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(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】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(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 20060101AFI20231219BHJP
【ＦＩ】
G01S5/14
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020047671
(22)【出願日】2020-03-18
(65)【公開番号】P2021148550
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-01-31
(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】▲高▼場 正光
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１５２５６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２１６４８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１０／０２１１７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－３０６５３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ５／００ － Ｇ０１Ｓ ５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
位置が既知である複数の第１の装置と、第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度及び、前記第１の位置推定対象物と第２の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を取得する取得部と、前記取得部で取得した受信信号強度であって、前記複数の第１の装置と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の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を少なくとも使用して、前記第１の位置推定対象物の位置推定を行う推定部と、
前記推定部における位置推定で使用した受信信号強度に基づいて位置推定の信頼度を算出する信頼度算出部と、
を備え、
前記推定部は、
前記信頼度算出部で算出した位置推定の信頼度が所定の値以上の場合、前記推定部の推定結果を採用し、
前記信頼度算出部で算出した位置推定の信頼度が前記所定の値未満の場合、
前記第２の位置推定対象物が所定の条件を満たすか否かを判定し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たさないと判定した場合、前記推定部の推定結果を採用し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たすと判定した場合、前記第２の位置推定対象物と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を用いて前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、
位置推定装置。
【請求項2】
前記所定の条件は、前記第２の位置推定対象物の信頼度であり、
前記推定部は、前記第２の位置推定対象物の信頼度が所定の値以上である場合、前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たすと判定する、
請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項3】
前記所定の条件は、前記第１の位置推定対象物と前記第２の位置推定対象物間で送受信した無線信号の受信信号強度であり、
前記推定部は、前記第１の位置推定対象物と前記第２の位置推定対象物間で送受信した無線信号の受信信号強度が、前記第１の位置推定対象物の位置推定で使用した上位３番目の受信信号強度よりも強い場合、前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たすと判定する、
請求項１または２に記載の位置推定装置。
【請求項4】
前記信頼度は、前記位置推定で使用した受信信号強度のうち上位３番目の受信信号強度に基づいている、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】
前記信頼度は、前記位置推定で使用した受信信号強度の合計値、平均値または変動値に基づいている、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6】
位置が既知である複数の第１の装置と、第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度及び、前記第１の位置推定対象物と第２の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を取得し、前記取得した受信信号強度であって、前記複数の第１の装置と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の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を少なくとも使用して、前記第１の位置推定対象物の位置推定を行い、
