特許 7572005 位置推定システム、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】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】位置推定システム、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 5/02 20100101AFI20241016BHJP

   H04W 64/00 20090101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G01S5/02 Z

H04W64/00

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021123666

(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公開番号】P2023019158

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大槻 信也

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

(72)【発明者】

【氏名】小川 智明

(72)【発明者】

【氏名】石田 繁巳

(72)【発明者】

【氏名】高橋 遼

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１００１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３３３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１３７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１８８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】Yogita Chapre at al.，"CSI-MIMO: Indoor Wi-Fi fingerprinting system"，39th Annual IEEE Conference on Local Computer Networks，2014年09月，pp.202-209，DOI: 10.1109/LCN.2014.6925773，ISSN: 0742-1303

【文献】Takeru Fukushima et al.，" Evaluating Indoor Localization Performance on an IEEE 802.11ac Explicit-Feedback-Based CSI Learning System"，2019 IEEE 89th Vehicular Technology Conference (VTC2019-Spring)，2019年04月，DOI: 10.1109/VTCSpring.2019.8746628

【文献】Shigemi Ishida et al.，"Room-by-Room Device Grouping for Put-and-Play IoT System"，GLOBECOM 2022 - 2022 IEEE Global Communications Conference: IoT and Sensor Networks，2022年12月，pp.4286-4291，DOI: 10.1109/GLOBECOM48099.2022.10001048

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００－５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／５５

Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、前記第１の無線装置と無線通信を行う設置位置が既知の複数の第２の無線装置と、無線キャプチャ機能を有する位置推定装置とを備え、前記第１の無線装置と無線通信を行う存在位置が未知の第３の無線装置の位置を推定するように構成された位置推定システムであって、
前記第１の無線装置は、各アンテナから既知信号を送信するように構成され、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置は、受信した前記既知信号から導出される前記第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信するように構成され、
前記位置推定装置は、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報を取得する情報取得処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関を第２の無線装置ごとに判定する相関判定処理と、
前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する出力処理と、を実行し、
前記相関判定処理では、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対して所定時間における伝搬路状態情報の変動を示す統計値を計算する統計処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値との差を第２の無線装置ごとに計算する比較処理と、を実行し、
前記出力処理では、前記差が最も小さい伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する、ように構成された
ことを特徴とする位置推定システム。

【請求項2】

請求項１に記載の位置推定システムにおいて、
前記位置推定装置は、
前記統計処理では、前記複数の第２の無線装置と前記第３の無線装置のそれぞれについて、伝搬路状態情報の各成分のうち前記所定時間における分散値が所定の閾値を超えた変動成分の個数をカウントし、
前記比較処理では、前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報に含まれる変動成分の個数と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に含まれる変動成分の個数との差を第２の無線装置ごとに計算する、ように構成された
ことを特徴とする位置推定システム。

【請求項3】

請求項１に記載の位置推定システムにおいて、
前記位置推定装置は、
前記統計処理では、前記複数の第２の無線装置と前記第３の無線装置のそれぞれについて、伝搬路状態情報の各成分のうち前記所定時間の時間差に対応した自己相関値が所定の閾値を下回った変動成分の個数をカウントし、
前記比較処理では、前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報に含まれる変動成分の個数と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に含まれる変動成分の個数との差を第２の無線装置ごとに計算する、ように構成された
ことを特徴とする位置推定システム。

【請求項4】

２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、前記第１の無線装置と無線通信を行う設置位置が既知の複数の第２の無線装置と、無線キャプチャ機能を有する位置推定装置とを備え、前記第１の無線装置と無線通信を行う存在位置が未知の第３の無線装置の位置を推定するように構成された位置推定システムであって、
前記第１の無線装置は、各アンテナから既知信号を送信するように構成され、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置は、受信した前記既知信号から導出される前記第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信するように構成され、
前記位置推定装置は、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報を取得する情報取得処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関を第２の無線装置ごとに判定する相関判定処理と、
前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する出力処理と、を実行し、
前記相関判定処理では、
前記複数の第２の無線装置と前記第３の無線装置のそれぞれについて、伝搬路状態情報の各成分のうち所定時間における変動量が閾値を超えた変動成分を判別する判別処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報の変動成分と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報の変動成分とを第２の無線装置ごとに照合する照合処理と、を実行し、
前記出力処理では、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との間で共通する変動成分の数が最も多い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する、ように構成された
ことを特徴とする位置推定システム。

【請求項5】

２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、設置位置が既知の複数の第２の無線装置及び存在位置が未知の第３の無線装置との間での無線通信に含まれる情報をキャプチャし、キャプチャした情報に基づいて前記第３の無線装置の位置を推定するように構成された位置推定装置であって、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した前記第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を取得する情報取得処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関を第２の無線装置ごとに判定する相関判定処理と、
前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する出力処理と、を実行し、
前記相関判定処理では、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対して所定時間における伝搬路状態情報の変動を示す統計値を計算する統計処理と、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値との差を第２の無線装置ごとに計算する比較処理と、を実行し、
前記出力処理では、前記差が最も小さい伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報を出力する、ように構成された
ことを特徴とする位置推定装置。

