特許 7342650 位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-09-04

(45)【発行日】2023-09-12

(54)【発明の名称】位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20230905BHJP

【ＦＩ】

G01S5/14

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019212123

(22)【出願日】2019-11-25

(65)【公開番号】P2021085660

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-09-30

(73)【特許権者】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】三宅 史朗

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２８１７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７１５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４８２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第２１９２４２１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１６５００７７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１２－２０２７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１３２００３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３６２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００ － １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得する取得部と、
前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定する推定部と、
少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する補正部と、
を備える、位置推定装置。

【請求項2】

前記補正部は、前記推定された発信機の位置と前記上位４番目の受信信号強度を取得した受信機の位置とを結ぶ補正直線に沿った方向に、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項１に記載の位置推定装置。

【請求項3】

前記補正部は、前記上位１番目から３番目の受信信号強度を取得した受信機のうち前記補正直線を介して対向する２つの受信機間を結ぶ連結線と、前記補正直線との交点を、前記補正の上限の位置として、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項２に記載の位置推定装置。

【請求項4】

前記補正部は、前記上位１番目から３番目の受信信号強度を取得した受信機のうち、前記推定された発信機の位置を介して前記上位４番目の受信信号強度を取得した受信機と対向する受信機の受信信号強度と、前記上位４番目の受信信号強度との差に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置推定装置。

【請求項5】

前記推定部は、上位１番目から３番目の受信信号強度のそれぞれについて、前記受信信号強度を取得した受信機の位置を中心とし、前記受信信号強度に基づく推定距離を半径とする第１から第３の推定円が重なる場合、前記第１から第３の推定円が重なる重複領域内に前記発信機の３次元位置を推定し、
前記補正部は、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記重複領域内で、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置推定装置。

【請求項6】

前記補正部は、前記上位４番目の受信信号強度を取得した受信機の位置を中心とし、前記上位４番目の受信信号強度に基づく推定距離を半径とする第４の推定円の円周と前記重複領域とが重なる場合、前記重複領域のうち前記第４の推定円の中で、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項５に記載の位置推定装置。

【請求項7】

前記補正部は、前記上位４番目の受信信号強度を取得した受信機の位置を中心とし、前記上位４番目の受信信号強度に基づく推定距離を半径とする第４の推定円の円周と前記重複領域とが重ならない場合、前記重複領域内で、前記第４の推定円の円周に近づくように、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項５に記載の位置推定装置。

【請求項8】

前記推定部は、上位１番目から３番目の受信信号強度のそれぞれについて、前記受信信号強度を取得した受信機の位置を中心とし、前記受信信号強度に基づく推定距離を半径とする第１から第３の推定円が重ならない場合、前記上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定し、
前記補正部は、前記上位４番目の受信信号強度を取得した受信機の位置を中心とし、前記上位４番目の受信信号強度に基づく推定距離を半径とする第４の推定円と前記推定された発信機の位置とが重ならない場合、前記第４の推定円に近づくように、前記推定された発信機の位置を補正する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置推定装置。

【請求項9】

発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得し、
前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定し、
少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する、
位置推定方法。

【請求項10】

発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得し、
前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定し、
少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する、
処理をコンピュータに実行させるための位置推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子機器の位置を推定する位置推定システムの利用が広がっている。位置推定システムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星を使用して屋外の位置情報を算出するシステムの他に、ＧＰＳ衛星の電波が受信できない屋内の位置情報を入手するため、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）信号を用いるシステムが実現されている。

【0003】

これらのシステムでは、受信信号強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）に基づいて位置を推定する３点測位法が用いられている。関連する技術として、例えば、特許文献１や２が知られている。特許文献１や２などの関連する技術では、複数の受信機を設置した環境において発信機の発信信号を受信し、各受信機が受信した受信信号の信号強度から発信機の位置を推定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－７１５１６号公報

【文献】特開２０１６－４８２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように関連する技術では、３点測位法により、３点の位置に設置された受信機が受信する信号の信号強度に基づいて発信機の位置を推定する。しかしながら、関連する技術では、発信機と受信機間の環境等によって位置の算出に誤差が生じるため、精度よく位置を推定することが困難であるという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得する取得部と、前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定する推定部と、少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する補正部と、を備える、位置推定装置を提供する。

【0007】

本発明は、発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得し、前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定し、少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する、位置推定方法を提供する。