前記位置推定で使用した受信信号強度に基づいて位置推定の信頼度を算出し、
前記算出した位置推定の信頼度が所定の値以上の場合、前記位置推定を行った推定結果を採用し、
前記算出した位置推定の信頼度が前記所定の値未満の場合、
前記第２の位置推定対象物が所定の条件を満たすか否かを判定し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たさないと判定した場合、前記位置推定を行った推定結果を採用し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たすと判定した場合、前記第２の位置推定対象物と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を用いて前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、
位置推定方法。
【請求項7】
位置が既知である複数の第１の装置と、第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度及び、前記第１の位置推定対象物と第２の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を取得し、前記取得した受信信号強度であって、前記複数の第１の装置と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の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を少なくとも使用して、前記第１の位置推定対象物の位置推定を行い、
前記位置推定で使用した受信信号強度に基づいて位置推定の信頼度を算出し、
前記算出した位置推定の信頼度が所定の値以上の場合、前記位置推定を行った推定結果を採用し、
前記算出した位置推定の信頼度が前記所定の値未満の場合、
前記第２の位置推定対象物が所定の条件を満たすか否かを判定し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たさないと判定した場合、前記位置推定を行った推定結果を採用し、
前記第２の位置推定対象物が前記所定の条件を満たすと判定した場合、前記第２の位置推定対象物と前記第１の位置推定対象物との間で送受信した無線信号の受信信号強度を用いて前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、
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に記載の技術では、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。特許文献２に記載の技術では、複数の発信機を設置した環境において受信機が受信した受信信号の信号強度から受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２０１６－４８２０５号公報
【文献】特開２０１４－５２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献に記載の技術では、３点測位法により、３点の位置に設置された受信機が発信機から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。又は、３点の位置に設置された発信機から受信機が受信する信号の信号強度に基づいて受信機の位置を推定する。しかしながら、上記特許文献に記載の技術では、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、発信機から送信された無線信号を、受信機で受信した際の受信信号強度を取得する取得部と、取得された前記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を少なくとも使用して、前記発信機または前記受信機の位置推定を行う推定部と、前記使用した受信信号強度に基づいて前記位置推定の信頼度を算出する信頼度算出部と、を備え、前記推定部は、第１の位置推定対象物及び第２の位置推定対象物における位置推定の信頼度に基づいて、前記第２の位置推定対象物の位置推定結果と、前記第１の位置推定対象物と前記第２の位置推定対象物間で送受信した無線信号の受信信号強度とを使用して前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、位置推定装置を提供する。
【0007】
本発明は、発信機から送信された無線信号を、受信機で受信した際の受信信号強度を取得し、取得された前記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を少なくとも使用して、前記発信機または前記受信機の位置推定を行い、前記使用した受信信号強度に基づいて前記位置推定の信頼度を算出し、第１の位置推定対象物及び第２の位置推定対象物における位置推定の信頼度に基づいて、前記第２の位置推定対象物の位置推定結果と、前記第１の位置推定対象物と前記第２の位置推定対象物間で送受信した無線信号の受信信号強度とを使用して前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、位置推定方法を提供する。
【0008】