【請求項6】

２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、設置位置が既知の複数の第２の無線装置及び存在位置が未知の第３の無線装置との間での無線通信に含まれる情報をキャプチャし、キャプチャした情報に基づいて前記第３の無線装置の位置を推定する位置推定方法において、
前記第１の無線装置に各アンテナから既知信号を送信させ、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置に、受信した前記既知信号から導出される前記第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信させ、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報を取得し、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対して所定時間における伝搬路状態情報の変動を示す統計値を計算する統計処理を行い、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報に対する統計処理で得られた統計値との差を第２の無線装置ごとに計算し、
前記差が最も小さい伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置の近傍に前記第３の無線装置が存在すると判定する
ことを特徴とする位置推定方法。

【請求項7】

２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、設置位置が既知の複数の第２の無線装置及び存在位置が未知の第３の無線装置との間での無線通信に含まれる情報をキャプチャし、キャプチャした情報に基づいて前記第３の無線装置の位置を推定する位置推定方法において、
前記第１の無線装置に各アンテナから既知信号を送信させ、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置に、受信した前記既知信号から導出される前記第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信させ、
前記複数の第２の無線装置及び前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報を取得し、
前記複数の第２の無線装置と前記第３の無線装置のそれぞれについて、伝搬路状態情報の各成分のうち所定時間における変動量が閾値を超えた変動成分を判別し、
前記複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報の変動成分と、前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報の変動成分とを第２の無線装置ごとに照合し、
前記第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との間で共通する変動成分の数が最も多い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置の近傍に前記第３の無線装置が存在すると判定する
ことを特徴とする位置推定方法。

【請求項8】

請求項５に記載の前記位置推定装置が行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む
ことを特徴とする位置推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無線信号を利用して存在位置が未知の無線端末の位置を推定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

無線信号を利用して存在位置が未知の無線端末の位置を推定する技術が知られている。そのような技術の一つの例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された方法では、無線ＬＡＮの基地局と無線端末の間の信号の送受信にかかる時間を元に無線端末の位置が推定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２４５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に開示された方法では、無線端末の位置を推定するためにはある程度離れた場所に基地局のアンテナを分散して設置せねばならない。つまり、特許文献１に開示された方法では、基地局のアンテナの配置において制限がある。

【0005】

本開示は、基地局となる無線装置のアンテナの位置による制限を受けることなく、存在位置が未知の無線装置の位置を推定することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、上記目的を達成するため、位置推定システムを提供する。本開示の位置推定システムは、２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、第１の無線装置と無線通信を行う設置位置が既知の複数の第２の無線装置と、無線キャプチャ機能を有する位置推定装置とを備え、第１の無線装置と無線通信を行う存在位置が未知の第３の無線装置の位置を推定するように構成されている。第１の無線装置は、各アンテナから既知信号を送信するように構成されている。複数の第２の無線装置及び第３の無線装置は、受信した既知信号から導出される第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信するように構成されている。

【0007】

本開示の位置推定知システムにおいて、位置推定装置は、以下の情報取得処理、相関判定処理、及び出力処理を実行するように構成されている。情報取得処理では、複数の第２の無線装置及び第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報が取得される。相関判定処理では、複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が第２の無線装置ごとに判定される。そして、出力処理では、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報が出力される。

【0008】

本開示は、上記目的を達成するため、位置推定装置を提供する。本開示の位置推定装置は、２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、設置位置が既知の複数の第２の無線装置及び存在位置が未知の第３の無線装置との間での無線通信に含まれる情報をキャプチャし、キャプチャした情報に基づいて第３の無線装置の位置を推定するように構成されている。本開示の測定装置は、以下の情報取得処理、相関判定処理、及び出力処理を実行するように構成されている。情報取得処理では、複数の第２の無線装置及び第３の無線装置が送信した第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報が取得される。相関判定処理では、複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が第２の無線装置ごとに判定される。そして、出力処理では、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置或いは識別情報が出力される。

【0009】

本開示は、上記目的を達成するため、位置推定方法を提供する。本開示の位置推定方法は、２以上のアンテナを有する第１の無線装置と、設置位置が既知の複数の第２の無線装置及び存在位置が未知の第３の無線装置との間での無線通信に含まれる情報をキャプチャし、キャプチャした情報に基づいて第３の無線装置の位置を推定する方法である。本開示の位置推定方法は、以下の第１乃至第５のステップを含む。第１のステップでは、第１の無線装置に各アンテナから既知信号を送信させる。第２のステップでは、複数の第２の無線装置及び第３の無線装置に、受信した既知信号から導出される第１の無線装置までの伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報を送信させる。第３のステップでは、複数の第２の無線装置及び第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報を取得する。第３のステップでは、複数の第２の無線装置が送信した伝搬路状態情報と、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関を第２の無線装置ごとに判定する。そして、第５のステップでは、第３の無線装置が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信した第２の無線装置の設置位置の近傍に第３の無線装置が存在すると判定する。