【0008】

本発明は、発信機から発信された無線信号の受信信号強度を複数の受信機から取得し、前記取得された受信信号強度のうち上位１番目から３番目の受信信号強度に基づいて、前記発信機の位置を推定し、少なくとも前記上位１番目から３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と上位４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、前記上位４番目の受信信号強度に基づいて、前記推定された発信機の位置を補正する、処理をコンピュータに実行させるための位置推定プログラムを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、位置の推定精度を向上することが可能な位置推定装置、位置推定方法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】

【0010】

【図1】実施の形態１に係る位置推定システムの構成例を示す構成図である。

【図2】実施の形態１に係る受信機の設置例を示す部屋の斜視図である。

【図3】実施の形態１に係る受信機の設置例を示す部屋の平面図である。

【図4】実施の形態１に係る位置情報サーバにおける位置情報演算部の構成例を示す構成図である。

【図5】実施の形態１に係る位置推定方法の例を示すフローチャートである。

【図6】実施の形態１に係る位置補正方法の例を示すフローチャートである。

【図7】実施の形態１に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図8】実施の形態１に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図9】実施の形態１に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図10】実施の形態２に係る位置推定方法の例を示すフローチャートである。

【図11】実施の形態２に係る位置補正方法の例を示すフローチャートである。

【図12】実施の形態２に係る位置補正方法の例を示すフローチャートである。

【図13】実施の形態２に係る位置推定方法を説明するための図である。

【図14】実施の形態２に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図15】実施の形態２に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図16】実施の形態２に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図17】実施の形態２に係る位置推定方法を説明するための図である。

【図18】実施の形態２に係る位置補正方法を説明するための図である。

【図19】実施の形態２に係る位置補正方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図面においては、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

【0012】

（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。図１は、本実施の形態に係る位置推定システムの構成例を示す構成図であり、図２は、受信機の設置例を示す部屋の斜視図であり、図３は、図２の設置例を部屋の天井側から見た平面図である。

【0013】

図１に示すように、本実施の形態に係る位置推定システム１は、発信機２、複数の受信機３、位置情報サーバ１０を備える。位置推定システム１は、発信機２が送信するビーコン信号を用いて、発信機２の位置を測定するシステムである。例えば、ビーコン信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）のｉＢｅａｃｏｎ（登録商標）などである。なお、ビーコン信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに限らず、無線ＬＡＮ等のその他の無線信号でもよい。

【0014】

図２及び図３の例では、４つの受信機３ａ～３ｄが、部屋５の天井の角部付近にそれぞれ設置されている。平面視で四角形の頂点の位置に、受信機３ａ～３ｄが設置されているとも言える。受信機３ａ～３ｄにより構成される四角形は、正方形を含む長方形でもよいし、その他の任意の四角形でもよい。受信機３ａ～３ｄに囲まれた部屋５の中の３次元空間が位置測定領域となる。受信機３ａ～３ｄが、発信機２から受信するビーコン信号の信号強度を測定し、その信号強度に基づいて、部屋５の位置測定領域の中で、３点測位法により発信機２の位置を推定する。この例では、４つの受信機３ａ～３ｄを示しているが、位置測定領域を囲むように５つ以上の受信機３を配置してもよい。

【0015】

なお、複数の受信機３は、部屋の床や壁など任意の位置に配置してもよいが、発信機２からのビーコン信号が障害物によって遮られることを避けるために、天井のような高い場所に設置することが好ましい。また、この例では、屋内に受信機３を設置しているが、屋内に限らず、屋外に受信機３を設置し、屋外で発信機２の位置を推定してもよい。

【0016】

発信機２は、位置測定のためのビーコン信号を発信する発信機であり、位置測定対象の機器である。発信機２は、ビーコン送信部２１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、記憶部２３、電源２４を備える。ビーコン送信部２１は、ＢＬＥ等の通信規格にしたがってビーコン信号を無線送信する。ビーコン送信部２１は、発信機２を識別するＩＤ情報を含むビーコン信号を、定期的に周囲へブロードキャストする。

【0017】

ＣＰＵ２２は、発信機２の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ２２は、ビーコン信号の送信タイミングや送信電力等を制御する。記憶部２３は、発信機２の動作に必要な情報を記憶する記憶部である。記憶部２３には、ビーコン信号に含まれる発信機２のＩＤ情報等が記憶されている。電源２４は、発信機２が動作するためのバッテリ電源等である。電源２４は、発信機２に内蔵されていてもよいし、外部から供給されてもよい。

【0018】

発信機２は、その他、必要に応じて、発信機２の向きを検出する地磁気センサーや、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信部、ユーザに情報を表示する表示部、暗号化／復号化のためのキー処理部等を備えてもよい。

