構成の一例を示す図である。

【図3】第１の実施形態における位置特定支援装置２００の機能構成の一例を示す図である。

【図4】第１の実施形態における位置特定支援装置２００の制御部２１０の事前処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】事前処理の段階において、複数の発信源Ｓから端末装置１００が電波を受信する様子を上方から見た図である。

【図6】第１の実施形態における端末装置１００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図7】第１の実施形態における位置特定支援装置２００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図8】第２の実施形態における端末装置１００の機能構成の一例を示す図である。

【図9】第２の実施形態における端末装置１００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、実施形態の位置特定支援装置、位置特定方法、および位置特定プログラムを、図面を参照して説明する。

【0017】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における位置特定支援装置２００を含む位置特定システム１の一例を示す概略図である。本実施形態における位置特定システム１において、位置特定支援装置２００は、端末装置１００が発信源Ｓ１からＳｎのうちいずれか１つ以上から受信した電波の信号強度ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）に基づいて、端末装置１００の位置を特定する。位置特定システム１は、発信源Ｓ１からＳｎ（ｎは任意の自然数）と、端末装置１００と、位置特定支援装置２００とを備える。

【0018】

発信源Ｓ１からＳｎは、例えば、Ｗｉ-ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線技術を用いて所定の電波を発信する。所定の電波は、例えばビーコンであり、複数の発信源Ｓｎをそれぞれ特定することが可能な識別情報を示す発信源ＩＤが含まれる。これによって、後述する端末装置１００は、受信した電波の発信元の発信源Ｓを特定することができる。

【0019】

発信源Ｓ１からＳｎは、例えば、デパートなどの建物内に設けられ、当該建物内に滞在する利用者が保有する端末装置１００に対して電波を発信する。なお、発信源Ｓ１からＳｎを特段区別しない場合、単に「発信源Ｓ」と記載する。

【0020】

端末装置１００は、例えば、ユーザが保有するスマートフォンや携帯電話等の電子デバイスである。図２は、第１の実施形態における端末装置１００の機能構成の一例を示す図である。第１の実施形態における端末装置１００は、アンテナ１０２と、変調／復調部１０４と、ＡＤ／ＤＡ変換部１０６と、入力部１０８と、出力部１１０と、制御部１３０と、記憶部１５０とを備える。

【0021】

アンテナ１０２は、例えば、発信源Ｓにより発信される電波を受信し、受信した電波に基づく信号を変調／復調部１０４に入力する。また、アンテナ１０２は、変調／復調部１０４により変調された信号に基づいた電波を外部装置に送信する。外部装置は、例えば、位置特定支援装置２００、無線基地局、ルータやプロキシサーバ等の通信中継装置等である。

【0022】

変調／復調部１０４は、アンテナ１０２により受信された信号をダウンコンバートした後に復調し、復調した信号（アナログ信号）をＡＤ／ＤＡ変換部１０６に入力する。また、変調／復調部１０４は、自装置内で生成されＡＤ／ＤＡ変換部１０６によりアナログ信号に変換された信号を変調し、アップコンバートしてアンテナ１０２に出力する。

【0023】

ＡＤ／ＤＡ変換部１０６は、変調／復調部１０４から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、変換したディジタル信号を制御部１３０に入力する。また、ＡＤ／ＤＡ変換部１０６は、制御部１３０から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を変調／復調部１０４に入力する。

【0024】

入力部１０８は、ユーザの操作を受け付けて、操作に応じた信号を生成する。入力部１０８は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等である。

【0025】

出力部１１０は、入力された信号に基づいた画像を表示する。出力部１１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。なお、出力部１１０は、入力部１０８の機能を有するタッチパネルであってもよい。

【0026】

制御部１３０は、ＲＳＳＩデータ生成部１３２と、出力制御部１３４とを備える。上述した制御部１３０の機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが記憶部１５０に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。プログラムは、例えば、ネットワークＮＷを介してアプリサーバからダウンロードされる。また、制御部１３０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