【0010】

本開示は、上記目的を達成するため、位置推定プログラムを提供する。本開示の位置推定プログラムは、上記の位置推定装置が行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。すなわち、上記の測定装置は、コンピュータと位置推定プログラムとによって実現することができる。位置推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。位置推定プログラムは、ネットワーク経由で提供されてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係る位置推定システム、位置推定装置、位置推定方法、及び位置推定プログラムによれば、基地局のアンテナの位置による制限を受けることなく存在位置が未知の無線装置の位置を設置位置が既知の無線端末を利用して推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の各実施形態に共通の位置推定システムの構成例を示す図である。

【図2】ＡＰとＳＴＡとの無線通信におけるシーケンス例を示す図である。

【図3】ＡＰから送信されるＶＨＴ ＮＤＰフレームの一例を示す図である。

【図4】圧縮されたＣＳＩの一例を示す図である。

【図5】極座標から直交座標への変換方法の一例を示す図である。

【図6】本開示の各実施形態に共通の位置推定装置の構成例を示す図である。

【図7】ＣＳＩ蓄積部が有するテーブルの一例を示す図である。

【図8】本開示の第１実施形態に係る相関判定処理を示すフローチャートである。

【図9】本開示の第２実施形態に係る相関判定処理を示すフローチャートである。

【図10】本開示の第３実施形態に係る相関判定処理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】

【0013】

以下、図面を参照して本開示の位置推定システム、位置推定装置、位置推定方法、及び位置推定プログラムの実施形態について説明する。

【0014】

１．各実施形態に共通の位置推定システムの構成
図１は、本開示の各実施形態に共通の位置推定システム１００の構成例を示す。位置推定システム１００は、２以上のアンテナを有する無線ＬＡＮ基地局（ＡＰ：Access Point）１０１と複数台の無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ：Station）１０２とを有する無線ＬＡＮシステムを利用する。それぞれのＳＴＡ１０２は通信エリア内における設置位置が既知である。図１では、一例として６台のＳＴＡ１０２が通信エリア内に設置されている。ここで、ＡＰ１０１は第１の無線装置に対応し、各ＳＴＡ１０２は第２の無線装置に対応する。

【0015】

図１には、設置位置が既知のＳＴＡ１０２とは別に、もう１台のＳＴＡ１０４が存在する。ＡＰ１０１との間で無線通信を行うことができれば、ＳＴＡ１０４の構成はＳＴＡ１０２と同じでもよいし異なっていてもよい。ただし、ＳＴＡ１０４の存在位置は未知である。このようなＳＴＡ１０４の例としては、ユーザ１１０によって携帯される移動端末が挙げられる。ここで、ＳＴＡ１０４は第３の無線装置に対応する。

【0016】

存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置の推定には、無線キャプチャ機能を有する測定装置１０３が用いられる。測定装置１０３には、各ＳＴＡ１０２の設置位置が登録されている。ここで、測定装置１０３は位置推定装置に対応する。

【0017】

図１に示す無線ＬＡＮシステムは、無線ＬＡＮ規格の８０２．１１ａｃに対応し、ＡＰ１０１は、２以上のアンテナを用いてＭＩＭＯ通信を行う。ＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４は、ＡＰ１０１の各アンテナから送信される無線信号を受信する。逆に、ＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４は、ＡＰ１０１の各アンテナに無線信号を送信する。このようにして、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４との間で８０２．１１ａｃに対応する無線通信が行われる。８０２．１１ａｃでは、ＡＰ１０１の各アンテナから送信される測定用データに基づいて、ＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４は各アンテナと自装置との間の無線伝搬路の状態を測定する。ＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４は測定した無線伝搬路の状態を示す伝搬路状態情報をＡＰ１０１に送信する。

【0018】

測定装置１０３は、存在位置が未知のＳＴＡ１０４からＡＰ１０１に送信される伝搬路状態情報をキャプチャするとともに、設置位置が既知の各ＳＴＡ１０２からＡＰ１０１に送信される伝搬路状態情報をキャプチャする。そして、測定装置１０３は、キャプチャした伝搬路状態情報に基づいて、存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置を推定する。測定装置１０３がＳＴＡ１０４の位置を推定する方法の詳細については後述する。

【0019】

なお、図１に示す測定装置１０３の位置は一例である。測定装置１０３の位置はＳＴＡ１０２から送信される無線信号を受信できる位置であればどこでもよい。また、図１の例では、ＡＰ１０１、及びＳＴＡ１０２とは別に測定装置１０３が配置されているが、独立した測定装置１０３を使用せずに、測定装置１０３がＡＰ１０１またはいずれかのＳＴＡ１０２に一体化されていてもよい。