【0019】

受信機３は、発信機２からビーコン信号を受信する受信機であり、受信したビーコン信号の受信信号強度を測定し出力する機器である。受信機３は、ビーコン受信部３１、ＣＰＵ３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）送受信部３３、電源３４を備える。ビーコン受信部３１は、ＢＬＥ等の通信規格にしたがって発信機２から無線送信されたビーコン信号を受信し、さらに、受信したビーコン信号の信号強度を測定する。

【0020】

ＣＰＵ３２は、受信機３の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ３２は、発信機２から受信したビーコン信号に含まれるＩＤ情報とビーコン信号の受信信号強度から、位置情報サーバ１０へ送信する信号強度測定情報を生成する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部３３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ規格にしたがい、ネットワーク４を介して位置情報サーバ１０と通信を行う。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部３３は、受信したビーコン信号のＩＤ情報と受信信号強度とを含む信号強度測定情報を位置情報サーバ１０へ送信する。電源３４は、受信機３が動作するための電源である。電源３４は、受信機３に内蔵されていてもよいし、外部から供給されてもよい。

【0021】

位置情報サーバ１０は、複数のビーコン信号の受信信号強度に基づいて、発信機２の位置を推定する位置推定装置である。位置情報サーバ１０は、位置情報演算部１００、地図情報管理部１１、データベース１２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３、表示部１４、ＣＰＵ１５、電源１６を備える。

【0022】

位置情報演算部１００は、複数の受信機３が測定したビーコン信号の信信号強度に基づいて、発信機２の位置情報を演算する。位置情報演算部１００は、各受信機３から発信機２のビーコン信号のＩＤ情報と受信信号強度とを含む信号強度測定情報を受け取り、図２及び図３のように、各受信機３の地図上の３次元の位置関係と受信信号強度から算出される発信機２までの距離（例えば、距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３）を使用して、ＩＤ情報から識別される発信機２の３次元位置を推定する。本実施の形態では、位置情報演算部１００は、複数の受信機３のうち、第１から第３の受信機３の受信信号強度に基づいて発信機２の位置を推定し、さらに、第４の受信機３の受信信号強度に基づいて、推定位置を補正する。

【0023】

地図情報管理部１１は、データベース１２の地図情報を管理する。データベース１２は、位置情報サーバ１０の処理に必要な情報を記憶する。データベース１２は、地図情報や、受信機３の地図上の位置、算出した発信機２の位置情報等を記憶する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ規格にしたがい、ネットワーク４を介して複数の受信機３と通信を行う。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３は、複数の受信機３から、各受信機３が受信したビーコン信号のＩＤ情報と受信信号強度とを含む信号強度測定情報を受信する。

【0024】

表示部１４は、ユーザに情報を表示する表示部である。表示部１４は、発信機２の位置情報を地図情報に重ね合わせて表示する。ＣＰＵ１５は、位置情報サーバ１０の各部を制御する制御部である。例えば、ＣＰＵ１５は、位置情報演算部１００が演算した発信機２の位置情報を表示部１４に表示するよう制御する。電源１６は、位置情報サーバ１０が動作するための電源である。位置情報サーバ１０は、その他、必要に応じて、暗号化／復号化のためのキー処理部等を備えてもよい。

【0025】

図４は、位置情報サーバ１０における位置情報演算部１００の構成例を示している。図４に示すように、位置情報演算部１００は、取得部１０１、推定部１０２、補正部１０３を備える。

【0026】

取得部１０１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３を介して、複数の受信機３から信号強度測定情報を取得する。推定部１０２は、取得部１０１により取得した信号強度測定情報に基づいて、発信機２の位置を推定する。３点測位法により位置を推定するため、推定部１０２は、複数の受信機３から取得した信号強度測定情報のうち、３つの受信機３の信号強度測定情報を用いて、発信機２の位置を算出する。受信信号強度は大きい方がより安定した精度のよい値である可能性が高いため、例えば、受信信号強度が大きい方から１番目～３番目（上位１番目～３番目）の受信機３の信号強度測定情報を用いる。

【0027】

補正部１０３は、推定部１０２が３点測位法により推定した発信機２の推定位置を、推定の演算で用いていない受信機３の信号強度測定情報に基づいて補正する。この例では、受信信号強度の大きさが１番目～３番目の受信機３の信号強度測定情報を用いて位置を推定しているため、例えば、次に受信信号強度が大きい４番目（上位４番目）の受信機３の信号強度測定情報を用いて推定位置を補正する。位置の推定精度を向上させるため、４番目の受信信号強度が、１番目～３番目の受信信号強度と同程度の強度の場合に、４番目の受信機３の信号強度測定情報を用いて推定位置を補正することが好ましい。すなわち、４番目の受信信号強度と１番目～３番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、４番目の受信機３の信号強度測定情報を用いて推定位置を補正する。なお、５つ以上の受信機３がある場合、４番目に限らず、１番目～３番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さいその他の受信機３の信号強度測定情報を用いてもよい。

