位置検知システムおよび方法
【課題】ハードウェアを増加させることなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得る。
【解決手段】演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算する。
【解決手段】演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検知技術に関し、特に送信端末から送信された電波に関する複数の受信端末での受信状況に基づいて、当該送信端末の位置を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人や物の位置を検知する方法として、電波を発射する無線タグなどの送信端末を人や物に取り付け、電波の発射位置を測定する方法がある。電波を用いた位置検知方式には複数あるが、送信端末から送信された電波の受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を用いる方式が一般的に用いられている。ＲＳＳＩ方式は、複数の受信端末において、送信端末から送信された電波のうち、送信端末から受信端末へ直接届いた直接波の受信強度に基づいて送信端末の位置を計算するものとなっている。
【０００３】
このような位置検知方法において、位置検知の誤差の主な要因は、送信端末から受信端末へ送信された電波のマルチパスの影響と考えられる。特に、部屋で電波を送信した場合、部屋を構成する壁や天井などのほか、部屋に配置されている柱や間仕切りなどの物体により、電波が複雑に反射し、多数のマルチパスが発生する。
【０００４】
このようなマルチパスの影響を抑制する方法として、スペースダイバーシティ方式が一般的に用いられる（例えば、特許文献１など参照）。この方式には、受信端末に複数のアンテナを設けておき、電波の伝搬状態のよい方のアンテナに切り替えて受信する方式のほか、同一箇所に複数の受信端末を併設して動作させ、これら受信端末のうち電波の伝搬状態のよい方の受信端末で得られた受信データを選択する方式がある。
また、このように受信端末側をマルチにする代わりに、送信端末を複数使用して、複数の電波を送信する送信ダイバーシティ方式についても、前述と同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術では、マルチパスの影響をある程度抑制できるものの、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアが増加するため、位置検知システム全体の消費電力やコストが増大するという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ハードウェアを増加させることなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる位置検知技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる位置検知システムは、一定の送信間隔で電波を送信する送信端末と、この送信端末からの電波を受信して受信電界強度を計測する複数の受信端末と、これら受信端末で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末の端末位置を計算する位置計算部とを有する演算装置とを備え、位置計算部で、記憶部で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【０００９】
この際、演算装置に、対象期間における送信端末の移動有無を判定する移動有無判定部をさらに設け、位置計算部で、移動有無判定部により送信端末の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末の移動ありと判定された場合には、記憶部で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算するようにしてもよい。
【００１０】
また、演算装置に、対象期間における送信端末の移動速度を計算し、得られた移動速度に応じて対象期間の長さを変更する対象期間変更部をさらに設けてもよい。
【００１１】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから当該対象期間における送信端末の移動距離を計算し、得られた移動距離に基づいて、当該対象期間における送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１２】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから、当該対象期間における送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１３】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、対象期間変更部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから移動速度を計算するようにしてもよい。
【００１４】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて対象期間における自己の移動有無を判定し、この判定結果を示す判定データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により判定データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた判定データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している判定データのうち最新の判定データに基づき送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明にかかる位置検知方法は、送信端末が、一定の送信間隔で電波を送信するステップと、複数の受信端末が、送信端末からの電波を受信して受信電界強度を計測するステップと、演算装置の記憶部が、受信端末で得られた受信電界強度を順次記憶するステップと、演算装置の位置計算部が、記憶部に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末の端末位置を計算する位置計算ステップとを備え、位置計算ステップで、記憶部で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００１６】
この際、演算装置の移動有無判定部が、対象期間における送信端末の移動有無を判定する移動有無判定ステップをさらに設け、位置検出ステップで、移動有無判定ステップにより送信端末の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末の移動ありと判定された場合には、記憶部で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算するようにしてもよい。
【００１７】
また、演算装置の対象期間変更部が、対象期間における送信端末の移動速度を計算し、得られた移動速度に応じて対象期間の長さを変更する対象期間変更ステップをさらに設けてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、過去に計測した受信電界強度を用いて、スペースダイバーシティを実現することができるため、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアを追加することなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２】受信結果データの構成例である。
【図３】第１の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【図５】第１のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。
【図６】送信端末の変位位置を示す説明図である。
【図７】第１のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【図８】送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１０】送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１２】送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１４】第２のシミュレーション時の他の端末配置を示す説明図である。
【図１５】人体の位置座標である。
【図１６】第２のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【図１７】第２のシミュレーションでの位置計算動作例を示す説明図である。
【図１８】送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図２０】第２の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】第２の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【図２２】第２の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【図２３】第３の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２４】第３の実施の形態にかかる演算装置での対象期間変更処理を示すフローチャートである。
【図２５】対象期間計算モデルを示すグラフである。
【図２６】第３の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる位置検知システム１について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【００２１】
この位置検知システム１は、電波を送信する送信端末１０から送信された電波を受信して、その電波に関する受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）などの受信結果を得る受信端末２０と、これら受信端末２０で得られた受信結果を、通信回線４０を介して受信し、これら受信結果に基づいて、送信端末１０の位置を検知する演算装置３０とから構成されている。
【００２２】
本実施の形態は、演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００２３】
［送信端末の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる送信端末１０の構成について詳細に説明する。
この送信端末１０は、全体として電波を発射する無線タグなどの一般的な小型無線送信器からなり、位置検知の対象となる人や物に取り付けられる。この送信端末１０には、主な構成として、送信制御部１１、送信部１２、およびアンテナ１３が設けられている。
【００２４】
送信制御部１１は、専用の制御回路からなり、一定の送信間隔を計時する機能と、送信タイミングの到来に応じて、送信端末１０識別用の自己の送信ＩＤを含む送信データを生成して、送信部１２へ通知する機能とを有している。
【００２５】
送信部１２は、送信制御部１１からの送信データの通知に応じて、例えば２．４５ＧＨｚなどの搬送波周波数で当該送信データを変調して送信信号を生成し、アンテナ１３へ出力する機能を有している。
アンテナ１３は、送信部１２からの送信信号を電波として送信する機能を有している。
【００２６】
［受信端末の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる受信端末２０の構成について詳細に説明する。
この受信端末２０は、全体として電波を受信する受信装置からなり、主な構成として、アンテナ２１、受信部２２、および通信処理部２３が設けられている。
【００２７】
アンテナ２１は、送信端末１０からの電波を受信するアンテナである。
受信部２２は、アンテナ２１で受信した電波を復調して送信端末１０の送信ＩＤを抽出する機能と、受信した電波の受信電界強度を計測する機能と、時計回路（図示せず）から当該電波の受信時刻、すなわち受信電界強度の計測時刻を取得する機能とを有している。
通信処理部２３は、通信回線４０を介して演算装置３０とデータ通信を行う通信回路からなり、受信部２２で得られた送信ＩＤ、受信電界強度、および計測時刻の組に、受信端末識別用の自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、演算装置３０へ送信する機能を有している。
【００２８】
［演算装置の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる演算装置３０の構成について詳細に説明する。
演算装置３０は、全体としてサーバやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、主な機能部として、端末制御部３１、操作入力部３２、画面表示部３３、記憶部３４、および位置計算部３５が設けられている。
【００２９】
端末制御部３１は、通信回線４０を介して各受信端末２０とデータ通信を行う通信回路からなり、各受信端末２０から送信された受信結果データを受信する機能を有している。 操作入力部３２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して各機能部へ出力する機能を有している。
画面表示部３３は、ＬＣＤなどの画面表示装置からなり、各受信端末２０で得られた受信結果や、送信端末１０の位置などの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００３０】
記憶部３４は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、各受信端末２０の配置位置などの環境データや、受信端末２０から受信した受信電界強度や送信ＩＤなどの受信結果データなど、送信端末１０の位置検知に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。
図２は、受信結果データの構成例である。ここでは、受信ＩＤ、計測時刻、および受信電界強度が組として登録されている。
【００３１】
位置計算部３５は、記憶部３４で記憶している同一送信ＩＤの受信電界強度のうち、当該計測時刻に基づいて端末位置計算の対象となる対象期間内に計測した受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択する機能と、選択したこれら最大受信電界強度から、例えば加重平均法に基づいて、送信端末１０が存在する位置を計算する機能を有している。
【００３２】
