JP2019144120A - Indoor position estimation system, indoor position estimation method, and program for executing indoor position estimation method - Google Patents
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Abstract
【課題】予め求めた屋内の電波強度分布を基に、任意位置にある携帯端末で測定された電波強度から、その携帯端末の正確な位置情報を導出することができる屋内位置推定システム、屋内位置推定方法、及び屋内位置推定方法を実行するプログラムを提供する。【解決手段】屋内11で発信機12から発信される電波の電波強度を測定する電波強度測定手段20と、屋内11の複数の測定位置の位置情報と電波強度を記憶するデータ収集手段21と、各測定位置の位置情報と電波強度との関係から、放射基底関数を用いて屋内11の電波強度分布を求めるモデル構築手段22と、携帯端末13が任意位置にある時に、電波強度測定手段20により測定される電波強度と、予め求められた電波強度分布から任意位置の位置情報を導出し、携帯端末13の位置を推定する位置算出手段23とを有する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an indoor position estimation system and an indoor position capable of deriving accurate position information of a mobile terminal from a radio wave intensity measured by a mobile terminal at an arbitrary position based on a predetermined indoor radio wave intensity distribution. A program for executing an estimation method and an indoor position estimation method is provided. SOLUTION: A radio wave intensity measuring means 20 for measuring a radio wave intensity of a radio wave transmitted from a transmitter 12 indoors 11, a data collecting means 21 for storing position information and a radio wave intensity of a plurality of measurement positions of the indoor 11 From the relationship between the position information of each measurement position and the radio wave intensity, the model building means 22 for obtaining the radio wave intensity distribution of the indoor 11 using the radiation basis function and the radio wave intensity measuring means 20 when the mobile terminal 13 is at an arbitrary position It has a position calculating means 23 for estimating the position of the mobile terminal 13 by deriving the position information of an arbitrary position from the measured radio wave intensity and the radio wave intensity distribution obtained in advance. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、屋内で電波を受信した携帯端末の位置を推定する屋内位置推定システム、屋内位置推定方法、及び屋内位置推定方法を実行するプログラムに関する。 The present invention relates to an indoor position estimation system that estimates the position of a mobile terminal that has received radio waves indoors, an indoor position estimation method, and a program that executes the indoor position estimation method.
近年、衛星航法システム(NSS:Navigation Satellite System)を利用した多くの位置情報サービスが提供されている。しかし、このシステムは衛星からの電波を受信する必要があるため、電波が届かない屋内では利用することができない。そこで、Wi−Fi(登録商標)やBluetooth(登録商標)などの無線通信における受信信号強度(RSSI:Recieved Signal Strength Indicator)を用いて、屋内での位置測定(推定)を行う技術が提案されている。これは、屋内に電波の発信機(電波光源)を設置しておき、この発信機から発信された電波を、人に持たせた受信機(携帯端末)で受信することによって、受信機(人)の位置を特定するものである。例えば、特許文献1には、移動無線端末(受信機)が受信した電波の電界強度(受信信号強度)に基づいて、複数の基地局(発信機)の各々と無線移動端末との距離を求め、基地局の位置を中心とし、かつ、求められた距離を半径とした円を複数の基地局ごとに形成し、複数の円の交点を無線移動端末の位置と推定する技術が開示されている。また、特許文献2には、検知エリアを分割した分割領域ごとに、受信機が取り得る複数の状態に応じて、受信機が受信した受信電波強度(受信信号強度)を予め測定し、電波情報として記憶しておき、ある分割領域内に位置する受信機が所定の状態で受信した受信電波強度と比較して、類似度が最も高い受信電波強度を電波情報の中から選択し、それに対応する分割領域を、受信機が位置する領域として特定する位置特定方法が開示されている。
In recent years, many location information services using a satellite navigation system (NSS) have been provided. However, since this system needs to receive radio waves from satellites, it cannot be used indoors where radio waves do not reach. Therefore, a technique for performing indoor position measurement (estimation) using received signal strength (RSSI: Received Signal Strength Indicator) in wireless communication such as Wi-Fi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) has been proposed. Yes. This is done by installing a radio wave transmitter (radio wave light source) indoors and receiving the radio wave transmitted from this transmitter with a receiver (portable terminal) held by a person. ) Is specified. For example,
しかしながら、電波は人の体によって吸収されるので、受信機を持った人が同じ位置に立っていても、その人の体の向きや受信機の持ち方(角度や向き)によって受信する信号強度に違いが発生し、そこから推定される発信機と受信機との距離にも誤差を生じる可能性がある。よって、特許文献1のように、予め無線移動端末(受信機)を用いて求めた電界強度(信号強度)と距離との関係に基づいて、ある無線移動端末で求めた電解強度から、その無線移動端末の位置を推定する手法では、正確な位置を推定することができないおそれがある。また、発信機と受信機との間に障害物が存在する場合、その障害物によって電波が弱められ、測定される受信信号強度が小さくなるので、その受信信号強度から推定される発信機と受信機との距離は実際より長くなり、正確な位置を推定できないおそれがある。特に、家庭やオフィス等の屋内空間には、家具、机、棚等の障害物が設置されるため推定誤差が大きくなる可能性が高い。これに対し、特許文献2では、受信機が取り得る複数の状態で受信電波強度(受信信号強度)を予め測定しているので、人の体の向きや受信機の持ち方の違いによって生じる受信電波強度の測定誤差を軽減することができる。また、発信機と受信機との距離と、受信電波強度との関係を求める代わりに、受信電波強度の類似度から、受信機が位置する領域を特定しているので、障害物の影響による発信機と受信機との距離の推定誤差を解消することができる。しかし、受信電波強度が類似する領域を、受信機が位置する領域として特定するので、分割領域の広さ(検知エリアの分割数)によって、位置特定の精度が左右される。つまり、分割領域が広ければ、受信機が存在する可能性のある領域が広くなるので、高精度の位置特定を実現するためには、検知エリア内を細かく分割しなければならないが、事前の受信電波強度の測定に手間がかかり、記憶する電波情報の量も増大するという問題がある。また、検知エリア内をどんなに細かく分割しても、受信電波強度の類似度が最も高い領域を受信機が存在する領域として選択する限り、受信機が存在する位置をピンポイントで推定することは困難であり、位置推定の精度には限界がある。
However, since the radio wave is absorbed by the human body, even if the person with the receiver is standing at the same position, the signal strength received depending on the direction of the person's body and the way the receiver is held (angle and direction) May cause a difference in the distance between the transmitter and the receiver estimated from the difference. Therefore, as disclosed in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、予め、位置推定の対象となる屋内の電波強度分布を求めておき、位置推定が必要な場面では、未知の位置にある携帯端末(受信機)で測定された電波強度から、その携帯端末の正確な位置情報を導出することができ、屋内のレイアウト変更に伴う電波強度分布の変化にも即座に対応することが可能で、正確性、実用性に優れる屋内位置推定システム、屋内位置推定方法、及び屋内位置推定方法を実行するプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. A portable terminal (receiver) at an unknown position is obtained in advance by obtaining an indoor radio wave intensity distribution to be subjected to position estimation. ) Can be used to derive accurate location information of the mobile terminal, and it is possible to immediately respond to changes in the radio field intensity distribution due to indoor layout changes. An object is to provide an indoor position estimation system, an indoor position estimation method, and a program that executes the indoor position estimation method.
