特許 7443759 位置推定装置、位置推定方法、プログラム及び位置推定システム

(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】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】位置推定装置、位置推定方法、プログラム及び位置推定システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/02 20100101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01S5/02 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019232260

(22)【出願日】2019-12-24

(65)【公開番号】P2021099298

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(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】西川 由明

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９７４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２３７４８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４

１９／００ － １９／５５

(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観測装置のそれぞれから、信号発信機から発信され且つ各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データを取得し、位置が既知でない第２観測装置から、前記信号発信機から発信され且つ前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得する取得部と、
前記取得された各第１時系列データから、状態遷移モデルを用いることによって、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定する電波強度状態推定部と、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定する電波強度空間推定部と、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定する位置推定部と、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置についての、ノイズが存在しないときの真の位置である位置状態を推定する位置状態推定部と、
を具備する位置推定装置。

【請求項2】

前記状態遷移モデルとしてローカルレベルモデルが適用される、
請求項１記載の位置推定装置。

【請求項3】

前記電波強度状態推定部は、各第１時系列データから第１の分散値を算出し、前記算出された第１の分散値に基づいて、前記ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を設定する第１パラメータ設定部を含む、
請求項２記載の位置推定装置。

【請求項4】

前記第１パラメータ設定部は、前記算出された第１の分散値に対して第１係数を乗算することにより、前記ノイズの分散値を算出し、前記第１係数は、１００００から１００００００００までの範囲に収まる値を有する、
請求項３記載の位置推定装置。

【請求項5】

前記位置状態推定部は、前記第３時系列データから第２の分散値を算出し、前記算出された第２の分散値に基づいて、前記ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を設定する第２パラメータ設定部を含む、
請求項２記載の位置推定装置。

【請求項6】

前記第２パラメータ設定部は、前記算出された第２の分散値に対して第２係数を乗算することにより、前記ノイズの分散値を算出し、前記第２係数は、１００００から１００００００００までの範囲に収まる値を有する、
請求項５記載の位置推定装置。

【請求項7】

位置が既知である複数の第１観測装置のそれぞれから、信号発信機から発信され且つ各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データを取得し、位置が既知でない第２観測装置から、前記信号発信機から発信され且つ前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得し、
前記取得された各第１時系列データから、状態遷移モデルを用いることによって、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定し、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定し、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定し、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置についての、ノイズが存在しないときの真の位置である位置状態を推定する、
位置推定方法。

【請求項8】

前記状態遷移モデルとしてローカルレベルモデルが適用される、
請求項７記載の位置推定方法。

【請求項9】

位置が既知である複数の第１観測装置のそれぞれから、信号発信機から発信され且つ各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データを取得し、位置が既知でない第２観測装置から、前記信号発信機から発信され且つ前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得し、
前記取得された各第１時系列データから、状態遷移モデルを用いることによって、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定し、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定し、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定し、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置についての、ノイズが存在しないときの真の位置である位置状態を推定する、
処理を、位置推定装置に実行させるプログラム。

【請求項10】

位置が既知である複数の第１観測装置と、
位置が既知でない第２観測装置と、
位置推定装置と、
を含み、
前記位置推定装置は、
前記複数の第１観測装置のそれぞれから、信号発信機から発信され且つ各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データを取得し、前記第２観測装置から、前記信号発信機から発信され且つ前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得する取得部と、
前記取得された各第１時系列データから、状態遷移モデルを用いることによって、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置の位置における、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定する電波強度状態推定部と、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける、ノイズが存在しないときの真の電波強度である電波強度状態を推定する電波強度空間推定部と、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定する位置推定部と、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記状態遷移モデルを用いることによって、前記第２観測装置についての、ノイズが存在しないときの真の位置である位置状態を推定する位置状態推定部と、
を具備する、
位置推定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、位置推定装置、位置推定方法、プログラム及び位置推定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