【0027】

記憶部１５０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とを有する。記憶部１５０に記憶される情報は、プロセッサが実行するプログラムの他、発信源ＩＤ、後述する図６に示すフローチャートの処理を制御部１３０（プロセッサ）に実行させるためのアプリケーションプログラム等の情報を含む。

【0028】

上述した制御部１３０におけるＲＳＳＩデータ生成部１３２は、ＡＤ／ＤＡ変換部１０６により変換された信号、すなわち発信源Ｓから受信した電波に基づく信号を基に、発信源ＩＤと対応付けた電波の信号強度を表すデータを生成する。以下、発信源ＩＤと対応付けた電波の信号強度を表すデータを、「ＲＳＳＩデータ」と称する。例えば、ＲＳＳＩデータ生成部１３２は、発信源ＳごとにＲＳＳＩデータを生成する。

【0029】

より具体的には、ＲＳＳＩデータ生成部１３２は、発信源Ｓｋから発信された電波に基づく信号に対して、発信源Ｓｋの発信源ＩＤを対応付けたＲＳＳＩデータ（発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋ）を生成する（ｋ＝１〜ｎ）。このようにして、ＲＳＳＩデータ生成部１３２は、発信源Ｓの数ｎに応じて、ＲＳＳＩデータを生成する。

【0030】

出力制御部１３４は、ＲＳＳＩデータ生成部１３２により生成された発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを、ネットワークＮＷを介して位置特定支援装置２００に送信するように、アンテナ１０２、変調／復調部１０４、およびＡＤ／ＤＡ変換部１０６を制御する。ネットワークＮＷは、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、シリアル通信線、無線基地局、通信中継装置等を含む。前述した発信源Ｓ１からＳｎも同様にネットワークＮＷに接続され得るため、端末装置１００がネットワークにアクセスする際の窓口装置は発信源Ｓ１からＳｎのいずれかであってよい。また、出力制御部１３４は、アンテナ１０２を用いた無線通信の代わりに、ＵＳＢ、ＰＣＩ等の図示しない通信インターフェースを用いた有線接続によって、発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを位置特定支援装置２００に送信するように制御してもよい。

【0031】

本実施形態における位置特定支援装置２００は、運用開始までに行う事前処理と、運用後に行う運用処理との２種類の処理パターンを有する。位置特定支援装置２００は、事前処理として、上述した端末装置１００から発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを予め取得しておき、取得した発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋに基づいて、運用時に参照するためのデータベースを生成する。また、位置特定支援装置２００は、運用処理として、端末装置１００からネットワークＮＷを介して取得した発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋに基づき、予め生成したデータベースを参照して、その時点における端末装置１００の位置を特定する。なお、事前処理時の端末装置１００と運用処理時の端末装置１００は異なってもよいし、同じであってもよい。

【0032】

以下、位置特定支援装置２００の構成図、およびフローチャートを参照して、位置特定支援装置２００における２種類の処理パターンを具体的に説明する。図３は、第１の実施形態における位置特定支援装置２００の機能構成の一例を示す図である。

【0033】

本実施形態における位置特定支援装置２００は、通信インターフェース２０２と、入力部２０４と、表示部２０６と、制御部２１０と、記憶部２３０とを備える。通信インターフェース２０２は、ネットワークＮＷに接続するための通信インターフェースであり、例えば、ネットワークカード等を含む。

【0034】

入力部２０４は、ユーザの操作を受け付けて、操作に応じた情報を生成する。入力部２０４は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等である。入力部２０４には、例えば、事前処理の段階において、発信源Ｓの発信源ＩＤや、発信源Ｓから事前に電波を受信した際の端末装置１００の位置等が、ユーザにより入力される。

【0035】

表示部２０６は、入力された信号に基づいた画像を表示する。表示部２０６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置である。なお、表示部２０６は、入力部２０４の機能を有するタッチパネルであってもよい。