前記目的に沿う第1の発明に係る屋内位置推定システムは、屋内に設置された発信機から発信される電波を、携帯端末が前記屋内の任意位置で受信した時の電波強度に基づいて、前記屋内における前記携帯端末の位置を推定する屋内位置推定システムであって、
前記屋内で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末が受信した時に電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記電波強度測定手段により電波強度を測定する際に、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度を記憶するデータ収集手段と、
前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求めるモデル構築手段と、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記電波強度測定手段により測定される前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する位置算出手段とを有する。
The indoor position estimation system according to the first aspect of the present invention is based on the radio field intensity when a portable terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at an indoor position. An indoor position estimation system for estimating the position of the mobile terminal indoors,
A radio field intensity measuring means for measuring a radio field intensity when the portable terminal receives a radio wave transmitted from the transmitter indoors;
Data collection for storing the position information of each measurement position and the radio wave intensity at each measurement position when the radio wave intensity measurement means measures the radio wave intensity at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known. Means,
From the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection means and the radio wave intensity at each measurement position, model building means for obtaining the indoor radio wave intensity distribution using a radiation basis function,
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the radio field intensity measured by the radio field intensity measuring unit and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit And calculating position of the portable terminal by deriving position information of the arbitrary position.
ここで、発信機と携帯端末は、特に限定されるものではなく、発信機が発信する電波(信号)を携帯端末で受信できる組合せであればよいが、発信機としては、ビーコン装置が好適に用いられ、携帯端末としては、スマートフォン、その他の携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等の無線移動端末が好適に用いられる。また、屋内に設置する発信機の数は、1個又は2個以上であり、実用性の面からは3〜5個が好ましいが、屋内の形状や広さ等に応じて、適宜、増やすことができる(以上、第2、及び第3の発明においても同様)。 Here, the transmitter and the portable terminal are not particularly limited, and may be any combination that allows the portable terminal to receive a radio wave (signal) transmitted by the transmitter, but a beacon device is preferable as the transmitter. As the mobile terminal, a wireless mobile terminal such as a smartphone or other personal digital assistant (PDA) is preferably used. In addition, the number of transmitters installed indoors is one or more, and 3 to 5 is preferable from the viewpoint of practicality, but it should be appropriately increased according to the indoor shape and size. (The same applies to the second and third inventions).
第1の発明に係る屋内位置推定システムにおいて、前記データ収集手段は、前記各測定位置で前記携帯端末を異なる複数の方向に向けた時に前記電波強度測定手段で測定される電波強度を記憶することが好ましい。
ここで、各測定位置で電波強度を測定する際の携帯端末の方向は、適宜、選択することができるが、2個以上の発信機が設置されている場合は、各発信機の方向に合わせることが好ましい。例えば、平面視して長方形や正方形に形成された部屋の各壁面に発信機が設置されている場合、受信機を各壁面に向けて電波強度を測定することが好ましい(以上、第2、及び第3の発明においても同様)。
In the indoor position estimation system according to the first aspect of the invention, the data collection unit stores the radio field intensity measured by the radio field intensity measurement unit when the portable terminal is directed in a plurality of different directions at each measurement position. Is preferred.
Here, the direction of the mobile terminal at the time of measuring the radio field intensity at each measurement position can be selected as appropriate. However, when two or more transmitters are installed, the direction is adjusted to the direction of each transmitter. It is preferable. For example, when a transmitter is installed on each wall surface of a room formed in a rectangular or square shape in plan view, it is preferable to measure the radio field intensity with the receiver facing each wall surface (the second, and The same applies to the third invention).
第1の発明に係る屋内位置推定システムにおいて、前記位置算出手段によって推定された前記携帯端末の位置に関する情報を、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示させる情報提供手段を有することが好ましい。
ここで、監視者の人数は適宜、選択することができ、1人でも複数人でもよい。携帯端末を携帯している子供や高齢者等の監視対象者(ユーザ)に対し、家族(親族)、介護者、医師、看護士等の複数人の監視者を設定すれば、各監視者が監視対象者の位置情報を共有することができる。なお、サーバの形態は適宜、選択することができるが、クラウドサーバを用いた場合、低コストで、メンテナンスにも手間がかからず、取り扱い性に優れる(以上、第2、及び第3の発明においても同様)。
The indoor position estimation system according to the first aspect of the invention preferably includes information providing means for displaying information on the position of the mobile terminal estimated by the position calculating means on a server accessible to a monitor.
Here, the number of supervisors can be selected as appropriate, and may be one or more. If you set up multiple monitors such as family (relatives), caregivers, doctors, nurses, etc. for monitoring subjects (users) such as children and elderly people who are carrying mobile terminals, The position information of the monitoring target person can be shared. The form of the server can be selected as appropriate. However, when a cloud server is used, the cost is low, the maintenance is not troublesome, and the handleability is excellent (the second and third inventions are described above). The same applies to the above).
第1の発明に係る屋内位置推定方法において、前記発信機は、ビーコン装置であり、前記携帯端末は、スマートフォンであることが好ましい。
ここで、ビーコン装置としては、省電力性に優れるBluetooth Low Energy(BLE)を利用するものが好適に用いられるが、同様の電波(信号)を発信できるものであれば、特に限定されない(以上、第2、及び第3の発明においても同様)。
In the indoor position estimation method according to the first invention, it is preferable that the transmitter is a beacon device and the portable terminal is a smartphone.
Here, as the beacon device, a device using Bluetooth Low Energy (BLE) excellent in power saving is preferably used, but is not particularly limited as long as the same radio wave (signal) can be transmitted (the foregoing, The same applies to the second and third inventions).