受信電波強度に基づいて位置を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている技術において、位置推定装置は、各無線基地局における無線信号の受信電力を算出するための減衰パラメータの設定値を、各無線基地局における各方位エリアの距離エリア毎に保持している。また、位置推定装置は、各無線基地局から受信電力の測定値を取得する。そして、位置推定装置は、各無線基地局の各距離エリアに設定された減衰パラメータの設定値それぞれを用いて算出可能な、無線信号の送信電力に対する各無線基地局における受信電力の示す減衰傾向が、各無線基地局から取得した受信電力の測定値それぞれに表れる減衰傾向に適合する位置を地図上で探索することで、移動端末の位置を推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６７５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者は、特許文献１に開示されている技術では位置推定精度が低い可能性があることを見出した。すなわち、観測装置によって時々刻々と観測される電波強度には、様々な理由によってノイズが重畳しており、その観測値は、確率的に変化する。このような確率的な変動は、観測装置ごとに異なる値をとる。このため、観測値に基づき計算される空間の電波強度にもノイズが現れる。このようなノイズが現れる空間の電波強度に基づいて計算される推定位置にもノイズが現れる。このため、位置推定精度が低くなる可能性がある。

【0005】

本開示の目的は、位置推定精度を向上させることができる、位置推定装置、位置推定方法、プログラム及び位置推定システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様にかかる位置推定装置は、位置が既知である複数の第１観測装置のそれぞれから各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データ、及び、位置が既知でない第２観測装置から前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得する取得部と、
前記取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記第２観測装置の位置における電波強度状態を推定する電波強度状態推定部と、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態を推定する電波強度空間推定部と、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定する位置推定部と、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記第２観測装置についての位置状態を推定する位置状態推定部と、
を具備する。

【0007】

第２の態様にかかる位置推定方法は、位置が既知である複数の第１観測装置のそれぞれから各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データ、及び、位置が既知でない第２観測装置から前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得し、
前記取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記第２観測装置の位置における電波強度状態を推定し、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態を推定し、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定し、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記第２観測装置についての位置状態を推定する。

【0008】

第３の態様にかかるプログラムは、位置が既知である複数の第１観測装置のそれぞれから各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データ、及び、位置が既知でない第２観測装置から前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得し、
前記取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記第２観測装置の位置における電波強度状態を推定し、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態を推定し、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定し、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記第２観測装置についての位置状態を推定する、
処理を、位置推定装置に実行させる。

【0009】

第４の態様にかかる位置推定システムは、位置が既知である複数の第１観測装置と、
位置が既知でない第２観測装置と、
位置推定装置と、
を含み、
前記位置推定装置は、
前記複数の第１観測装置のそれぞれから各第１観測装置にて受信された所定信号についての電波強度の第１時系列データ、及び、前記第２観測装置から前記第２観測装置にて受信された前記所定信号についての電波強度の第２時系列データを取得する取得部と、
前記取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する第１観測装置の位置における電波強度状態を推定すると共に、前記取得された第２時系列データから、前記第２観測装置の位置における電波強度状態を推定する電波強度状態推定部と、
前記複数の第１観測装置のそれぞれについての位置及び前記推定された電波強度状態を用いて、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態を推定する電波強度空間推定部と、
前記推定された各ポイントにおける電波強度状態と前記推定された第２観測装置の位置における電波強度状態とを比較して、前記第２観測装置についての位置を推定する位置推定部と、
前記推定された前記第２観測装置についての位置の第３時系列データに基づいて、前記第２観測装置についての位置状態を推定する位置状態推定部と、
を具備する。

【発明の効果】

【0010】

本開示により、位置推定精度を向上させることができる、位置推定装置、位置推定方法、プログラム及び位置推定システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における位置推定システムの一例を示す図である。

【図2】第１実施形態における観測装置の一例を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態における観測装置の一例を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態における位置推定装置の一例を示すブロック図である。