演算装置３０のこれら機能のうち、位置計算部３５については、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部３４から読み込んだプログラムを実行することにより、各種処理を実行する演算処理部で実現すればよい。
【００３３】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作について説明する。図３は、第１の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【００３４】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【００３５】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【００３６】
演算装置３０は、図３の位置計算処理を定期的に実行しており、まず、位置計算部３５は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に計測した受信電界強度ＲＳｉ（ｉは１以上の整数：受信端末２０の番号）を取得する（ステップ１００）。この対象期間Ｔｃは一定時間長を有し、記憶部３４の受信結果データが更新されるごとに、最新の受信結果データから過去へ遡った期間に設定される。
【００３７】
次に、位置計算部３５は、取得した対象期間Ｔｃ内における受信電界強度ＲＳｉから受信端末ＲＸｉごとに、その最大値、すなわち最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する（ステップ１０１）。
この後、選択した受信端末ＲＸｉごとの最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ１０２）、一連の位置計算処理を終了する。
【００３８】
加重平均法の具体例としては、まず、受信電界強度ＲＳｉから、それぞれの受信端末２０ごとに、予め記憶部３４に設定されている受信利得Ｇｉを減算して補正することにより、補正受信電界強度ＲＳｉ’（＝ＲＳｉ−Ｇｉ）を計算する。
続いて、得られた補正受信電界強度ＲＳｉ’をデシベル値（ｄＢ）から真値（Ｗ）で示されている補正受信電界強度Ｐｉ（＝１０ＲＳＩ'／１０）に変換する。
【００３９】
次に、得られた補正受信電界強度Ｐｉに関する受信強度比Ｒｉ（＝Ｐｉ／ΣＰｉ）を計算する。
そして、これら受信強度比Ｒｉと記憶部３４に予め設定されている受信端末２０の座標位置Ｘｉ，Ｙｉとに基づいて、送信端末１０の座標位置Ｘ（＝ΣＸｉＲｉ）およびＹ（＝ΣＹｉＲｉ）を計算すればよい。
【００４０】
［第１の実施の形態の動作例］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図４は、第１の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【００４１】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図４では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【００４２】
現在時刻がＴ５以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ５に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５の期間に設定されている。
したがって、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００４３】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２１がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３２がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２１、ＲＳ３２、ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００４４】
［第１のシミュレーション結果］
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態にかかる位置計算方法の第１のシミュレーション結果について説明する。図５は、第１のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。図６は、送信端末の変位位置を示す説明図である。
【００４５】
送信端末１０を人が携帯して使用することを想定した場合、オフィスなどでは人は椅子に座っている場合でも全く静止していることはなく、少し移動することが普通である。このため、送信端末１０の位置も時間経過とともに変位する。このため、マルチパスの発生状況も変化して、受信端末２０で受信電界強度が大きく変化する可能性があり、位置検知の誤差として現れると考えられる。
この第１のシミュレーションでは、送信端末１０が変位した際に、計算で得られる送信端末１０の端末位置がどのように変化するかをシミュレーションした。
【００４６】
図５に示すように、このシミュレーションでは、コンクリート製で大きさが１４．８ｍ×７．８ｍ×３ｍ（Ｘ×Ｙ×Ｈ）の矩形状の部屋５０を用い、その天井に４つの受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４を固定し、これら受信端末で計測した受信電界強度により、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３の位置を検知した。また、送信端末１０および受信端末２０のアンテナ１３，２１はそれぞれ無指向性とし、利得は０ｄＢｉとし、送信電力は０ｄＢｍとした。図５中に記載されている送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３および受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４の座標位置は、部屋５０の左下角を原点とする。
【００４７】
送信端末ＴＸ１，２の位置は、図６に示すように、位置Ｐ５を中心として上下左右に６ｃｍずつずれた位置Ｐ１〜Ｐ９へ変位させた。これら位置Ｐ１〜Ｐ９の高さは、人の腰あたりの高さに相当する０．７５ｍとした。これら変位が椅子に座った人の変位と見なすことができる。なお、変位距離６ｃｍは、送信端末１０からの電波の搬送波周波数２．４５ＧＨｚのλ／２に相当しており、この部屋５０で発生するマルチパスの位相ずれの大きさもこの程度である。これら送信端末ＴＸの変位は、通常の時間経過を伴う送信端末ＴＸの移動と見なすこともできる。また、送信端末ＴＸ３の変位距離は、６ｃｍに代えて２ｃｍとした。
【００４８】
このような条件下で、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３をそれぞれ変位させて、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４での受信電界強度をシミュレーションにより計算した。図７は、第１のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
以下では、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３のそれぞれについて、位置計算方法の違いとそれぞれの誤差について検証した。
【００４９】
まず、図８および図９を参照して、送信端末ＴＸ１について検証する。図８は、送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示すグラフである。図９は、送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図８および図９において、ＴＸ１１〜ＴＸ１９は、送信端末ＴＸ１を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５０】
送信端末ＴＸ１の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±６ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ１１〜ＴＸ１９の計算位置は、図８に示されているように、Ｘ，Ｙ方向に±１．５ｍ程度ばらついており、送信端末ＴＸ１の変位が２５倍程度にまで拡大されていることになるが、変位の方向と計算位置のばらつき方向とは一致していない。また、真値との距離については、ＴＸ１３のように真値に極めて近いものもあるが、ＴＸ１７のように１．９ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．５６ｍである。
【００５１】
これに対して、ＴＸ１１〜ＴＸ１９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ１２，ＴＸ１７，ＴＸ１２，ＴＸ１３の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．３５ｍまで低減されており、誤差平均から３７．５％も誤差が低減されていることがわかる。
【００５２】
次に、図１０および図１１を参照して、送信端末ＴＸ２について検証する。図１０は、送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示すグラフである。図１１は、送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図１０および図１１において、ＴＸ２１〜ＴＸ２９は、送信端末ＴＸ２を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５３】
送信端末ＴＸ２の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±６ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ２１〜ＴＸ２９の計算位置は、図１０に示されているように、大きくばらついている。このうち、ＴＸ２２が真値に最も近いものの誤差は０．６１ｍもあり、ＴＸ２１のように２．１１ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．８０ｍである。
【００５４】
これに対して、ＴＸ２１〜ＴＸ２９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ２９，ＴＸ２６，ＴＸ２８，ＴＸ２７の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．４０ｍまで低減されており、誤差平均から５０％も誤差が低減されていることがわかる。
【００５５】
最後に、図１２および図１３を参照して、送信端末ＴＸ３について検証する。図１２は、送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示すグラフである。図１３は、送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図１２および図１３において、ＴＸ３１〜ＴＸ３９は、送信端末ＴＸ３を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５６】
送信端末ＴＸ３の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±２ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ３１〜ＴＸ３９の計算位置は、図１２に示されているように、大きくばらついている。このうち、ＴＸ３６のように真値に極めて近いものもあるが、ＴＸ３８のように１．４１ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．５１ｍである。
【００５７】
これに対して、ＴＸ３１〜ＴＸ３９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ３９，ＴＸ３１，ＴＸ３９，ＴＸ３７の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．４７ｍまで低減されており、誤差平均から７．８％程度、誤差が低減されていることがわかる。
【００５８】
前述したように、送信端末１０の位置が移動した場合、マルチパスの発生状況が変化して、受信端末２０で計測される受信電界強度が大きく変化する。例えば、２．４５ＧＨｚ帯の場合、送信端末１０の位置が１ｃｍ異なるだけで、受信電界強度が１０ｄＢの変動を生じることも珍しくなく、このような受信電界強度の変動により、端末位置が数ｍも異なってしまう。
本方式によれば、前述したシミュレーション結果から、送信端末１０が変位してマルチパルスの発生状況が変化しても、位置検知誤差が、９個の変位位置の誤差平均よりさらに低減されており、位置検知におけるマルチパスの影響が抑制されていることがわかる。
【００５９】
［第２のシミュレーション結果］
次に、図１４および図１５を参照して、本実施の形態にかかる位置計算方法の第２のシミュレーション結果について説明する。図１４は、第２のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。図１５は、人体の位置座標である。
第１のシミュレーションでは、送信端末１０が僅かに変位した場合における位置計算への影響について説明した。第２のシミュレーションでは、送信端末１０の周囲で人体が移動した場合における位置計算への影響について説明する。
【００６０】
送信端末１０が取り付けられた人が全く移動しなくても、オフィスなどではその人の周囲に他の人が現れたり、周囲を他の人が通り過ぎたりすることが多い。このような場合には、他の人により送信端末１０から受信端末２０までの電波伝搬空間の状態が変わり、受信端末２０で計測される受信電界強度が変化することが考えられる。
この第２のシミュレーションでは、部屋の中で送信端末１０を持たない他の人の位置が変化した場合、計算で得られる送信端末１０の端末位置がどのように変化するかをシミュレーションした。
【００６１】
図１４に示すように、このシミュレーションでは、第１のシミュレーションと同じ部屋５０を用い、４つの受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４を第１のシミュレーションと同じ位置に固定し、送信端末ＴＸ４は、第１のシミュレーションの送信端末ＴＸ３と同じ位置に固定した。
また、大きさが０．５ｍ×０．３ｍ×１．７ｍ（Ｘ×Ｙ×Ｈ）の直方体形状の人体Ａ１〜Ａ９を、部屋５０の中のランダムに選択した位置に配置した。これら人体の材質としては、電気特性が近い「水」を用いた。
【００６２】
このような条件下で、これら人体Ａ１〜Ａ９のいずれか１つを選択し、当該人体が存在する場合のそれぞれについて、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４での受信電界強度をシミュレーションにより計算した。図１６は、第２のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【００６３】
