特許 7605415 位置推定装置、情報端末、位置推定プログラム、及び、位置推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】位置推定装置、情報端末、位置推定プログラム、及び、位置推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/30 20060101AFI20241217BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20241217BHJP

   G01S 1/68 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G01C21/30

G01S17/89

G01S1/68

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023168885

(22)【出願日】2023-09-28

【審査請求日】2023-09-28

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）令和４年１２月７～９日にパシフィコ横浜で開催された国際画像機器展２０２２において頒布したパンフレットにて発表。 （２）令和５年６月１４～１６日にパシフィコ横浜で開催された画像センシング展２０２３において頒布したパンフレットにて発表。

(73)【特許権者】

【識別番号】307009791

【氏名又は名称】株式会社カラーチップス

(73)【特許権者】

【識別番号】000108177

【氏名又は名称】セントラル警備保障株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】523373267

【氏名又は名称】ライアンロボティクスシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110777

【弁理士】

【氏名又は名称】宇都宮 正明

(74)【代理人】

【識別番号】100100413

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 温

(72)【発明者】

【氏名】青山 哲也

(72)【発明者】

【氏名】森本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】松本 和久

(72)【発明者】

【氏名】大林 直樹

【審査官】西堀 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０５６６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５９９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５２５３４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ ２１／００－２５／００

Ｇ０１Ｓ １７／８９

Ｇ０１Ｓ １／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末の位置を推定する位置推定装置であって、
前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信する通信回路と、
複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースと、
前記通信回路によって機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、前記通信回路によって位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得する複数のローカル地図選択部と、
前記ローカル地図データベースから、前記複数のローカル地図選択部によって１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、前記複数のローカル地図選択部によって複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出すローカル地図設定部と、
前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する点群探索部と、
前記点群探索部による点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点と前記点群探索部によって探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、前記点群探索部による点群探索が失敗した場合に、少なくとも１つのローカル地図選択部によって取得された暫定位置情報から位置推定結果を得る位置推定部と、
を備える位置推定装置。

【請求項2】

前記位置推定部が、ローカル地図の画像において前記情報端末の推定位置又は暫定位置を示す画像データを生成する、請求項１記載の位置推定装置。

【請求項3】

前記複数のローカル地図選択部が、前記情報端末が受信したビーコンの電波又は光から得られるビーコンデバイスの機器情報を取得し、取得したビーコンデバイスの機器情報に対応する１つのローカル地図を選択するローカル地図選択部を含む、請求項１記載の位置推定装置。

【請求項4】

前記複数のローカル地図選択部が、前記情報端末が受信した無線ＬＡＮの電波から得られる無線ＬＡＮアクセスポイントの機器情報を取得し、取得した無線ＬＡＮアクセスポイントの機器情報に対応する１つのローカル地図を選択するローカル地図選択部を含む、請求項１記載の位置推定装置。

【請求項5】

前記通信回路が、それぞれの気圧計を有する前記情報端末及び第２の情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行い、
前記複数のローカル地図選択部が、前記情報端末の気圧計から得られる気圧情報と前記第２の情報端末の気圧計から得られる気圧情報とに基づいて、前記第２の情報端末に対する前記情報端末の相対高度を算出し、前記情報端末の高度情報に従って１つのローカル地図を選択するか、又は、前記情報端末の高度情報に加えて、前記情報端末が受信した全世界測位システムの電波に基づいて得られる緯度及び経度に関する位置情報に従って１つのローカル地図を選択するローカル地図選択部を含む、請求項１～４のいずれか１項記載の位置推定装置。

【請求項6】

前記ローカル地図設定部が、前記ローカル地図データベースから読み出したローカル地図をメモリーに書き込み、
前記点群探索部が、前記メモリーに書き込まれたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する、請求項１～４のいずれか１項記載の位置推定装置。

【請求項7】

前記点群探索部が、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から、少なくとも１つのローカル地図選択部によって得られる位置情報又は暫定位置情報によって表される位置から近い順序で点群配置情報を読み出すことにより、前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する、請求項１～４のいずれか１項記載の位置推定装置。

【請求項8】

イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行う位置推定装置において、前記情報端末の位置を推定するために用いられる位置推定プログラムであって、
前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信するように通信回路を制御する手順（ａ）と、
手順（ａ）において機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、手順（ａ）において位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得する手順（ｂ）と、
複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースから、手順（ｂ）において１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、手順（ｂ）において複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出す手順（ｃ）と、
前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する手順（ｄ）と、
手順（ｄ）における点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点と手順（ｄ）において探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、手順（ｄ）における点群探索が失敗した場合に、手順（ｂ）において取得された暫定位置情報から位置推定結果を得る手順（ｅ）と、
をＣＰＵに実行させる位置推定プログラム。

【請求項9】

イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行う位置推定装置において、前記情報端末の位置を推定する位置推定方法であって、
前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信するステップ（ａ）と、
ステップ（ａ）において機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、ステップ（ａ）において位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得するステップ（ｂ）と、
複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースから、ステップ（ｂ）において１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、ステップ（ｂ）において複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出すステップ（ｃ）と、
前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）における点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点とステップ（ｄ）において探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、ステップ（ｄ）における点群探索が失敗した場合に、ステップ（ｂ）において取得された暫定位置情報から位置推定結果を得るステップ（ｅ）と、
を備える位置推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運搬又は移動が可能な情報端末の位置を推定する位置推定システムにおいて用いられる位置推定装置、情報端末、位置推定プログラム、及び、位置推定方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、建物の警備のために、建物の内部を巡回する警備員が携帯するスマートフォン等の情報端末の位置を把握したい場合がある。スマートフォン用の位置計測技術としては、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全世界測位システム）が用いられており、自動車等の移動体の自動運転にも欠かせない要素技術となっている。しかしながら、測位衛星から送信される電波が建物に遮られてしまうようなフィールドでは、位置計測の精度の劣化が避けられない。

【0003】

また、工場内で部品や材料を搬送したり倉庫からトラックに物品を搬送する物流業務においては、省人化や効率化の観点から、ＡＧＶ（Automated Guided Vehicle：無人搬送車）と呼ばれる移動ロボットの需要が高まっている。従来のＡＧＶにおいては、床に磁気テープ等を貼って走路を形成するガイド方式が主流であり、ＡＧＶを導入するために多大な手間とコストを要していた。

【0004】

そこで、センサーを搭載した移動体等を用いて、自己位置の推定と周囲の環境の構造把握とを同時に行うＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping：自己位置推定と環境地図作成の同時実行）という技術を使えば、ガイドが不要になり、走路も簡単に変更することができる。ＳＬＡＭ技術には、主に、センサーとしてカメラを用いるＶｉｓｕａｌ ＳＬＡＭと、センサーとしてＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging：ライダー）と呼ばれるレーザーセンサーを用いるＬｉＤＡＲ ＳＬＡＭとがある。

【0005】

カメラを用いるＶｉｓｕａｌ ＳＬＡＭによれば、明るさの影響を受け易いという問題がある。一方、レーザーセンサーを用いるＬｉＤＡＲ ＳＬＡＭによれば、周辺の構造物にレーザー光を当ててその形状を計測するので、明るさの影響を受け難く暗所でも計測できるが、水平方向のみに走査するセンサーを使用するのが一般的であり、得られる情報も２次元位置情報に限られる。３次元化も可能であるが、特別な機構が必要となる。

【0006】

関連する技術として、下記の特許文献１には、コストの上昇を抑制しつつ、自己位置推定の精度の向上を図ることが可能な位置推定装置等が開示されている。この位置推定装置は、移動体に搭載されたカメラから出力される画像データをフレーム単位で取得し、フレーム毎に、別のフレームとの間で対応する特徴点を画像データから抽出し、抽出した特徴点に基づいて当該フレームにおける前記移動体の３次元座標を推定する第１の位置推定部と、前記移動体に搭載された２次元深度センサーから連続して出力される深度データを取得し、取得した深度データを用いて前記移動体の２次元座標を推定する第２の位置推定部と、推定された前記移動体の２次元座標についての設定条件が満たされているかどうかを判定し、前記設定条件が満たされている場合に、前記移動体の２次元座標を用いて前記移動体の３次元座標を補正する補正処理部とを備えている。ここで、深度とは、２次元深度センサーから対象物までの距離を意味している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０２３－４５１７号公報（段落００１１－００１２、００２４、００６６、図１－２）

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の位置推定装置によれば、コストの高い３次元の深度センサー、例えば、３次元のＬｉＤＡＲセンサーを用いる必要がないため、これを用いる場合に比べてコストの上昇が抑制される。しかしながら、移動体に搭載された２次元深度センサーから出力される深度データに基づいて移動体の位置推定を行うためには、位置推定を行う領域の自律走行用地図（２次元環境地図）を予め作成しておく必要がある。