【図5】第１実施形態における位置推定装置の電波強度状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態における位置推定装置の対象空間の各ポイントにおける電波強度状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態における位置推定装置の位置状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】第３実施形態における位置推定装置の一例を示すブロック図である。

【図9】位置推定装置のハードウェア構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0013】

＜第１実施形態＞
＜位置推定システムの概要＞
図１は、第１実施形態における位置推定システムの一例を示す図である。図１において位置推定システム１は、観測装置（第１観測装置）１０－１～１０－３と、観測装置（第２観測装置）２０と、位置推定装置（解析装置）３０とを含んでいる。以下では、観測装置１０－１～１０－３を区別しない場合、観測装置１０－１～１０－３を単に観測装置１０と呼ぶことがある。なお、ここでは、説明を簡単にするために、位置推定システム１が含む観測装置１０及び観測装置２０の数をそれぞれ３つ及び１つとしているが、本開示はこれに限定されるものではない。

【0014】

各観測装置１０は、その位置が既知である観測装置である。一方、観測装置２０は、位置が既知でない観測装置である。すなわち、位置推定システム１は、観測装置２０の位置を推定するシステムである。

【0015】

各観測装置１０は、信号発信源（不図示）から順次無線送信された複数の「所定信号」を受信し、受信した各所定信号の「電波強度」を測定する。これにより、電波強度の時系列データ（以下では、「第１時系列データ」と呼ぶことがある）が得られる。すなわち、第１時系列データは、各電波強度が各受信所定信号に対応する複数の電波強度（つまり、「第１電波強度群」）を含む。そして、各観測装置１０は、第１時系列データを位置推定装置３０に送信する。

【0016】

観測装置２０は、信号発信源（不図示）から順次無線送信された複数の「所定信号」を受信し、受信した各所定信号の電波強度を測定する。これにより、電波強度の時系列データ（以下では、「第２時系列データ」と呼ぶことがある）が得られる。すなわち、第２時系列データは、各電波強度が各受信所定信号に対応する複数の電波強度（つまり、「第２電波強度群」）を含む。そして、観測装置２０は、第２時系列データを位置推定装置３０に送信する。なお、観測装置１０と位置推定装置３０との間、及び、観測装置２０と位置推定装置３０との間は、有線によって接続されていてもよいし、無線によって接続されていてもよい。図１では、観測装置１０と位置推定装置３０とがネットワークを介して有線で接続され、観測装置２０と位置推定装置３０とがネットワークを介して有線で接続されている例が示されている。

【0017】

位置推定装置３０は、各観測装置１０から第１時系列データを取得し、観測装置２０から第２時系列データを取得する。そして、位置推定装置３０は、取得した第１時系列データ及び第２時系列データに基づいて、観測装置２０の位置を推定する。

【0018】

＜観測装置の構成例＞
図２，３は、第１実施形態における観測装置の一例を示すブロック図である。図２において観測装置１０は、受信部１１と、電波強度測定部１２と、送信部１３とを有している。