前記目的に沿う第2の発明に係る屋内位置推定方法は、屋内に設置された発信機から発信される電波を、携帯端末が前記屋内の任意位置で受信した時の電波強度に基づいて、前記屋内における前記携帯端末の位置を推定する屋内位置推定方法であって、
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末で受信して、電波強度測定手段により電波強度を測定し、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1の工程と、
モデル構築手段によって、前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求める第2の工程と、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末で受信して、前記電波強度測定手段により前記任意位置での電波強度を測定する第3の工程と、
位置算出手段によって、前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する第4の工程とを有する。
The indoor position estimation method according to the second invention according to the above object is based on the radio field intensity when a portable terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at an indoor position. An indoor position estimation method for estimating the position of the mobile terminal indoors,
The radio signal transmitted from the transmitter is received by the portable terminal at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known, the radio field intensity is measured by the radio field intensity measuring means, and the position information of each measurement position And a first step of storing the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means,
A model construction unit obtains the indoor radio field intensity distribution using a radiation basis function from the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection unit and the radio field intensity at each measurement position. And the process of
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the portable terminal receives the radio wave transmitted from the transmitter, and the radio field intensity measuring means determines the radio field intensity at the arbitrary position. A third step of measuring;
The position calculating unit estimates the position of the mobile terminal by deriving position information of the arbitrary position from the radio field intensity at the arbitrary position and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit. 4 steps.
第2の発明に係る屋内位置推定方法において、前記第1の工程では、前記電波強度測定手段により、前記各測定位置で前記携帯端末を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、前記データ収集手段に記憶することが好ましい。 In the indoor position estimation method according to the second aspect of the invention, in the first step, the radio field intensity measurement means measures the radio field intensity when the portable terminal is directed in a plurality of different directions at each measurement position, It is preferable to store in the data collecting means.
第2の発明に係る屋内位置推定方法において、前記位置算出手段によって推定された前記携帯端末の位置に関する情報を、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示させる第3の工程を有することが好ましい。 In the indoor position estimation method according to the second invention, it is preferable that the method includes a third step of displaying information on the position of the mobile terminal estimated by the position calculation unit on a server accessible to a monitor.
第2の発明に係る屋内位置推定方法において、前記発信機としてビーコン装置を用い、前記携帯端末としてスマートフォンを用いることが好ましい。 In the indoor position estimation method according to the second invention, it is preferable to use a beacon device as the transmitter and a smartphone as the portable terminal.
前記目的に沿う第3の発明に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムは、屋内に設置された発信機から発信された電波を、携帯端末が前記屋内の任意位置で受信した時の電波強度に基づいて、前記屋内における前記携帯端末の位置を推定する屋内位置推定方法を実行するプログラムであって、
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末に受信させて、電波強度測定手段により電波強度を測定し、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1のステップと、
モデル構築手段によって、前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求める第2のステップと、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末に受信させて、前記電波強度測定手段により前記任意位置での電波強度を測定する第3のステップと、
位置算出手段によって、前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する第4のステップとを前記携帯端末に実行させる。
The program for executing the indoor position estimation method according to the third invention in accordance with the above object has a radio field intensity when a portable terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at an arbitrary indoor position. A program for executing an indoor position estimation method for estimating the position of the mobile terminal in the indoor,
The mobile terminal receives radio waves transmitted from the transmitter at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known, and the radio field intensity is measured by radio field intensity measuring means. The position information of each measurement position And a first step of storing the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means;
A model construction unit obtains the indoor radio field intensity distribution using a radiation basis function from the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection unit and the radio field intensity at each measurement position. And the steps
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the portable terminal is caused to receive the radio wave transmitted from the transmitter, and the radio field intensity measuring means determines the radio field intensity at the arbitrary position. A third step of measuring;
The position calculating unit estimates the position of the mobile terminal by deriving position information of the arbitrary position from the radio field intensity at the arbitrary position and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit. 4 is executed by the portable terminal.
第3の発明に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムにおいて、前記第1のステップでは、前記電波強度測定手段により、前記各測定位置で前記携帯端末を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、前記データ収集手段に記憶することが好ましい。 In the program for executing the indoor position estimation method according to the third invention, in the first step, the radio wave intensity when the portable terminal is directed in different directions at the measurement positions by the radio wave intensity measuring means. Is preferably measured and stored in the data collection means.
第3の発明に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムにおいて、前記位置算出手段によって推定された前記携帯端末の位置に関する情報を、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示させる第5のステップを有することが好ましい。 In the program for executing the indoor position estimation method according to the third invention, the program includes a fifth step of displaying information on the position of the mobile terminal estimated by the position calculation unit on a server accessible to a monitor. It is preferable.
第3の発明に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムにおいて、前記発信機はビーコン装置であり、前記携帯端末はスマートフォンであることが好ましい。 In the program for executing the indoor position estimation method according to the third invention, it is preferable that the transmitter is a beacon device and the mobile terminal is a smartphone.
第1の発明に係る屋内位置推定システムは、屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、電波強度測定手段により電波強度を測定する際に、各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度を記憶するデータ収集手段と、データ収集手段に記憶された各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて屋内の電波強度分布を求めるモデル構築手段を有することにより、予め屋内の電波強度分布を求めることができるので、実際に位置推定を行う際には、電波強度測定手段で電波強度を測定するだけで、位置算出手段により、短時間の内に携帯端末の位置を簡単かつ正確に推定することができ、処理時間が短く、実用性に優れ、子供や高齢者の見守り等に有効に利用することができる。特に、モデル構築手段において電波強度分布を求める際に、放射基底関数を用いていることにより、必要に応じて、測定位置の追加或いは変更を行い、その位置情報と電波強度を収集して屋内の電波強度分布を最新の情報に更新することができ、レイアウト変更等にも即座に対応することが可能で、機能性に優れる。また、モデル構築手段により、屋内の電波強度分布を求めるために必要な各測定位置での電波強度の測定、及び位置算出手段により、屋内の任意位置にある携帯端末の位置を推定するために必要な任意位置での電波強度の測定において、同一の携帯端末を用いて電波を受信し、電波強度測定手段による電波強度を測定するので、携帯端末毎の受信特性(例えばアンテナ利得等)のばらつき等の影響を受けることがなく、携帯端末の位置推定の信頼性に優れる。 In the indoor position estimation system according to the first aspect of the present invention, when the radio field intensity is measured by the radio field intensity measuring means at a plurality of measurement positions whose indoor position information is known, the position information of each measurement position and each measurement position are used. The data collection means for storing the radio field intensity, and the indoor radio field intensity distribution using the radiation basis function from the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection means and the radio field intensity at each measurement position By having the model construction means, it is possible to obtain the indoor radio wave intensity distribution in advance. Therefore, when actually estimating the position, simply measuring the radio wave intensity with the radio wave intensity measurement means, The position of the mobile terminal can be estimated easily and accurately over time, the processing time is short, the utility is excellent, and it can be used effectively for watching over children and the elderly. In particular, when the radio wave intensity distribution is obtained in the model building means, the radiation basis function is used, so that the measurement position is added or changed as necessary, and the position information and the radio wave intensity are collected to collect the indoor information. The radio wave intensity distribution can be updated to the latest information, and it is possible to respond immediately to layout changes, etc., and it has excellent functionality. In addition, it is necessary to measure the radio field intensity at each measurement position necessary for obtaining the indoor radio field intensity distribution by the model construction means, and to estimate the position of the mobile terminal at an arbitrary indoor position by the position calculation means. In the measurement of radio field strength at any arbitrary position, radio waves are received using the same mobile terminal and the radio field intensity is measured by the radio field strength measuring means, so variations in reception characteristics (such as antenna gain) for each mobile terminal The position estimation of the mobile terminal is excellent in reliability.