本発明は、発信機から送信された無線信号を、受信機で受信した際の受信信号強度を取得し、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を少なくとも使用して、前記発信機または前記受信機の位置推定を行い、前記使用した受信信号強度に基づいて前記位置推定の信頼度を算出し、第１の位置推定対象物及び第２の位置推定対象物における位置推定の信頼度に基づいて、前記第２の位置推定対象物の位置推定結果と、前記第１の位置推定対象物と前記第２の位置推定対象物間で送受信した無線信号の受信信号強度とを使用して前記第１の位置推定対象物の位置推定をやり直す、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】実施形態１に係る発信機の設置例を示す部屋の斜視図である。
【図3】実施形態１に係る発信機の設置例を示す部屋の平面図である。
【図4】実施形態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6】実施形態１に係る位置補正方法を説明するための図である。
【図7】実施形態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9】実施形態２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10】実施形態２に係る受信機の設置例を示す部屋の平面図である。
【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】
（実施形態１）
実施形態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、発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。
実施形態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、発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、複数の無線機２、複数の発信機３、受信機４、位置情報サーバ１０を備える。位置推定システム１は、複数の発信機３が送信するビーコン信号を用いて、無線機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つの発信機３ａ～３ｄが、部屋６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、発信機３ａ～３ｄが設置されているとも言える。発信機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。発信機３ａ～３ｄに囲まれた部屋６の中の３次元空間が位置測定領域となる。無線機２は、発信機３ａ～３ｄからのビーコン信号を受信すると各ビーコン信号の信号強度を測定し、測定結果を受信機４に送る。受信機４は、無線機２から受信した測定結果をネットワーク５を通じて位置情報サーバ１０に送る。位置情報サーバ１０は、受信機４から受信した信号強度に基づいて、部屋６の位置測定領域の中で、３点測位法により無線機２の位置を推定する。この例では、４つの発信機３ａ～３ｄを示しているが、位置測定領域を囲むように５つ以上の発信機３を配置してもよい。
【0015】
なお、複数の発信機３は、部屋の床や壁など任意の位置に配置してもよいが、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、屋内に発信機３を設置しているが、屋内に限らず、屋外に発信機３を設置し、屋外で無線機２の位置を推定してもよい。
【0016】
発信機３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る。発信機３は、ビーコン送信部３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２、記憶部３３、電源３４を備える。ビーコン送信部３１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３１は、発信機３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】
ＣＰＵ３２は、発信機３の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ３２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３３は、発信機３の動作に必要な情報を記憶する記憶部である。記憶部３３には、ビーコン信号に含まれる発信機３のＩＤ情報等が記憶されている。電源３４は、発信機３が動作するためのバッテリ電源等である。電源は、発信機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。
【0018】
発信機３は、その他、必要に応じて、発信機３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】
無線機２は、ビーコン信号を発信機３から受信する受信機であり、位置測定対象の機器である。無線機２は、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。また、無線機２は、ビーコン信号を受信機４及び他の無線機２へ発信する発信機でもある。すなわち、無線機２は、ビーコン信号を送受信する送受信機である。無線機２は、ビーコン受信部２１、ＣＰＵ２２、ビーコン送信部２３、記憶部２４、電源２５を備える。ビーコン受信部２１は、ＢＬＥ等の通信規格にしたがって発信機３及び他の無線機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】