図１７は、第２のシミュレーションでの位置計算動作例を示す説明図である。第２のシミュレーションは、送信端末ＴＸ４の位置を固定し、人体位置を時刻Ｔ１〜Ｔ９ごとに移動させたものと見なすことができる。図１７の例では、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ９ごとに、人体位置がＡ１〜Ａ９と移動した状態で、受信電界強度ＲＳが計測されたことになる。
【００６４】
各時刻Ｔ１〜Ｔ９において、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４で計測された受信電界強度ＲＳを用いて送信端末ＴＸの位置を計算した結果が、図１８および図１９におけるＴＸ４１〜ＴＸ４９に相当し、これらを平均した値が図１８および図１９における平均値である。
【００６５】
現在時刻がＴ９以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ９に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図１７では、時刻Ｔ１〜Ｔ９の期間に設定されている。
したがって、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ９の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００６６】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１４がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２３がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３９がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４９がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１４、ＲＳ２３、ＲＳ３９、ＲＳ４９から、端末位置を計算する。
【００６７】
次に、図１８および図１９を参照して、人体Ａ１〜Ａ９のそれぞれについて、位置計算方法の違いとそれぞれの誤差について検証した。図１８は、送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示すグラフである。図１９は、送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【００６８】
送信端末ＴＸ４の位置が変位しないにもかかわらず、周囲の人の移動の影響で、位置計算結果において±３０〜４０ｃｍ程度ばらつきが発生している。真値との距離については、ＴＸ４４のように真値に近いものもあるが、ＴＸ４１のように１．２ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．９８ｍである。
【００６９】
これに対して、ＴＸ４１〜ＴＸ４９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図１６の計算結果からＴＸ４４，ＴＸ４３，ＴＸ４９，ＴＸ４９の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．７３ｍまで低減されており、誤差平均から２５．５％も誤差が低減されていることがわかる。
【００７０】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００７１】
これにより、過去に計測した受信電界強度を用いて、スペースダイバーシティを実現することができるため、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアを追加することなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる。特に、シミュレーション結果から分かるように、送信端末１０の位置が僅かに変位した場合や、送信端末１０の周囲で人が移動した場合など、送信端末１０の位置がほとんど変化しないにもかかわらず、マルチパス発生状況が大きく変化するような環境において、位置計算誤差を大幅に低減することができる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、図２０を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる位置検知システム１について説明する。図２０は、第２の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００７３】
第１の実施の形態の位置計算方法では、送信端末１０の位置が変化しない場合、あるいは送信端末１０の位置が狭い範囲で変位する場合、すなわち人が着座あるいは起立など、ほとんど静止している場合には有効であるが、人が歩行などで移動している場合、刻々と位置が変化するため、過去と現時点との受信電界強度のずれが大きくなり、前述のような効果が得られない。
本実施の形態では、送信端末１０の移動有無を判定し、移動なしの場合には本方式を適用し、移動ありの場合には最新の受信電界強度から端末位置を計算する場合について説明する。
【００７４】
第１の実施の形態と比較して、本実施の形態では、図２０に示すように、演算装置３０に移動有無判定部３６が追加されているとともに、送信端末１０に加速度センサ１４が追加されている。
演算装置３０の移動有無判定部３６は、対象期間における送信端末１０の移動有無を判定する機能を有している。
位置計算部３５は、移動有無判定部３６により送信端末１０の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末１０の移動ありと判定された場合には、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算する機能を有している。
【００７５】
送信端末１０の加速度センサ１４は、加速度を計測する一般的な加速度センサからなり、送信端末１０にかかった加速度を計測して、送信制御部１１へ出力する機能を有している。
本実施の形態にかかる位置検知システム１におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７６】
［第２の実施の形態の動作］
次に、図２１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システム１の動作について説明する。図２１は、第２の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートであり、前述した図３と同じまたは同等部分については同一符号を付してある。
【００７７】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、加速度センサ１４で計測された加速度データを取得し、この加速度データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤと加速度データとを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【００７８】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、加速度データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【００７９】
演算装置３０は、図２１の位置計算処理を定期的に実行しており、まず、移動有無判定部３６は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データＡＣを取得し（ステップ２００）、これら加速度データＡＣから対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算する（ステップ２０１）。
【００８０】
一般に、送信端末１０の移動距離Ｌは、加速度データＡＣを２階積分すれば求められる。また、送信端末１０の移動速度Ｖは、加速度データＡＣを１階積分すれば求められる。この際、第２の実施の形態における移動距離Ｌ算出時の２階積分の演算途中で得られた移動速度Ｖを用いてもよい。なお、各受信端末２０では、送信端末１０から同一の加速度データを受信するため、移動距離Ｌや移動速度Ｖの計算には、いずれの受信端末２０で受信した加速データを用いてもよい。
【００８１】
次に、移動有無判定部３６は、得られた移動距離Ｌと記憶部３４に予め設定されている判定距離Ｌｔｈとを比較する（ステップ２０２）。
ここで、移動距離Ｌが判定距離Ｌｔｈ以下の場合には（ステップ２０２：ＹＥＳ）、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動なしと判定し、前述した本方式に基づき送信端末１０の位置を計算する。判定距離Ｌｔｈの値については、位置検知システム１をそれぞれの環境で用いた場合における端末位置の計算誤差を用いてもよい。後述するシミュレーション結果によれば、搬送波周波数２．４５ＧＨｚにおいて、１〜２ｍであった。
【００８２】
以下では、判定要素データとして移動距離Ｌを用いる場合を例として説明するが、判定要素データとして移動速度Ｖを用いる場合には、判定距離Ｌｔｈに代えて判定速度Ｖｔｈを用いればよい。この場合、例えば水平や垂直など、特定の方向の移動速度Ｖが、判定速度Ｖｔｈよりも大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の移動速度Ｖの平均値など、統計処理を施した後の移動速度Ｖを判定速度Ｖｔｈと比較してもよい。判定速度Ｖｔｈの値については、判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値を用いればよい。
【００８３】
このようにして、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動なしと判定された場合、位置計算部３５は、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に計測した受信電界強度ＲＳｉ（ｉは１以上の整数：受信端末２０の番号）を取得する（ステップ１００）。
次に、位置計算部３５は、取得した対象期間Ｔｃ内における受信電界強度ＲＳｉから受信端末ＲＸｉごとに、その最大値、すなわち最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する（ステップ１０１）。
この後、選択した受信端末ＲＸｉごとの最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ１０２）、一連の位置計算処理を終了する。
【００８４】
一方、ステップ２０２において、移動距離Ｌが判定距離Ｌｔｈより大きい場合には（ステップ２０２：ＹＥＳ）、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動ありと判定する。
この場合、位置計算部３５は、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、最新に計測した最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗを取得し（ステップ２０３）、この最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ２０４）、一連の位置計算処理を終了する。
【００８５】
［第２の実施の形態の動作例］
次に、図２２を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図２２は、第２の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【００８６】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図２２では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【００８７】
また、送信端末ＴＸ１において加速度データが計測されて受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４へ送信され、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、加速度データＡＣ１〜ＡＣ５が受信されている。
現在時刻がＴ５以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ５に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図２２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５に設定されている。
【００８８】
したがって、移動有無判定部３６は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に受信された加速度データＡＣ１〜ＡＣ５に基づいて、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動距離Ｌを計算し、判定距離Ｌｔｈと比較する。
ここで、Ｌ≦Ｌｔｈの場合、移動有無判定部３６は、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動なしと判定し、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００８９】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２１がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３２がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２１、ＲＳ３２、ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００９０】