【0009】

一般に、ある領域（例えば、長方形の領域）における移動体等の位置推定を行うためには、その領域における点群配置情報（環境地図）を予め作成しておき、位置推定を行う際に点群配置情報をメモリーに書き込む必要がある。従って、位置推定を行う領域が広くなると、位置推定に用いられる点群配置情報も増加するので、点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用が増大して、設備コストが上昇してしまう。

【0010】

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、運搬又は移動が可能な情報端末の位置を推定する位置推定装置において、情報端末の位置を推定するために用いられる点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制して、設備コストを削減することである。また、本発明の第２の目的は、情報端末の位置を推定する際に発生し得る推定位置の誤りの発生率を低減することである。さらに、本発明の第３の目的は、そのような位置推定装置において設備コストを削減しつつ位置推定を可能にする情報端末を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係る位置推定装置は、イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末の位置を推定する位置推定装置であって、前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信する通信回路と、複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースと、前記通信回路によって機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、前記通信回路によって位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得する複数のローカル地図選択部と、前記ローカル地図データベースから、前記複数のローカル地図選択部によって１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、前記複数のローカル地図選択部によって複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出すローカル地図設定部と、前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する点群探索部と、前記点群探索部による点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点と前記点群探索部によって探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、前記点群探索部による点群探索が失敗した場合に、少なくとも１つのローカル地図選択部によって取得された暫定位置情報から位置推定結果を得る位置推定部とを備える。

【0013】

また、本発明の１つの観点に係る位置推定プログラムは、イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行う位置推定装置において、前記情報端末の位置を推定するために用いられる位置推定プログラムであって、前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信するように通信回路を制御する手順（ａ）と、手順（ａ）において機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、手順（ａ）において位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得する手順（ｂ）と、複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースから、手順（ｂ）において１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、手順（ｂ）において複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出す手順（ｃ）と、前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索する手順（ｄ）と、手順（ｄ）における点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点と手順（ｄ）において探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、手順（ｄ）における点群探索が失敗した場合に、手順（ｂ）において取得された暫定位置情報から位置推定結果を得る手順（ｅ）とをＣＰＵに実行させる。

【0014】

また、本発明の１つの観点に係る位置推定方法は、イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に外部の機器から所定の範囲に送信される波動を受信可能な情報端末との間で、ネットワークを介してデータ通信を行う位置推定装置において、前記情報端末の位置を推定する位置推定方法であって、前記情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行うことにより、前記情報端末のセンサー部から得られる計測データを受信すると共に、前記情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる前記外部の機器の機器情報又は前記情報端末の位置情報を受信するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において機器情報が受信されたら、前記機器情報で特定される外部の機器が設置されている領域のローカル地図を選択すると共に、前記機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得し、ステップ（ａ）において位置情報が受信されたら、前記位置情報によって表される位置を含む領域のローカル地図を選択すると共に、前記位置情報を暫定位置情報として取得するステップ（ｂ）と、複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースから、ステップ（ｂ）において１つのローカル地図が選択された場合に、前記１つのローカル地図を読み出し、ステップ（ｂ）において複数のローカル地図が選択された場合に、前記複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図を読み出すステップ（ｃ）と、前記計測データから複数の特徴点を抽出し、前記ローカル地図データベースから読み出されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から前記複数の特徴点がマッチする点群を探索するステップ（ｄ）と、ステップ（ｄ）における点群探索が成功した場合に、前記計測データから抽出される複数の特徴点とステップ（ｄ）において探索された点群との位置関係に基づいて前記情報端末の位置を推定して、推定された位置のローカル座標を算出し、ステップ（ｄ）における点群探索が失敗した場合に、ステップ（ｂ）において取得された暫定位置情報から位置推定結果を得るステップ（ｅ）とを備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明の１つの観点によれば、運搬又は移動が可能な情報端末の位置を推定する位置推定装置において、情報端末の位置を推定するために用いられる点群配置情報（環境地図）の少なくとも一部の領域を複数の特定領域のローカル地図に分割してデータベースに格納しておき、情報端末が外部の機器から受信した波動（環境情報）に基づいて１つのローカル地図をローカル地図データベースから読み出してメモリーに書き込むことにより、点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制して、設備コストを削減することができる。

【0017】

例えば、互いに離れて位置するビルＡ及びビルＢの点群配置情報が必要な場合に、ビルＡ及びビルＢを含む長方形の広い領域の環境地図を作成するよりも、ビルＡのローカル地図とビルＢのローカル地図とを作成する方が、点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制することができる。

【0018】

また、情報端末のセンサー部から得られる計測データに基づいて点群探索する領域を広い領域から比較的狭い領域に絞り込むことにより、情報端末の位置を推定する際に発生し得る推定位置の誤りの発生率を低減することができる。さらに、情報端末の位置を推定するための点群探索が失敗した場合であっても、情報端末から受信した外部の機器の機器情報に対応して位置情報データベースに格納されているローカル座標を暫定位置情報として取得したり、情報端末から受信した位置情報を暫定位置情報として取得することにより、位置推定結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る位置推定装置を含む位置推定システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】図１に示す第１の情報端末の構成例を示すブロック図である。

【図3】図１に示す位置推定装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】ローカル地図のデータに含まれている情報の例を示す図である。

【図5】図３に示す第１のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。

【図6】図３に示す第１のローカル地図選択部の動作例を説明するための模式図である。

【図7】図３に示す第２のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。

【図8】図３に示す第４のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。

【図9】図３に示すローカル地図設定部の動作例を示すフローチャートである。

【図10】図３に示す点群探索部の動作例を示すフローチャートである。

【図11】図３に示す点群探索部の動作例を説明するための模式図である。

【図12】図３に示す位置推定部の動作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】

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

【0021】

＜位置推定システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係る位置推定装置を含む位置推定システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、この位置推定システムは、少なくとも１つの情報端末（図１においては、一例として、第１の情報端末１０ａ及び第２の情報端末１０ｂを示す）と、本発明の一実施形態に係る位置推定装置２０と、位置情報処理装置３０とを含んでいる。第１の情報端末１０ａ～位置情報処理装置３０は、移動体通信網又はインターネット等のネットワークを介して互いに通信を行う機能を有している。

【0022】

第１の情報端末１０ａは、イメージセンサー又はレーザー測域センサーを含むセンサー部を有すると共に、外部の機器から所定の範囲に送信される波動（電波又は光等）を受信することが可能である。例えば、第１の情報端末１０ａとして、撮像機能及び通信機能を有すると共に運搬が容易なスマートフォンやタブレット端末等の携帯機器を用いることができる。あるいは、第１の情報端末１０ａが、無人搬送車、自動配送車、自走車、又は、製造会社において物品の製造に使用されるロボット等の移動体に搭載されても良い。

【0023】

位置推定装置２０は、例えば、データセンター等に設置されて位置推定サービスを提供する位置推定サーバーである。図１に示す例においては、位置推定装置２０が、第１の情報端末１０ａから送信される計測データ及び各種計測情報に基づいて、第１の情報端末１０ａの現在位置を推定する。その際に、位置推定装置２０は、第２の情報端末１０ｂから送信される計測情報を、第１の情報端末１０ａの現在位置を推定するために利用しても良い。

【0024】

位置情報処理装置３０は、例えば、警備会社や製造会社のコントロールセンター等に設置されて位置推定結果をモニターするために用いられる。位置情報処理装置３０は、一般的なＰＣ（パーソナルコンピューター）及びディスプレイで構成されても良いし、位置推定装置２０と同様に構成されて、位置推定に用いられる各種のデータベースを備えても良い。後者の場合には、位置情報処理装置３０においても位置推定が可能になる。

【0025】

例えば、警備会社に所属する警備員が、建物等を警備する際に第１の情報端末１０ａを携帯し、位置推定装置２０が、警備員の現在位置を推定する。その場合には、推定された現在位置が、警備会社のコントロールセンター等に設置された位置情報処理装置３０のディスプレイに映し出される。

【0026】

さらに、もう１人の警備員が、第２の情報端末１０ｂを携帯することにより、２人の警備員の位置情報を同時にディスプレイに表示させても良い。あるいは、第２の情報端末１０ｂは、所定の建物の所定の階に配置されて、基準高度における基準気圧を計測するための基準器として用いられても良い。

【0027】

別の例として、位置推定装置２０が、無人搬送車又は自動配送車等の移動体に搭載された第１の情報端末１０ａの現在位置を推定しても良い。その場合には、推定された現在位置が、製造会社又は運送会社のコントロールセンター等に設置された位置情報処理装置３０のディスプレイに映し出される。