第1の発明において、各測定位置で携帯端末を異なる複数の方向に向けた時に電波強度測定手段で測定される電波強度をデータ収集手段に記憶させた場合、モデル構築手段により、携帯端末の向きの違いに伴う電波強度の変化も考慮して電波強度分布を求めることができ、位置算出手段での位置推定の精度を高めることができる。 In the first invention, when the radio wave intensity measured by the radio wave intensity measuring means is stored in the data collecting means when the mobile terminal is directed in a plurality of different directions at each measurement position, the orientation of the mobile terminal is determined by the model construction means. The radio field intensity distribution can be obtained in consideration of the change in the radio field intensity due to the difference between the positions, and the accuracy of position estimation by the position calculating means can be improved.
第1の発明において、位置算出手段によって推定された携帯端末の位置に関する情報が、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示される場合、遠隔地の家族(親族)、介護者、医師、看護士等の監視者が、その情報を容易に利用して、携帯端末を携帯している子供や高齢者等の監視対象者の位置を確認することができ、特に高齢者の生活の援助等に役立てることができる。 1st invention WHEREIN: When the information regarding the position of the portable terminal estimated by the position calculation means is displayed on the server which a supervisor can access, a remote family (relative), a caregiver, a doctor, a nurse Can easily use the information to confirm the position of the person being monitored, such as a child or an elderly person who is carrying a portable terminal, which is particularly useful for assisting the lives of the elderly. be able to.
第1の発明において、発信機が、ビーコン装置であり、携帯端末が、スマートフォンである場合、低コストでシステムを構築して、その普及を図ることができる。 1st invention WHEREIN: When a transmitter is a beacon apparatus and a portable terminal is a smart phone, a system can be constructed | assembled at low cost and the spread can be aimed at.
第2の発明に係る屋内位置推定方法は、屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、発信機から発信される電波を携帯端末で受信して、電波強度測定手段により電波強度を測定し、各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1の工程と、モデル構築手段によって、データ収集手段に記憶された各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて屋内の電波強度分布を求める第2の工程を有することにより、予め屋内の電波強度分布を求めることができるので、実際に位置推定を行う際には、第3の工程として、電波強度測定手段で電波強度を測定するだけで、第4の工程において、位置算出手段により、短時間の内に携帯端末の位置を簡単かつ正確に推定することができ、処理時間が短く、実用性に優れ、子供や高齢者の見守り等に有効に利用することができる。特に、第2の工程において、モデル構築手段で電波強度分布を求める際に、放射基底関数を用いていることにより、必要に応じて、測定位置の追加或いは変更を行い、その位置情報と電波強度を収集して屋内の電波強度分布を最新の情報に更新することができ、レイアウト変更等にも即座に対応することが可能で、機能性に優れる。また、第1の工程、及び第3の工程において、同一の携帯端末を用いて電波を受信し、電波強度測定手段による電波強度を測定するので、携帯端末毎の受信特性(例えばアンテナ利得等)のばらつき等の影響を受けることがなく、携帯端末の位置推定の信頼性に優れる。 The indoor position estimation method according to the second aspect of the invention receives radio waves transmitted from a transmitter at a plurality of measurement positions whose indoor position information is known, and measures the radio field intensity by radio field intensity measuring means. The first step of storing the position information of each measurement position and the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means, and the position information of each measurement position stored in the data collection means by the model construction means and each measurement By having the second step of obtaining the indoor radio field intensity distribution using the radial basis function from the relationship with the radio field intensity at the position, the indoor radio field intensity distribution can be obtained in advance. When performing, the third step is to simply measure the radio field intensity with the radio field intensity measuring unit, and in the fourth step, the position calculating unit can easily and accurately estimate the position of the mobile terminal within a short time. To do Can, short processing time, excellent practicality, can be effectively used to like watching the children and the elderly. In particular, in the second step, when the radio wave intensity distribution is obtained by the model construction means, the measurement position is added or changed as necessary by using the radial basis function, and the position information and the radio wave intensity are added. It is possible to update the indoor radio field intensity distribution to the latest information, and to respond immediately to layout changes, etc., and it has excellent functionality. Further, in the first step and the third step, radio waves are received using the same portable terminal, and the radio field intensity is measured by the radio field intensity measuring means, so that reception characteristics (such as antenna gain) for each portable terminal are measured. The position estimation of the portable terminal is excellent in reliability.
第2の発明において、第1の工程で、電波強度測定手段により、各測定位置で携帯端末を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、データ収集手段に記憶させた場合、第2の工程で、モデル構築手段により、携帯端末の向きの違いに伴う電波強度の変化も考慮して電波強度分布を求めることができ、第4の工程での位置推定の精度を高めることができる。
In the second invention, in the first step, when the radio field intensity measurement means measures the radio field intensity when the portable terminal is directed in a plurality of different directions at each measurement position, and stores it in the data collection means, In
第2の発明において、第4の工程で、位置算出手段によって推定された携帯端末の位置に関する情報を、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示させる第5の工程を有する場合、遠隔地の家族(親族)、介護者、医師、看護士等の監視者が、その情報を容易に利用して、携帯端末を携帯している子供や高齢者等の監視対象者の位置を確認することができ、特に高齢者の生活の援助等に役立てることができる。 2nd invention WHEREIN: In the 4th process, when it has the 5th process which displays the information regarding the position of the portable terminal estimated by the position calculation means on the server which a supervisor can access, a remote family (Relatives), caregivers, doctors, nurses, and other monitors can easily use the information to confirm the position of the monitoring target person such as a child or an elderly person who is carrying a mobile terminal In particular, it can be used for life support of elderly people.
第2の発明において、発信機としてビーコン装置を用い、携帯端末としてスマートフォンを用いた場合、既存(市販)の製品を利用して容易に屋内位置推定を行うことができる。 In the second invention, when a beacon device is used as a transmitter and a smartphone is used as a mobile terminal, indoor position estimation can be easily performed using an existing (commercially available) product.