【0020】

また、図１では、ＡＰ１０１は１台のみ配置されているが、ＡＰ１０１は複数台配置されていてもよい。ＡＰ１０１が複数台ある場合、一つのＡＰ１０１を除く残りのＡＰ１０１はＳＴＡ１０２と同様に機能させて、ＡＰ１０１間で無線通信を行ってもよい。さらに、ＡＰ１０１のアンテナは同軸ケーブル等で本体から離して配置されてよい。

【0021】

２．ＡＰとＳＴＡとの無線通信の概要
図２は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との無線通信におけるシーケンス例を示す。ＡＰ１０１は、伝搬路状態情報、すなわち、ＣＳＩを取得するためのサウンディングプロトコルの開始信号として、ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームをブロードキャストする。その直後に、ＡＰ１０１は、測定用データを含むＶＨＴ ＮＤＰフレームを宛先のＳＴＡ１０２に送信する。ＶＨＴはＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔの略であり、８０２．１１ａｃでは超高速通信を行うためのＶＨＴフレームを基本とする。また、ＮＤＰはＮｕｌｌ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔの略であり、ＶＨＴ ＮＤＰフレームは通信用データを含まないフレームである。ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームは、ＡＰ１０１と宛先のＳＴＡ１０２のアドレスを含み、ＶＨＴ ＮＤＰフレームの送信をＳＴＡ１０２に事前通知するためのフレームである。なお、ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔフレームは、特定の１以上のアンテナから送信されるが、２以上のアンテナから送信する場合もすべて同じデータの信号が各アンテナから送信される。

【0022】

ここで、ＡＰ１０１から送信されるＶＨＴ ＮＤＰフレームの一例を図３に示す。図３において、ＶＨＴ ＮＤＰフレームは、ヘッダ１５１（フレーム種別などを格納）、測定用データ２５０、及びテイラー１５６（誤り検出などを格納）により構成される。ヘッダ１５１、及びテイラー１５６は、ＶＨＴ ＮＤＰ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔと同様に送信されるが、測定用データ２５０は各アンテナ（ＡＮＴ）から個別に送信される。図３に示す例ではアンテナは４本であり、４本のアンテナから測定用データ１５２、測定用データ１５３、測定用データ１５４、及び測定用データ１５５が時分割でそれぞれ送信される。各アンテナから送信された測定用データ１５２、測定用データ１５３、測定用データ１５４、及び測定用データ１５５は、ＳＴＡ１０２において、一つのＶＨＴ ＮＤＰフレームとして受信される。

【0023】

再び図２に戻り、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との無線通信におけるシーケンスについての説明を続ける。ＡＰ１０１からＶＨＴ ＮＤＰフレームを受信したＳＴＡ１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃで規定された手法により、圧縮されたＣＳＩの値を導出する（H. Yu and T. Kim, “Beamforming transmission in IEEE 802.11ac under time-varying channels,” The Scientific World J., vol. 2014, pp. 1-11, Jul. 2014, article ID 920937.参照）。

【0024】

ここで、圧縮されたＣＳＩの一例を図４に示す。図４において、左の列から順に、送信アンテナ数×受信アンテナ数、圧縮されたＣＳＩの数、圧縮されたＣＳＩの一例が記載されている。φｉｊは、ｉ番のアンテナとｊ番のアンテナとから送信された信号のＳＴＡ１０２のアンテナでの位相差を示す。ただし、φｉｊ∈［０，２π）である。また、ψｉｊは、ｉ番のアンテナとｊ番のアンテナとから送信された信号のＳＴＡ１０２のアンテナでの振幅比を角度で表した値（振幅の絶対値の比のｔａｎ^－１の値）を示す。ただし、ψｉｊ∈［０，π／２）である。

【0025】

図４の例によれば、例えば、送信アンテナ数が２本、受信アンテナ数が１本の場合（２×１と記載）、圧縮されたＣＳＩの数は２、圧縮されたＣＳＩはφ１１、ψ２１である。同様に、２×２の場合、圧縮されたＣＳＩの数は２、圧縮されたＣＳＩはφ１１、ψ２１である。また、３×１の場合、圧縮されたＣＳＩの数は４、圧縮されたＣＳＩはφ１１、φ２１、ψ２１、ψ３１である。以下、同様に、送信アンテナ数と受信アンテナ数の組み合わせに応じて、圧縮されたＣＳＩが得られる。

【0026】

再び図２に戻り、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との無線通信におけるシーケンスについての説明を続ける。ＳＴＡ１０２は、導出した圧縮されたＣＳＩをＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームに格納して送信する。前述の通り、ＶＨＴ ＮＤＰフレームの測定用データはＡＰ１０１のそれぞれのアンテナから個別に送信されるので、ＳＴＡ１０２は、ＡＰ１０１のアンテナごとのＣＳＩを取得することができる。アンテナ数が多くなるとＳＴＡ１０２からＡＰ１０１にフィードバックするＣＳＩの情報量は多くなる。このため、すべてのＣＳＩから予め決められた条件により選択されたＣＳＩ（圧縮されたＣＳＩ）がＡＰ１０１にフィードバックされる。