【0028】

次に、本実施の形態に係る位置推定方法について説明する。図５は、本実施の形態に係る位置情報サーバ１０における位置推定方法の流れを示しており、図６は、図５における位置補正処理（Ｓ１０５）の流れを示している。

【0029】

図５に示すように、まず、位置情報サーバ１０は、複数の受信機３から信号強度測定情報を取得する（Ｓ１０１）。すなわち、発信機２がビーコン信号を発信すると、その周囲の複数の受信機３がビーコン信号を受信し、ビーコン信号の受信信号強度を測定する。さらに、位置情報サーバ１０における位置情報演算部１００の取得部１０１が、複数の受信機３からビーコン信号のＩＤ情報と受信信号強度とを含む信号強度測定情報を取得する。

【0030】

続いて、位置情報サーバ１０は、受信信号強度が１番目から３番目の信号強度測定情報を選択する（Ｓ１０２）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、取得した複数の受信機３の信号強度測定情報に含まれる受信信号強度を比較し、３点測位法による位置の推定に使用する受信信号強度として、複数の受信信号強度の中から受信信号強度が１番目～３番目の信号強度測定情報を選択する。

【0031】

続いて、位置情報サーバ１０は、選択した信号強度測定情報に基づいて、発信機２の位置を推定する（Ｓ１０３）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、選択した受信信号強度が１番目～３番目の信号強度測定情報を用いて、３点測位法により発信機２の位置を算出する。

【0032】

３点測位法は、受信信号強度から発信機と受信機の間の距離を算出し、算出された距離情報と、受信した受信機の位置情報とに基づいて発信機の位置を推定する方法である。この距離の算出では、受信信号強度が距離の２乗に反比例して減衰することから、受信機と発信機を基準となる距離だけ離して設置した状態で測定した受信信号強度を基準値として用いる。

【0033】

例えば、ビーコン信号の一つであるｉＢｅａｃｏｎの信号内には、いくつかの情報が組み込まれており、その中にＭｅａｓｕｒｅｄ Ｐｏｗｅｒと呼ばれるパラメータが含まれる。ｉＢｅａｃｏｎの場合、発信機と受信機を１ｍ離して測定した受信信号強度をＭｅａｓｕｒｅｄ Ｐｏｗｅｒと定義しており、この基準となる受信信号強度を「ＲＳＳＩ＠１ｍ」とする。そうすると、基準となる受信信号強度と実際に測定した受信信号強度（ＲＳＳＩ）から、以下のような式で発信機と受信機の距離（ｄ）が算出できる。
ｄ＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ）／（１０＊ｎ）｝ ・・・（１）

【0034】

この式（１）内のｎは伝搬損失係数である。ｎは理想的な環境では２となり、電波の受信環境によって変動する。

【0035】

例えば、図２に示した受信機３ａ～３ｃの信号強度測定情報から発信機２の位置を算出する場合について説明する。このとき、受信機３及び発信機２の位置関係を３次元直交座標系（Ｘ軸／Ｙ軸／Ｚ軸）で表現し、受信機３ａの位置を（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）、受信機３ｂの位置を（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）、受信機３ｃの位置を（ｘ_３，ｙ_３，ｚ_３）、発信機２の位置を（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）とする。また、受信機３ａと発信機２間の距離をｄ_１、受信機３ｂと発信機２間の距離をｄ_２、受信機３ｃと発信機２間の距離をｄ_３とし、発信機２からの信号を受信したときの受信機３ａの受信信号強度をＲＳＳＩ_Ａ、受信機３ｂの受信信号強度をＲＳＳＩ_Ｂ、受信機３ｃの受信信号強度をＲＳＳＩ_Ｃとする。

【0036】

そうすると、各距離ｄ_１～ｄ_３は、上記式（１）より、以下の式から求められる。ここでは、ｎ＝２とする。
ｄ_１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ａ）／（１０＊２）｝ ・・・（２）
ｄ_２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ｂ）／（１０＊２）｝ ・・・（３）
ｄ_３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ｃ）／（１０＊２）｝ ・・・（４）