ＣＰＵ２２は、無線機２の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ２２は、発信機３及び他の無線機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、信号強度測定情報を生成する。信号強度測定情報は、無線機２が受信したビーコン信号に含まれるＩＤ情報（発信機３または他の無線機２のＩＤ情報）とそのビーコン信号の受信信号強度とを含む。ビーコン送信部２３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２３が送信するビーコン信号には信号強度測定情報及び、無線機２を識別するＩＤ情報を含む。記憶部２４は、無線機２の動作に必要な情報を記憶する記憶部である。記憶部２４には、ビーコン信号に含まれる無線機２のＩＤ情報等が記憶されている。電源２５は、無線機２が動作するための電源である。電源２５は、無線機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。
【0021】
受信機４は、ビーコン信号を無線機２から受信する受信機であり、受信するビーコン信号に含まれる信号強度測定情報を中継する機器である。受信機４は、ビーコン受信部４１、ＣＰＵ４２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）送受信部４３、電源４４を備える。ビーコン受信部４１は、各無線機２から送信されたＩＤ情報と信号強度測定情報とを含むビーコン信号を受信する。ＣＰＵ４２は、受信機４の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ４２は、ビーコン受信部４１に含まれる情報をＥｔｈｅｒｎｅｔ送受信部４３へ転送する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部４３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ規格にしたがい、ネットワーク５を介して位置情報サーバ１０と通信を行う。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部４３は、各無線機２から受信したＩＤ情報と信号強度測定情報を位置情報サーバ１０へ送信する。
【0022】
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、無線機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。
【0023】
位置情報演算部１００は、無線機２が測定した複数のビーコン信号の受信信号強度に基づいて、無線機２の位置情報を演算する。位置情報演算部１００は、各発信機３から無線機２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け取り、図２及び図３のように、各発信機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無線機２までの距離（例えば、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３）を使用して、ＩＤ情報から識別される無線機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、複数の発信機３のうち、受信信号強度の強い順に第１から第３の発信機３からの受信信号強度に基づいて無線機２の位置を推定する。また、位置情報演算部１００は、無線機２の位置情報演算時の信頼度を算出する。信頼度については、後段で説明する。
【0024】
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、発信機３の地図上の位置、算出した無線機２の位置情報及び位置情報演算時の信頼度等を記憶する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ規格にしたがい、ネットワーク５を介して受信機４と通信を行う。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３は、受信機４が各無線機２から受信したビーコン信号のＩＤ情報と信号強度測定情報を受信機４から受信する。
【0025】
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、無線機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が演算した無線機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。
【0026】
【0027】
取得部１０１は、無線機２が生成した信号強度測定情報を、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部１３を介して、受信機４から取得する。推定部１０２は、取得部１０１で取得した信号強度測定情報に基づいて、無線機２の位置を推定する。位置測定領域に複数の無線機２が存在する場合、各無線機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、無線機２が複数の発信機３から受信したビーコン信号の信号強度測定情報のうち、３つの発信機３から受信したビーコン信号の信号強度測定情報を用いて、無線機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）の発信機３の信号強度測定情報を用いる。
【0028】