一方、Ｌ＞Ｌｔｈの場合、移動有無判定部３６は、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動ありと判定し、位置計算部３５は、時刻Ｔ５に計測された最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗ、すなわちＲＳ１５，ＲＳ２５，ＲＳ３５，ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００９１】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、送信端末１０の位置を計算する際、送信端末１０の移動有無に応じて、対象期間Ｔｃ内から選択した最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを用いるか、最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗを用いるかを選択するようにしたので、送信端末１０が停止している場合には、過去に計測した受信電界強度に基づき高い精度で端末位置を計算でき、送信端末１０が移動を開始した場合には、過去の受信電界強度に左右されることなく最新の端末位置を計算することが可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態では、送信端末１０で、加速度センサ１４により送信間隔で計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末２０で、電波により加速度データを受信し、演算装置３０の記憶部３４で、受信端末２０で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部３６で、記憶部３４で記憶している加速度データのうち、対象期間Ｔｃに得られた加速度データに基づいて、当該対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、送信端末１０の移動有無を正確に判定できる。
【００９３】
また、本実施の形態では、演算装置３０の移動有無判定部３６において、送信端末１０から得た加速度データから、送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明したが、送信端末１０から得た加速度データそのものを用いて、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。
【００９４】
この場合には、移動有無判定部３６において、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データを取得し、これら加速度データのうち特定の方向の加速度データＡＣが、判定加速度ＡＣｔｈより大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の加速度データＡＣの平均値など、統計処理を施した後の加速度データＡＣを判定加速度ＡＣｔｈと比較してもよい。判定加速度ＡＣｔｈの値については、判定速度Ｖｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値、すなわち判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で２回除算した値を用いればよい。これにより、判定要素データを計算するための処理負担や所要時間を省くことができる。
【００９５】
［第３の実施の形態］
次に、図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。図２３は、第３の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００９６】
第１および第２の実施の形態では、過去に計測した受信電界強度のうちから最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する対象期間Ｔｃを一定期間長とした場合を例として説明した。本実施の形態では、送信端末１０の移動速度に応じて対象期間Ｔｃの期間長を変更する場合について説明する。
【００９７】
第１の実施の形態と比較して、本実施の形態では、図２３に示すように、演算装置３０に対象期間変更部３７が追加されているとともに、送信端末１０に加速度センサ１４が追加されている。
演算装置３０の対象期間変更部３７は、対象期間Ｔｃの期間長を変更する機能を有している。
位置計算部３５は、移動有無判定部３６により送信端末１０の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末１０の移動ありと判定された場合には、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算する機能を有している。
【００９８】
送信端末１０の加速度センサ１４は、加速度を計測する一般的な加速度センサからなり、送信端末１０にかかった加速度を計測して、送信制御部１１へ出力する機能を有している。
本実施の形態にかかる位置検知システム１におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９９】
［第３の実施の形態の動作］
次に、図２４を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システム１の動作について説明する。図２４は、第３の実施の形態にかかる演算装置での対象期間変更処理を示すフローチャートである。
【０１００】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、加速度センサ１４で計測された加速度データを取得し、この加速度データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤと加速度データとを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【０１０１】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、加速度データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【０１０２】
演算装置３０は、図２４の対象期間変更処理を定期的に実行しており、まず、対象期間変更部３７は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データＡＣを取得し（ステップ３００）、これら加速度データＡＣから対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動速度Ｖを計算する（ステップ３０１）。
【０１０３】
一般に、送信端末１０の移動速度Ｖは、加速度データＡＣを１階積分すれば求められる。この際、第２の実施の形態における移動距離Ｌ算出時の２階積分の演算途中で得られた移動速度Ｖを用いてもよい。なお、各受信端末２０では、送信端末１０から同一の加速度データを受信するため、移動速度Ｖの計算には、いずれの受信端末２０で受信した加速データを用いてもよい。
【０１０４】
次に、対象期間変更部３７は、得られた送信端末１０の移動速度Ｖに対応する新たな対象期間Ｔｃ’を、記憶部３４に予め登録されている対象期間計算モデル、例えば移動速度Ｖと対象期間Ｔｃとの関係を示す関数やテーブルを参照して計算する（ステップ３０２）。
【０１０５】
図２５は、対象期間計算モデルを示すグラフである。送信端末１０の移動速度Ｖが大きくなればなるほど、送信端末１０の過去の位置が最新位置と大きく乖離し、送信端末１０の最新位置の計算に対する過去の受信電界強度の寄与率が小さくなる傾向があると考えられる。このため、移動速度Ｖと対象期間長Ｔｃとは、図２５に示すように、反比例のグラフで示すことができる。このグラフを示す関数やテーブルについては、予め実験的に移動速度Ｖと対象期間長Ｔｃと変化させて、一定の誤差範囲内で端末位置が計算できる関係を求めておけばよい。
【０１０６】
この後、対象期間変更部３７は、元の対象期間Ｔｃを新たな対象期間Ｔｃ’に変更し（ステップ３０３）、一連の対象期間変更処理を終了する。
これにより、これ以降の位置計算処理や対象期間変更処理において、変更後の対象期間Ｔｃ’が用いられる。
【０１０７】
［第３の実施の形態の動作例］
次に、図２６を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図２６は、第３の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【０１０８】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図２６では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【０１０９】
また、送信端末ＴＸ１において加速度データが計測されて受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４へ送信され、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、加速度データＡＣ１〜ＡＣ５が受信されている。
現在時刻がＴ５以降である場合、変更前の対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ１〜Ｔ５に設定されている。
したがって、対象期間変更部３７は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に受信された加速度データＡＣ１〜ＡＣ５に基づいて、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動速度Ｖを計算し、新たな対象期間長Ｔｃ’に変更する。ここで、移動速度Ｖが大きくなった場合、元の対象期間Ｔｃより短い、時刻Ｔ３〜Ｔ５が対象期間Ｔｃ’となる。
【０１１０】
これにより、その後、位置計算部３５は、時刻Ｔ３〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２４がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３４がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２４、ＲＳ３４、ＲＳ４５から、端末位置を計算することになる。
【０１１１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第２の実施の形態では、送信端末１０から通知された加速度データに基づいて、演算装置３０で送信端末１０の移動距離Ｌを計算し、この移動距離Ｌに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。
本実施の形態では、送信端末１０で加速度データを計測して移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合について説明する。
【０１１２】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００およびステップ２０１と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１１３】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを対象期間分だけ保持しておき、これら対象期間Ｔｃ分の過去データから対象期間Ｔｃにおける移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１１４】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、移動距離Ｌ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから判定要素データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。この判定方法については前述した第２の実施の形態と同様の方法を用いればよい。
【０１１５】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、より正確に移動距離Ｌまたは移動速度Ｖを計算できる。通常、送信端末１０の電力消費を抑制するため、電波の送信間隔は秒単位となるため、この送信間隔で得られた加速度データから計算した移動距離には、ある程度の誤差が含まれる。本実施の形態によれば、送信間隔より短い周期で加速度データを取得して移動距離Ｌを計算できるため、より正確に移動距離Ｌを計算できる。したがって、移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、演算装置３０の移動有無を判定するために用いる判定要素データとして、送信端末１０で加速度データから移動距離を計算して、演算装置３０へ通知する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば判定要素データとして、送信端末１０で加速度データから移動速度を計算して、演算装置３０へ通知するようにしてもよく、前述した判定要素データとして移動距離を通知する場合と同様の効果が得られる。
【０１１７】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第４の実施の形態では、送信端末１０で移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算して電波で送信し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。本実施の形態では、送信端末１０で加速度データを計測して、送信端末１０自身の移動有無を判定し、その判定結果を電波で送信する場合について説明する。
【０１１８】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００〜２０２と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１１９】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを対象期間Ｔｃ分だけ保持しておき、これら対象期間Ｔｃ分の加速度データを取得して（ステップ２００）、対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の判定要素データとして、移動距離Ｌを計算する（ステップ２０１）。この後、送信制御部１１は、得られた移動距離Ｌを判定距離Ｌｔｈと比較することにより、送信端末１０の移動有無を判定し（ステップ２０２）、得られた移動有無判定データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１２０】
この際、移動距離Ｌおよび判定距離Ｌｔｈに代えて、移動速度Ｖおよび判定速度Ｖｔｈを用いてもよい。これら移動距離Ｌおよび移動速度Ｖの計算方法や、判定距離Ｌｔｈおよび判定速度Ｖｔｈの値については、第２の実施の形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【０１２１】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、移動有無判定データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから移動有無判定データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。