【0027】

ＡＰ１０１は、ＳＴＡ１０２からフィードバックされる圧縮されたＣＳＩの情報に基づいて、ＡＰ１０１の各アンテナとＳＴＡ１０２との間の無線伝搬路の状態を取得する。取得した無線伝搬路の状態に基づいて、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間でＭＩＭＯ通信が行われる。

【0028】

図２に示すシーケンスによる無線通信は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０４との間でも行われる。ＳＴＡ１０４からＡＰ１０１に圧縮されたＣＳＩがフィードバックされ、フィードバックされた情報から取得される無線伝搬路の状態に基づいて、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０４との間でＭＩＭＯ通信が行われる。

【0029】

測定装置１０３は、各ＳＴＡ１０２がＡＰ１０１に送信するＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームをモニタしてキャプチャする。また、測定装置１０３は、ＳＴＡ１０４がＡＰ１０１に送信するＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームをモニタしてキャプチャする。そして、測定装置１０３は、キャプチャしたＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔに格納された圧縮されたＣＳＩを抽出し、抽出したデータに対して前処理を行う。前処理では、例えば、極座標から直交座標への変換が行われる。

【0030】

ここで、極座標から直交座標への変換方法の一例を図５に示す。図５において、ｘ軸からの角度φｉｊは、半径１の円周上の対応するｘ，ｙ座標に変換することができる。なお、角度０と２πは同一の値であるが、数値として不連続になるため機械学習への入力としては不適切である。そこで、以下の式に示すように、角度φｉｊをｘ，ｙ座標の数値に変換することにより、数値の連続性が保たれる。同様にして、角度ψｉｊについてもｘ，ｙ座標の数値への変換が行われる。
ｘｉｊ＝ｃｏｓφｉｊ
ｙｉｊ＝ｓｉｎφｉｊ

【0031】

このように前処理されたデータ（圧縮されたＣＳＩ）が各ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４について取得され、これらを用いて測定装置１０３によるＳＴＡ１０４の位置の推定が行われる。

【0032】

３．各実施形態に共通の測定装置の構成
図６は、各実施形態に共通の測定装置１０３の構成例を示す。図６において、測定装置１０３は、アンテナ２０１、無線インターフェース部２０２、キャプチャ部２０３、フィルタリング部２０４、ＣＳＩ抽出部２０５、前処理部２０６、ＣＳＩ蓄積部２０７、及び数値処理・判定部２０８を備える。測定装置１０３は、コンピュータもしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路で構成することが可能であり、無線インターフェース部２０２から数値処理・判定部２０８までの各機能はコンピュータで実行可能なプログラムで実現することができる。このプログラムには、測定装置１０３を位置推定装置として機能させる位置推定プログラムが含まれる。また、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

【0033】

アンテナ２０１は、ＡＰ１０１とＳＴＡ１０２との間で通信される電波とＡＰ１０１とＳＴＡ１０４との間で通信される電波とをそれぞれ受信し、受信した各電波を受信信号に変換して無線インターフェース部２０２に出力する。

【0034】

無線インターフェース部２０２は、アンテナ２０１から入力される受信信号から無線ＬＡＮフレームを復調し、キャプチャ部２０３に出力する。なお、以降で説明する各部の処理は、無線ＬＡＮフレームが受信されるごとに行われる。

【0035】

キャプチャ部２０３は、無線インターフェース部２０２が出力する無線ＬＡＮフレームをキャプチャする。これにより、各ＳＴＡ１０２やＳＴＡ１０４が送信した伝搬路状態情が取得される。

【0036】

フィルタリング部２０４は、キャプチャ部２０３がキャプチャした無線ＬＡＮフレームの中から、予め設定された条件のフレームのみを選別し、ＣＳＩ抽出部２０５に出力する。ここで、予め設定された条件は、フレームの送信元および送信先が対象となるＡＰ１０１およびＳＴＡ１０２であること、或いは、ＡＰ１０１およびＳＴＡ１０４であること、フレームの種別がＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームであることである。

【0037】

ＣＳＩ抽出部２０５は、フィルタリング部２０４が選別したＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレーム内の圧縮されたＣＳＩの情報を抽出し、これを受信した時刻情報とともに記録する。ここで、ＡＰ１０１がＶＨＴ ＮＤＰフレームを送信してＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４がＶＨＴ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ Ｒｅｐｏｒｔフレームを返信する処理は、繰り返し実施されている。なお、繰り返しの時間間隔は、一定間隔であってもよいし、一定間隔でなくてもよい。