信頼度算出部１０３は、位置推定の際に使用した受信信号強度に基づいて位置推定の信頼度を算出する。具体的には３番目に強い受信信号強度を信頼度とする。上位１番目～３番目の受信信号強度を用いて位置を推定するため、ここでは、一例として位置推定に使用する受信信号強度のうち上位３番目の受信信号強度を信頼度とする。なお、信頼度は、少なくとも受信信号強度に基づいた値であればよい。また、推定部１０２は、無線機２と他の無線機２の位置推定の信頼度に基づいて、他の無線機２の位置推定結果と、無線機２が他の無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度とを使用し、無線機２の位置推定をやり直す。
【0029】
更に図５～７を使って、本実施の形態に係る位置推定方法について説明する。本実施の形態に係る位置推定方法では位置推定領域に複数の無線機２が存在する場合、位置推定の信頼度が高い無線機２の位置推定結果を使って、位置推定の信頼度が低い他方の無線機の位置推定を行う。無線機２ａと無線機２ａの近傍に位置する無線機２ｂの位置推定例について説明する。
【0030】
図５は、位置推定対象の無線機２ａが受信したビーコン信号の受信信号強度のうち強い順に３つの受信信号強度を使って、無線機２ａの位置を推定する様子を説明するための図である。図２及び図３と同様、発信機３ａ～３ｄが設置されており、無線機２ａは、発信機３ａ～３ｄからビーコン信号を受信する。発信機３ａと無線機２ａの間に電波を減衰させる障害物８が存在すると仮定する。図５に示された各発信機３を中心とする円は、無線機２ａが受信したビーコン信号の受信信号強度に基づいて、各発信機３から無線機２ａまでの距離を推定した結果を表す。位置情報演算部１００の推定部１０２は、発信機３ａ、３ｃ、３ｄの３つの円すべての円周に近い領域Ａ２ａ１の範囲内に無線機２ａが存在すると推定する。発信機３ａから受信したビーコン信号の電波強度は障害物８により減衰するため、無線機２ａの推定位置は、実際の位置に対し発信機３ａよりも遠い方向にずれた領域Ａ２ａ１の位置となる。この時の各発信機３からのビーコン信号の受信信号強度の例を表１に示す。信頼度算出部１０３は、位置推定の際に使用した３番目に強い受信信号強度を信頼度とする。表１より、３番目に強い受信信号強度は発信機３ａから受信したビーコン信号の受信信号強度であるため、この時の位置推定の信頼度は３０であるとする。
【表1】
【0031】
図６は、同じ位置測定領域に他の無線機２ｂが存在する場合の例を示す。この時、無線機２ｂが各発信機３から受信するビーコン信号の受信信号強度の例を表２に示す。表２より、上位３つの受信信号強度である発信機３ｄ、３ｂ、３ｃの受信信号強度を使って無線機２ｂの位置を推定した結果、無線機２ｂは、図６の領域Ａ２ｂ１に存在すると推定される。この例では、３番目に強い受信信号強度は発信機３ｃから受信したビーコン信号の受信信号強度であるため、この時の信頼度は６０となる。
【表2】
【0032】
図５及び図６のように、無線機２の位置を推定し、位置推定の信頼度を求めると、位置情報演算部１００は、各無線機２の位置推定の信頼度を予め定めた閾値と比較する。例えば、信頼度の閾値を５０とする。図６の例では、無線機２ｂの位置推定の信頼度は６０であり、閾値よりも大きい。このため、位置情報演算部１００は、発信機３ｄ、３ｂ、３ｃの受信信号強度を使って推定した推定結果である領域Ａ２ｂ１をそのまま採用する。すなわち、領域Ａ２ｂ１を無線機２ｂの最終的な推定位置とする。一方、図５の例では、無線機２ａの位置推定の信頼度は３０であり、閾値よりも小さい。この時、位置情報演算部１００は、測定領域内で位置推定の信頼度が高い他の無線機２の有無を確認する。位置推定の信頼度が閾値よりも高い他の無線機２が存在した場合、位置情報演算部１００は、他の無線機２の位置推定情報（推定された位置）と他の無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度を使って、位置推定信頼度が低い無線機２の位置推定をやり直す。
【0033】
具体的には、位置推定の信頼度が低かった無線機２が、他の無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度と、発信機３から受信したビーコン信号の３番目に強い受信信号強度とを比較し、他の無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度の方が強かった場合、他の無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度も含めて上位３つの受信信号強度から位置推定を行う。
【0034】
無線機２ａが表１の状態からさらに他の無線機２ｂからビーコン信号を受信した場合の受信信号強度を、表３に示す。表３より、無線機２ｂから受信したビーコン信号の受信信号強度が、位置推定時に上位３番目だった発信機３ａから受信したビーコン信号の受信信号強度よりも強い。このため、位置情報演算部１００は、発信機３と他の無線機２を含めた受信信号強度のうち上位３つの受信信号強度である発信機３ｃ、発信機３ｄと無線機２ｂから受信したビーコン信号の受信信号強度を使って、無線機２ａの位置推定をやり直す。この時、他の無線機２ｂの位置推定領域Ａ２ｂ１の重心位置であるＡ２ｂ１ｃを他の無線機２ｂの位置として無線機２ａの位置を推定する。無線機２ａの位置推定をやり直した結果を図７に示す。図７に示すように、発信機３ｃ、発信機３ｄと無線機２ｂから受信したビーコン信号の受信信号強度を使うと、無線機２ａの推定位置は領域Ａ２ａ２の位置となり、実際の位置（図５に示す２ａの位置）に近い位置となっている。
【表3】
【0035】
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８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いる。
【0036】