これにより、演算装置３０の移動有無判定部３６での判定処理を簡素化することができる。
【０１２２】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で移動有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された移動有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、送信端末１０の移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１２３】
通常、送信端末１０から演算装置３０へ電波を送信する間隔は、送信端末１０での電力消費を抑制するため、加速度データの検出間隔より長い間隔が用いられ、送信端末１０から送信するデータ量も制限される。一方、送信端末１０では、短い間隔で多くの加速度データを処理することができる。このため、演算装置３０で送信端末１０の移動有無を判定する場合と比較して、送信端末１０で移動有無を判定したほうが、移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データから、送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明したが、これら加速度データそのものを用いて、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。
【０１２５】
この場合には、送信制御部１１において、得られた加速度データのうち特定の方向の加速度データＡＣが、判定加速度ＡＣｔｈより大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の加速度データＡＣの平均値など、統計処理を施した後の加速度データＡＣを判定加速度ＡＣｔｈと比較してもよい。判定加速度ＡＣｔｈの値については、判定速度Ｖｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値、すなわち判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で２回除算した値を用いればよい。これにより、判定要素データを計算するための処理負担や所要時間を省くことができる。
【０１２６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第２の実施の形態では、送信端末１０から通知された加速度データに基づいて、演算装置３０で送信端末１０の移動距離Ｌを計算し、この移動距離Ｌに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。
本実施の形態では、送信端末１０が人に取り付けられることを前提として、送信端末１０で加速度データを計測して歩行の有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された歩行有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合について説明する。
【０１２７】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００およびステップ２０１と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１２８】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを、歩行パターンの検出に必要な検出期間分だけ保持しておき、これら検出期間分の過去データから歩行パターンを検索する。一般に、人が歩行した場合、特有のパターンで加速度データが変化することが知られている。送信制御部１１は、この歩行パターンの有無に応じて歩行有無を判定し、得られた歩行有無判定データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１２９】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、歩行有無判定データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから歩行有無判定データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。
【０１３０】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で歩行有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された歩行有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、特に送信端末１０が人に取り付けられるアプリケーションにおいて、送信端末１０の移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１３１】
また、本実施の形態では、加速度センサ１４で計測した加速度データから歩行有無を判定する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、加速度センサ１４に代えて、歩行センサを設け、この歩行センサでの検出結果により、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。この歩行センサは、歩数計などで用いられて、人の歩行の歩数を検出する一般的なものでよい。
【０１３２】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…位置検知システム、１０…送信端末、１１…送信制御部、１２…送信部、１３…アンテナ、１４…加速度センサ、２０…受信端末、２１…アンテナ、２２…受信部、２３…通信処理部、３０…演算装置、３１…端末制御部、３２…操作入力部、３３…画面表示部、３４…記憶部、３５…位置計算部、３６…移動有無判定部、３７…対象期間変更部、４０…通信回線、５０…部屋。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検知技術に関し、特に送信端末から送信された電波に関する複数の受信端末での受信状況に基づいて、当該送信端末の位置を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人や物の位置を検知する方法として、電波を発射する無線タグなどの送信端末を人や物に取り付け、電波の発射位置を測定する方法がある。電波を用いた位置検知方式には複数あるが、送信端末から送信された電波の受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を用いる方式が一般的に用いられている。ＲＳＳＩ方式は、複数の受信端末において、送信端末から送信された電波のうち、送信端末から受信端末へ直接届いた直接波の受信強度に基づいて送信端末の位置を計算するものとなっている。
【０００３】
このような位置検知方法において、位置検知の誤差の主な要因は、送信端末から受信端末へ送信された電波のマルチパスの影響と考えられる。特に、部屋で電波を送信した場合、部屋を構成する壁や天井などのほか、部屋に配置されている柱や間仕切りなどの物体により、電波が複雑に反射し、多数のマルチパスが発生する。
【０００４】
このようなマルチパスの影響を抑制する方法として、スペースダイバーシティ方式が一般的に用いられる（例えば、特許文献１など参照）。この方式には、受信端末に複数のアンテナを設けておき、電波の伝搬状態のよい方のアンテナに切り替えて受信する方式のほか、同一箇所に複数の受信端末を併設して動作させ、これら受信端末のうち電波の伝搬状態のよい方の受信端末で得られた受信データを選択する方式がある。
また、このように受信端末側をマルチにする代わりに、送信端末を複数使用して、複数の電波を送信する送信ダイバーシティ方式についても、前述と同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術では、マルチパスの影響をある程度抑制できるものの、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアが増加するため、位置検知システム全体の消費電力やコストが増大するという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ハードウェアを増加させることなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる位置検知技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる位置検知システムは、一定の送信間隔で電波を送信する送信端末と、この送信端末からの電波を受信して受信電界強度を計測する複数の受信端末と、これら受信端末で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末の端末位置を計算する位置計算部とを有する演算装置とを備え、位置計算部で、記憶部で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【０００９】
この際、演算装置に、対象期間における送信端末の移動有無を判定する移動有無判定部をさらに設け、位置計算部で、移動有無判定部により送信端末の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末の移動ありと判定された場合には、記憶部で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算するようにしてもよい。
【００１０】
また、演算装置に、対象期間における送信端末の移動速度を計算し、得られた移動速度に応じて対象期間の長さを変更する対象期間変更部をさらに設けてもよい。
【００１１】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから当該対象期間における送信端末の移動距離を計算し、得られた移動距離に基づいて、当該対象期間における送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１２】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから、当該対象期間における送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１３】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により加速度データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた加速度データを順次記憶し、対象期間変更部で、記憶部で記憶している加速度データのうち、対象期間に得られた加速度データから移動速度を計算するようにしてもよい。
【００１４】
また、送信端末で、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて対象期間における自己の移動有無を判定し、この判定結果を示す判定データを電波により順次送信し、受信端末で、電波により判定データを受信し、記憶部で、受信端末で得られた判定データを順次記憶し、移動有無判定部で、記憶部で記憶している判定データのうち最新の判定データに基づき送信端末の移動有無を判定するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明にかかる位置検知方法は、送信端末が、一定の送信間隔で電波を送信するステップと、複数の受信端末が、送信端末からの電波を受信して受信電界強度を計測するステップと、演算装置の記憶部が、受信端末で得られた受信電界強度を順次記憶するステップと、演算装置の位置計算部が、記憶部に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末の端末位置を計算する位置計算ステップとを備え、位置計算ステップで、記憶部で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００１６】
この際、演算装置の移動有無判定部が、対象期間における送信端末の移動有無を判定する移動有無判定ステップをさらに設け、位置検出ステップで、移動有無判定ステップにより送信端末の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末の移動ありと判定された場合には、記憶部で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算するようにしてもよい。
【００１７】
また、演算装置の対象期間変更部が、対象期間における送信端末の移動速度を計算し、得られた移動速度に応じて対象期間の長さを変更する対象期間変更ステップをさらに設けてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、過去に計測した受信電界強度を用いて、スペースダイバーシティを実現することができるため、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアを追加することなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２】受信結果データの構成例である。
【図３】第１の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【図５】第１のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。
【図６】送信端末の変位位置を示す説明図である。
【図７】第１のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【図８】送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１０】送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１２】送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図１４】第２のシミュレーション時の他の端末配置を示す説明図である。
【図１５】人体の位置座標である。
【図１６】第２のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【図１７】第２のシミュレーションでの位置計算動作例を示す説明図である。
【図１８】送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【図２０】第２の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】第２の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【図２２】第２の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【図２３】第３の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【図２４】第３の実施の形態にかかる演算装置での対象期間変更処理を示すフローチャートである。