【0028】

＜情報端末＞
図２は、図１に示す第１の情報端末の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、第１の情報端末１０ａは、センサー部１１と、近距離通信回路１２と、無線ＬＡＮ（Local Area Network：ローカル・エリア・ネットワーク）通信回路１３と、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全世界測位システム）受信回路１４と、慣性計測装置（inertial measurement unit：ＩＭＵ）１５と、無線通信回路１６と、制御回路１７とを含んでいる。

【0029】

また、第２の情報端末１０ｂも、第１の情報端末１０ａと同様に構成されても良い。なお、図１及び図２に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図１及び図２に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

【0030】

センサー部１１は、例えば、スマートフォンのカメラ部分で構成され、光を集めて画像を形成する複数のレンズと、形成された画像を電気信号に変換して取り出す多数の画素センサーを有するイメージセンサーとを含んでいる。カメラは、周辺に存在する構造物等の物体を撮影して、各画素の輝度又はＲＧＢ値を表す画像データを生成する。なお、２つのカメラ（ステレオカメラ）を用いて、３次元の画像データを生成するようにしても良い。

【0031】

あるいは、センサー部１１は、カメラの替わりにレーザー測域センサーを含んでも良い。例えば、移動体に搭載されたレーザー測域センサーは、移動体の進行方向から所定の角度範囲内にレーザー光線を投射して、周辺に存在する構造物等の物体の位置及び形状を計測することにより、物体が存在する方向を表す角度データと、物体までの距離を表す距離データとを生成する。

【0032】

例えば、レーザー測域センサーは、レーザーダイオードを用いてパルス状のレーザー光線を生成し、ポリゴンミラー等の回転ミラーを介して周辺の空間にレーザー光線を投射することにより、周辺の空間を角度方向に走査する。レーザー光線の投射方向は、角度エンコーダーを用いて、一定の角度ステップで変更される。また、レーザー測域センサーは、フォトダイオードを用いて反射光を検出する。

【0033】

物体が存在する方向は、反射光が検出された時の角度エンコーダーの出力信号に基づいて求められ、物体が存在する方向を表す角度データが生成される。また、物体までの距離は、パルス状のレーザー光線を投射してから反射光を検出するまでの時間に基づいて求められ、物体までの距離を表す距離データが生成される。なお、２つのレーザー測域センサーを用いると、一方のレーザー測域センサーから見て複数の物体が重なって配設されていても、それらの物体を分離して計測できる場合がある。

【0034】

近距離通信回路１２は、他の機器から所定の距離内にあるときに限りその機器との間で無線データ通信が可能な近距離無線データ通信機能を有する送受信回路やモデム等を含んでいる。この近距離無線データ通信においては、例えば、Bluetooth（登録商標）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）、又は、赤外線通信等の通信方式が用いられる。そのような通信方式によれば、最大で約１０ｍ以内の無線データ通信が可能である。

【0035】

無線ＬＡＮ通信回路１３は、外部の機器との間で無線ＬＡＮの電波を送受信する無線ＬＡＮ通信機能を有する送受信回路やモデム等を含んでおり、無線ＬＡＮアクセスポイントとの間で無線ＬＡＮ通信が可能である。この無線ＬＡＮ通信においては、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity）等の通信方式が用いられる。

【0036】

ＧＮＳＳ受信回路１４は、全世界測位システムの３機以上（一般的には４機）の測位衛星から送信される電波を受信する。測位衛星から送信される電波には、送信した時刻の情報が含まれているので、電波伝搬時間が分かり、測位衛星からの距離が求められる。従って、ＧＮＳＳ受信回路１４によって受信された電波に基づいて、第１の情報端末１０ａの現在位置を算出することができる。

【0037】

慣性計測装置１５は、例えば、３軸の角速度センサー（ジャイロセンサー）と、３方向の加速度センサーとを含んでおり、第１の情報端末１０ａの３次元の慣性運動（直交３軸方向の並進運動及び回転運動）を検出する。第１の情報端末１０ａの角速度及び加速度を高精度に計測した結果を利用することによって、第１の情報端末１０ａの姿勢や軌跡を把握又は推測することが可能である。本実施形態においては、信頼性向上のために、慣性計測装置１５が気圧計１５１を有しているが、気圧計１５１は、第１の情報端末１０ａの位置を推定するためにも利用することができる。

【0038】

無線通信回路１６は、例えば、携帯電話基地局との間で無線通信を行うことにより、位置推定装置２０や位置情報処理装置３０との間でネットワークを介してデータ通信を行う。制御回路１７は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）と、フラッシュメモリー等で構成されるストレージと、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等で構成されるキャッシュメモリーとを含んでいる。

【0039】

ＣＰＵは、ストレージに格納されている各種のソフトウェア（位置推定に用いられる位置推定クライアントプログラムを含む）に従って、各種の演算やデータ処理を行う。位置推定装置２０が位置推定動作を行う際には、制御回路１７が、位置推定装置２０と連携して、センサー部１１～無線通信回路１６を制御する。

【0040】

センサー部１１は、制御回路１７の制御の下で、周辺の物体を計測して計測データを生成し、計測データを制御回路１７に出力する。例えば、センサー部１１は、第１の情報端末１０ａの周辺に存在する構造物等の物体を連続的に計測して、物体の位置及び形状を表す動画データ、又は、角度データ及び距離データを生成する。

【0041】

近距離通信回路１２は、制御回路１７の制御の下で、建物又はその周辺に設置されたビーコンデバイスから送信されるビーコンの波動を受信し、それを復調して得られるビーコン信号を制御回路１７に出力する。ビーコンの波動としては、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy） Beacon等の電波、又は、赤外線等の光が用いられる。ビーコン信号は、個々の機器を特定する機器情報としてビーコンデバイスのＩＤ情報を含んでおり、制御回路１７は、ビーコン信号からビーコンデバイスのＩＤ情報を取得する。

【0042】

無線ＬＡＮ通信回路１３は、制御回路１７の制御の下で、建物又はその周辺に設置された無線ＬＡＮアクセスポイントから送信される無線ＬＡＮの電波を受信し、それを復調して得られる無線ＬＡＮ信号を制御回路１７に出力する。無線ＬＡＮ信号は、個々の機器を特定する機器情報として無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を含んでおり、制御回路１７は、無線ＬＡＮ信号から無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を取得する。

【0043】

例えば、無線ＬＡＮの通信方式としてＷｉ－Ｆｉが用いられる。Ｗｉ－Ｆｉアクセスポイントは、Ｗｉ－Ｆｉ電波の基地局としてＷｉ－Ｆｉ対応デバイスと無線接続する機能を有している。Ｗｉ－Ｆｉ電波は、Ｗｉ－ＦｉアクセスポイントのＩＤ情報として、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）又はＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier）を含んでいる。ＳＳＩＤは、無線ＬＡＮを他のネットワークから区別するための識別子であり、ホットスポット名としても用いられる。

【0044】

また、無線ＬＡＮは、異なる認証を必要とする複数のサブネットワークに分割することができる。無線ＬＡＮのインフラストラクチャーモードにおいて、１つのアクセスポイントとそのアクセスポイントの電波内にいる配下の無線ＬＡＮクライアント端末とで構成されるネットワークをＢＳＳという。ＢＳＳＩＤは、ＢＳＳの識別子である。なお、ＳＳＩＤもＢＳＳＩＤも任意に設定可能なので、完全にユニークな識別子ではないものの、単体又は組み合わせによって、無線ＬＡＮ又はサブネットワークを周辺のネットワークから区別する機能を果たすことができる。

【0045】

ＧＮＳＳ受信回路１４は、制御回路１７の制御の下で、全世界測位システムの３機以上（一般的には４機）の測位衛星から送信される電波を受信し、受信信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、受信信号に基づいて、第１の情報端末１０ａの現在位置に関する位置情報を算出する。

【0046】

慣性計測装置１５は、制御回路１７の制御の下で、第１の情報端末１０ａの３次元の慣性運動を検出し、検出信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、検出信号に基づいて、第１の情報端末１０ａの姿勢又は軌跡を表す姿勢情報を生成する。また、気圧計１５１は、制御回路１７の制御の下で、第１の情報端末１０ａの現在位置における気圧を計測し、気圧計測信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、気圧計測信号に基づいて、第１の情報端末１０ａの現在位置における気圧を表す気圧情報を生成する。

【0047】

このようにして、制御回路１７は、位置推定装置２０が位置推定動作を行う際に、連続的に計測を行うようにセンサー部１１を制御すると共に、センサー部１１から得られる計測データ、ビーコン信号から得られるビーコンデバイスのＩＤ情報、無線ＬＡＮ信号から得られる無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報、ＧＮＳＳ受信回路１４の受信信号から得られる位置情報、慣性計測装置１５の検出信号から得られる姿勢情報、及び、気圧計１５１の気圧計測信号から得られる気圧情報の内から選択された少なくとも１つを位置推定装置２０に送信するように無線通信回路１６を制御する。