図８に示すように、まず、位置情報サーバ１０は、無線機２から信号強度測定情報を取得する（Ｓ１０１）。すなわち、複数の発信機３がビーコン信号を発信すると、無線機２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、受信機４を介して、無線機２が複数の発信機３から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取得する。
【0037】
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、取得した信号強度測定情報に含まれる複数の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。
【0038】
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、無線機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点測位法により無線機２の位置を算出する。
【0039】
３点測位法とは、受信信号強度から発信機と受信機（本実施の形態では無線機２）の間の距離を算出し、算出された距離情報と、発信した発信機の位置情報とに基づいて受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。
【0040】
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）
ｄ＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩ）／（１０＊ｎ）｝ ・・・（１）
【0041】
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。
【0042】
例えば、図２に示した発信機３ａ～３ｃの信号強度測定情報から無線機２の位置を算出する場合について説明する。このとき、発信機３及び無線機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、発信機３ａの位置を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、発信機３ｂの位置を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、発信機３ｃの位置を（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、無線機２の位置を（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）とする。また、発信機３ａと無線機２間の距離をｄ１、発信機３ｂと無線機２間の距離をｄ２、発信機３ｃと無線機２間の距離をｄ３とし、無線機２が発信機３ａから信号を受信したときの受信信号強度をＲＳＳＩＡ、無線機２が発信機３ｂから信号を受信したときの受信信号強度をＲＳＳＩＢ、無線機２が発信機３ｃから信号を受信したときの受信信号強度をＲＳＳＩＣとする。
【0043】
そうすると、各距離ｄ１～ｄ３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。
ｄ１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＡ）／（１０＊２）｝ ・・・（２）
ｄ２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＢ）／（１０＊２）｝ ・・・（３）
ｄ３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＣ）／（１０＊２）｝ ・・・（４）
ｄ１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＡ）／（１０＊２）｝ ・・・（２）
ｄ２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＢ）／（１０＊２）｝ ・・・（３）
ｄ３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＣ）／（１０＊２）｝ ・・・（４）
【0044】
さらに、上記式（２）～（４）によるｄ１～ｄ３と、発信機３ａ～３ｃと無線機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。
｛（ｘ１－ｘＴ）２＋（ｙ１－ｙＴ）２＋（ｚ１－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＡ）／（１０＊２）｝ ・・・（５）
｛（ｘ２－ｘＴ）２＋（ｙ２－ｙＴ）２＋（ｚ２－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＢ）／（１０＊２）｝ ・・・（６）
｛（ｘ３－ｘＴ）２＋（ｙ３－ｙＴ）２＋（ｚ３－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＣ）／（１０＊２）｝ ・・・（７）
｛（ｘ１－ｘＴ）２＋（ｙ１－ｙＴ）２＋（ｚ１－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ１＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＡ）／（１０＊２）｝ ・・・（５）
｛（ｘ２－ｘＴ）２＋（ｙ２－ｙＴ）２＋（ｚ２－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ２＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＢ）／（１０＊２）｝ ・・・（６）