【図２５】対象期間計算モデルを示すグラフである。
【図２６】第３の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる位置検知システム１について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図である。
【００２１】
この位置検知システム１は、電波を送信する送信端末１０から送信された電波を受信して、その電波に関する受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）などの受信結果を得る受信端末２０と、これら受信端末２０で得られた受信結果を、通信回線４０を介して受信し、これら受信結果に基づいて、送信端末１０の位置を検知する演算装置３０とから構成されている。
【００２２】
本実施の形態は、演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００２３】
［送信端末の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる送信端末１０の構成について詳細に説明する。
この送信端末１０は、全体として電波を発射する無線タグなどの一般的な小型無線送信器からなり、位置検知の対象となる人や物に取り付けられる。この送信端末１０には、主な構成として、送信制御部１１、送信部１２、およびアンテナ１３が設けられている。
【００２４】
送信制御部１１は、専用の制御回路からなり、一定の送信間隔を計時する機能と、送信タイミングの到来に応じて、送信端末１０識別用の自己の送信ＩＤを含む送信データを生成して、送信部１２へ通知する機能とを有している。
【００２５】
送信部１２は、送信制御部１１からの送信データの通知に応じて、例えば２．４５ＧＨｚなどの搬送波周波数で当該送信データを変調して送信信号を生成し、アンテナ１３へ出力する機能を有している。
アンテナ１３は、送信部１２からの送信信号を電波として送信する機能を有している。
【００２６】
［受信端末の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる受信端末２０の構成について詳細に説明する。
この受信端末２０は、全体として電波を受信する受信装置からなり、主な構成として、アンテナ２１、受信部２２、および通信処理部２３が設けられている。
【００２７】
アンテナ２１は、送信端末１０からの電波を受信するアンテナである。
受信部２２は、アンテナ２１で受信した電波を復調して送信端末１０の送信ＩＤを抽出する機能と、受信した電波の受信電界強度を計測する機能と、時計回路（図示せず）から当該電波の受信時刻、すなわち受信電界強度の計測時刻を取得する機能とを有している。
通信処理部２３は、通信回線４０を介して演算装置３０とデータ通信を行う通信回路からなり、受信部２２で得られた送信ＩＤ、受信電界強度、および計測時刻の組に、受信端末識別用の自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、演算装置３０へ送信する機能を有している。
【００２８】
［演算装置の構成］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムで用いる演算装置３０の構成について詳細に説明する。
演算装置３０は、全体としてサーバやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、主な機能部として、端末制御部３１、操作入力部３２、画面表示部３３、記憶部３４、および位置計算部３５が設けられている。
【００２９】
端末制御部３１は、通信回線４０を介して各受信端末２０とデータ通信を行う通信回路からなり、各受信端末２０から送信された受信結果データを受信する機能を有している。 操作入力部３２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して各機能部へ出力する機能を有している。
画面表示部３３は、ＬＣＤなどの画面表示装置からなり、各受信端末２０で得られた受信結果や、送信端末１０の位置などの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００３０】
記憶部３４は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、各受信端末２０の配置位置などの環境データや、受信端末２０から受信した受信電界強度や送信ＩＤなどの受信結果データなど、送信端末１０の位置検知に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。
図２は、受信結果データの構成例である。ここでは、受信ＩＤ、計測時刻、および受信電界強度が組として登録されている。
【００３１】
位置計算部３５は、記憶部３４で記憶している同一送信ＩＤの受信電界強度のうち、当該計測時刻に基づいて端末位置計算の対象となる対象期間内に計測した受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択する機能と、選択したこれら最大受信電界強度から、例えば加重平均法に基づいて、送信端末１０が存在する位置を計算する機能を有している。
【００３２】
演算装置３０のこれら機能のうち、位置計算部３５については、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部３４から読み込んだプログラムを実行することにより、各種処理を実行する演算処理部で実現すればよい。
【００３３】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作について説明する。図３は、第１の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートである。
【００３４】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【００３５】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【００３６】
演算装置３０は、図３の位置計算処理を定期的に実行しており、まず、位置計算部３５は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に計測した受信電界強度ＲＳｉ（ｉは１以上の整数：受信端末２０の番号）を取得する（ステップ１００）。この対象期間Ｔｃは一定時間長を有し、記憶部３４の受信結果データが更新されるごとに、最新の受信結果データから過去へ遡った期間に設定される。
【００３７】
次に、位置計算部３５は、取得した対象期間Ｔｃ内における受信電界強度ＲＳｉから受信端末ＲＸｉごとに、その最大値、すなわち最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する（ステップ１０１）。
この後、選択した受信端末ＲＸｉごとの最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ１０２）、一連の位置計算処理を終了する。
【００３８】
加重平均法の具体例としては、まず、受信電界強度ＲＳｉから、それぞれの受信端末２０ごとに、予め記憶部３４に設定されている受信利得Ｇｉを減算して補正することにより、補正受信電界強度ＲＳｉ’（＝ＲＳｉ−Ｇｉ）を計算する。
続いて、得られた補正受信電界強度ＲＳｉ’をデシベル値（ｄＢ）から真値（Ｗ）で示されている補正受信電界強度Ｐｉ（＝１０ＲＳＩ'／１０）に変換する。
【００３９】
次に、得られた補正受信電界強度Ｐｉに関する受信強度比Ｒｉ（＝Ｐｉ／ΣＰｉ）を計算する。
そして、これら受信強度比Ｒｉと記憶部３４に予め設定されている受信端末２０の座標位置Ｘｉ，Ｙｉとに基づいて、送信端末１０の座標位置Ｘ（＝ΣＸｉＲｉ）およびＹ（＝ΣＹｉＲｉ）を計算すればよい。
【００４０】
［第１の実施の形態の動作例］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図４は、第１の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【００４１】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図４では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【００４２】
現在時刻がＴ５以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ５に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５の期間に設定されている。
したがって、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００４３】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２１がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３２がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２１、ＲＳ３２、ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００４４】
［第１のシミュレーション結果］
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態にかかる位置計算方法の第１のシミュレーション結果について説明する。図５は、第１のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。図６は、送信端末の変位位置を示す説明図である。
【００４５】
送信端末１０を人が携帯して使用することを想定した場合、オフィスなどでは人は椅子に座っている場合でも全く静止していることはなく、少し移動することが普通である。このため、送信端末１０の位置も時間経過とともに変位する。このため、マルチパスの発生状況も変化して、受信端末２０で受信電界強度が大きく変化する可能性があり、位置検知の誤差として現れると考えられる。
この第１のシミュレーションでは、送信端末１０が変位した際に、計算で得られる送信端末１０の端末位置がどのように変化するかをシミュレーションした。
【００４６】
図５に示すように、このシミュレーションでは、コンクリート製で大きさが１４．８ｍ×７．８ｍ×３ｍ（Ｘ×Ｙ×Ｈ）の矩形状の部屋５０を用い、その天井に４つの受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４を固定し、これら受信端末で計測した受信電界強度により、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３の位置を検知した。また、送信端末１０および受信端末２０のアンテナ１３，２１はそれぞれ無指向性とし、利得は０ｄＢｉとし、送信電力は０ｄＢｍとした。図５中に記載されている送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３および受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４の座標位置は、部屋５０の左下角を原点とする。
【００４７】
送信端末ＴＸ１，２の位置は、図６に示すように、位置Ｐ５を中心として上下左右に６ｃｍずつずれた位置Ｐ１〜Ｐ９へ変位させた。これら位置Ｐ１〜Ｐ９の高さは、人の腰あたりの高さに相当する０．７５ｍとした。これら変位が椅子に座った人の変位と見なすことができる。なお、変位距離６ｃｍは、送信端末１０からの電波の搬送波周波数２．４５ＧＨｚのλ／２に相当しており、この部屋５０で発生するマルチパスの位相ずれの大きさもこの程度である。これら送信端末ＴＸの変位は、通常の時間経過を伴う送信端末ＴＸの移動と見なすこともできる。また、送信端末ＴＸ３の変位距離は、６ｃｍに代えて２ｃｍとした。
【００４８】
このような条件下で、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３をそれぞれ変位させて、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４での受信電界強度をシミュレーションにより計算した。図７は、第１のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
以下では、送信端末ＴＸ１〜ＴＸ３のそれぞれについて、位置計算方法の違いとそれぞれの誤差について検証した。
【００４９】
まず、図８および図９を参照して、送信端末ＴＸ１について検証する。図８は、送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示すグラフである。図９は、送信端末ＴＸ１のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図８および図９において、ＴＸ１１〜ＴＸ１９は、送信端末ＴＸ１を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５０】
送信端末ＴＸ１の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±６ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ１１〜ＴＸ１９の計算位置は、図８に示されているように、Ｘ，Ｙ方向に±１．５ｍ程度ばらついており、送信端末ＴＸ１の変位が２５倍程度にまで拡大されていることになるが、変位の方向と計算位置のばらつき方向とは一致していない。また、真値との距離については、ＴＸ１３のように真値に極めて近いものもあるが、ＴＸ１７のように１．９ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．５６ｍである。
【００５１】
これに対して、ＴＸ１１〜ＴＸ１９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ１２，ＴＸ１７，ＴＸ１２，ＴＸ１３の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．３５ｍまで低減されており、誤差平均から３７．５％も誤差が低減されていることがわかる。
【００５２】