【0038】

前処理部２０６は、ＣＳＩ抽出部２０５で抽出された圧縮されたＣＳＩを座標変換する。具体的には、前処理部２０６は、圧縮されたＣＳＩの位相差を示すφｉｊと圧縮されたＣＳＩの振幅比を示すψｉｊとをそれぞれ極座標から直交座標に変換する。以下の説明では、特別な断りのない限り、ＣＳＩとは、前処理部２０６で前処理された圧縮されたＣＳＩを意味するものとする。

【0039】

ＣＳＩ蓄積部２０７は、前処理部２０６から入力されるＣＳＩを時系列に蓄積する。図７は、ＣＳＩ蓄積部２０７が有するテーブルの一例を示す図である。このテーブルに示すように、ＣＳＩ蓄積部２０７には、ＡＰアドレスと端末アドレスとの組み合わせごとに一定の時間間隔で時系列にＣＳＩが蓄積されていく。ここで、ＡＰアドレスはＡＰ１０１のＭＡＣアドレスである。端末アドレスはＳＴＡ１０２及びＳＴＡ１０４のＭＡＣアドレスである。

【0040】

ＣＳＩ蓄積部２０７においてＣＳＩの蓄積はＣＳＩの成分ごとに行われる。ＣＳＩの成分とは、位相差を角度φｉｊからｘ，ｙ座標の数値へ変換したｘ座標値及びｙ座標値と、振幅比を角度ψｉｊからｘ，ｙ座標の数値へ変換したｘ座標値及びｙ座標値であり、それぞれＯＦＤＭのサブキャリア毎に値が存在する。テーブルには現在から過去所定時間までのデータが蓄積され、新たなデータが取得されるたびにテーブルの更新が行われる。

【0041】

数値処理・判定部２０８は、各ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩとＳＴＡ１０４から得たＣＳＩとの相関をＳＴＡ１０２ごとに判定する相関判定処理を行う。この相関は、各ＳＴＡ１０２が送信した伝搬路状態情報と、ＳＴＡ１０４が送信した伝搬路状態情報とのＳＴＡ１０２ごとの相関を表している。

【0042】

数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４が送信した伝搬路状態情報との相関が最も高い伝搬路状態情報を送信するＳＴＡ１０２の近傍にＳＴＡ１０４が存在すると判定し、その判定結果を出力する。この処理を出力処理と称す。数値処理・判定部２０８による出力処理では、ＳＴＡ１０４の存在位置に最も近いと判定されたＳＴＡ１０２の設置位置（予め測定装置１０３に登録された設置位置）が判定結果として出力される。或いは、ＳＴＡ１０４の存在位置に最も近いと判定されたＳＴＡ１０２を識別する識別情報（例えばＭＡＣアドレス）が判定結果として出力されてもよい。図１に示す例では、６番のＳＴＡ１０２がＳＴＡ１０４の存在位置に最も近いと判定される。

【0043】

以下、数値処理・判定部２０８による処理、特に相関判定処理について実施形態ごとにより具体的に説明する。

【0044】

４．第１実施形態に係る相関判定処理
第１実施形態では、数値処理・判定部２０８による相関判定処理は、統計処理と比較処理とを含む。統計処理では、各ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩとＳＴＡ１０４から得たＣＳＩとに対して、所定時間におけるＣＳＩの変動を示す統計値が計算される。前述のように、ＣＳＩ蓄積部２０７のテーブルには現在から過去所定時間までのデータが蓄積されている。統計処理はその蓄積されたデータに対しＣＳＩの成分ごとに行われる。

【0045】

比較処理では、各ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩに対する統計処理で得られた統計値と、ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩに対する統計処理で得られた統計値との差がＳＴＡ１０２ごとに計算される。統計値の差は直近のＣＳＩの変動状況の差を示している。ゆえに、統計値の差が小さいほどＣＳＩの変動状況に差が無く、ＳＴＡ１０２が送信した伝搬路状態情報とＳＴＡ１０４が送信した伝搬路状態情報との相関が高いと判断することができる。

【0046】

第１実施形態では、所定時間におけるＣＳＩの変動を示す統計値として、ＣＳＩの各成分のうち、所定時間における分散値が所定の閾値を超えた成分の個数が用いられる。この場合、数値処理・判定部２０８は、各ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４とについて、ＣＳＩ蓄積部２０７に蓄積されたＣＳＩの成分ごとに分散値を計算し、分散値が閾値を超えるＣＳＩの成分の個数を計算する。分散値が閾値を超えるＣＳＩの成分は、所定時間の間での変動が大きい成分であることから、これを変動成分と称す。なお、閾値はＣＳＩの成分間で共通でもよいし、ＣＳＩの成分ごとに値が設定されてもよい。

【0047】

２つのＣＳＩ間で変動成分の個数の差が小さければ、ＣＳＩの変動状況も近いと考えることができる。この場合、数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩに含まれる変動成分の個数と、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩに含まれる変動成分の個数との差をＳＴＡ１０２ごとに計算する。そして、数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩとの比較において変動成分の個数の差が最も小さいＣＳＩを与えるＳＴＡ１０２を特定する。こうして特定されたＳＴＡ１０２がＳＴＡ１０４に最も近い位置に存在するＳＴＡ１０２である。数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４に最も近い位置に存在すると判定されたＳＴＡ１０２の設置位置或いは識別情報を出力する。