【0036】

位置特定支援装置２００の制御部２１０は、取得部２１２と、相関行列演算部２１４と、固有ベクトル導出部２１６と、記憶制御部２１８と、類似度演算部２２０と、位置特定部２２２とを備える。上述した制御部２１０の機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサが記憶部２３０に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、制御部２１０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ等のハードウェア機能部であってもよい。なお、上述した相関行列演算部２１４および固有ベクトル導出部２１６は、「抽出部」の一例である。また、類似度演算部２２０および位置特定部２２２は、「特定部」の一例である。

【0037】

位置特定支援装置２００の記憶部２３０は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とを有する。記憶部２３０に記憶される情報は、位置特定支援装置２００のプロセッサが実行するプログラムの他、後述するフィンガープリント、数式、ＲＳＳＩデータ（発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋ）等の情報を含む。

【0038】

（事前処理）
以下、制御部２１０が実行する事前処理をフローチャートに則して説明する。図４は、第１の実施形態における位置特定支援装置２００の制御部２１０の事前処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0039】

まず、取得部２１２は、通信インターフェース２０２に接続されるネットワークＮＷを介して端末装置１００から発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを取得し（ステップＳ１００）、相関行列演算部２１４に出力する。次に、取得部２１２は、ユーザにより入力された、発信源Ｓから電波を受信した際の端末装置１００の位置と、発信源Ｓの発信源ＩＤとを、入力部２０４から取得する（ステップＳ１０２）。

【0040】

次に、相関行列演算部２１４は、取得部２１２により取得された発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋに基づいて、ＲＳＳＩデータ数ｎに対応するｎ次元のベクトルを生成する（ステップＳ１０４）。以下、ＲＳＳＩデータ数ｎに対応するｎ次元のベクトルを、「ＲＳＳＩベクトル→ｘ」と称し、ＲＳＳＩベクトル→ｘの一例を数式（１）に示す。なお、矢印→は、ベクトルを表すものとする。

【0041】

【数1】

【0042】

数式（１）に表すように、ＲＳＳＩベクトル→ｘは、端末装置１００が各発信源Ｓｎから受信した電波強度をそれぞれ示す発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓ１から発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｎを並べたものである。ここで、端末装置１００が存在し得る空間の座標を、数式（２）に示すように→ξにより表す。数式（２）に示すように空間座標→ξは、例えば、Ｘ軸上の座標（Ｘ成分）と、Ｘ軸に直行するＹ軸上の座標（Ｙ成分）とによって表される。

【0043】

【数2】

【0044】

図５は、事前処理の段階において、複数の発信源Ｓから端末装置１００が電波を受信する様子を上方から見た図である。図５の例の場合、端末装置１００は、座標→ξにより示される位置で、発信源Ｓ１からＳｎのそれぞれから電波を所定時間（例えば１０秒間程度）受信する。端末装置１００は、例えば、所定時間として１０秒間の間に１回でも電波を受信することができた発信源Ｓを、着目対象に含めるようにしてｎを決定し、その上で着目対象に含めるように決定した発信源Ｓについて、電波を受信できない時刻に対応する発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋの値を“０”にする。

【0045】

本実施形態における端末装置１００は、ある時刻において、複数の発信源Ｓの全てから電波を受信しない場合と、いずれか１つ以上（全てを含む）の発信源Ｓから電波を受信する場合との２つのケースが存在する。例えば、端末装置１００が複数の発信源Ｓの全てから電波を受信しない場合、相関行列演算部２１４は、上述した数式（１）に示すＲＳＳＩベクトル→ｘ内の成分（要素）を、いずれも“０”としたベクトルを生成する。また、端末装置１００が複数の発信源Ｓｎのうち、いずれか１つ以上（全てを含む）から電波を受信する場合、相関行列演算部２１４は、上述した数式（１）に示すＲＳＳＩベクトル→ｘ内の成分（要素）のうち、電波を受信できた発信源Ｓに対応した成分（要素）を、受信電波の強度値に対応した数値に置き換えたベクトルを生成する。