｛（ｘ３－ｘＴ）２＋（ｙ３－ｙＴ）２＋（ｚ３－ｚＴ）２｝１/２＝ｄ３＝１０＾｛（ＲＳＳＩ＠１ｍ－ＲＳＳＩＣ）／（１０＊２）｝ ・・・（７）
【0045】
式（５）～（７）において、ｘＴ、ｙＴ、ｚＴ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無線機２の３次元座標を算出する。
【0046】
続いて、位置情報サーバ１０は、ステップ１０３で行った位置推定の信頼度を算出し、算出した位置推定の信頼度が閾値未満であるか判定する（Ｓ１０４）。位置推定の信頼度が閾値未満の時（Ｓ１０４／Ｙｅｓ）、ステップ１０５に進み、位置情報サーバ１０は、位置推定に利用できる他の無線機２が存在するか確認する（Ｓ１０５）。位置推定に利用できる他の無線機２は、下記の条件を満たす無線機２とする。ここでは、位置推定の信頼度が閾値未満となった無線機２を無線機２ａ、他の無線機２を無線機２ｂとする。
条件１：無線機２ｂの位置推定信頼度が閾値以上である。
条件２：無線機２ａと無線機２ｂの間で受発信したビーコン信号の受信信号強度が、無線機２ａが発信機３から受信したビーコン信号の受信信号強度の上位３番目の受信信号強度よりも強い。
条件１：無線機２ｂの位置推定信頼度が閾値以上である。
条件２：無線機２ａと無線機２ｂの間で受発信したビーコン信号の受信信号強度が、無線機２ａが発信機３から受信したビーコン信号の受信信号強度の上位３番目の受信信号強度よりも強い。
【0047】
上記条件１及び条件２を満たす他の無線機２が存在した場合（Ｓ１０５／Ｙｅｓ）、ステップ１０６に進み、位置情報サーバ１０は、無線機２ａが無線機２ｂから受信したビーコン信号の受信信号強度と無線機２ｂの位置推定情報（推定された位置）を使って無線機２ａの位置推定をやり直し、やり直した位置推定の結果を採用する。例えば、位置情報サーバ１０は、発信機３及び無線機２ｂが送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機４を介して無線機２ａから取得し、取得した信号強度測定情報の受信信号強度に基づいて上記条件１及び条件２を判定する。上記条件１の閾値は、例えばステップ１０４の閾値と同じ値であるが、他の値としてもよい。無線機２ｂが条件１及び条件２を満たす場合、位置情報サーバ１０は、ステップ１０２と同様に、信号強度測定情報の発信機３及び無線機２ｂの受信信号強度含む複数の受信信号強度の中から１番目～３番目の受信信号強度を選択し、ステップ１０３と同様に、選択した受信信号強度に基づいて、無線機２ａの位置を推定する。なお、上記条件１または条件２を満たす場合に、無線機２ａの位置推定をやり直してもよい。
【0048】
上記条件１または条件２を満たさない他の無線機２の情報を使って位置推定を行うと、他の無線機２の位置推定情報を使わない場合と比較して位置推定の信頼度が低くなる場合がある。例えば、他の無線機２の位置推定結果に誤差が大きかった場合、他の無線機２の位置推定結果を使うことで位置推定の誤差がその位置推定結果を使うことにより位置推定の信頼度が更に低くなる可能性がある。また、他の無線機２との間の受信信号強度が弱い場合も同様である。
【0049】
ステップ１０４で無線機２ａの位置推定の信頼度が閾値以上だった場合（Ｓ１０４／Ｎｏ）及び、ステップ１０５で位置推定に使用できる他の無線機２が存在しない場合（Ｓ１０５／Ｎｏ）、位置情報サーバ１０は、ステップ１０３で推定した結果を採用する。
【0050】
以上のように本実施の形態では、発信機から受信したビーコン信号の受信信号強度を用いて無線機の位置を推定した際に、位置推定の信頼度が低い場合、所定の条件を満たす他の無線機の情報を利用して位置推定をやり直すこととした。これにより、位置推定の信頼度を向上させ、より精度よく位置を推定することができる。また、位置推定に利用する他の無線機の条件を明確にすることで、位置推定の信頼度が逆に低くなることを防ぐことができる。
【0051】
上記実施形態では、受信強度が強い上位３つの受信信号強度を使って位置推定したが、上位３つに限定されず、上位４つまたは５つなど、３以上の受信強度を使って位置推定してもよい。
【0052】
上記実施形態では位置推定の信頼度を受信強度が３番目に強い受信信号強度で評価したが、信頼度の評価は他の方法でもよい。例えば、使用する上位３つの受信信号強度の合計値や平均値でもよいし、受信信号強度の変動値でもよく、更にその組み合わせで評価してもよい。例えば、受信信号強度の変動値で評価する場合、信号毎の受信信号強度の差分値や受信信号強度の時間的な変化量が大きいほど、位置推定の信頼度は低くなる。
【0053】
位置推定の際に、複数の他の無線機の情報を使用してもよい。例えば、位置推定に利用できる上記条件１及び２に適合する他の無線機が３つ以上あった場合、発信機３からの受信信号強度を使用せずに、それら他の無線機の位置推定情報と他の無線機との間の受信信号強度とだけを使って位置推定を行ってもよい。
【0054】
（実施形態２）
実施形態１では、複数の発信機を設置した環境において、受信機が受信した受信信号強度に基づいて受信機側の位置を推定するシステムを例に説明したが、本実施の形態では、複数の受信機を設置した環境において、発信機から受信した受信信号強度に基づいて発信機の位置を推定するシステムでの応用例を説明する。
実施形態１では、複数の発信機を設置した環境において、受信機が受信した受信信号強度に基づいて受信機側の位置を推定するシステムを例に説明したが、本実施の形態では、複数の受信機を設置した環境において、発信機から受信した受信信号強度に基づいて発信機の位置を推定するシステムでの応用例を説明する。
【0055】