【0048】

なお、数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩに所定の程度を超える変動があったことを受けて上述の相関判定処理を実行する。具体的には、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩに含まれる変動成分の個数が基準個数以上になることが相関判定処理の実行条件である。所定時間におけるＣＳＩの成分の分散値が閾値を超えるということは、ＣＳＩの値が時間的にみて大きく変動していることを意味している。このため、分散が大きい成分が多くなるということは、ＣＳＩが変動する要素、すなわち何らかの移動物体の存在が想定される。ただし、ＣＳＩは雑音の影響や外乱により移動物体がない場合にも大きく変動する可能性がある。上記の基準個数は、移動物体によるＣＳＩの変動と雑音等によるＣＳＩの変動とを区別するための基準である。本実施形態では、雑音の影響や外乱による誤判定を防止するため、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩに含まれる変動成分の個数が基準個数未満の場合、雑音の影響や外乱によるＣＳＩの変動であると見なし、相関判定処理は実行されない。

【0049】

図８は、数値処理・判定部２０８による上述の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、検知対象端末であるＳＴＡ１０４のＣＳＩの各成分のうち分散値が閾値を超えた変動成分の個数Ｎｘがカウントされる。そして、ステップＳ１０２では、変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上かどうか判定される。変動成分の個数Ｎｘが基準個数未満である場合、ＣＳＩの変動は雑音の影響や外乱によるものである可能性が高いため、以降の処理はスキップされる。

【0050】

変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上になった場合、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理が実行される。ステップＳ１０３では、既知端末であるＳＴＡ１０２のＣＳＩの各成分のうち分散値が閾値を超えた変動成分の個数Ｎｉ（ｉ＝１，…，６）がＳＴＡ１０２ごとにカウントされる。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１とステップＳ１０３とでカウントされた変動成分の個数の差｜Ｎｘ－Ｎｉ｜がＳＴＡ１０２ごとに計算される。そして、変動成分の個数の差｜Ｎｘ－Ｎｉ｜を最小とするＳＴＡ１０２の近傍にＳＴＡ１０４が存在すると判定される。

【0051】

第１実施形態では、以上のような処理が位置推定装置としての測定装置１０３により行われる。これにより、ＡＰ１０１のアンテナの位置による制限を受けることなく、存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置を設置位置が既知のＳＴＡ１０２を利用して推定することができる。

【0052】

５．第２実施形態に係る相関判定処理
第２実施形態の相関判定処理は、第１実施形態と同様に、統計処理と比較処理とを含む。ただし、第２実施形態では、所定時間におけるＣＳＩの変動を示す統計値として、ＣＳＩの各成分のうち、所定時間の時間差に対応した自己相関値が所定の閾値を下回った成分の個数が用いられる。この場合、数値処理・判定部２０８は、各ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４とについて、ＣＳＩ蓄積部２０７に蓄積されたＣＳＩの成分ごとに自己相関値を計算し、自己相関値が閾値を下回るＣＳＩの成分の個数を計算する。自己相関値が閾値を下回るＣＳＩの成分は、所定時間の間での変動が大きい成分であることから、これを変動成分と称す。なお、閾値はＣＳＩの成分間で共通でもよいし、ＣＳＩの成分ごとに値が設定されてもよい。

【0053】

図９は、第２実施形態に係る相関判定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、検知対象端末であるＳＴＡ１０４のＣＳＩの各成分のうち自己相関値が閾値を下回った変動成分の個数Ｎｘがカウントされる。そして、ステップＳ２０２では、変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上かどうか判定される。変動成分の個数Ｎｘが基準個数未満である場合、ＣＳＩの変動は雑音の影響や外乱によるものである可能性が高いため、以降の処理はスキップされる。

【0054】

変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上になった場合、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４の処理が実行される。ステップＳ２０３では、既知端末であるＳＴＡ１０２のＣＳＩの各成分のうち自己相関値が閾値を下回った変動成分の個数Ｎｉ（ｉ＝１，…，６）がＳＴＡ１０２ごとにカウントされる。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１とステップＳ２０３とでカウントされた変動成分の個数の差｜Ｎｘ－Ｎｉ｜がＳＴＡ１０２ごとに計算される。そして、変動成分の個数の差｜Ｎｘ－Ｎｉ｜を最小とするＳＴＡ１０２の近傍にＳＴＡ１０４が存在すると判定される。

【0055】

第２実施形態では、以上のような処理が位置推定装置としての測定装置１０３により行われる。これにより、ＡＰ１０１のアンテナの位置による制限を受けることなく、存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置を設置位置が既知のＳＴＡ１０２を利用して推定することができる。