【0019】

受信部１１は、信号発信源（不図示）から順次無線送信された複数の「所定信号」を受信する。

【0020】

電波強度測定部１２は、受信部１１にて受信された各所定信号の「電波強度」を測定（観測）する。これにより、上記の「第１時系列データ」が得られる。

【0021】

送信部１３は、電波強度測定部１２にて得られた「第１時系列データ」を位置推定装置３０に送信する。

【0022】

図３において観測装置２０は、受信部２１と、電波強度測定部２２と、送信部２３とを有している。

【0023】

受信部２１は、信号発信源（不図示）から順次無線送信された複数の「所定信号」を受信する。

【0024】

電波強度測定部２２は、受信部２１にて受信された各所定信号の「電波強度」を測定（観測）する。これにより、上記の「第２時系列データ」が得られる。

【0025】

送信部２３は、電波強度測定部２２にて得られた「第２時系列データ」を位置推定装置３０に送信する。

【0026】

ここで、「電波強度」は、一般に、送信電力、受信感度、送受信間の通信環境により決定する。送受信間の通信環境とは、距離やマルチパス、遮蔽、フェージングなどが挙げられる。電波強度の観測値の上限は、これらの情報から決まると考えられており、一般に、送受信間の距離が離れるほど低下する。電波強度の観測値の下限は、一般に、観測装置の性能限界による。電波強度の観測値は、これら上限と下限の間において確率的に出現する。つまり、複数の観測装置がある場合、各観測装置の電波強度の分布範囲の内で上限付近を観測する観測装置や下限付近を観測する観測装置が同時刻に存在しうる。つまり、発信源により近い観測装置が下限付近の電波強度を観測し、且つ、発信源により遠い観測装置が上限付近の電波強度を観測した場合、一般に距離により減衰すると想定される電波強度が増加するように観測される可能性もある。このように、電波強度の観測値には、ノイズが重畳されている。

【0027】

＜位置推定装置の構成例＞
図４は、第１実施形態における位置推定装置の一例を示すブロック図である。図４において位置推定装置３０は、受信部（取得部）３１と、電波強度状態推定部３２と、電波強度空間推定部３３と、位置推定部３４と、位置状態推定部３５とを有している。

【0028】

受信部３１は、各観測装置１０から「第１時系列データ」を受信（取得）し、観測装置２０から「第２時系列データ」を受信（取得）する。

【0029】

電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する観測装置１０の位置における「電波強度状態」を推定する。また、電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された第２時系列データから、観測装置２０の位置における「電波強度状態」を推定する。なお、上記の通り、第１時系列データは、時系列の「第１電波強度群」であるので、第１時系列データから、時系列の電波強度状態群（以下では、「第１電波強度状態群」と呼ぶことがある）が得られる。また、第２時系列データは、時系列の「第２電波強度群」であるので、第２時系列データから、時系列の電波強度状態群（以下では、「第２電波強度状態群」と呼ぶことがある）が得られる。ここで、「状態推定」とは、観測値（測定値）から、観測（測定）できない状態（state）（つまり、真の状態）を推定することを意味する。本明細書において「電波強度状態を推定すること」は、観測装置１０，２０による電波強度の観測値から、ノイズが存在しないときの「真の電波強度（つまり、電波強度状態）」を推定することを意味する。

【0030】

電波強度空間推定部３３は、観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについての位置及び観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについて推定された「電波強度状態」を用いて、対象空間（対象エリア）の各ポイントにおける電波強度状態を推定する。例えば、電波強度空間推定部３３は、対象空間（対象エリア）の各ポイントにおける電波強度状態のリスト（つまり、「電波強度状態マップ」）を形成してもよい。ここで、上記の通り、電波強度状態推定部３２では、「第１電波強度状態群」が得られるので、電波強度空間推定部３３では、対象空間（対象エリア）の各ポイントにおける時系列の電波強度状態群（以下では、「第３電波強度状態群」と呼ぶことがある）が得られる。なお、観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについての位置に関する情報は、電波強度空間推定部３３に保持されていてもよいし、記憶部（不図示）に保持されていてもよい。

【0031】

位置推定部３４は、電波強度空間推定部３３にて推定された各ポイントにおける電波強度状態と電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置２０の位置における電波強度状態とを比較して、観測装置２０についての位置を推定する。この位置の推定には、「Fingerprint方式」と呼ばれる方法が用いられてもよい。すなわち、位置推定部３４は、電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置２０の位置における電波強度状態に近い電波強度状態に対応する上記電波強度状態マップのポイントを特定してもよい。例えば、観測装置１０，２０にて観測される電波強度が信号発信源（不図示）に応じた要素を含むベクトルによって表現されている場合、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態もベクトルによって表現されている。このとき、位置推定部３４は、電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置２０の位置における電波強度状態と信号発信源（不図示）に応じた要素とを含むベクトルと、上記電波強度状態マップの各ポイントに対応するベクトルとを用いて、各要素についての差分の二乗和が最小となるポイントを特定してもよい。