【0046】

また、端末装置１００が、所定時間において同一の座標→ξの位置で発信源Ｓからの電波を測定し続けるため、取得部２１２は、座標→ξにおいて受信された複数の時系列の発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを端末装置１００から取得し、取得した複数の時系列の発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを相関行列演算部２１４に出力する。相関行列演算部２１４は、取得部２１２により出力された複数の時系列の発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを用いて、ＲＳＳＩベクトル→ｘを所定数ｎ_→ξ生成する。すなわち、相関行列演算部２１４は、サンプル数ｎ_→ξ個のＲＳＳＩベクトル→ｘを生成する。相関行列演算部２１４により生成された複数のＲＳＳＩベクトル→ｘのうち、例えば、ｉ回目に生成されたＲＳＳＩベクトル→ｘ_→ξｉを数式（３）に示し、ｊ回目に生成されたＲＳＳＩベクトル→ｘ_→ξｊを数式（４）に示す。

【0047】

【数3】

【0048】

【数4】

【0049】

次に、相関行列演算部２１４は、上述したように所定数ｎ_→ξ個生成したＲＳＳＩベクトル→ｘに対して、以下の数式（５）に示す自己相関行列Γ_→ξを計算する。

【0050】

【数5】

【0051】

数式（５）中に示すｎ_→ξは上述した位置→ξにおけるＲＳＳＩベクトル→ｘのサンプル数を表す。相関行列演算部２１４は、数式（５）に示すように、ｎ_→ξ個のＲＳＳＩベクトル→ｘから、例えば、１回目に生成したＲＳＳＩベクトル→ｘ_→ξ１と、このＲＳＳＩベクトル→ｘ_→ξ１の転置行列とを乗算し、２回目以降も同様に生成した各ＲＳＳＩベクトル→ｘに対してもその転置行列を乗算する。相関行列演算部２１４は、このような自己相関処理をｎ_→ξ個の全てのＲＳＳＩベクトル→ｘに対して行い、得られた乗算値を全て加算し、ｎ_→ξ値で除算して平均を取る。このようにして得られた行列は、Γ_→ξ＝Γ_→ξ^Ｔを満たす対称行列となる。

【0052】

固有ベクトル導出部２１６は、相関行列演算部２１４により導出された自己相関行列に基づいて、固有値問題を解き、固有ベクトル→ψ_→ξｋを導出する（ステップＳ１０６）。

【0053】

例えば、端末装置１００により受信される電波には、電波強度が常に安定しているものと、不安定なものとが存在している。この場合、大きな成分は、座標→ξに位置する端末装置１００が、所定時間内において安定的に電波を受信することができていた発信源Ｓの集合を表している。すなわち、固有ベクトル導出部２１６は、相関行列演算部２１４により導出された自己相関行列から、所定時間内において端末装置１００により受信された電波の信号強度の変化が小さく安定した成分を抽出する。固有ベクトル導出部２１６は、数式（６）に示す固有方程式を解くことで、座標→ξに対応した固有ベクトル→ψ_→ξｋを算出する。

【0054】

【数6】

【0055】

次に、記憶制御部２１８は、固有ベクトル導出部２１６により算出された固有ベクトル→ψ_→ξｋを、座標→ξに対応させて記憶部２３０に記憶させる（ステップＳ１０８）。記憶制御部２１８は、記憶部２３０に座標→ξと対応させて記憶させた固有ベクトル→ψ_→ξｋの数が所定数に達したか否かを判定し（ステップＳ１１０）、所定数未満の場合に、上述した事前処理を繰り返し行うように、取得部２１２、相関行列演算部２１４、および固有ベクトル導出部２１６を制御する。制御部２１０は、記憶部２３０に座標→ξと対応させて記憶させた固有ベクトル→ψ_→ξｋの数が所定数に達した場合に、図４に示すフローチャートの処理を終了する。