第3の発明に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムは、屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、発信機から発信される電波を携帯端末に受信させて、電波強度測定手段により電波強度を測定し、各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1のステップと、モデル構築手段によって、データ収集手段に記憶された各測定位置の位置情報と各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて屋内の電波強度分布を求める第2のステップを有することにより、予め屋内の電波強度分布を求めることができるので、実際に位置推定を行う際には、第3のステップとして、電波強度測定手段で電波強度を測定するだけで、第4のステップにおいて、位置算出手段により、短時間の内に携帯端末の位置を簡単かつ正確に推定することができ、処理時間が短く、実用性に優れ、子供や高齢者の見守り等に有効に利用することができる。特に、第2のステップにおいて電波強度分布を求める際に、放射基底関数を用いていることにより、必要に応じて、測定位置の追加或いは変更を行い、その位置情報と電波強度を収集して屋内の電波強度分布を最新の情報に更新することができ、レイアウト変更等にも即座に対応することが可能で、機能性に優れる。また、第1のステップ、及び第3のステップにおいて、同一の携帯端末を用いて電波を受信し、電波強度測定手段による電波強度を測定することにより、携帯端末毎の受信特性(例えばアンテナ利得等)のばらつき等の影響を受けることがなく、携帯端末の位置推定の信頼性に優れる。 A program for executing an indoor position estimation method according to a third aspect of the invention causes a portable terminal to receive radio waves transmitted from a transmitter at a plurality of measurement positions for which indoor position information is known, and the radio field intensity measurement means A first step of measuring radio wave intensity and storing the position information of each measurement position and the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means, and the position of each measurement position stored in the data collection means by the model construction means Since there is a second step of obtaining the indoor radio field intensity distribution using the radiation basis function from the relationship between the information and the radio field intensity at each measurement position, the indoor radio field intensity distribution can be obtained in advance. When the position is estimated, the third step is to measure the radio field intensity only by the radio field intensity measuring unit. In the fourth step, the position calculating unit can Can estimate the end position easily and accurately, shorter processing time, excellent in practicability, it can be effectively utilized for such watch children and the elderly. In particular, when the radio wave intensity distribution is obtained in the second step, by using the radial basis function, the measurement position is added or changed as necessary, and the position information and the radio wave intensity are collected and collected indoors. The radio wave intensity distribution can be updated to the latest information, the layout can be changed immediately, and the functionality is excellent. In the first step and the third step, reception characteristics (for example, antenna gain, etc.) for each mobile terminal are received by receiving radio waves using the same mobile terminal and measuring the radio field intensity by the radio field intensity measuring means. ) And the reliability of position estimation of the mobile terminal is excellent.
第3の発明において、第1のステップで、電波強度測定手段により、各測定位置で受信機を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、データ収集手段に記憶させた場合、第2のステップで、モデル構築手段により、携帯端末の向きの違いに伴う電波強度の変化も考慮して電波強度分布を求めることができ、第4のステップでの位置推定の精度を高めることができる。
In the third invention, in the first step, when the radio field intensity measurement means measures the radio field intensity when the receiver is pointed in a plurality of different directions at each measurement position and stores it in the data collection means, In
第3の発明において、第4のステップで、位置算出手段によって推定された携帯端末の位置に関する情報を、監視者がアクセス可能なサーバ上に表示させる第5のステップを有する場合、遠隔地の家族(親族)、介護者、医師、看護士等の監視者が、その情報を容易に利用して、携帯端末を携帯している子供や高齢者等の監視対象者の位置を確認することができ、特に高齢者の生活の援助等に役立てることができる。 3rd invention WHEREIN: When it has a 5th step which displays the information regarding the position of the portable terminal estimated by the position calculation means on the server which a monitor can access at a 4th step, it is a remote family (Relatives), caregivers, doctors, nurses, and other monitors can easily use the information to confirm the position of the monitoring target person such as a child or an elderly person who is carrying a mobile terminal In particular, it can be used for life support of elderly people.
第3の発明において、発信機がビーコン装置であり、携帯端末がスマートフォンである場合、既存(市販)の製品を利用して容易に屋内位置推定を行うことができる。 In 3rd invention, when a transmitter is a beacon apparatus and a portable terminal is a smart phone, indoor position estimation can be easily performed using the existing (commercially available) product.
続いて、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る屋内位置推定システム10は、図1に示すように、対象となる屋内(部屋)11に設置された発信機(例えばビーコン装置)12が発する電波(信号)を、携帯端末(例えばスマートフォン等の無線移動端末)13が屋内11の任意位置で受信した時の電波強度に基づいて、屋内11における携帯端末13の位置を推定するものである。なお、屋内位置推定システム10は、携帯端末13を携帯している監視対象者(ユーザ)の家族(親族)、介護者、医師、看護士等の監視者15が、ネットワークを介してアクセス可能なサーバ(例えばクラウドサーバ)16に接続されている。これにより、携帯端末(ユーザ)13の位置に関する情報を監視者15がサーバ16を介して共有することができる。よって、例えば、子供や高齢者等の監視対象者に携帯端末13を携帯させ、その位置を確認することにより、遠隔地の監視者15が、監視対象者の活動状況等を把握することが可能となり、見守りサービス等に利用することができる。なお、監視者15の数は1人でも複数人でもよく、監視対象者自身又は監視対象者の家族等が適宜、選択することができる。また、屋内位置推定システム10による位置推定を許可するか否かを監視対象者が設定できる構成とすることにより、プライバシーを保護することもできる。
Subsequently, an embodiment in which the present invention is embodied will be described for the understanding of the present invention.