【0032】

ここで、電波強度空間推定部３３では各ポイントにおける「第３電波強度状態群」が得られ、また、電波強度状態推定部３２では「第２電波強度状態群」が得られる。このため、例えば、位置推定部３４は、対象空間の各ポイントにおける「第３電波強度状態群」と「第２電波強度状態群」とを比較して、「第２電波強度状態群」に含まれる各電波強度に対応する観測装置２０の位置を推定する。これにより、推定された観測装置２０についての時系列の「位置群」（以下では、「第３時系列データ」と呼ぶことある）が得られる。

【0033】

位置状態推定部３５は、観測装置２０についての位置の「第３時系列データ」に基づいて、観測装置２０の「位置状態」を推定する。ここで、本明細書において「位置状態を推定すること」は、位置推定部３４によって推定された位置から、ノイズが存在しないときの「真の位置（つまり、位置状態）」を推定することを意味する。

【0034】

＜位置推定装置の動作例＞
〈電波強度状態の推定処理〉
図５は、第１実施形態における位置推定装置の電波強度状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【0035】

受信部３１は、各観測装置１０から「第１時系列データ」を受信し、観測装置２０から「第２時系列データ」を受信する（ステップＳ１０１）。

【0036】

電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する観測装置１０の位置における「電波強度状態」を推定する（ステップＳ１０２）。また、電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された第２時系列データから、観測装置２０の位置における「電波強度状態」を推定する（ステップＳ１０２）。

【0037】

〈対象空間の各ポイントにおける電波強度状態の推定処理〉
図６は、第１実施形態における位置推定装置の対象空間の各ポイントにおける電波強度状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【0038】

電波強度空間推定部３３は、観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについての位置及び「電波強度状態」を取得する（ステップＳ２０１）。

【0039】

電波強度空間推定部３３は、ステップＳ２０１にて取得した「電波強度状態」を用いて、対象空間の各ポイントにおける電波強度状態を推定する（ステップＳ２０２）。

【0040】

〈位置状態の推定処理〉
図７は、第１実施形態における位置推定装置の位置状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【0041】

位置推定部３４は、電波強度空間推定部３３にて推定された各ポイントにおける電波強度状態を取得する（ステップＳ３０１）。

【0042】

位置推定部３４は、電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置２０の位置における電波強度状態を取得する（ステップＳ３０２）。

【0043】

位置推定部３４は、ステップＳ３０１にて取得した各ポイントにおける電波強度状態とステップＳ３０２にて取得した観測装置２０の位置における電波強度状態とを比較して、観測装置２０についての位置を推定する（ステップＳ３０３）。

【0044】

位置状態推定部３５は、観測装置２０についての位置の時系列データに基づいて、観測装置２０の「位置状態」を推定する（ステップＳ３０４）。

【0045】

なお、図５～図７に示した処理フローは、それぞれ独立して非同期に実行されてもよいし、一連の処理フローとして実行されてもよい。

【0046】

以上のように第１実施形態によれば、位置推定装置３０にて電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された各第１時系列データから、各第１時系列データに対応する観測装置１０の位置における「電波強度状態」を推定する。また、電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された第２時系列データから、観測装置２０の位置における「電波強度状態」を推定する。電波強度空間推定部３３は、観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについての位置及び観測装置１０－１～１０－３のそれぞれについて推定された「電波強度状態」を用いて、対象空間（対象エリア）の各ポイントにおける電波強度状態を推定する。位置推定部３４は、電波強度空間推定部３３にて推定された各ポイントにおける電波強度状態と電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置２０の位置における電波強度状態とを比較して、観測装置２０についての位置を推定する。位置状態推定部３５は、観測装置２０についての位置の「第３時系列データ」に基づいて、観測装置２０の「位置状態」を推定する。