次に、図１０および図１１を参照して、送信端末ＴＸ２について検証する。図１０は、送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示すグラフである。図１１は、送信端末ＴＸ２のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図１０および図１１において、ＴＸ２１〜ＴＸ２９は、送信端末ＴＸ２を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５３】
送信端末ＴＸ２の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±６ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ２１〜ＴＸ２９の計算位置は、図１０に示されているように、大きくばらついている。このうち、ＴＸ２２が真値に最も近いものの誤差は０．６１ｍもあり、ＴＸ２１のように２．１１ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．８０ｍである。
【００５４】
これに対して、ＴＸ２１〜ＴＸ２９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ２９，ＴＸ２６，ＴＸ２８，ＴＸ２７の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．４０ｍまで低減されており、誤差平均から５０％も誤差が低減されていることがわかる。
【００５５】
最後に、図１２および図１３を参照して、送信端末ＴＸ３について検証する。図１２は、送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示すグラフである。図１３は、送信端末ＴＸ３のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。図１２および図１３において、ＴＸ３１〜ＴＸ３９は、送信端末ＴＸ３を、図６の位置Ｐ１〜Ｐ９に変位させた場合の計算位置を示している。
【００５６】
送信端末ＴＸ３の変位は、Ｘ，Ｙ方向に±２ｃｍであるにもかかわらず、送信端末ＴＸ３１〜ＴＸ３９の計算位置は、図１２に示されているように、大きくばらついている。このうち、ＴＸ３６のように真値に極めて近いものもあるが、ＴＸ３８のように１．４１ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．５１ｍである。
【００５７】
これに対して、ＴＸ３１〜ＴＸ３９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図７の計算結果からＴＸ３９，ＴＸ３１，ＴＸ３９，ＴＸ３７の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．４７ｍまで低減されており、誤差平均から７．８％程度、誤差が低減されていることがわかる。
【００５８】
前述したように、送信端末１０の位置が移動した場合、マルチパスの発生状況が変化して、受信端末２０で計測される受信電界強度が大きく変化する。例えば、２．４５ＧＨｚ帯の場合、送信端末１０の位置が１ｃｍ異なるだけで、受信電界強度が１０ｄＢの変動を生じることも珍しくなく、このような受信電界強度の変動により、端末位置が数ｍも異なってしまう。
本方式によれば、前述したシミュレーション結果から、送信端末１０が変位してマルチパルスの発生状況が変化しても、位置検知誤差が、９個の変位位置の誤差平均よりさらに低減されており、位置検知におけるマルチパスの影響が抑制されていることがわかる。
【００５９】
［第２のシミュレーション結果］
次に、図１４および図１５を参照して、本実施の形態にかかる位置計算方法の第２のシミュレーション結果について説明する。図１４は、第２のシミュレーション時の端末配置を示す説明図である。図１５は、人体の位置座標である。
第１のシミュレーションでは、送信端末１０が僅かに変位した場合における位置計算への影響について説明した。第２のシミュレーションでは、送信端末１０の周囲で人体が移動した場合における位置計算への影響について説明する。
【００６０】
送信端末１０が取り付けられた人が全く移動しなくても、オフィスなどではその人の周囲に他の人が現れたり、周囲を他の人が通り過ぎたりすることが多い。このような場合には、他の人により送信端末１０から受信端末２０までの電波伝搬空間の状態が変わり、受信端末２０で計測される受信電界強度が変化することが考えられる。
この第２のシミュレーションでは、部屋の中で送信端末１０を持たない他の人の位置が変化した場合、計算で得られる送信端末１０の端末位置がどのように変化するかをシミュレーションした。
【００６１】
図１４に示すように、このシミュレーションでは、第１のシミュレーションと同じ部屋５０を用い、４つの受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４を第１のシミュレーションと同じ位置に固定し、送信端末ＴＸ４は、第１のシミュレーションの送信端末ＴＸ３と同じ位置に固定した。
また、大きさが０．５ｍ×０．３ｍ×１．７ｍ（Ｘ×Ｙ×Ｈ）の直方体形状の人体Ａ１〜Ａ９を、部屋５０の中のランダムに選択した位置に配置した。これら人体の材質としては、電気特性が近い「水」を用いた。
【００６２】
このような条件下で、これら人体Ａ１〜Ａ９のいずれか１つを選択し、当該人体が存在する場合のそれぞれについて、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４での受信電界強度をシミュレーションにより計算した。図１６は、第２のシミュレーションで得られた受信電界強度計算結果である。
【００６３】
図１７は、第２のシミュレーションでの位置計算動作例を示す説明図である。第２のシミュレーションは、送信端末ＴＸ４の位置を固定し、人体位置を時刻Ｔ１〜Ｔ９ごとに移動させたものと見なすことができる。図１７の例では、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ９ごとに、人体位置がＡ１〜Ａ９と移動した状態で、受信電界強度ＲＳが計測されたことになる。
【００６４】
各時刻Ｔ１〜Ｔ９において、受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４で計測された受信電界強度ＲＳを用いて送信端末ＴＸの位置を計算した結果が、図１８および図１９におけるＴＸ４１〜ＴＸ４９に相当し、これらを平均した値が図１８および図１９における平均値である。
【００６５】
現在時刻がＴ９以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ９に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図１７では、時刻Ｔ１〜Ｔ９の期間に設定されている。
したがって、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ９の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００６６】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１４がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２３がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３９がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４９がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１４、ＲＳ２３、ＲＳ３９、ＲＳ４９から、端末位置を計算する。
【００６７】
次に、図１８および図１９を参照して、人体Ａ１〜Ａ９のそれぞれについて、位置計算方法の違いとそれぞれの誤差について検証した。図１８は、送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示すグラフである。図１９は、送信端末ＴＸ４のシミュレーション結果を示す位置計算結果である。
【００６８】
送信端末ＴＸ４の位置が変位しないにもかかわらず、周囲の人の移動の影響で、位置計算結果において±３０〜４０ｃｍ程度ばらつきが発生している。真値との距離については、ＴＸ４４のように真値に近いものもあるが、ＴＸ４１のように１．２ｍも離れたものもあり、全体としては、真値との誤差平均が０．９８ｍである。
【００６９】
これに対して、ＴＸ４１〜ＴＸ４９で得られた受信電界強度から最大受信電界強度を選択して端末位置を計算する本方式によれば、ＲＸ１〜ＲＸ４について、図１６の計算結果からＴＸ４４，ＴＸ４３，ＴＸ４９，ＴＸ４９の最大受信電界強度が選択されて位置計算が行われた。結果として真値との誤差が０．７３ｍまで低減されており、誤差平均から２５．５％も誤差が低減されていることがわかる。
【００７０】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、演算装置３０に、受信端末２０で得られた受信電界強度を順次記憶する記憶部３４と、この記憶部３４に記憶されている受信電界強度に基づいて送信端末１０の端末位置を計算する位置計算部３５とを設け、位置計算部３５で、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末２０ごとに選択し、これら最大受信電界強度から端末位置を計算するようにしたものである。
【００７１】
これにより、過去に計測した受信電界強度を用いて、スペースダイバーシティを実現することができるため、アンテナ、受信端末、あるいは送信端末などのハードウェアを追加することなく、マルチパスの影響を抑制して高い検知精度を得ることができる。特に、シミュレーション結果から分かるように、送信端末１０の位置が僅かに変位した場合や、送信端末１０の周囲で人が移動した場合など、送信端末１０の位置がほとんど変化しないにもかかわらず、マルチパス発生状況が大きく変化するような環境において、位置計算誤差を大幅に低減することができる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、図２０を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる位置検知システム１について説明する。図２０は、第２の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００７３】
第１の実施の形態の位置計算方法では、送信端末１０の位置が変化しない場合、あるいは送信端末１０の位置が狭い範囲で変位する場合、すなわち人が着座あるいは起立など、ほとんど静止している場合には有効であるが、人が歩行などで移動している場合、刻々と位置が変化するため、過去と現時点との受信電界強度のずれが大きくなり、前述のような効果が得られない。
本実施の形態では、送信端末１０の移動有無を判定し、移動なしの場合には本方式を適用し、移動ありの場合には最新の受信電界強度から端末位置を計算する場合について説明する。
【００７４】
第１の実施の形態と比較して、本実施の形態では、図２０に示すように、演算装置３０に移動有無判定部３６が追加されているとともに、送信端末１０に加速度センサ１４が追加されている。
演算装置３０の移動有無判定部３６は、対象期間における送信端末１０の移動有無を判定する機能を有している。
位置計算部３５は、移動有無判定部３６により送信端末１０の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末１０の移動ありと判定された場合には、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算する機能を有している。
【００７５】
送信端末１０の加速度センサ１４は、加速度を計測する一般的な加速度センサからなり、送信端末１０にかかった加速度を計測して、送信制御部１１へ出力する機能を有している。
本実施の形態にかかる位置検知システム１におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７６】
［第２の実施の形態の動作］
次に、図２１を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システム１の動作について説明する。図２１は、第２の実施の形態にかかる演算装置での位置計算処理を示すフローチャートであり、前述した図３と同じまたは同等部分については同一符号を付してある。
【００７７】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、加速度センサ１４で計測された加速度データを取得し、この加速度データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤと加速度データとを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【００７８】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、加速度データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【００７９】
演算装置３０は、図２１の位置計算処理を定期的に実行しており、まず、移動有無判定部３６は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データＡＣを取得し（ステップ２００）、これら加速度データＡＣから対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算する（ステップ２０１）。
【００８０】
一般に、送信端末１０の移動距離Ｌは、加速度データＡＣを２階積分すれば求められる。また、送信端末１０の移動速度Ｖは、加速度データＡＣを１階積分すれば求められる。この際、第２の実施の形態における移動距離Ｌ算出時の２階積分の演算途中で得られた移動速度Ｖを用いてもよい。なお、各受信端末２０では、送信端末１０から同一の加速度データを受信するため、移動距離Ｌや移動速度Ｖの計算には、いずれの受信端末２０で受信した加速データを用いてもよい。
【００８１】
次に、移動有無判定部３６は、得られた移動距離Ｌと記憶部３４に予め設定されている判定距離Ｌｔｈとを比較する（ステップ２０２）。
ここで、移動距離Ｌが判定距離Ｌｔｈ以下の場合には（ステップ２０２：ＹＥＳ）、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動なしと判定し、前述した本方式に基づき送信端末１０の位置を計算する。判定距離Ｌｔｈの値については、位置検知システム１をそれぞれの環境で用いた場合における端末位置の計算誤差を用いてもよい。後述するシミュレーション結果によれば、搬送波周波数２．４５ＧＨｚにおいて、１〜２ｍであった。
【００８２】