【0056】

６．第３実施形態に係る相関判定処理
第３実施形態では、数値処理・判定部２０８による相関判定処理は、判別処理と照合処理とを含む。判別処理では、ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩの各成分のうち所定時間における変動量が閾値を超えた変動成分が判別され、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩの各成分のうち所定時間における変動量が閾値を超えた変動成分が判別される。前述のように、ＣＳＩ蓄積部２０７のテーブルには現在から過去所定時間までのデータが蓄積されている。判別処理はその蓄積されたデータに対しＣＳＩの成分ごとに行われる。

【0057】

照合処理では、各ＳＴＡ１０２から得たＣＳＩの変動成分と、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩの変動成分とがＳＴＡ１０２ごとに照合される。両者間で一致する変動成分の数が多いほどＣＳＩの変動状況に差が無く、ＳＴＡ１０２が送信した伝搬路状態情報とＳＴＡ１０４が送信した伝搬路状態情報との相関が高いと判断することができる。

【0058】

第３実施形態では、ＣＳＩの各成分の所定時間における変動量として、ＣＳＩの各成分の所定時間における分散値が用いられる。この場合、数値処理・判定部２０８は、各ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４とについて、ＣＳＩ蓄積部２０７に蓄積されたＣＳＩの成分ごとに分散値を計算し、分散値が閾値を超えた成分を判別する。分散値が閾値を超えるＣＳＩの成分は、所定時間の間での変動が大きい成分であることから、これを変動成分と称す。なお、閾値はＣＳＩの成分間で共通でもよいし、ＣＳＩの成分ごとに値が設定されてもよい。

【0059】

数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４から得たＣＳＩとの間で共通する変動成分の数が最も多いＣＳＩを与えるＳＴＡ１０２を特定する。こうして特定されたＳＴＡ１０２がＳＴＡ１０４に最も近い位置に存在するＳＴＡ１０２である。数値処理・判定部２０８は、ＳＴＡ１０４に最も近い位置に存在すると判定されたＳＴＡ１０２の設置位置或いは識別情報を出力する。

【0060】

図１０は、第３実施形態に係る相関判定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、検知対象端末であるＳＴＡ１０４のＣＳＩの各成分のうち分散値が閾値を超えた変動成分の個数Ｎｘがカウントされる。そして、ステップＳ３０２では、変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上かどうか判定される。変動成分の個数Ｎｘが基準個数未満である間は、ＣＳＩの変動は雑音の影響や外乱によるものである可能性が高いため、以降の処理はスキップされる。

【0061】

変動成分の個数Ｎｘが基準個数以上になった場合、ステップＳ３０３乃至ステップＳ３０６の処理が実行される。ステップＳ３０３では、検知対象端末であるＳＴＡ１０４のＣＳＩの各成分のうち分散値が閾値を超えた変動成分が判別される。ステップＳ３０４では、既知端末であるＳＴＡ１０２のＣＳＩの各成分のうち分散値が閾値を超えた変動成分が判別される。変動成分の判別はＳＴＡ１０２ごとに行われる。

【0062】

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で判別されたＳＴＡ１０４のＣＳＩの変動成分と、ステップＳ３０４で判別された各ＳＴＡ１０４のＣＳＩの変動成分とが照合される。この照合では、ＳＴＡ１０２とＳＴＡ１０４との間で一致するＣＳＩの変動成分の個数Ｎｘｉ（ｉ＝１，…，６）がＳＴＡ１０２ごとにカウントされる。そして、ステップＳ３０６では、一致するＣＳＩの変動成分の個数Ｎｘｉを最大とするＳＴＡ１０２の近傍にＳＴＡ１０４が存在すると判定される。

【0063】

第３実施形態では、以上のような処理が位置推定装置としての測定装置１０３により行われる。これにより、ＡＰ１０１のアンテナの位置による制限を受けることなく、存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置を設置位置が既知のＳＴＡ１０２を利用して推定することができる。

【0064】

７．その他
上記実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。すなわち、上記実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲などの数に言及されている場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術が限定されるものではない。また、上記実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術に必ずしも必須のものではない。

【0065】

例えば、第３実施形態において、ＣＳＩの各成分の所定時間における変動量として、ＣＳＩの各成分の所定時間における分散値の代わりに、ＣＳＩの各成分の所定時間の時間差に対応した自己相関値を用いてもよい。このような変形例であっても、存在位置が未知のＳＴＡ１０４の位置を設置位置が既知のＳＴＡ１０２を利用して推定することができる。

【符号の説明】

【0066】

１００ 位置推定システム
１０１ ＡＰ（第１の無線装置）
１０２ ＳＴＡ（第２の無線装置）
１０３ 測定装置（位置推定装置）
１０４ ＳＴＡ（第３の無線装置）
２０１ アンテナ
２０２ 無線インターフェース部
２０３ キャプチャ部
２０４ フィルタリング部
２０５ ＣＳＩ抽出部
２０６ 前処理部
２０７ ＣＳＩ蓄積部
２０８ 数値処理・判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】