【0048】

第１の情報端末１０ａ又は第２の情報端末１０ｂとしてスマートフォンが用いられる場合には、警備会社に所属する警備員等が自分の手を使わなくてもスマートフォンを正常に動作させるために、自己位置推定用のスマートフォン脱着装具がスマートフォンに付属しても良い。このスマートフォン脱着装具は、人体の腹囲に装着されるベルト部と、そのベルト部に固定された格納部とを含んでいる。

【0049】

スマートフォンは、格納部に格納された状態で人体の前方を向くようになっている。位置推定装置２０が位置推定動作を行う際には、位置推定クライアントプログラム従って制御回路１７が制御動作を行うことにより、人体の前方に存在する構造物等の物体を撮影するようにスマートフォンのカメラ部分が動作する。

【0050】

＜位置推定装置＞
図３は、図１に示す位置推定装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、位置推定装置２０は、操作部２１と、表示部２２と、音声入出力部２３と、通信回路２４と、インターフェース２５と、ＣＰＵ（中央演算装置）２６と、格納部２７と、キャッシュメモリー２８とを含んでいる。インターフェース２５～キャッシュメモリー２８は、バスラインを介して互いに接続されている。なお、図３に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図３に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

【0051】

操作部２１は、例えば、キーボードやマウス等で構成され、各種の命令やデータを位置推定装置２０に入力するために用いられる。表示部２２は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を含み、操作画面等を表示する。音声入出力部２３は、例えば、マイクロフォン、アンプリファイアー、及び、スピーカー等を含み、音声信号を電気信号に変換したり、電気信号を音声信号に変換する。

【0052】

通信回路２４は、第１の情報端末１０ａ、第２の情報端末１０ｂ、及び、位置情報処理装置３０との間で、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、移動体通信網、又は、インターネット等のネットワークを介してデータ通信を行う機能を有している。

【0053】

インターフェース２５は、操作部２１～通信回路２４に接続されると共に、それらとＣＰＵ２６との間で各種の命令やデータを伝達する。ＣＰＵ２６は、格納部２７に格納されている各種のソフトウェア（位置推定に用いられる位置推定サーバープログラムを含む）に従って、各種の演算やデータ処理を行う。また、位置推定装置２０又は位置情報処理装置３０は、ＡＰＩ（Application Programming Interface）を用いて、自らのアプリケーションを他のプロバイダーのアプリケーションやウェブサービスと統合したり、連携することができる。

【0054】

格納部２７における記録媒体（記憶媒体）としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、ＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、ＣＤ－ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ－ＲＯＭ等を用いることができる。キャッシュメモリー２８は、ＲＡＭ等で構成される。格納部２７は、上記のソフトウェアに加えて、位置推定に用いられる各種のデータを格納しており、それらのデータは、必要に応じて読み出されてキャッシュメモリー２８に書き込まれる。

【0055】

ここで、ＣＰＵ２６と格納部２７に格納されている位置推定サーバープログラム等とによって、通信制御部２６０と、第１のローカル地図選択部２６１と、第２のローカル地図選択部２６２と、第３のローカル地図選択部２６３と、第４のローカル地図選択部２６４と、ローカル地図設定部２６５と、点群探索部２６６と、位置推定部２６７とが、機能ブロックとして構成される。

【0056】

通信制御部２６０は、通信回路２４の通信動作を制御する。通信回路２４は、位置推定装置２０が位置推定動作を行う際に、第１の情報端末１０ａ又は第２の情報端末１０ｂから、計測データ、ビーコンデバイスのＩＤ情報、無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報、ＧＮＳＳの電波受信に基づく位置情報、慣性計測に基づく姿勢情報、又は、気圧計測に基づく気圧情報を受信したら、それらを通信制御部２６０に出力する。

【0057】

第１のローカル地図選択部２６１～位置推定部２６７は、通信回路２４及び通信制御部２６０によって第１の情報端末１０ａ又は第２の情報端末１０ｂから取得される計測データや各種の情報を用いて、第１の情報端末１０ａの位置を推定する。

【0058】

図１に示す位置推定システムで用いられる位置推定方法においては、広範囲の領域に関する地理的情報を緯度及び経度の座標情報（グローバル座標系）と共に含むグローバル地図と、グローバル地図の領域よりも狭い特定領域に配置された点群配置情報（ローカル座標系）を含むローカル地図とが用いられる。

【0059】

例えば、グローバル地図としては、全世界的な地理的情報を含むグーグルマップ（Google Maps）を用いることができる。また、ローカル地図としては、所定の建物の内部や敷地等の特定領域における点群配置情報を含む局地的地図を用いることができる。さらに、ローカル地図において推定された位置をディスプレイに表示するために、ローカル地図に対応する地図画像（例えば、建物のフロアー図やイラスト等）を表す画像データが用いられても良い。

【0060】

図４は、ローカル地図のデータに含まれている情報の例を示す図である。例えば、ローカル地図のデータは、以下の情報を含んでも良い。
（１）画像座標系（ＩＸ，ＩＹ）（単位：ピクセル）
画像幅ＩＷ、画像長さＩＬ、画像上のローカル座標系原点位置（ＩＸ１，ＩＹ１）
（２）ローカル座標系（ＬＸ，ＬＹ）（単位：ｍ）
ローカル地図幅ＬＷ、ローカル地図長さＬＬ
（３）グローバル座標系
ローカル座標系原点のグローバル地図上における緯度及び経度
ローカル座標系Ｙ軸方向の北をゼロとしたときのグローバル地図の角度
（４）高度情報
地表面をゼロとしたときのローカル地図の高度情報
例えば、ビルの階層（１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ等）
（５）点群配置情報
ローカル地図に予め配置された位置推定用の点群のローカル座標又は高度情報
例えば、点群Ａ～Ｅの３次元座標（Ｘij，Ｙij，Ｚij）（ｉ＝１～５）
（６）ローカル地図識別子
複数のローカル地図の分類や目的のローカル地図の特定に用いられる識別子
例えば、ビルＡ－３Ｆ、連絡通路等（必ずしも文字情報である必要はない）

【0061】

本実施形態において、点群配置情報は、第１の情報端末１０ａ又は第２の情報端末１０ｂのセンサー部と同じタイプのセンサーを使用して、センサーの移動方向や移動距離等に基づいてその位置や姿勢を特定しながら、所定の複数の領域を予め計測して得られる。イメージセンサーを使用する場合には、点群とは、イメージセンサーによって生成される画像データで表される物体の画像における特徴点の集合を意味する。また、レーザー測域センサーを使用する場合には、点群とは、レーザー測域センサーによって生成される角度データ及び距離データで表される物体の位置及び形状における特徴点の集合を意味する。

【0062】

図３に示す格納部２７のローカル地図データベースＤＢＬには、複数の特定領域における点群配置情報を含む複数のローカル地図のデータが格納されている。第１のローカル地図選択部２６１～第３のローカル地図選択部２６３は、第１の情報端末１０ａが外部の機器から受信した波動に基づいて得られる情報に従って、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されている複数のローカル地図の内から１つのローカル地図を選択する。

【0063】

例えば、第１のローカル地図選択部２６１及び第２のローカル地図選択部２６２は、第１の情報端末１０ａが受信した波動を送信する個々の機器を特定する機器情報を取得し、取得した機器情報に対応する１つのローカル地図を選択する。また、第３のローカル地図選択部２６３は、第１の情報端末１０ａが受信したＧＮＳＳの電波に基づいて得られる位置情報を取得し、取得した位置情報に従って１つのローカル地図を選択する。

【0064】

一方、第４のローカル地図選択部２６４は、第１の情報端末１０ａ及び第２の情報端末１０ｂの気圧計から得られる気圧情報に基づいて求めた第１の情報端末１０ａの高度情報に従って１つのローカル地図を選択するか、又は、第１の情報端末１０ａの高度情報に加えて、第１の情報端末１０ａが受信したＧＮＳＳの電波に基づいて得られる緯度及び経度に関する位置情報に従って１つのローカル地図を選択する。

【0065】

＜第１のローカル地図選択部＞
第１のローカル地図選択部２６１は、第１の情報端末１０ａが受信したビーコンの電波又は光から得られるビーコンデバイスのＩＤ情報を取得し、取得したビーコンデバイスのＩＤ情報に対応する１つのローカル地図を選択する。

【0066】

図５は、図３に示す第１のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。図５において処理が開始すると、第１のローカル地図選択部２６１によって過去に設定されていた位置情報やフラグ等がリセットされる。

【0067】

ステップＳ１１において、第１のローカル地図選択部２６１が、第１の情報端末１０ａがビーコンデバイスから受信したビーコンの電波又は光から得られるビーコンデバイスのＩＤ情報を通信制御部２６０から取得する。