【0056】

このように、位置特定支援装置２００の制御部２１０は事前処理を行い、端末装置１００が発信源Ｓからの電波を測定した際の位置に応じて、所定数の固有ベクトル→ψ_→ξｋを導出し、導出した固有ベクトル→ψ_→ξｋを、ユーザによって入力部２０４に入力された端末装置１００の位置を示す座標→ξに対応付けて記憶部２３０に記憶させることにより、運用時において参照するデータベースを生成することができる。以下、事前処理を行って構築したデータベースを、「フィンガープリント」と称する。なお、フィンガープリントは、「対応情報」の一例である。

【0057】

（運用処理）
以下、運用処理における、端末装置１００側の処理と、位置特定支援装置２００側の処理とを、それぞれ別々のフローチャートに則して説明する。まず、運用処理における端末装置１００側の処理について説明する。図６は、第１の実施形態における端末装置１００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0058】

端末装置１００の制御部１３０は、記憶部１５０に予め記憶されたアプリケーションプログラムを実行し（ステップＳ２００）、例えば、以下の処理をバックグラウンドで実施させる。次に、制御部１３０は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0059】

ＲＳＳＩデータ生成部１３２は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信した場合、発信源Ｓから受信した電波に基づく信号を基に、ＲＳＳＩデータを生成する（ステップＳ２０４）。制御部１３０は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信していない場合、ステップＳ２０４の処理を行わずに、ステップＳ２０６の処理を行う。

【0060】

次に、制御部１３０は、発信源Ｓからの電波を測定し始めてから、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。制御部１３０は、所定時間が経過しない場合、ステップＳ２０２の処理に戻る。出力制御部１３４は、所定時間が経過した場合、アンテナ１０２、変調／復調部１０４、およびＡＤ／ＤＡ変換部１０６を制御して、当該所定時間において蓄積した複数のＲＳＳＩデータを、位置特定支援装置２００に出力する（ステップＳ２０８）。なお、出力制御部１３４は、例えば、所定時間において蓄積した複数のＲＳＳＩデータの平均値を、位置特定支援装置２００に出力するようにしてもよい。これによって、制御部１３０は、本フローチャートの処理を終了する。

【0061】

次に、運用過程における位置特定支援装置２００側の処理について説明する。図７は、第１の実施形態における位置特定支援装置２００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0062】

取得部２１２は、端末装置１００により出力された複数のＲＳＳＩデータを、ネットワークＮＷを介して取得する（ステップＳ３００）。次に、相関行列演算部２１４は、取得部２１２により取得された複数のＲＳＳＩデータに基づいて、ＲＳＳＩベクトル→ｘを生成する（ステップＳ３０２）。

【0063】

次に、類似度演算部２２０は、記憶部２３０に記憶されているフィンガープリントと、相関行列演算部２１４により生成されたＲＳＳＩベクトル→ｘとに基づいて、位置→ξに対応する類似度Ｃ_ξを算出する。数式（７）は、類似度Ｃの算出式の一例である。例えば、類似度演算部２２０は、上述した数式（７）に示すように、正規化したＲＳＳＩベクトル→ｘを、フィンガープリントとして記憶されている固有ベクトル→ψ_→ξｋに対して射影して類似度Ｃ_ξを算出する。なお、類似度演算部２２０は、例えば、ＲＳＳＩベクトル→ｘと固有ベクトル→ψ_→ξｋとの二乗誤差を用いて類似度Ｃ_ξを算出してもよい。

【0064】

【数7】

【0065】

数式（７）に示すように、類似度演算部２２０は、相関行列演算部２１４により生成されたＲＳＳＩベクトル→ｘを正規化し、正規化したＲＳＳＩベクトル→ｘと、フィンガープリントとして記憶されている固有ベクトル→ψ_→ξｋとの内積を算出する。類似度演算部２２０は、複数の固有ベクトル→ψ_→ξｋから、他の固有ベクトル→ψ_→ξｋとの相関が高いｄ個の固有ベクトル→ψ_→ξｋを抽出する。例えば、類似度演算部２２０は、相関行列演算部２１４により導出された自己相関行列に対する固有値λの大きいものから順に所定数ｄ個の固有ベクトル→ψ_→ξｋを抽出し、抽出したｄ個の固有ベクトル→ψ_→ξｋのそれぞれに対して、上述したＲＳＳＩベクトル→ｘとの内積を算出し、算出した全ての内積の総和を位置→ξに対応する類似度Ｃ_ξとして導出する。