【0047】

この位置推定装置３０の構成により、「電波強度状態の推定」及び「位置状態の推定」という「２段階の状態推定」を行って観測値に含まれるノイズの影響を低減しているので、位置推定精度を向上させることができる。

【0048】

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、より具体的な実施形態に関する。なお、第２実施形態の位置推定システム、観測装置、及び位置推定装置の基本構成は、第１実施形態の位置推定システム１、観測装置１０，２０、及び位置推定装置３０と同じなので、図１～４を参照して説明する。

【0049】

第２実施形態では、位置推定装置３０の電波強度状態推定部３２及び位置状態推定部３５に対して、それぞれ、「状態遷移モデル」としてローカルレベルモデルが適用される。

【0050】

まず、観測装置１０－１～１０－３のいずれかの観測装置ｓにおいて時刻ｔに測定される電波強度を、

【数1】

によって表現する。

【0051】

また、観測装置２０（以下、観測装置ｕと呼ぶことがある）において時刻ｔに測定される電波強度を、

【数2】

によって表現する。

【0052】

ｘ_ｓ，ｔおよびｘ_ｕ，ｔのそれぞれは、例えば、要素として発信源や周波数など電波の種類ごとの電波強度を持つベクトルである。

【0053】

第２実施形態の位置推定装置３０にて受信部３１は、電波強度ｘ_ｓ，ｔおよびｘ_ｕ，ｔを受信する。

【0054】

電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された電波強度ｘ_ｓ，ｔから、観測装置ｓの位置における「電波強度状態」を推定する。また、電波強度状態推定部３２は、受信部３１にて取得された電波強度ｘ_ｕ，ｔから、観測装置ｕの位置における「電波強度状態」を推定する。

【0055】

以下では、電波強度ｘ_ｓ，ｔから推定される電波強度状態を、

【数3】

によって表現し、
電波強度ｘ_ｕ，ｔから推定される電波強度状態を、

【数4】

によって表現する。

【0056】

電波強度状態推定部３２は、電波強度ｘ_ｓ，ｔから電波強度状態ｘ’_ｓ，ｔを推定する際に、以下の状態方程式及び観測方程式を用いる。また、電波強度状態推定部３２は、電波強度ｘ_ｕ，ｔから電波強度状態ｘ’_ｕ，ｔを推定する際にも同様の状態方程式及び観測方程式を用いる。

【数5】

【0057】

すなわち、上記の通り、電波強度状態推定部３２は、状態遷移モデルとしてローカルレベルモデルが適用される。

【0058】

電波強度空間推定部３３は、観測装置ｓ（観測装置１０－１～１０－３）についての電波強度状態ｘ’_ｓ，ｔを受け取ると、観測装置ｓ（観測装置１０－１～１０－３）のそれぞれについての位置及び電波強度状態ｘ’_ｓ，ｔを用いて、対象空間（対象エリア）の各ポイントにおける電波強度状態を推定する。

【0059】

以下では、任意のポイントｐにおける時刻ｔでの電波強度状態ベクトルを、

【数6】

によって表現する。

【0060】

位置推定部３４は、電波強度空間推定部３３にて推定された各ポイントにおける電波強度状態ｘ_ｐ，ｔと電波強度状態推定部３２にて推定された観測装置ｕの位置における電波強度状態ｘ’_ｕ，ｔとを比較して、特定の電波強度状態ベクトルｘ_ｌ，ｔに対応するポイントｌを特定する。例えば、位置推定部３４は、観測装置ｕの電波強度状態ベクトルｘ’_ｕ，ｔと電波強度状態ベクトルｘ_ｐ，ｔとの間の各要素の差分の二乗和が最小となるポイントｌを特定する。この特定されたポイントｌは、観測装置ｕの推定位置である。以下では、時刻ｔでの観測装置ｕの推定位置を、