【0068】

第１の位置情報データベースＤＢＰ１には、どのビーコンデバイスが、どの建物又は敷地の、どの場所に設置されているかという情報が、予め格納されている。例えば、第１の位置情報データベースＤＢＰ１には、複数のビーコンデバイスのＩＤ情報に対応して、それらのビーコンデバイスが設置されている領域のローカル地図を特定するローカル地図識別子と、それらのローカル地図におけるビーコンデバイスのローカル座標（ＬＸ，ＬＹ）とが、ビーコンデバイスの位置情報として格納されている。

【0069】

ステップＳ１２において、第１のローカル地図選択部２６１が、ステップＳ１１において取得したビーコンデバイスのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすか否かを判定する。例えば、第１のローカル地図選択部２６１は、取得したビーコンデバイスのＩＤ情報を検索キーワードとして用いて、第１の位置情報データベースＤＢＰ１に予め格納されているビーコンデバイスのＩＤ情報を検索する。検索がヒットした場合に、ビーコンデバイスのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすと判定される。

【0070】

ビーコンデバイスのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たさないと判定された場合には、処理がステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３において、第１のローカル地図選択部２６１が、ビーコンデバイスのＩＤ情報に基づくローカル地図選択に失敗した旨を表す地図選択失敗フラグＦ１を設定する。その後、処理が終了する。

【0071】

ビーコンデバイスのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすと判定された場合には、処理がステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４において、第１のローカル地図選択部２６１が、第１の位置情報データベースＤＢＰ１からビーコンデバイスのＩＤ情報に対応するローカル地図識別子を読み出すことにより、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されている複数のローカル地図の内から１つのローカル地図を選択する。

【0072】

ステップＳ１５において、第１のローカル地図選択部２６１が、ステップＳ１４において選択されたローカル地図を特定するローカル地図識別子を出力すると共に、第１の位置情報データベースＤＢＰ１から読み出されたビーコンデバイスのローカル座標（ＬＸ，ＬＹ）を暫定位置情報として出力する。その後、処理が終了する。

【0073】

図６は、図３に示す第１のローカル地図選択部の動作例を説明するための模式図である。図６には、ビルＡ及びビルＢの模式的な斜視図と、ビルＡの４階フロアの模式的な平面図とが示されている。ビルＡの４階フロアには、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）方式のビーコンの電波を送信するビーコンデバイス４１及び４２が設置されており、ビーコンの電波の届く範囲が破線で示されている。

【0074】

第１の情報端末１０ａは、ビーコンデバイス４１から送信されるビーコンの電波を受信することにより、受信したビーコンの電波からビーコンデバイス４１のＩＤ情報を取得して、ビーコンデバイス４１のＩＤ情報を位置推定装置２０に送信する。

【0075】

位置推定装置２０において、第１のローカル地図選択部２６１は、第１の情報端末１０ａから取得したビーコンデバイス４１のＩＤ情報に従って、第１の位置情報データベースＤＢＰ１から１つのローカル地図識別子を読み出す。第１の位置情報データベースＤＢＰ１に格納されている各々のローカル地図識別子は、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されている何れかのローカル地図を特定しているので、第１の位置情報データベースＤＢＰ１からローカル地図識別子を読み出すことができれば、ローカル地図の選択が成功したことになる。

【0076】

また、第１の情報端末１０ａがビーコンデバイス４１からビーコンの電波を受信していることから、ビーコンデバイス４１からビーコンの電波が届く範囲内に第１の情報端末１０ａが位置していると推定できる。従って、第１の位置情報データベースＤＢＰ１からビーコンデバイス４１のローカル座標（ＬＸ，ＬＹ）を読み出すことができれば、第１の情報端末１０ａの暫定位置の推定が成功したことになる。

【0077】

＜第２のローカル地図選択部＞
第２のローカル地図選択部２６２は、第１の情報端末１０ａが受信した無線ＬＡＮの電波から得られる無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を取得し、取得した無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報に対応する１つのローカル地図を選択する。

【0078】

図７は、図３に示す第２のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。図７において処理が開始すると、第２のローカル地図選択部２６２によって過去に設定されていた位置情報やフラグ等がリセットされる。

【0079】

ステップＳ２１において、第２のローカル地図選択部２６２が、第１の情報端末１０ａが無線ＬＡＮアクセスポイントから受信した無線ＬＡＮの電波から得られる無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を通信制御部２６０から取得する。

【0080】

第２の位置情報データベースＤＢＰ２には、どの無線ＬＡＮアクセスポイントが、どの建物又は敷地の、どの場所に設置されているかという情報が、予め格納されている。例えば、第２の位置情報データベースＤＢＰ２には、複数の無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報に対応して、それらの無線ＬＡＮアクセスポイントが設置されている領域のローカル地図を特定するローカル地図識別子と、それらのローカル地図における無線ＬＡＮアクセスポイントのローカル座標（ＬＸ，ＬＹ）とが、無線ＬＡＮアクセスポイントの位置情報として格納されている。

【0081】

ステップＳ２２において、第２のローカル地図選択部２６２が、ステップＳ２１において取得した無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすか否かを判定する。例えば、第２のローカル地図選択部２６２は、取得した無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を検索キーワードとして用いて、第２の位置情報データベースＤＢＰ２に予め格納されている無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報を検索する。検索がヒットした場合に、無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすと判定される。

【0082】

無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たさないと判定された場合には、処理がステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３において、第２のローカル地図選択部２６２が、無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報に基づくローカル地図選択に失敗した旨を表す地図選択失敗フラグＦ２を設定する。その後、処理が終了する。

【0083】

無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報がローカル地図選択条件を満たすと判定された場合には、処理がステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４において、第２のローカル地図選択部２６２が、第２の位置情報データベースＤＢＰ２から無線ＬＡＮアクセスポイントのＩＤ情報に対応するローカル地図識別子を読み出すことにより、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されている複数のローカル地図の内から１つのローカル地図を選択する。

【0084】

ステップＳ２５において、第２のローカル地図選択部２６２が、ステップＳ２４において選択されたローカル地図を特定するローカル地図識別子を出力すると共に、第２の位置情報データベースＤＢＰ２から読み出された無線ＬＡＮアクセスポイントのローカル座標（ＬＸ，ＬＹ）を暫定位置情報として出力する。その後、処理が終了する。

【0085】

＜第３のローカル地図選択部＞
第３のローカル地図選択部２６３は、第１の情報端末１０ａが受信したＧＮＳＳの電波に基づいて得られる位置情報を取得し、取得した位置情報に従って１つのローカル地図を選択する。第３のローカル地図選択部２６３において処理が開始すると、過去に設定されていた位置情報やフラグ等がリセットされる。

【0086】

第３のローカル地図選択部２６３は、第１の情報端末１０ａがＧＮＳＳの測位衛星から受信した電波から得られる第１の情報端末１０ａの現在位置に関する位置情報を通信制御部２６０から取得する。

【0087】

例えば、第３の位置情報データベースＤＢＰ３には、複数のローカル地図の座標範囲を特定する情報に対応して、それらのローカル地図を特定するローカル地図識別子が格納されている。

【0088】

第３のローカル地図選択部２６３は、取得した第１の情報端末１０ａの位置情報がローカル地図選択条件を満たすか否かを判定する。例えば、取得した第１の情報端末１０ａの位置情報によって表される位置が、第３の位置情報データベースＤＢＰ３に格納されている何れかのローカル地図の座標範囲に含まれている場合に、第１の情報端末１０ａの位置情報がローカル地図選択条件を満たすと判定される。

【0089】

第１の情報端末１０ａの位置情報がローカル地図選択条件を満たさないと判定された場合には、第３のローカル地図選択部２６３が、ＧＮＳＳの電波受信に基づくローカル地図選択に失敗した旨を表す地図選択失敗フラグＦ３を設定する。

【0090】

第１の情報端末１０ａの位置情報がローカル地図選択条件を満たすと判定された場合には、第３のローカル地図選択部２６３が、第３の位置情報データベースＤＢＰ３から第１の情報端末１０ａの位置情報に対応するローカル地図識別子を読み出すことにより、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されている複数のローカル地図の内から１つのローカル地図を選択する。

【0091】

第３のローカル地図選択部２６３は、選択されたローカル地図を特定するローカル地図識別子を出力すると共に、取得した第１の情報端末１０ａの位置情報を暫定位置情報として出力する。

【0092】

＜第４のローカル地図選択部＞
第４のローカル地図選択部２６４は、第１の情報端末１０ａの気圧計から得られる気圧情報と第２の情報端末１０ｂの気圧計から得られる気圧情報とに基づいて、第２の情報端末１０ｂに対する第１の情報端末１０ａの相対高度を算出し、第１の情報端末１０ａの高度情報に従って１つのローカル地図を選択する。