【0066】

次に、位置特定部２２２は、類似度演算部２２０により算出された類似度Ｃ_ξに基づいて、取得部２１２の取得元である端末装置１００の位置を特定する（ステップＳ３０６）。具体的には、位置特定部２２２は、観測データであるＲＳＳＩベクトル→ｘとの類似度Ｃ_ξが最大となる座標→ξが示す位置を、取得部２１２の取得元である端末装置１００の位置として特定する。位置特定部２２２は、通信インターフェース２０２を介して、特定した端末装置１００の位置を、例えば、地図等の画像情報に加工して取得部２１２の取得元である端末装置１００に出力する（ステップＳ３０８）。これによって、制御部１３０は、本フローチャートの処理を終了する。

【0067】

以上説明した第１の実施形態の位置特定支援装置２００によれば、発信源Ｓから送信される電波を受信する端末装置１００から、複数の時刻において測定された電波の強度に基づく発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを取得する取得部と、取得部により取得された発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋから、ＲＳＳＩベクトル→ｘを生成し、生成したＲＳＳＩベクトル→ｘに対して自己相関行列Γ_→ξを導出する相関行列演算部２１４と、相関行列演算部２１４により導出された自己相関行列から共起した成分を抽出し、抽出した成分を固有値λとした未知数の固有ベクトル→ψ_→ξｋを導出する固有ベクトル導出部２１６と、固有ベクトル導出部２１６により導出された固有ベクトル→ψ_→ξｋを、座標→ξに対応させて記憶部２３０に記憶させる記憶制御部２１８とを備えることにより、複数の測定データをまとめて処理することができる。この結果、第１の実施形態の位置特定支援装置２００は、処理負荷を軽減することができる。

【0068】

また、第１の実施形態の位置特定支援装置２００によれば、自己相関行列から共起した成分（安定した成分）を抽出することにより、次元数ｎのＲＳＳＩベクトル→ｘのデータ量に比して位置特定に用いる際のデータ量を少なくすることができる。この結果、第１の実施形態の位置特定支援装置２００は、処理負荷を更に軽減することができる。

【0069】

また、第１の実施形態の位置特定支援装置２００によれば、複数（所定数ｎ_→ξ）のＲＳＳＩベクトル→ｘと、フィンガープリントの固有ベクトル→ψ_→ξｋとに基づいて類似度Ｃを算出することにより、精度よく端末装置１００の位置を特定することができる。

【0070】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態における位置特定システム１について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点として、端末装置１００から位置特定支援装置２００に対して送信される情報が、固有ベクトル→ψ_→ξｋである場合について説明する。以下、上述した第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。

【0071】

図８は、第２の実施形態における端末装置１００の機能構成の一例を示す図である。図８に示すように、第２の実施形態における端末装置１００は、相関行列演算部１３６と、固有ベクトル導出部１３８とをさらに備える。相関行列演算部１３６と固有ベクトル導出部１３８とは、第１の実施形態における位置特定支援装置２００の相関行列演算部２１４と固有ベクトル導出部２１６とのそれぞれに相当する機能部である。

【0072】

（運用処理）
以下、運用過程における、第２の実施形態における端末装置１００側の処理を、ローチャートに則して説明する。図９は、第２の実施形態における端末装置１００の運用処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0073】

端末装置１００の制御部１３０は、記憶部１５０に予め記憶されたアプリケーションプログラムを実行し（ステップＳ４００）、例えば、以下の処理をバックグラウンドで実施させる。次に、制御部１３０は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信したか否かを判定する（ステップＳ４０２）。