【0037】

さらに、上記式（２）～（４）によるｄ_１～ｄ_３と、受信機３ａ～３ｃと発信機２の３次元座標の距離を使用して、方程式を立てると以下のようになる。
｛（ｘ_１－ｘ_Ｔ）^２＋（ｙ_１－ｙ_Ｔ）^２＋（ｚ_１－ｚ_Ｔ）^２｝^１/２＝ｄ_１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ａ）／（１０＊２）｝ ・・・（５）
｛（ｘ_２－ｘ_Ｔ）^２＋（ｙ_２－ｙ_Ｔ）^２＋（ｚ_２－ｚ_Ｔ）^２｝^１/２＝ｄ_２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ｂ）／（１０＊２）｝ ・・・（６）
｛（ｘ_３－ｘ_Ｔ）^２＋（ｙ_３－ｙ_Ｔ）^２＋（ｚ_３－ｚ_Ｔ）^２｝^１/２＝ｄ_３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ_Ｃ）／（１０＊２）｝ ・・・（７）

【0038】

式（５）～（７）において、ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、ｚ_Ｔ以外のパラメータは既知である。このため、推定部１０２は、式（５）～（７）の３元２次方程式を解くことで発信機２の３次元座標を算出する。

【0039】

続いて、位置情報サーバ１０は、４番目の受信信号強度により位置補正が可能かどうか判定する（Ｓ１０４）。位置情報演算部１００の補正部１０３は、４番目の受信信号強度の信号強度測定情報を用いて位置補正が可能かどうか判断するため、１番目～３番目の受信信号強度と４番目の受信信号強度とを比較する。１番目～３番目の全てもしくは平均値と４番目とを比較してもよいし、１番目もしくは３番目と４番目とを比較してもよい。

【0040】

少なくとも１番目～３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と４番目の受信信号強度との差が所定値よりも小さい場合、４番目の受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正可能であると判断し、少なくとも１番目～３番目のいずれかの受信信号強度に基づく受信信号強度と４番目の受信信号強度との差が所定値よりも大きい場合、４番目の受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正不可能であると判断する。

【0041】

例えば、１番目の受信信号強度の受信機を受信機３ａとし、４番目の受信信号強度の受信機を受信機３ｄとして、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－１．５［ｄＢｍ］より小さい場合、受信機３ｄの受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正可能と判断し、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－１．５［ｄＢｍ］より大きい場合、受信機３ｄの受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正不可能と判断する。なお、この閾値の値は、一例であり、測定する環境等に応じて任意に設定される。

【0042】

４番目の受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正可能と判断された場合（Ｓ１０４／Ｙｅｓ）、位置補正処理（Ｓ１０５）を行い、また、４番目の受信信号強度の信号強度測定情報により位置補正不可能と判断された場合（Ｓ１０４／Ｎｏ）、位置補正せずに（Ｓ１０６）、Ｓ１０３の推定位置を最終結果として処理を終了する。

【0043】

位置補正処理では、図６に示すように、補正部１０３は、補正方向を特定し（Ｓ１１１）、補正上限を設定する（Ｓ１１２）。例えば、図７に示すように、受信機３ａの信号強度測定情報による距離ｄ_１と受信機３ｂの信号強度測定情報による距離ｄ_２と受信機３ｃの信号強度測定情報による距離ｄ_３とに基づいて、３点測位法により推定された位置をＡ１とする。この場合、位置Ａ１から４番目の受信機３ｄに向かう方向を補正方向とする。補正方向は、位置Ａ１の３次元座標と受信機３ｄの３次元座標を結ぶ線分α（補正直線）に沿った方向である。この補正方向に向かって、位置Ａ１から受信機３ｄに近づくように位置Ａ１を補正する。また、受信機３ｂと受信機３ｃを結ぶ線分βまでを補正上限Ｘとする。補正上限Ｘは、受信機３ｂの３次元座標と受信機３ｃの３次元座標を結ぶ線分βと、位置Ａ１と受信機３ｄを結ぶ線分αとの交点である。線分βは、線分αを介して対向する位置の受信機３ｃと受信機３ｂとを結ぶ連結線であるとも言える。

【0044】

続いて、補正部１０３は、補正方向及び補正上限までの範囲で、４番目の受信信号強度の信号強度測定情報に基づき推定位置を補正する（Ｓ１１３）。例えば、図８に示すように、線分α上の推定位置Ａ１から補正上限Ｘまでが補正範囲ｄＡとなり、この補正範囲内で、受信機３ｄの受信信号強度に応じて推定位置を補正する。