【数7】

によって表現する。

【0061】

位置状態推定部３５は、観測装置ｕについての推定位置ｌ_ｕ，ｔに基づいて、観測装置ｕの「位置状態」を推定する。以下では、観測装置ｕの位置状態を、

【数8】

によって表現する。

【0062】

位置状態推定部３５は、推定位置ｌ_ｕ，ｔから位置状態ｌ’_ｕ，ｔを推定する際に、以下の状態方程式及び観測方程式を用いる。

【数9】

【0063】

すなわち、上記の通り、位置状態推定部３５は、状態遷移モデルとしてローカルレベルモデルが適用される。

【0064】

以上のように第２実施形態によれば、位置推定装置３０にて電波強度状態推定部３２及び位置状態推定部３５は、それぞれ、「状態遷移モデル」としてローカルレベルモデルが適用される。

【0065】

この位置推定装置３０の構成により、電波強度状態推定部３２及び位置状態推定部３５における処理負荷を低減できるので、高速に位置推定を行うことができる。

【0066】

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、ローカルレベルモデルのパラメータ設定に関する。なお、第３実施形態の位置推定システム及び観測装置の基本構成は、第１実施形態の位置推定システム１及び観測装置１０，２０と同じなので、図１～３を参照して説明する。すなわち、第３実施形態の位置推定システムは、位置推定装置３０の代わりに、後述する位置推定装置４０を含む。

【0067】

図８は、第３実施形態における位置推定装置の一例を示すブロック図である。図８において位置推定装置４０は、受信部（取得部）３１と、電波強度空間推定部３３と、位置推定部３４と、電波強度状態推定部４１と、位置状態推定部４２とを有している。

【0068】

電波強度状態推定部４１は、基本的には、第１実施形態及び第２実施形態で説明した電波強度状態推定部３２と同様の処理を実行する。さらに、電波強度状態推定部４１は、パラメータ設定部４１Ａを含む。パラメータ設定部４１Ａは、上記の各「第１時系列データ」から「分散値（以下では、「第１の分散値」と呼ぶことがある）」を算出し、算出された第１の分散値に基づいて、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を設定する。具体的には、パラメータ設定部４１Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を、第１の分散値よりも大きな値に設定する。例えば、パラメータ設定部４１Ａは、算出された第１の分散値に対して「第１係数」を乗算することにより、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を算出してもよい。

【0069】

例えば、パラメータ設定部４１Ａは、電波強度ｘ_ｓ，ｔから電波強度状態ｘ’_ｓ，ｔを推定する際に、電波強度ｘ_{ｓ，ｔ－９９}から電波強度ｘ_ｓ，ｔを用いて、各要素の共分散ベクトルを算出する。ここで算出される共分散ベクトルを、以下では、

【数10】

によって表現する。

【0070】

そして、パラメータ設定部４１Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値のパラメータとして、ｖ_ｓ，ｔの各要素よりも大きな値を設定する。

【0071】

例えば、パラメータ設定部４１Ａは、上記の「第１係数」として、１００００から１００００００００までの範囲に収まる値を用いる。すなわち、パラメータ設定部４１Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値のパラメータとして、

【数11】

を設定してもよい。

【0072】

位置状態推定部４２は、基本的には、第１実施形態及び第２実施形態で説明した位置状態推定部３５と同様の処理を実行する。さらに、位置状態推定部４２は、パラメータ設定部４２Ａを含む。パラメータ設定部４２Ａは、上記の第３時系列データから分散値（以下では、「第２の分散値」と呼ぶことがある）を算出し、算出された第２の分散値に基づいて、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を設定する。具体的には、パラメータ設定部４２Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を、第２の分散値よりも大きな値に設定する。例えば、パラメータ設定部４２Ａは、算出された第２の分散値に対して「第２係数」を乗算することにより、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を算出してもよい。

【0073】

例えば、パラメータ設定部４２Ａは、推定位置ｌ_ｕ，ｔから位置状態ｌ’_ｕ，ｔを推定する際に、推定位置ｌ_{ｕ，ｔ－９９}から推定位置ｌ_ｕ，ｔを用いて、各要素の共分散ベクトルを算出する。ここで算出される共分散ベクトルを、以下では、