As shown in FIG. 1, an indoor
まず、発信機12は、図1、図2に示すように、屋内11において、例えば、Bluetoothを用いて携帯端末13と無線通信を行うことが可能な位置に設置されており、無線通信用の電波を発信するように構成されている。なお、本実施の形態では、図1、図2に示すように、平面視して一辺が10mの正方形に形成された屋内11に対して、各壁17の幅方向中央部に同じ高さで発信機12を設置し、屋内11の二次元平面上の縦、及び横に7箇所ずつ合計49箇所の測定位置18(図2中の丸印)を設定したが、屋内11の形状、及び大きさは、適宜、選択することができる。また、発信機12と測定位置18の数、及び配置は、屋内11の形状や大きさ等に応じて、適宜、選択することができる。例えば、携帯端末13が屋内11のどの位置にあっても、発信機12からの電波を受信することができるのであれば、発信機12は必ずしも全ての壁17に設置する必要はなく、屋内11に1つだけ設置してもよい。また、屋内11が広い場合は、1つの壁17に対して複数の発信機12を設置してもよいし、壁17以外にも設置することができ、例えば、天井に設置してもよい。屋内11に複数の発信機12を設置する場合、各発信機12の高さは同じである必要はなく、異なる高さに設置してもよい。なお、測定位置18の配置は等間隔である必要はなく、屋内11に設置される各種設置物との位置関係等に応じて、部分的に疎密があってもよい。また、ここでは、Bluetoothを用いて無線通信を行う場合を説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、無線LAN(例えばWi−Fi)、ZigBee(登録商標)、UWB、光無線通信(例えば赤外線)等の無線通信方式を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
次に、携帯端末13は、屋内11に存在する場合に、各発信機12から発信される電波(受信信号)を受信する(各発信機12との間で無線通信を行う)ことが可能な構成となっている。また、携帯端末13としては、従来公知の演算器(即ち、コンピュータ)と同様のRAM、CPU、ROM、I/O、及びこれらの要素を接続するバス(図示せず)を備えたスマートフォンが好適に用いられるが、同様の構成を備えたその他の携帯情報端末等を用いてもよい。
なお、屋内位置推定システム10は、図3に示すように、電波強度測定手段20、データ収集手段21、モデル構築手段22、位置算出手段23、情報共有手段24を含んで構成されるが、屋内位置推定システム10に用いられる屋内位置推定方法を実行するプログラム(アプリケーション)が携帯端末13にインストールされ、携帯端末13のCPUがそのプログラムを実行することにより、携帯端末13を上記の電波強度測定手段20、データ収集手段21、モデル構築手段22、位置算出手段23、情報共有手段24として機能させることができる。
Next, the
As shown in FIG. 3, the indoor
以下、本発明の一実施の形態に係る屋内位置推定方法を各手段の動作に基づいて説明する。
まず、準備段階の作業(オフライン作業)として、位置推定の対象となる屋内11を選択(特定)した後、図2に示した、屋内11の位置情報が既知である複数の測定位置18で、各発信機12から発信される電波を携帯端末13で受信する。そして、図3に示した電波強度測定手段20により電波強度を測定し、各測定位置18の位置情報(本実施の形態では、屋内11の左下隅を原点とする二次元空間内の座標)と各測定位置18での電波強度(RSSI)をデータ収集手段21に記憶する。なお、測定位置18は、位置情報が既知であればよく、電波強度の測定は、予め設定された測定位置18を順次、移動しながら行ってもよいし、その場で、適宜、選択してもよい(以上、第1の工程)。
次に、モデル構築手段22によって、データ収集手段21に記憶された各測定位置18の位置情報と各測定位置18での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて屋内11の電波強度分布を求める(以上、第2の工程)。
以上で、準備段階が完了するが、必要に応じて、測定位置の追加或いは変更を行うことが可能であり、追加或いは変更された測定位置において、上記第1の工程を行って、測定位置の位置情報、及び電波強度のデータを更新した後、上記第2の工程を行うことにより、屋内11の電波強度分布を最新の情報に更新することができ、レイアウト変更等にも即座に対応することができる。
Hereinafter, an indoor position estimation method according to an embodiment of the present invention will be described based on the operation of each means.
First, as a preparatory work (offline work), after selecting (specifying) the indoor 11 that is the target of position estimation, at a plurality of
Next, from the relationship between the position information of each
The preparation stage is completed as described above. If necessary, the measurement position can be added or changed. At the added or changed measurement position, the first step is performed to After updating the position information and radio wave intensity data, the radio wave intensity distribution in the indoor 11 can be updated to the latest information by performing the second step, and the layout change etc. can be handled immediately. Can do.
次に、実際に位置推定を行う段階(オンライン作業)では、監視対象者が携帯している携帯端末13が、屋内11の位置情報が未知の任意位置にある時に、各発信機12から発信される電波を携帯端末13で受信して、図3の電波強度測定手段20により任意位置での電波強度を測定する(以上、第3の工程)。
そして、第3の工程で測定された任意位置での電波強度と、第2の工程でモデル構築手段により予め求められた電波強度分布から、図3の位置算出手段23により、任意位置の位置情報を導出することにより、携帯端末13の位置を推定する(以上、第4の工程)。
第4の工程において、位置算出手段23によって推定された携帯端末13の位置に関する情報は、図3の情報共有手段24により、図1に示したように、複数の監視者15がアクセス可能なサーバ16上に表示することができる(以上、第5の工程)。
よって、屋内位置推定システム10を利用する監視対象者(ユーザ)の家族(親族)、介護者、医師、看護士等の監視者15は、サーバ16上で共有される監視対象者の位置情報を容易に確認することができ、携帯端末13を携帯している子供や高齢者等の監視対象者の見守り等を行うことができる。なお、情報共有手段24によりサーバ16上に表示される位置情報のデータはサーバ16に保存することができ、携帯端末13(監視対象者)の移動履歴の確認、行動パターンの解析、及び行動予測等のデータとしても利用できる。
Next, at the stage where the position is actually estimated (online work), the
Then, based on the radio wave intensity at the arbitrary position measured in the third step and the radio wave intensity distribution obtained in advance by the model construction unit in the second step, the
In the fourth step, information relating to the position of the
Therefore, the
なお、第1の工程において、電波強度測定手段20により、各測定位置18で携帯端末18を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、データ収集手段21に記憶するようにすれば、携帯端末13の向きの違いに伴う電波強度の変化も考慮して電波強度分布を求めることができ、第4の工程での位置推定の精度を高めることができる。
また、第1の工程、及び第2の工程を行うに当たり、携帯端末13の表示部(画面)に屋内11の見取り図(平面図)を表示し、屋内11に設置されているテーブル、ベッド、ソファー、棚等の家具、及びその他の調度品等の設置物の位置を一緒に表示することができる。これにより、設置物の位置を考慮して第1の工程、及び第2の工程を行うことができる。また、第5の工程において、携帯端末13の位置に関する情報をサーバ16上に表示する際に、屋内11の見取り図と一緒に設置物の位置を表示するようにすれば、監視者15は、監視対象者の行動等を把握し易く、機能性、実用性に優れる。なお、見取り図上に設置物の位置情報を表示させる手段(方法)としては、設置物の名称等を携帯端末13に文字や記号で入力するものでもよいし、予めリストに登録された設置物の名称等を携帯端末13の画面上で選択するものでもよい。
In the first step, the radio field intensity when the
Further, in performing the first step and the second step, a floor plan (plan view) of the indoor 11 is displayed on the display unit (screen) of the
以下、本発明の一実施の形態に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムについて具体的に説明する。
まず、準備段階の作業(オフライン作業)では、図4に示すように、位置推定の対象となる屋内11を選択する。
次に、屋内11の各測定位置18において、携帯端末13により、各発信機12から発信される電波を受信して、電波強度測定手段20により電波強度を測定するが、このとき、各測定位置18の位置情報を行列Pに格納し、各測定位置18での電波強度を行列Sに格納する。なお、携帯端末13が受信する信号(電波)にはノイズが含まれるため、測定した電波強度のデータをフィルタリングした上で行列Sに格納する。例えば、携帯端末13が受信する信号の値(電波強度)は時間と共に変動するので、所定間隔で受信した複数(例えば5つ)の信号の値を平均化する処理等を行うことにより、ノイズを除去して、位置推定の精度を高めることができる。測定位置18がM箇所の場合(i=1〜M)は、以上の動作をM回繰り返す。こうして得られた各測定位置18の位置情報と各測定位置18での電波強度はデータ収集手段21に記憶される(以上、第1のステップ)。
屋内11における各測定位置18の位置情報(座標)は、電波強度(RSSI)の関数となるので、次式(1)のように表すことができる。
Hereinafter, a program for executing an indoor position estimation method according to an embodiment of the present invention will be specifically described.