【0045】

例えば、推定位置Ａ１から補正上限Ｘまでの補正範囲ｄＡを１５分割したスケールを設定し、そのスケール上で位置を補正する。この例では、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－１．５［ｄＢｍ］の間にあるため、その範囲を１５等分し、図９に示すように、０．１［ｄＢｍ］間隔で補正位置を算出する。具体的には、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の強弱によって補正方向の位置が変わるため、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差に応じて補正後の位置Ａ２を算出する。推定位置Ａ１を介して４番目の受信機３ｄと対向する位置の受信機３ａの受信信号強度と、受信機３ｄの受信信号強度との差に基づいて、推定位置Ａ２を補正するとも言える。
例えば、図９の例では、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－１．４の場合、Ａ１からＰ１まで位置を補正し、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－０．１の場合、Ａ１からＰ１４まで位置を補正する。受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－１．５以下の場合、補正後の位置をＡ１、すなわち補正なしとし、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差が－０．１以上の場合、補正後の位置を補正上限Ｘとする。

【0046】

以上のように本実施の形態では、３点測位法で推定した位置を補正することで、より精度の高い位置検出を可能とする。関連する技術のように、３点測位法により受信信号強度に基づいて位置を推定するのみでは、受信環境によって受信信号強度に基づく距離に誤差が含まれるため、算出した位置情報が大きくずれる場合がある。これに対し、本実施の形態では、３点の受信機による受信信号強度から推定される位置に対し、更に別の受信点の受信信号強度を使って位置を補正する。３点の受信信号強度に基づく距離から得られた位置を、他の点の受信信号強度に基づいて補正することで、より高い精度で位置情報を算出することができる。

【0047】

例えば、図７のような位置関係では、受信機３ａの受信信号強度が最も強い場合、対象物の位置は実際の位置よりも受信機３ａの近くに存在すると推定される傾向がある。本実施の形態では、受信機３ａ～３ｃの次に大きい受信機３ｄの受信信号強度を用いて、対象物の推定位置を補正することで、推定位置を実際の位置に近づけることができる。

【0048】

本実施形態では、送信機２の３次元的な位置を推定する例を説明したが、送信機２と受信機３がほぼ同一平面状に存在することが予め判っていて３次元的な位置を推定する必要がない場合等は、２次元的な位置を推定すれば良い。例えば、送信機と受信機が同じフロアのほぼ同じ高さに存在することが判っている場合、高さ方向の位置は推定する必要が無く、２次元的な位置を推定すれば良い。

【0049】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。尚、説明を簡単にするために本実施形態では受信機２の２次元的な位置を推定する場合の例を説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の構成において、３点測位法により位置を推定する際に、受信信号強度から推定される距離を示す推定円を用いる。

【0050】

図１０は、本実施の形態に係る位置推定方法の流れを示しており、図１１は、図１０における第１の位置補正処理（Ｓ２０６）の流れを示し、図１２は、図１０における第２の位置補正処理（Ｓ２０８）の流れを示している。

【0051】

図１０に示すように、まず、位置情報サーバ１０は、実施の形態１のＳ１０１及びＳ１０２と同様に、複数の受信機３から信号強度測定情報を取得し（Ｓ２０１）、受信信号強度の大きさが１番目から３番目の受信機３の信号強度測定情報を選択する（Ｓ２０２）。

【0052】

続いて、位置情報サーバ１０は、受信信号強度の大きさが１番目から３番目の受信機３の信号強度測定情報による推定円を算出する（Ｓ２０３）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、受信信号強度の大きさが１番目から３番目の受信機３の信号強度測定情報に基づき、各受信機３の推定円を算出する。推定円は、受信機３の位置を中心とし、受信機３の受信信号強度から求められた距離を半径とする円である。

【0053】

例えば、図１３に示すように、受信機３ａ～３ｃの受信信号強度を用いる場合、受信機３ａの位置を中心とし、受信機３ａの受信信号強度による距離ｄ_１を半径とする推定円Ｃ１を求め、受信機３ｂの位置を中心とし、受信機３ｂの受信信号強度による距離ｄ_２を半径とする推定円Ｃ２を求め、受信機３ｃの位置を中心とし、受信機３ｃの受信信号強度による距離ｄ_３を半径とする推定円Ｃ３を求める。距離ｄ_１～ｄ_３は、実施の形態１と同様に各受信機３の受信信号強度に基づいて求める。

【0054】

続いて、位置情報サーバ１０は、算出した３つの推定円が重なるかどうか判定する（Ｓ２０４）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、３つの推定円から位置推定が可能かどうか判断するため、１番目から３番目の受信信号強度により求めた推定円が全て重なる重複領域の有無を判定する。