【0093】

例えば、第１の情報端末１０ａによって計測される気圧と、基準高度に配置された第２の情報端末１０ｂによって計測される基準気圧との差に基づいて、第１の情報端末１０ａの高度が算出されて、第１の情報端末１０ａが位置する階層に関する高度情報が求められる。あるいは、第４のローカル地図選択部２６４は、第１の情報端末１０ａの高度情報に加えて、第１の情報端末１０ａが受信したＧＮＳＳの電波に基づいて得られる緯度及び経度に関する位置情報に従って１つのローカル地図を選択する。

【0094】

図８は、図３に示す第４のローカル地図選択部の動作例を示すフローチャートである。図８において処理が開始すると、第４のローカル地図選択部２６４によって過去に設定されていた位置情報やフラグ等がリセットされる。

【0095】

ステップＳ４１において、第４のローカル地図選択部２６４が、第１の情報端末１０ａの気圧計から得られる気圧情報と第２の情報端末１０ｂの気圧計から得られる気圧情報とを通信制御部２６０から取得する。

【0096】

ステップＳ４２において、第４のローカル地図選択部２６４が、ステップＳ４１において取得した第１の情報端末１０ａの気圧情報と第２の情報端末１０ｂの気圧情報とに基づいて、第２の情報端末１０ｂに対する第１の情報端末１０ａの相対高度を算出する。それにより、第４のローカル地図選択部２６４は、第１の情報端末１０ａが位置する階層の範囲に関する高度情報を求めて、ローカル地図選択のための高度条件として設定する。

【0097】

さらに、第２の情報端末１０ｂの高度が判明していれば、第４のローカル地図選択部２６４は、第２の情報端末１０ｂの高度と、第２の情報端末１０ｂに対する第１の情報端末１０ａの相対高度とに基づいて、第１の情報端末１０ａの絶対高度を算出しても良い。それにより、第４のローカル地図選択部２６４は、第１の情報端末１０ａが位置する階層に関する高度情報を求めて、ローカル地図選択のための高度条件として設定する。

【0098】

ステップＳ４３において、第４のローカル地図選択部２６４が、ステップＳ４２において設定された高度条件を満たす階層がローカル地図データベースＤＢＬに格納されている何れかのローカル地図に存在するか否かを判定する。例えば、設定された高度条件を満たす階層の範囲が４階フロア以上である場合に、４階フロアを有するローカル地図は選択の候補になる。

【0099】

設定された高度条件を満たす階層が何れのローカル地図にも存在しない場合には、処理がステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４において、第４のローカル地図選択部２６４が、第１の情報端末１０ａ及び第２の情報端末１０ｂの気圧情報に基づくローカル地図選択に失敗した旨を表す地図選択失敗フラグＦ４を設定する。その後、処理が終了する。

【0100】

設定された高度条件を満たす階層が何れかのローカル地図に存在すると判定された場合には、処理がステップＳ４５に移行する。ステップＳ４５において、第４のローカル地図選択部２６４が、設定された高度条件を満たす階層が複数のローカル地図に存在するか否かを判定する。

【0101】

設定された高度条件を満たす階層が１つのローカル地図のみに存在すると判定された場合には、処理がステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６において、第４のローカル地図選択部２６４が、設定された高度条件を満たす階層が存在する１つのローカル地図を選択し、選択されたローカル地図を特定するローカル地図識別子を出力すると共に、例えば、ローカル地図の原点座標と第１の情報端末１０ａが位置する階層に関する高度情報とを暫定位置情報として出力する。その後、処理が終了する。

【0102】

設定された高度条件を満たす階層が複数のローカル地図に存在すると判定された場合には、処理がステップＳ４７に移行する。ステップＳ４７において、第４のローカル地図選択部２６４が、補助的な位置情報として、第１の情報端末１０ａがＧＮＳＳの測位衛星から受信したＧＮＳＳの電波に基づいて得られる緯度及び経度に関する位置情報を第３のローカル地図選択部２６３から取得する。

【0103】

第４のローカル地図選択部２６４は、設定された高度条件を満たす複数のローカル地図の内から、緯度及び経度に関する位置情報に従って１つのローカル地図を選択する。例えば、第４のローカル地図選択部２６４は、緯度及び経度に関する位置情報によって表される位置に最も近い領域を含む１つのローカル地図を選択する。

【0104】

ステップＳ４８において、第４のローカル地図選択部２６４が、ステップＳ４７において選択されたローカル地図を特定するローカル地図識別子を出力すると共に、例えば、ローカル地図の原点座標と第１の情報端末１０ａが位置する階層に関する高度情報とを暫定位置情報として出力する。その後、処理が終了する。

【0105】

再び図６を参照すると、４階以上のフロアを有する唯一の建物であるビルＡのローカル地図と、３階までのフロアを有するビルＢのローカル地図とが、ローカル地図データベースＤＢＬに格納されているものとする。例えば、設定された高度条件を満たす階層が４階フロアである場合には、４階フロアを有するビルＡのローカル地図（ビルＡ－４Ｆ）が選択される。

【0106】

一方、設定された高度条件を満たす階層が２階フロアである場合には、２階フロアを有するビルＡのローカル地図（ビルＡ－２Ｆ）と、２階フロアを有するビルＢのローカル地図（ビルＢ－２Ｆ）とが、２つの候補として判定される。その場合には、第１の情報端末１０ａにおいてＧＮＳＳの電波に基づいて得られる緯度及び経度に関する位置情報が取得され、それによって表される位置に最も近い領域を含む１つのローカル地図が、２つの候補の内から選択される。

【0107】

＜ローカル地図設定部＞
以上において、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４における地図選択処理は、順次行っても良いし、並列的に行っても良い。その後、ローカル地図設定部２６５が、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４によって選択された１つのローカル地図をローカル地図データベースＤＢＬから読み出して、読み出したローカル地図をキャッシュメモリー２８に書き込む。

【0108】

あるいは、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４によって複数のローカル地図が選択された場合には、ローカル地図設定部２６５が、選択された複数のローカル地図の内から優先順位に従って１つのローカル地図をローカル地図データベースＤＢＬから読み出して、読み出したローカル地図をキャッシュメモリー２８に書き込む。

【0109】

例えば、第１の情報端末１０ａが屋内に位置する場合には、ＧＮＳＳ測位衛星から送信される電波が建物に遮られてしまい、位置計測の精度の劣化が避けられないので、第１のローカル地図選択部２６１、第２のローカル地図選択部２６２、第４のローカル地図選択部２６４の順で優先順位が定められても良い。

【0110】

一方、第１の情報端末１０ａが屋外に位置する場合には、ＧＮＳＳ測位衛星から送信される電波が良好に受信できると考えられるので、第３のローカル地図選択部２６３の優先順位を上げても良い。

【0111】

図９は、図３に示すローカル地図設定部の動作例を示すフローチャートである。この例においては、第１の情報端末１０ａが主に屋内に位置する場合を想定している。図９において処理が開始すると、ローカル地図設定部２６５によって過去に設定されていたフラグ等がリセットされる。

【0112】

ステップＳ５１において、ローカル地図設定部２６５が、第１のローカル地図選択部２６１から選択結果を取得する。ステップＳ５２において、ローカル地図設定部２６５が、ステップＳ５１における選択結果の取得が成功したか否かを判定する。

【0113】

ステップＳ５１における選択結果の取得が成功した場合には、処理がステップＳ５３に移行する。ステップＳ５３において、ローカル地図設定部２６５が、ローカル地図の選択が成功したとして、第１のローカル地図選択部２６１から取得したローカル地図識別子によって特定されるローカル地図のデータをローカル地図データベースＤＢＬから読み出してキャッシュメモリー２８に書き込む。また、ローカル地図設定部２６５は、第１のローカル地図選択部２６１から取得した暫定位置情報をキャッシュメモリー２８に書き込む。その後、処理が終了する。

【0114】

ステップＳ５１における選択結果の取得が失敗した場合には、処理がステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４において、ローカル地図設定部２６５が、第２のローカル地図選択部２６２から選択結果を取得する。ステップＳ５５において、ローカル地図設定部２６５が、ステップＳ５４における選択結果の取得が成功したか否かを判定する。

【0115】

ステップＳ５４における選択結果の取得が成功した場合には、処理がステップＳ５３に移行する。ステップＳ５３において、ローカル地図設定部２６５が、ローカル地図の設定が成功したとして、第２のローカル地図選択部２６２から取得したローカル地図識別子によって特定されるローカル地図のデータをローカル地図データベースＤＢＬから読み出してキャッシュメモリー２８に書き込む。また、ローカル地図設定部２６５は、第２のローカル地図選択部２６２から取得した暫定位置情報をキャッシュメモリー２８に書き込む。その後、処理が終了する。