First, in the preparation stage work (offline work), as shown in FIG. 4, the indoor 11 to be subjected to position estimation is selected.
Next, at each
Since the position information (coordinates) of each
ここで、Pは屋内11における各測定位置18の位置情報を表す行列、Sは屋内11における各測定位置18での電波強度を表す行列、Cは屋内11における位置情報と電波強度との関係を表す係数行列である。
上記の関係から屋内11の任意位置(未知の位置)での位置情報を導出するために、放射基底関数(RBF)を適用する。放射基底関数は、測定位置18からの距離に依存しており、位置情報が既知の複数の測定位置18の間を補間して、位置推定時に、新たに位置情報が未知の任意位置で測定される電波強度から、任意位置の位置情報を特定することができる。また、放射基底関数は、ある2つの測定位置18における電波強度の差gによって特徴付けられ、次式(2)で表される。
Here, P is a matrix representing the position information of each
In order to derive position information at an arbitrary position (unknown position) in the indoor 11 from the above relationship, a radial basis function (RBF) is applied. The radial basis function depends on the distance from the
そこで、モデル構築手段22により、予め屋内11のM箇所の測定位置18で電波強度の測定を行って得られた行列S(データ収集手段21に記憶されている)を正規化し、各測定位置18のRBF表現を記述する行列Gを計算する。この行列Gは、次式(3)で表される。
Therefore, the
ここで、si、sjは、それぞれi番目、j番目の測定位置18における電波強度であり、この行列Gは、屋内11における電波強度分布を表している(以上、第2のステップ)。
よって、式(1)は、次式(4)のように表すことができる。
Here, s i and s j are the radio wave intensities at the i-th and j-th measurement positions 18, respectively, and this matrix G represents the radio wave intensity distribution in the indoor 11 (the second step).
Therefore, Formula (1) can be expressed as the following Formula (4).
そして、行列G(S)の逆行列G(S)−1を求めれば、次式(5)により、行列Cを計算することができる。これにより、準備段階が終了する。本実施の形態に係るプログラムは、異なる複数の屋内における電波強度分布を求めて保存することができる。そして、必要に応じて、先にも説明したように、測定位置の追加或いは変更を行うことが可能であり、追加或いは変更された測定位置の位置情報、及び電波強度のデータを収集して、上記の計算をやり直すことにより、屋内11の電波強度分布を最新の情報に更新することができる。 Then, if the inverse matrix G (S) −1 of the matrix G (S) is obtained, the matrix C can be calculated by the following equation (5). This completes the preparation stage. The program according to the present embodiment can obtain and store the radio field intensity distribution in different indoors. And if necessary, as described above, it is possible to add or change the measurement position, collect the position information of the added or changed measurement position, and the radio wave intensity data, By redoing the above calculation, the radio field intensity distribution in the indoor 11 can be updated to the latest information.
次に、実際に位置推定を行う段階(オンライン作業)では、図5に示すように、位置推定の対象となる屋内11を選択する。
その後、監視対象者が携帯している携帯端末13が、屋内11の位置情報が未知の任意位置にある状態で、携帯端末13により、各発信機12から発信される電波を受信して、電波強度測定手段20により任意位置での電波強度を測定する。そして、測定した任意位置での電波強度を行列sに格納する。このとき、第1ステップと同様に、測定した電波強度のデータをフィルタリングした上で行列sに格納する(以上、第3のステップ)。
次に、位置算出手段23により、任意位置で電波強度の測定を行って得られた行列sを正規化し、先に求めた電波強度分布と比較するためのベクトルgを計算する。このベクトルgは、各測定位置18での電波強度に対する任意位置での電波強度のRBF効果を表現するものであり、次式(6)で表される。
Next, in the stage of actually performing position estimation (online work), as shown in FIG. 5, the indoor 11 that is the target of position estimation is selected.
Thereafter, the
Next, the position calculation means 23 normalizes the matrix s obtained by measuring the radio wave intensity at an arbitrary position, and calculates a vector g for comparison with the previously obtained radio wave intensity distribution. This vector g represents the RBF effect of the radio wave intensity at an arbitrary position with respect to the radio wave intensity at each
よって、任意位置の位置情報p(s)は、次式(7)で表すことができる。 Therefore, the position information p (s) at an arbitrary position can be expressed by the following equation (7).
ここで、行列Cは、屋内11の電波強度分布から式(5)によって既に求められているので、式(7)に式(5)を代入することにより、位置算出手段23で任意位置の位置情報を導出することができ、携帯端末13の位置を推定することができる(以上、第4のステップ)。
第4のステップにおいて推定された携帯端末13の位置に関する情報は、図1に示したように、複数の監視者15がアクセス可能なサーバ16上に表示することができる(以上、第5のステップ)
また、第1のステップにおいて、電波強度測定手段20により、各測定位置18で携帯端末13を異なる複数の方向に向けた時の電波強度を測定し、データ収集手段21に記憶するようにすれば、携帯端末13の向きの違いに伴う電波強度の変化も考慮して電波強度分布を求めることができ、第4の工程での位置推定の精度を高めることができる。
本実施の形態に係る屋内位置推定方法を実行するプログラムを携帯端末13上で実行することにより、別途、コンピュータを用いることなく、位置情報の推定を行うことが可能であり、屋内位置推定システムを安価に提供することができる。
なお、電波強度の補間に用いる放射基底関数(RBF)は、適宜、選択することができるが、例えば、式(8)の薄板スプライン、式(9)の線形スプライン、式(10)の三次元スプライン、式(11)の多重二乗等の関数が好適に用いられる。ここで、式(11)のcは、適宜、選択されるチューニング係数である。
Here, since the matrix C has already been obtained from the radio field intensity distribution in the
The information regarding the position of the
In the first step, the radio wave intensity measurement means 20 measures the radio wave intensity when the
By executing a program for executing the indoor position estimation method according to the present embodiment on the
The radial basis function (RBF) used for the interpolation of the radio wave intensity can be selected as appropriate. For example, the thin plate spline of Expression (8), the linear spline of Expression (9), and the three-dimensional expression of Expression (10) A function such as a spline or a multiple square of Equation (11) is preferably used. Here, c in Expression (11) is a tuning coefficient that is appropriately selected.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
上記実施の形態では、屋内位置推定方法を実行するプログラムを携帯端末にインストールすることにより、携帯端末を電波強度測定手段、データ収集手段、モデル構築手段、位置算出手段、情報共有手段として機能させる場合について説明したが、例えば、携帯端末を電波強度測定手段、及びデータ収集手段としてのみ機能させ、有線又は無線により携帯端末と通信可能に接続されたコンピュータをモデル構築手段、位置算出手段、情報共有手段として機能させることもできる。その場合、携帯端末では第1のステップ、及び第3のステップを行い、取得した各測定位置の位置情報、各測定位置での電波強度、及び任意位置での電波強度のデータをコンピュータに送信して、コンピュータ側で第2のステップ、第4のステップ、及び第5のステップを行う。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included.