【0055】

３つの推定円が重なる場合（Ｓ２０４／Ｙｅｓ）、位置情報サーバ１０は、推定円の重複領域内に位置を推定する（Ｓ２０５）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、例えば、図１３に示すように、受信機３ａの推定円Ｃ１と受信機３ｂの推定円Ｃ２と受信機３ｃの推定円Ｃ３との重複領域Ｒ１がある場合、重複領域Ｒ１内に発信機２の位置Ａ３を推定する。例えば、重複領域Ｒ１の中心（重心）を推定位置Ａ３とする。本実施の形態では、この重複領域Ｒ１の中で、さらに４番目の受信信号強度に基づいて位置を補正する。

【0056】

続いて、位置情報サーバ１０は、重複領域内に推定した位置に対し第１の位置補正処理を行う（Ｓ２０６）。第１の位置補正処理では、図１１に示すように、４番目の受信信号強度による推定円を算出する（Ｓ２１１）。上記Ｓ２０３と同様、位置情報演算部１００の推定部１０２は、４番目の受信信号強度に基づき、４番目の受信機３の推定円を算出する。なお、４番目の受信信号強度は、実施の形態１と同様に、１番目から３番目の受信信号強度との差が小さい受信信号強度である。

【0057】

続いて、位置情報サーバ１０は、算出した４番目の推定円の円周が重複領域に重なるかどうか判定する（Ｓ２１２）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、４番目の推定円による位置補正方法を判断するため、１番目から３番目の受信信号強度により求めた推定円の重複領域に、さらに４番目の受信信号強度により求めた推定円の円周が重なるかどうか判定する。

【0058】

１番目から３番目の推定円の重複領域に４番目の推定円の円周が重なる場合（Ｓ２１２／Ｙｅｓ）、位置情報サーバ１０は、４番目の推定円が重なる重複領域内に位置を補正する（Ｓ２１３）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、例えば、図１４に示すように、受信機３ａの推定円Ｃ１と受信機３ｂの推定円Ｃ２と受信機３ｃの推定円Ｃ３が重複領域Ｒ１で重なり、さらに、この領域に受信機３ｄの推定円Ｃ４の円周が重なる場合、すなわち、推定円Ｃ１～Ｃ４が全て重なる重複領域Ｒ２がある場合、重複領域Ｒ１内の推定位置Ａ３を重複領域Ｒ２内の位置Ａ４に補正する。重複領域Ｒ２は、重複領域Ｒ１のうちの４番目の推定円Ｃ４の中の領域である。例えば、推定位置Ａ３から重複領域Ｒ２の中心に位置を補正する。

【0059】

また、１番目から３番目の推定円の重複領域に４番目の推定円の円周が重ならない場合（Ｓ２１２／Ｎｏ）、位置情報サーバ１０は、１番目から３番目の推定円の重複領域の端部に位置を補正する（Ｓ２１４）。この場合、位置情報演算部１００の推定部１０２は、重複領域内で４番目の推定円の円周に近づくように位置を補正する。例えば、図１５に示すように、受信機３ａの推定円Ｃ１と受信機３ｂの推定円Ｃ２と受信機３ｃの推定円Ｃ３の重複領域Ｒ１よりも、受信機３ｄの推定円Ｃ４の円周が受信機３ｄ側の場合、重複領域Ｒ１の中で最も受信機３ｄに近い位置Ａ５に補正する。

【0060】

また、図１６に示すように、受信機３ａの推定円Ｃ１と受信機３ｂの推定円Ｃ２と受信機３ｃの推定円Ｃ３の重複領域Ｒ１よりも、受信機３ｄの推定円Ｃ４の円周が受信機３ｄと反対側、すなわち受信機３ａ側の場合、重複領域Ｒ１の中で最も受信機３ｄに遠い、すなわち受信機３ａに最も近い位置Ａ６に補正する。

【0061】

一方、図１０において、３つの推定円が重ならない場合（Ｓ２０４／Ｎｏ）、位置情報サーバ１０は、受信信号強度から位置を推定する（Ｓ２０７）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、図１７に示すように、受信機３ａの推定円Ｃ１と受信機３ｂの推定円Ｃ２と及び受信機３ｃの推定円Ｃ３とが離れており、重ならない場合、各受信信号強度に基づいて位置を推定する。すなわち、実施の形態１と同様に、受信機３ａの受信信号強度による距離ｄ_１、受信機３ｂの受信信号強度による距離ｄ_２、受信機３ｃの受信信号強度による距離ｄ_３から推定される３次元の位置Ａ７を求める。