【数12】

によって表現する。

【0074】

そして、パラメータ設定部４２Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値のパラメータとして、ｃ_ｓ，ｔの各要素よりも大きな値を設定する。

【0075】

例えば、パラメータ設定部４２Ａは、上記の「第２係数」として、１００００から１００００００００までの範囲に収まる値を用いる。すなわち、パラメータ設定部４２Ａは、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値のパラメータとして、

【数13】

を設定してもよい。

【0076】

以上のように第３実施形態によれば、位置推定装置４０にてパラメータ設定部４１Ａは、上記の各「第１時系列データ」から「第１の分散値」を算出し、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を、第１の分散値よりも大きな値に設定する。また、パラメータ設定部４２Ａは、上記の第３時系列データから「第２の分散値」を算出し、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を、第２の分散値よりも大きな値に設定する。

【0077】

この位置推定装置４０の構成により、２段階の状態推定の際により大きな観測ノイズを仮定するので、観測値に含まれるノイズの影響をより低減することができる。これにより、高精度でより安定的に位置推定を行うことができる。

【0078】

また、位置推定装置４０にてパラメータ設定部４１Ａは、算出された第１の分散値に対して第１係数を乗算することにより、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を算出する。また、パラメータ設定部４２Ａは、算出された第２の分散値に対して第２係数を乗算することにより、ローカルレベルモデルにおけるノイズの分散値を算出する。第１係数及び第２係数は、それぞれ、１００００から１００００００００までの範囲に収まる値を有する。

【0079】

この位置推定装置４０の構成により、２段階の状態推定の際により適切な大きさの観測ノイズを仮定するので、観測値に含まれるノイズの影響を低減しながら状態自体の時間変化に追随することができる。これにより、高精度でより安定的に位置推定を行うことができる。

【0080】

＜他の実施形態＞
＜１＞ 第１実施形態から第３実施形態で説明した位置推定システム１は、特に、工場内、商業施設内、イベント会場、競技場などの複雑で時々刻々と変化する無線通信の状況をリアルタイムに可視化することにより、そのエリア内で無線が切れたり、繋がりにくい原因を、把握や改善することに利用が可能である。

【0081】

＜２＞ 図９は、位置推定装置のハードウェア構成例を示す図である。図９において位置推定装置１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、通信回路１０３とを有している。プロセッサ１０１は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ１０１は、複数のプロセッサを含んでもよい。メモリ１０２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１０２は、プロセッサ１０１から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１０１は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ１０２にアクセスしてもよい。

【0082】

第１実施形態から第４実施形態の位置推定装置３０，４０は、図９に示したハードウェア構成を有することができる。第１実施形態から第４実施形態の位置推定装置３０，４０の電波強度状態推定部３２，４１と、電波強度空間推定部３３と、位置推定部３４と、位置状態推定部３５，４２とは、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現されてもよい。受信部（取得部）３１は、通信回路１０３によって実現されてもよい。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、位置推定装置３０，４０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）を含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、半導体メモリを含む。半導体メモリは、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）によって位置推定装置３０，４０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、プログラムを位置推定装置３０，４０に供給できる。

【0083】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0084】

１ 位置推定システム
１０ 観測装置（第１観測装置）
１１ 受信部
１２ 電波強度測定部
１３ 送信部
２０ 観測装置（第２観測装置）
２１ 受信部
２２ 電波強度測定部
２３ 送信部
３０ 位置推定装置（解析装置）
３１ 受信部（取得部）
３２ 電波強度状態推定部
３３ 電波強度空間推定部
３４ 位置推定部
３５ 位置状態推定部
４０ 位置推定装置
４１ 電波強度状態推定部
４１Ａ パラメータ設定部
４２ 位置状態推定部
４２Ａ パラメータ設定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】