【0116】

ステップＳ５４における選択結果の取得が失敗した場合には、処理がステップＳ５６に移行する。ステップＳ５６において、ローカル地図設定部２６５が、第４のローカル地図選択部２６４から選択結果を取得する。ステップＳ５７において、ローカル地図設定部２６５が、ステップＳ５６における選択結果の取得が成功したか否かを判定する。

【0117】

ステップＳ５６における選択結果の取得が成功した場合には、処理がステップＳ５３に移行する。ステップＳ５３において、ローカル地図設定部２６５が、ローカル地図の設定が成功したとして、第４のローカル地図選択部２６４から取得したローカル地図識別子によって特定されるローカル地図のデータをローカル地図データベースＤＢＬから読み出してキャッシュメモリー２８に書き込む。また、ローカル地図設定部２６５は、第４のローカル地図選択部２６４から取得した暫定位置情報をキャッシュメモリー２８に書き込む。その後、処理が終了する。

【0118】

ステップＳ５６における選択結果の取得が失敗した場合には、処理がステップＳ５８に移行する。ステップＳ５８において、ローカル地図設定部２６５が、ローカル地図の設定が失敗した旨を表す地図設定失敗フラグを設定する。その後、処理が終了する。

【0119】

＜点群探索部＞
一方、図３に示す点群探索部２６６は、第１の情報端末１０ａのセンサー部から得られる計測データ（例えば、スマートフォンのカメラ部分から得られる画像データ）が位置推定装置２０に送信されると、通信制御部２６０から計測データを取得して、点群探索処理を開始する。

【0120】

点群探索部２６６は、計測データから複数の特徴点を抽出し、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４の内の何れかによって選択され、ローカル地図設定部２６５によって設定されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から、抽出された特徴点がマッチする点群を探索する。

【0121】

図１０は、図３に示す点群探索部の動作例を示すフローチャートである。図１０において処理が開始すると、点群探索部２６６によって過去に設定されていたフラグ等がリセットされる。

【0122】

ステップＳ６１において、点群探索部２６６が、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４の内の何れかによって選択されたローカル地図が既に設定済みか否かを判定する。例えば、ローカル地図がキャッシュメモリー２８に書き込まれていれば、ローカル地図が設定済みと判定される。

【0123】

ローカル地図が設定されていない場合には、処理がステップＳ６２に移行する。ステップＳ６２において、点群探索部２６６が、点群の探索が失敗した旨を表す点群探索失敗フラグを設定する。その場合には、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４におけるローカル地図選択処理が再起動されて、新たに選択されたローカル地図がローカル地図設定部２６５によって設定される。

【0124】

ローカル地図が設定されている場合には、処理がステップＳ６３に移行する。ステップＳ６３において、点群探索部２６６が、ローカル地図設定部２６５によって設定されたローカル地図における複数の点群のリストを取得する。例えば、図４に示すローカル地図には、５つの点群Ａ～Ｅが設定されている（点群の数ｎ＝５）。

【0125】

ステップＳ６４において、点群探索部２６６が、点群の探索を開始する。ここで、点群カウント値ｉがゼロにリセットされる（ｉ＝０）。ステップＳ６５において、点群探索部２６６が、ステップＳ６３において取得された複数の点群のリストから点群を選択することにより、次の点群のデータ（点群配置情報）をキャッシュメモリー２８から読み出す。ここで、点群カウント値ｉがインクリメントされる（ｉ＝ｉ＋１）。

【0126】

ステップＳ６６において、点群探索部２６６が、第１の情報端末１０ａのセンサー部が周辺を計測して得られる計測データを通信制御部２６０から取得して、取得した計測データから複数の特徴点を抽出する。ステップＳ６７において、点群探索部２６６が、計測データから抽出された複数の特徴点が、キャッシュメモリー２８から読み出された点群のデータにマッチするか否かを判定する。

【0127】

計測データから抽出された複数の特徴点が点群のデータにマッチしている場合には、処理がステップＳ６８に移行する。ステップＳ６８において、点群探索部２６６が、点群の探索が成功したとして、複数の特徴点がマッチした点群を特定する情報を出力すると共に、点群の位置情報を暫定位置情報として出力する。また、点群探索部２６６は、点群の取得状況を表すフラグを取得済みに変更する。その後、処理が終了する。

【0128】

計測データから抽出された複数の特徴点が点群のデータにマッチしていない場合には、処理がステップＳ６９に移行する。ステップＳ６９において、点群探索部２６６が、点群カウント値ｉが点群の数ｎに達したか否かを判定する。

【0129】

点群カウント値ｉが点群の数ｎに達していなければ、処理がステップＳ６５に戻り、次の点群について点群の探索が行われる。一方、点群カウント値ｉが点群の数ｎに達していれば、処理がステップＳ７０に移行する。ステップＳ７０において、点群の探索が成功しないまま、点群探索部２６６による点群探索処理が終了する。

【0130】

ステップＳ７１において、点群探索部２６６が、他のローカル地図選択部において選択結果が変更されたか否かを判定する。他のローカル地図選択部において選択結果が変更されていなければ、処理がステップＳ６４に戻り、新たな計測データについて点群の探索が繰り返される。一方、他のローカル地図選択部において選択結果が変更されていれば、処理がステップＳ７２に移行する。ステップＳ７２において、点群探索部２６６が、点群の取得状況を表すフラグを未取得に変更する。その後、処理がステップＳ６２に移行する。

【0131】

図１１は、図３に示す点群探索部の動作例を説明するための模式図である。図１１には、ビルＡ及びビルＢの模式的な斜視図と、ビルＡの４階フロアのローカル地図とが示されている。ビルＡの４階フロアのローカル地図には、５つの点群Ａ～Ｅが設定されている。

【0132】

点群探索部２６６は、ローカル地図に配置されている点群Ａ～Ｅの点群配置情報の内から、任意の順序で１つの点群の点群配置情報を読み出し、読み出された点群配置情報に複数の特徴点がマッチするか否かを判定しても良い。例えば、図１１の（ａ）に示すように、点群探索部２６６は、点群Ａ、点群Ｂ、点群Ｃ、点群Ｄ、点群Ｅの順に点群探索処理を行っても良い。

【0133】

一方、第１のローカル地図選択部２６１～第４のローカル地図選択部２６４の内の少なくとも１つによって位置情報（暫定位置情報）が得られる場合には、点群探索部２６６は、得られる位置情報によって表される位置から近い順序で点群配置情報を読み出すことにより、複数の特徴点がマッチする点群を探索しても良い。例えば、図１１の（ｂ）に示すように、第１の情報端末１０ａが点群Ｂの近くに位置していることを表す位置情報が得られる場合には、点群探索部２６６は、点群Ｂ、点群Ｅ、点群Ａ、点群Ｄ、点群Ｃの順に点群探索処理を行っても良い。

【0134】

＜位置推定部＞
また、図３に示す位置推定部２６７は、第１の情報端末１０ａのセンサー部から得られる計測データ（例えば、スマートフォンのカメラ部分から得られる画像データ）が位置推定装置２０に送信されると、通信制御部２６０から計測データを取得して、位置推定処理を開始する。位置推定部２６７は、計測データから抽出される複数の特徴点と点群探索部２６６によって探索された点群との位置関係に基づいて第１の情報端末１０ａの位置を推定する。

【0135】

図１２は、図３に示す位置推定部の動作例を示すフローチャートである。図１２において処理が開始すると、位置推定部２６７によって過去に設定されていたフラグ等がリセットされる。ステップＳ８１において、位置推定部２６７が、点群が取得済みか否かを判定する。

【0136】

点群が未取得であれば、処理がステップＳ８２に移行する。ステップＳ８２において、位置推定部２６７が、暫定位置情報が取得済みか否かを判定する。暫定位置情報が取得済みであれば、処理がステップＳ８３に移行し、位置推定部２６７が、位置推定結果として暫定位置情報を出力する。一方、暫定位置情報が未取得であれば、処理がステップＳ８４に移行し、位置推定部２６７が、位置推定が失敗した旨を表す位置推定失敗フラグを設定する。その後、処理が終了する。

【0137】

点群が取得済みであれば、処理がステップＳ８５に移行する。ステップＳ８５において、位置推定部２６７が、第１の情報端末１０ａのセンサー部から得られる計測データを通信制御部２６０から取得し、計測データから抽出される複数の特徴点と点群探索部２６６によって探索された点群との位置関係に基づいて、第１の情報端末１０ａの位置を推定する。

【0138】

ステップＳ８６において、位置推定部２６７が、位置推定が成功したか否かを判定する。位置推定が失敗した場合には、処理がステップＳ８３に移行して、位置推定部２６７が、位置推定結果として暫定位置情報を出力する。一方、位置推定が成功した場合には、処理がステップＳ８７に移行する。

【0139】

ステップＳ８７において、位置推定部２６７が、ローカル地図上の点群配置場所に基づいて、推定された位置のローカル座標系の座標を算出する。さらに、ステップＳ８８において、位置推定部２６７が、位置推定結果として、推定された位置のローカル座標系の座標を出力する。その後、処理が終了する。