【0062】

続いて、位置情報サーバ１０は、受信信号強度から推定した位置に対し第２の位置補正処理を行う（Ｓ２０８）。第２の位置補正処理では、図１２に示すように、４番目の受信信号強度による推定円を算出する（Ｓ２１５）。上記Ｓ２０３、Ｓ２１１と同様、位置情報演算部１００の推定部１０２は、４番目の受信信号強度に基づき、４番目の受信機３の推定円を算出する。なお、Ｓ２１１と同様、４番目の受信信号強度は、１番目から３番目の受信信号強度との差が小さい受信信号強度である。

【0063】

続いて、位置情報サーバ１０は、推定位置に算出した４番目の推定円が重なるかどうか判定する（Ｓ２１６）。位置情報演算部１００の推定部１０２は、４番目の推定円から位置補正が可能かどうか判断するため、１番目から３番目の受信信号強度により求めた推定位置に、４番目の推定円が重なるかどうか判定する。

【0064】

推定位置に４番目の推定円が重なる場合（Ｓ２１６／Ｙｅｓ）、位置情報サーバ１０は、補正なしとする（Ｓ２１７）。図１８に示すように、受信機３ａの受信信号強度による距離ｄ_１、受信機３ｂの受信信号強度による距離ｄ_２、受信機３ｃの受信信号強度による距離ｄ_３から位置Ａ７が推定され、この推定位置Ａ７に、受信機３ｄの受信信号強度による距離ｄ_４の推定円Ｃ４が重なる場合、位置補正を行わない。すなわち、受信機３ｄの受信信号強度に基づいて推定した距離ｄ_４が、推定位置Ａ７の近くか、推定位置Ａ７よりも受信機３ｄに対して遠い場合、受信機３ａ～３ｃの受信信号強度で推定した位置は信頼できると判定し、受信機３ａ～３ｃの受信信号強度で推定した位置Ａ７を最終結果とする。

【0065】

また、推定位置に４番目の推定円が重ならない場合（Ｓ２１６／Ｎｏ）、位置情報サーバ１０は、４番目の推定円側に推定位置を補正する（Ｓ２１８）。この場合、位置情報演算部１００の推定部１０２は、４番目の推定円に近づくように位置を補正する。例えば、図１９に示すように、受信機３ａの受信信号強度による距離ｄ_１、受信機３ｂの受信信号強度による距離ｄ_２、受信機３ｃの受信信号強度による距離ｄ_３から位置Ａ７が推定され、受信機３ｄの受信信号強度による距離ｄ_４の推定円Ｃ４が、推定位置Ａ７よりも受信機３ｄに近い場合、受信機３ａ～３ｃの受信信号強度から推定した位置は補正が必要と判断し、受信機３ａ～３ｃの受信信号強度で推定した推定位置Ａ７に対し、受信機３ｄに近い側の位置Ａ８に補正し、補正後の位置を最終結果とする。この補正は、実施の形態１と同様に、受信機３ａと受信機３ｄの受信信号強度の差に基づいて行う。

【0066】

以上のように本実施の形態では、実施の形態１と同様の構成において、受信信号強度から推定される距離を示す推定円を用いて位置推定及び位置補正を行った。この場合でも、実施の形態１と同様、３つの受信機の受信信号強度により推定される位置を、更に他の受信機の受信信号強度に基づいて補正することにより、精度の高い位置推定が可能となる。

【0067】

本実施形態では送信機２の２次元的な位置を推定する場合を例に説明したが、送信機２の３次元的な位置を推定する場合でも同様である。送信機２の３次元的な位置を推定する場合は、各受信機３の受信強度から推定される推定円を用いる代わりに各受信機３の受信強度から推定される推定球面を用いれば良い。

【0068】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【0069】

上述の実施形態における各構成は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、１つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。各装置の機能（処理）を、ＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータにより実現してもよい。例えば、記憶装置に実施形態における位置推定方法を行うためのプログラムを格納し、各機能を、記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより実現してもよい。

【0070】

これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【符号の説明】

【0071】

１ 位置推定システム
２ 発信機
３ 受信機
４ ネットワーク
１０ 位置情報サーバ
１１ 地図情報管理部
１２ データベース
１３ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部
１４ 表示部
１５ ＣＰＵ
１６ 電源
２１ ビーコン送信部
２２ ＣＰＵ
２３ 記憶部
２４ 電源
３１ ビーコン受信部
３２ ＣＰＵ
３３ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部
３４ 電源
１００ 位置情報演算部
１０１ 取得部
１０２ 推定部
１０３ 補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】