【0074】

ＲＳＳＩデータ生成部１３２は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信した場合、発信源Ｓから受信した電波に基づく信号を基に、発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋを生成する（ステップＳ４０４）。制御部１３０は、アンテナ１０２を介して発信源Ｓから電波を受信していない場合、ステップＳ４０４の処理を行わずに、ステップＳ４０６の処理を行う。

【0075】

次に、制御部１３０は、発信源Ｓからの電波を測定し始めてから、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４０６）。制御部１３０は、所定時間が経過しない場合、ステップＳ４０２の処理に戻る。相関行列演算部１３６は、所定時間が経過した場合、生成した発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋに基づいて、ＲＳＳＩベクトル→ｘを生成する（ステップＳ４０８）。

【0076】

次に、相関行列演算部１３６は、生成したＲＳＳＩベクトル→ｘの数が所定数ｎ_→ξに達したか否かを判定する（ステップ４１０）。制御部１３０は、ＲＳＳＩベクトル→ｘの数が所定数ｎ_→ξに達しない場合、ステップＳ４０２の処理に戻る。固有ベクトル導出部１３８は、ＲＳＳＩベクトル→ｘの数が所定数ｎ_→ξに達した場合、所定数ｎ_→ξのＲＳＳＩベクトル→ｘに対して、上述した数式（５）に示す自己相関関数式Γ_→ξを適用して、自己相関行列を導出する。

【0077】

次に、固有ベクトル導出部１３８は、相関行列演算部１３６により導出された自己相関行列に基づいて、固有値問題を解き、固有ベクトル→ψ_→ξｋ＃を導出する（ステップＳ４１２）。次に、出力制御部１３４は、アンテナ１０２、変調／復調部１０４、およびＡＤ／ＤＡ変換部１０６を制御して、固有ベクトル導出部１３８により導出された固有ベクトル→ψ_→ξｋ＃を、位置特定支援装置２００に出力する（ステップＳ４１４）。これによって、制御部１３０は、本フローチャートの処理を終了する。

【0078】

以上説明した第２の実施形態の端末装置１００によれば、上述した処理によって、運用時において生成した固有ベクトルψ_→ξｋ＃を位置特定支援装置２００に送信することにより、生成した固有ベクトルψ_→ξｋ＃とフィンガープリントして予め記憶されている固有ベクトル→ψ_→ξｋとの類似度Ｃを位置特定支援装置２００に算出させることができる。この結果、第２の実施形態の端末装置１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する上に、第１の実施形態に比して、通信負荷や位置特定支援装置２００側の処理負担を軽減することができる。

【0079】

（他の実施形態）
以下、他の実施形態（変形例）について説明する。
上述した第１、２の実施形態における位置特定システム１は、測定した発信源毎データＲＳＳＩ_Ｓｋに基づく情報（ＲＳＳＩベクトル→ｘ）を、予め記憶させておいたフィンガープリントの固有ベクトルψ_→ξｋにより張られる空間に線形変換（射影）することによって、端末装置１００の位置を特定するものとして説明したがこれに限られない。例えば、位置特定システム１は、ｋｅｒｎｅｌＰＣＡ等の非線形変換を用いて固有ベクトルψ_→ξｋを導出する主成分分析手法を適用してもよい。

【0080】

上述した実施形態における端末装置１００、または位置特定支援装置２００の処理をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0081】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0082】

１…位置特定システム、１００…端末装置、１０２…アンテナ、１０４…変調／復調部、１０６…ＡＤ／ＤＡ変換部、１０８…入力部、１１０…出力部、１３０…制御部、１３２…データ生成部、１３４…出力制御部、１３６…相関行列演算部、１３８…固有ベクトル導出部、１５０…記憶部、２００…位置特定支援装置、２０２…通信インターフェース、２０４…入力部、２０６…表示部、２１０…制御部、２１２…取得部、２１４…相関行列演算部、２１６…固有ベクトル導出部、２１８…記憶制御部、２２０…類似度演算部、２２２…特定部、２３０…記憶部、ＮＷ…ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】