図９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る。図１と共通する構成については同じ符号で示し、説明を省略する場合がある。図１０は、受信機の設置例を部屋の天井側から見た平面図である。部屋の斜視図は、図２と同様であるため省略する。
【0056】
図９に示すように、本実施の形態に係る位置推定システム１ｂは、複数の無線機２、複数の受信機７、位置情報サーバ１０を備える。位置推定システム１ｂは、無線機２が送信して受信機７が受信するビーコン信号を用いて、無線機２の位置を測定するシステムである。
【0057】
図１０の例では、４つの受信機７ａ～７ｄが、部屋６の天井の角部付近にそれぞれ設置されている。すなわち、実施形態１の図３で示した発信機３ａ～３ｄの代わりに、受信機７ａ～７ｄが設置されている。受信機７ａ～７ｄの設置方法は、図３の発信機３ａ～３ｄと同様である。本実施の形態では、受信機７ａ～７ｄに囲まれた部屋６の中の３次元空間が位置測定領域となる。受信機７ａ～７ｄは、無線機２からのビーコン信号を受信すると、受信したビーコン信号の信号強度を測定し、測定結果をネットワーク５を通じて位置情報サーバ１０に送る。位置情報サーバ１０は、受信機７ａ～７ｄから受信した信号強度に基づいて、実施形態１と同様に、３点測位法により無線機２の位置を推定する。
【0058】
無線機２は、位置測定対象の機器であり、実施形態１と同様に、受信機７や他の無線機２へビーコン信号を発信する発信機であるとともに、他の無線機２からもビーコン信号を受信する。無線機２の構成は、実施形態１と基本的に同じである。無線機２は、無線機２のＩＤ情報と信号強度測定情報を含むビーコン信号を送信し、信号強度測定情報には、無線機２が受信したビーコン信号のＩＤ情報（他の無線機２のＩＤ情報）とそのビーコン信号の受信信号強度が含まれる。
【0059】
受信機７は、ビーコン信号を受信する受信機であり、実施形態１の受信機４と基本的に同じ構成であるが、本実施形態の受信機７のビーコン受信部７１は、受信したビーコン信号の受信信号強度を測定する機能を更に有する。すなわち、受信機７は、実施形態１の受信機４と同様に、受信するビーコン信号に含まれる信号強度測定情報を位置情報サーバ１０へ中継するとともに、さらに、受信したビーコン信号の受信信号強度を測定し、受信したビーコン信号のＩＤ情報及び受信信号強度を信号強度測定情報に含める。
【0060】
位置情報サーバ１０は、実施形態１と同様に、複数のビーコン信号の受信信号強度に基づいて、無線機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及び位置情報演算部１００の構成は、実施形態１と基本的に同じである。
【0061】
位置情報演算部１００は、受信機７が測定した複数のビーコン信号の受信信号強度に基づいて、無線機２の位置情報を演算する。位置情報演算部１００は、各受信機７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け取り、図１０のように、各受信機７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無線機２までの距離を使用して、ＩＤ情報から識別される無線機２の３次元位置を推定する。実施形態１と同様に、位置情報演算部１００は、複数の受信機７のうち、受信信号強度の強い順に第１から第３の受信機７からの受信信号強度に基づいて無線機２の位置を推定する。また、位置情報演算部１００は、無線機２の位置情報演算時の信頼度を算出し、算出した信頼度に基づいて、他の無線機２の位置推定結果と、他の無線機２が無線機２から受信したビーコン信号の受信信号強度とを使用し、無線機２の位置推定をやり直す。位置推定の流れは、実施形態１の図８と同様である。
【0062】
以上のように、本実施の形態では、複数の受信機を設置し、無線機から受信した受信信号強度に基づいて無線機の位置を推定するシステムにおいて、無線機と他の無線機の位置推定の信頼度に基づいて、無線機の位置推定をやり直すようにした。この場合でも、実施形態１と同様、位置推定の信頼度を向上させることができる。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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】
【0066】
１ 位置推定システム
２ 無線機
３ 発信機
４ 受信機
５ ネットワーク
７ 受信機
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 ビーコン受信部
２２ ＣＰＵ
２３ ビーコン送信部
２４ 記憶部
２５ 電源
３１ ビーコン送信部
３２ ＣＰＵ
３３ 記憶部
３４ 電源
４１ ビーコン受信部
４２ ＣＰＵ
４３ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部
４４ 電源
７１ ビーコン受信部
１００ 位置情報演算部
１０１ 取得部
１０２ 推定部
１０３ 信頼度算出部
２ 無線機
３ 発信機
４ 受信機
５ ネットワーク
７ 受信機
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 ビーコン受信部
２２ ＣＰＵ
２３ ビーコン送信部
２４ 記憶部
２５ 電源
３１ ビーコン送信部
３２ ＣＰＵ
３３ 記憶部
３４ 電源
４１ ビーコン受信部
４２ ＣＰＵ
４３ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ送受信部
４４ 電源
７１ ビーコン受信部
１００ 位置情報演算部
１０１ 取得部
１０２ 推定部
１０３ 信頼度算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】