【0140】

図１２には示されていないが、位置推定部２６７は、ローカル地図において推定された第１の情報端末１０ａの位置を表示するために、ローカル地図に対応する地図画像（例えば、建物のフロアー図やイラスト等）の画像データを画像データベースＤＢＩから読み出し、地図画像において推定位置の表示を追加した画像データを生成しても良い。位置推定部２６７によって生成された画像データに基づいて、第１の情報端末１０ａの推定位置が示された地図画像が表示部２２に表示される。

【0141】

さらに、位置推定部２６７によって生成された画像データは、位置推定装置２０から位置情報処理装置３０に送信されても良い。その場合には、例えば、警備会社のコントロールセンターにおいて、建物等を警備する警備員の位置を確認することが可能になる。また、製造会社のコントロールセンターにおいて、部品や材料を搬送する無人搬送車の位置を確認したり、運送会社のコントロールセンターにおいて、物品を搬送する自動配送車の位置を確認したりすることが可能になる。

【0142】

＜点群探索と位置推定のアルゴリズム例＞
以下においては、一例として、第１の情報端末１０ａのセンサー部としてカメラを用いる場合について説明する。位置推定装置２０の点群探索部２６６は、第１の情報端末１０ａのカメラが周辺を撮影して得られる画像データに画像認識処理を施すことにより、画像データから複数の特徴点を抽出して、それらの特徴点の座標を求める。

【0143】

上記の画像認識処理においては、例えば、対象となる物体の画像を形状とテクスチャー（アピアランス）とに分けて、それぞれを主成分分析によって次元圧縮することにより、少ないパラメーターで対象の形状の変化とテクスチャーの変化とを表現できるようにしたモデルを用いることができる。

【0144】

このモデルにおいて、全特徴点を並べた形状ベクトルは、平均形状ベクトルと、平均形状ベクトルからの偏差を主成分分析して得られる固有ベクトル行列とを用いて表される。それにより、対象の形状及びテクスチャーの情報を低次元のパラメーターで表現できるので、それらのパラメーターを変化させることによって、対象の形状及びテクスチャーを変化させることができる。さらに、対象が、画像中のどこに、どんなサイズで、どんな向きで存在するかという広域的な変化に関するパラメーターが考慮される。

【0145】

点群の探索とは、上記のパラメーターを変化させることにより、モデルを局所的及び広域的に変化させて対象の画像を生成し、生成した画像と点群の画像とを比較して、誤差が最小となるようなパラメーターの値を求めることである。点群探索部２６６は、誤差が閾値以下である場合に、画像データから抽出された複数の特徴点が探索中の点群にマッチしていると判定する。

【0146】

ここで、カメラの位置によって対象の見え方が変わってくるので、上記のパラメーターは、探索された点群に対するカメラの相対的な位置を推定するためにも用いることができる。即ち、対象の特徴点を認識し、カメラとの距離や角度が変わることによる映像の変化に基づいて、カメラと特徴点との距離を算出することができる。

【0147】

位置推定部２６７は、点群配置情報と、誤差が最小となったときのパラメーターの値とに基づいて、画像データから抽出された複数の特徴点と探索された点群との位置関係を求め、それに基づいて第１の情報端末１０ａの位置を推定することができる。典型的には、三角測量の原理を使って、第１の情報端末１０ａの３次元位置が推定される。

【0148】

上記の点群探索と位置推定においては、位置の推定と周囲の環境の構造把握（環境地図の作成）とを同時に行うＳＬＡＭ技術を用いても良い。第１の情報端末１０ａのセンサー部としてカメラを用いる場合には、Ｖｉｓｕａｌ ＳＬＡＭが用いられる。Ｖｉｓｕａｌ ＳＬＡＭのアルゴリズムは、画像特徴点のマッチングによる特徴量ベースの手法（feature based method）と、画像全体の輝度を用いる直接法（direct method）との２つに大きく分類できる。

【0149】

特徴量ベースの手法とは、異なる視点から撮影した画像から所定のアルゴリズムを用いて得られる複数の特徴点及びそれらの特徴ベクトル同士をマッチングすることによって、撮影対象の３次元形状及びカメラの外部パラメーターを推定する方法である。また、直接法とは、異なる視点から撮影した画像同士の輝度値を比較して、誤差が最小になるようにカメラの外部パラメーターを推定する方法である。

【0150】

単眼カメラを使用する場合には、距離の単位（スケール）が不定となるので、ＡＲ（Augmented Reality）マーカー、ＡＲタグ、ＱＲコード（登録商標）、又は、チェッカーボード等の既知の物体を検出して、画像上から物理量を知るか、又は、図２に示す慣性計測装置１５のように物理量を直接計測できるセンサーから得られる姿勢情報等を利用することが望ましい。

【0151】

一方、第１の情報端末１０ａのセンサー部としてレーザーセンサーを用いる場合には、ＬｉＤＡＲ ＳＬＡＭが用いられる。レーザーセンサーによって得られる点群は、距離精度が高く、ＳＬＡＭの地図構築に対して非常に有効である。計測データから抽出された複数の特徴点と探索中の点群とのマッチングにおいては、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムや、ＮＤＴ（Normal Distributions Transform）アルゴリズム等が用いられる。

【0152】

ＩＣＰアルゴリズムは、複数の特徴点と探索中の点群との間で最も近い点の組合せを決め、それらの距離の２乗和が最小となるように逐次一方の回転と並進を更新していく方法である。また、ＮＤＴアルゴリズムは、探索空間を一定の大きさのグリッドに分割し、グリッド内での点群の分布の平均と分散を計算して、それらが最適にマッチングするように逐次一方の回転と並進を更新していく方法である。

【0153】

＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、運搬又は移動が可能な第１の情報端末１０ａの位置を推定する位置推定装置２０において、第１の情報端末１０ａの位置を推定するために用いられる点群配置情報（環境地図）を複数の特定領域のローカル地図に分割してローカル地図データベースＤＢＬに格納しておき、第１の情報端末１０ａが外部の機器から受信した波動（環境情報）に基づいて１つのローカル地図を選択することにより、点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制して、設備コストを削減することができる。

【0154】

例えば、互いに離れて位置するビルＡ及びビルＢの点群配置情報が必要な場合に、ビルＡ及びビルＢを含む長方形の広い領域の環境地図を作成するよりも、ビルＡのローカル地図とビルＢのローカル地図とを作成する方が、点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制することができる。

【0155】

また、第１の情報端末１０ａのセンサー部から得られる計測データに基づいて探索する領域を広い領域から比較的狭い領域に絞り込むことにより、第１の情報端末１０ａの位置を推定する際に発生し得る推定位置の誤りの発生率を低減することができる。さらに、本実施形態によれば、そのような位置推定装置２０において設備コストを削減しつつ位置推定を可能にする第１の情報端末１０ａを提供することができる。

【0156】

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、以上説明した実施形態の内から一部の動作を省略して実施することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0157】

本発明は、運搬又は移動が可能な情報端末の位置を推定する位置推定システム等において利用することが可能である。

【符号の説明】

【0158】

１０ａ…第１の情報端末、１０ｂ…第２の情報端末、１１…センサー部、１２…近距離通信回路、１３…無線ＬＡＮ通信回路、１４…ＧＮＳＳ受信回路、１５…慣性計測装置、１５１…気圧計、１６…無線通信回路、１７…制御回路、２０…位置推定装置、２１…操作部、２２…表示部、２３…音声入出力部、２４…通信回路、２５…インターフェース、２６…ＣＰＵ、２６０…通信制御部、２６１…第１のローカル地図選択部、２６２…第２のローカル地図選択部、２６３…第３のローカル地図選択部、２６４…第４のローカル地図選択部、２６５…ローカル地図設定部、２６６…点群探索部、２６７…位置推定部、２７…格納部、２８…キャッシュメモリー、３０…位置情報処理装置

【要約】

【課題】情報端末の位置を推定する位置推定装置において、位置推定のために用いられる点群配置情報の作成に要する費用や、点群配置情報を書き込むメモリーの容量に伴う費用を抑制する。
【解決手段】この位置推定装置は、情報端末との間でネットワークを介してデータ通信を行う通信回路と、複数のローカル地図のデータを格納するローカル地図データベースと、情報端末が外部の機器から受信した波動に基づいて得られる情報に従って、複数のローカル地図の内から１つのローカル地図を選択するローカル地図選択部と、情報端末のセンサー部から得られる計測データから複数の特徴点を抽出し、選択されたローカル地図に配置されている複数の点群の内から複数の特徴点がマッチする点群を探索する点群探索部と、複数の特徴点と探索された点群との位置関係に基づいて情報端末の位置を推定する位置推定部とを含む。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】