In the above embodiment, when a program for executing the indoor position estimation method is installed in a portable terminal, the portable terminal functions as a radio wave intensity measuring unit, a data collecting unit, a model building unit, a position calculating unit, and an information sharing unit. However, for example, a computer that functions only as a radio wave intensity measuring unit and a data collecting unit and is connected to the portable terminal by wire or wirelessly so as to be able to communicate with the portable terminal is model building unit, position calculating unit, and information sharing unit. It can also function as. In that case, the portable terminal performs the first step and the third step, and transmits the acquired position information of each measurement position, radio wave intensity at each measurement position, and radio wave intensity data at an arbitrary position to the computer. Then, the second step, the fourth step, and the fifth step are performed on the computer side.
10:屋内位置推定システム、11:屋内、12:発信機、13:携帯端末、15:監視者、16:サーバ、17:壁、18:測定位置、20:電波強度測定手段、21:データ収集手段、22:モデル構築手段、23:位置算出手段、24:情報共有手段 10: Indoor position estimation system, 11: Indoor, 12: Transmitter, 13: Portable terminal, 15: Monitor, 16: Server, 17: Wall, 18: Measurement position, 20: Radio wave intensity measuring means, 21: Data collection Means 22: model construction means 23: position calculation means 24: information sharing means
Claims (12)
前記屋内で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末が受信した時に電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記電波強度測定手段により電波強度を測定する際に、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度を記憶するデータ収集手段と、
前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求めるモデル構築手段と、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記電波強度測定手段により測定される前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する位置算出手段とを有することを特徴とする屋内位置推定システム。 An indoor position estimation system for estimating the position of the mobile terminal in the indoor based on the radio field intensity when the mobile terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at the indoor arbitrary position. And
A radio field intensity measuring means for measuring a radio field intensity when the portable terminal receives a radio wave transmitted from the transmitter indoors;
Data collection for storing the position information of each measurement position and the radio wave intensity at each measurement position when the radio wave intensity measurement means measures the radio wave intensity at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known. Means,
From the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection means and the radio wave intensity at each measurement position, model building means for obtaining the indoor radio wave intensity distribution using a radiation basis function,
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the radio field intensity measured by the radio field intensity measuring unit and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit A position calculation means for estimating the position of the portable terminal by deriving position information of the arbitrary position from the indoor position estimation system.
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末で受信して、電波強度測定手段により電波強度を測定し、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1の工程と、
モデル構築手段によって、前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求める第2の工程と、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末で受信して、前記電波強度測定手段により前記任意位置での電波強度を測定する第3の工程と、
位置算出手段によって、前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する第4の工程とを有することを特徴とする屋内位置推定方法。 An indoor position estimation method for estimating a position of the mobile terminal in the indoor based on a radio wave intensity when the mobile terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at the indoor arbitrary position. And
The radio signal transmitted from the transmitter is received by the portable terminal at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known, the radio field intensity is measured by the radio field intensity measuring means, and the position information of each measurement position And a first step of storing the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means,
A model construction unit obtains the indoor radio field intensity distribution using a radiation basis function from the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection unit and the radio field intensity at each measurement position. And the process of
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the portable terminal receives the radio wave transmitted from the transmitter, and the radio field intensity measuring means determines the radio field intensity at the arbitrary position. A third step of measuring;
The position calculating unit estimates the position of the mobile terminal by deriving position information of the arbitrary position from the radio field intensity at the arbitrary position and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit. 4. An indoor position estimation method comprising: four steps.
前記屋内の位置情報が既知である複数の測定位置で、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末に受信させて、電波強度測定手段により電波強度を測定し、前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度をデータ収集手段に記憶する第1のステップと、
モデル構築手段によって、前記データ収集手段に記憶された前記各測定位置の位置情報と該各測定位置での電波強度との関係から、放射基底関数を用いて前記屋内の電波強度分布を求める第2のステップと、
前記携帯端末が、前記屋内の位置情報が未知の任意位置にある時に、前記発信機から発信される電波を前記携帯端末に受信させて、前記電波強度測定手段により前記任意位置での電波強度を測定する第3のステップと、
位置算出手段によって、前記任意位置での電波強度と、前記モデル構築手段により予め求められた前記電波強度分布から、前記任意位置の位置情報を導出することにより、前記携帯端末の位置を推定する第4のステップとを前記携帯端末に実行させることを特徴とする屋内位置推定方法を実行するプログラム。 An indoor position estimation method for estimating a position of the mobile terminal in the indoor based on a radio field intensity when the mobile terminal receives a radio wave transmitted from a transmitter installed indoors at the indoor arbitrary position A program to
The mobile terminal receives radio waves transmitted from the transmitter at a plurality of measurement positions where the indoor position information is known, and the radio field intensity is measured by radio field intensity measuring means. The position information of each measurement position And a first step of storing the radio wave intensity at each measurement position in the data collection means;
A model construction unit obtains the indoor radio field intensity distribution using a radiation basis function from the relationship between the position information of each measurement position stored in the data collection unit and the radio field intensity at each measurement position. And the steps
When the portable terminal is in an arbitrary position where the indoor position information is unknown, the portable terminal is caused to receive the radio wave transmitted from the transmitter, and the radio field intensity measuring means determines the radio field intensity at the arbitrary position. A third step of measuring;
The position calculating unit estimates the position of the mobile terminal by deriving position information of the arbitrary position from the radio field intensity at the arbitrary position and the radio field intensity distribution obtained in advance by the model construction unit. 4. A program for executing an indoor position estimation method characterized by causing the portable terminal to execute step 4.
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