以下では、判定要素データとして移動距離Ｌを用いる場合を例として説明するが、判定要素データとして移動速度Ｖを用いる場合には、判定距離Ｌｔｈに代えて判定速度Ｖｔｈを用いればよい。この場合、例えば水平や垂直など、特定の方向の移動速度Ｖが、判定速度Ｖｔｈよりも大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の移動速度Ｖの平均値など、統計処理を施した後の移動速度Ｖを判定速度Ｖｔｈと比較してもよい。判定速度Ｖｔｈの値については、判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値を用いればよい。
【００８３】
このようにして、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動なしと判定された場合、位置計算部３５は、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に計測した受信電界強度ＲＳｉ（ｉは１以上の整数：受信端末２０の番号）を取得する（ステップ１００）。
次に、位置計算部３５は、取得した対象期間Ｔｃ内における受信電界強度ＲＳｉから受信端末ＲＸｉごとに、その最大値、すなわち最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する（ステップ１０１）。
この後、選択した受信端末ＲＸｉごとの最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ１０２）、一連の位置計算処理を終了する。
【００８４】
一方、ステップ２０２において、移動距離Ｌが判定距離Ｌｔｈより大きい場合には（ステップ２０２：ＹＥＳ）、対象期間Ｔｃにおいて送信端末１０の移動ありと判定する。
この場合、位置計算部３５は、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、最新に計測した最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗを取得し（ステップ２０３）、この最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗから、例えば加重平均法に基づいて、当該送信ＩＤを持つ送信端末１０の位置を計算し（ステップ２０４）、一連の位置計算処理を終了する。
【００８５】
［第２の実施の形態の動作例］
次に、図２２を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図２２は、第２の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【００８６】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図２２では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【００８７】
また、送信端末ＴＸ１において加速度データが計測されて受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４へ送信され、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、加速度データＡＣ１〜ＡＣ５が受信されている。
現在時刻がＴ５以降である場合、対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ５に計測された最新の受信電界強度から過去に遡った、一定時間長の期間に設定され、図２２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５に設定されている。
【００８８】
したがって、移動有無判定部３６は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に受信された加速度データＡＣ１〜ＡＣ５に基づいて、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動距離Ｌを計算し、判定距離Ｌｔｈと比較する。
ここで、Ｌ≦Ｌｔｈの場合、移動有無判定部３６は、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動なしと判定し、位置計算部３５は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
【００８９】
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２１がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３２がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２１、ＲＳ３２、ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００９０】
一方、Ｌ＞Ｌｔｈの場合、移動有無判定部３６は、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動ありと判定し、位置計算部３５は、時刻Ｔ５に計測された最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗ、すなわちＲＳ１５，ＲＳ２５，ＲＳ３５，ＲＳ４５から、端末位置を計算する。
【００９１】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、送信端末１０の位置を計算する際、送信端末１０の移動有無に応じて、対象期間Ｔｃ内から選択した最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを用いるか、最新受信電界強度ＲＳｉｎｅｗを用いるかを選択するようにしたので、送信端末１０が停止している場合には、過去に計測した受信電界強度に基づき高い精度で端末位置を計算でき、送信端末１０が移動を開始した場合には、過去の受信電界強度に左右されることなく最新の端末位置を計算することが可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態では、送信端末１０で、加速度センサ１４により送信間隔で計測した加速度データを電波により順次送信し、受信端末２０で、電波により加速度データを受信し、演算装置３０の記憶部３４で、受信端末２０で得られた加速度データを順次記憶し、移動有無判定部３６で、記憶部３４で記憶している加速度データのうち、対象期間Ｔｃに得られた加速度データに基づいて、当該対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、送信端末１０の移動有無を正確に判定できる。
【００９３】
また、本実施の形態では、演算装置３０の移動有無判定部３６において、送信端末１０から得た加速度データから、送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明したが、送信端末１０から得た加速度データそのものを用いて、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。
【００９４】
この場合には、移動有無判定部３６において、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データを取得し、これら加速度データのうち特定の方向の加速度データＡＣが、判定加速度ＡＣｔｈより大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の加速度データＡＣの平均値など、統計処理を施した後の加速度データＡＣを判定加速度ＡＣｔｈと比較してもよい。判定加速度ＡＣｔｈの値については、判定速度Ｖｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値、すなわち判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で２回除算した値を用いればよい。これにより、判定要素データを計算するための処理負担や所要時間を省くことができる。
【００９５】
［第３の実施の形態］
次に、図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。図２３は、第３の実施の形態にかかる位置検知システムの構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００９６】
第１および第２の実施の形態では、過去に計測した受信電界強度のうちから最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する対象期間Ｔｃを一定期間長とした場合を例として説明した。本実施の形態では、送信端末１０の移動速度に応じて対象期間Ｔｃの期間長を変更する場合について説明する。
【００９７】
第１の実施の形態と比較して、本実施の形態では、図２３に示すように、演算装置３０に対象期間変更部３７が追加されているとともに、送信端末１０に加速度センサ１４が追加されている。
演算装置３０の対象期間変更部３７は、対象期間Ｔｃの期間長を変更する機能を有している。
位置計算部３５は、移動有無判定部３６により送信端末１０の移動なしと判定された場合には最大受信電界強度に基づき端末位置を計算し、送信端末１０の移動ありと判定された場合には、記憶部３４で記憶している受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき端末位置を計算する機能を有している。
【００９８】
送信端末１０の加速度センサ１４は、加速度を計測する一般的な加速度センサからなり、送信端末１０にかかった加速度を計測して、送信制御部１１へ出力する機能を有している。
本実施の形態にかかる位置検知システム１におけるこの他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９９】
［第３の実施の形態の動作］
次に、図２４を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システム１の動作について説明する。図２４は、第３の実施の形態にかかる演算装置での対象期間変更処理を示すフローチャートである。
【０１００】
送信端末１０は、一定の送信間隔あるいは任意のイベントが発生した時点で、加速度センサ１４で計測された加速度データを取得し、この加速度データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
受信端末２０の受信部２２は、アンテナ２１を介して送信端末１０からの電波を受信し、その電波を復調して送信ＩＤと加速度データとを抽出するとともに、当該電波の受信電界強度を計測し、さらにその計測時刻を取得する。
【０１０１】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、加速度データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
【０１０２】
演算装置３０は、図２４の対象期間変更処理を定期的に実行しており、まず、対象期間変更部３７は、各受信端末２０からの受信結果データが揃った送信ＩＤを選択し、当該送信ＩＤに関する各受信端末２０の受信結果データのうちから、対象期間Ｔｃ内に受信した加速度データＡＣを取得し（ステップ３００）、これら加速度データＡＣから対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の移動速度Ｖを計算する（ステップ３０１）。
【０１０３】
一般に、送信端末１０の移動速度Ｖは、加速度データＡＣを１階積分すれば求められる。この際、第２の実施の形態における移動距離Ｌ算出時の２階積分の演算途中で得られた移動速度Ｖを用いてもよい。なお、各受信端末２０では、送信端末１０から同一の加速度データを受信するため、移動速度Ｖの計算には、いずれの受信端末２０で受信した加速データを用いてもよい。
【０１０４】
次に、対象期間変更部３７は、得られた送信端末１０の移動速度Ｖに対応する新たな対象期間Ｔｃ’を、記憶部３４に予め登録されている対象期間計算モデル、例えば移動速度Ｖと対象期間Ｔｃとの関係を示す関数やテーブルを参照して計算する（ステップ３０２）。
【０１０５】
図２５は、対象期間計算モデルを示すグラフである。送信端末１０の移動速度Ｖが大きくなればなるほど、送信端末１０の過去の位置が最新位置と大きく乖離し、送信端末１０の最新位置の計算に対する過去の受信電界強度の寄与率が小さくなる傾向があると考えられる。このため、移動速度Ｖと対象期間長Ｔｃとは、図２５に示すように、反比例のグラフで示すことができる。このグラフを示す関数やテーブルについては、予め実験的に移動速度Ｖと対象期間長Ｔｃと変化させて、一定の誤差範囲内で端末位置が計算できる関係を求めておけばよい。
【０１０６】
この後、対象期間変更部３７は、元の対象期間Ｔｃを新たな対象期間Ｔｃ’に変更し（ステップ３０３）、一連の対象期間変更処理を終了する。
これにより、これ以降の位置計算処理や対象期間変更処理において、変更後の対象期間Ｔｃ’が用いられる。
【０１０７】
［第３の実施の形態の動作例］
次に、図２６を参照して、本実施の形態にかかる位置検知システムの動作例について説明する。図２６は、第３の実施の形態にかかる位置計算動作の動作例を示す説明図である。
ここでは、４つの受信端末ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が設置されており、時刻Ｔ１〜Ｔ５ごとに、受信電界強度ＲＳが計測されている。
【０１０８】
具体的には、受信端末ＲＸ１では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ１１〜ＲＳ１５が計測され、受信端末ＲＸ２では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ２１〜ＲＳ２５が計測され、受信端末ＲＸ３では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ３１〜ＲＳ３５が計測され、受信端末ＲＸ４では、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、ＲＳ４１〜ＲＳ４５が計測されている。特に、図２６では、受信電界強度の大小が円の大きさで示されている。
【０１０９】
また、送信端末ＴＸ１において加速度データが計測されて受信端末ＲＸ１〜ＲＸ４へ送信され、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、加速度データＡＣ１〜ＡＣ５が受信されている。
現在時刻がＴ５以降である場合、変更前の対象期間Ｔｃは、時刻Ｔ１〜Ｔ５に設定されている。
したがって、対象期間変更部３７は、時刻Ｔ１〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に受信された加速度データＡＣ１〜ＡＣ５に基づいて、対象期間Ｔｃにおける送信端末ＴＸ１の移動速度Ｖを計算し、新たな対象期間長Ｔｃ’に変更する。ここで、移動速度Ｖが大きくなった場合、元の対象期間Ｔｃより短い、時刻Ｔ３〜Ｔ５が対象期間Ｔｃ’となる。
【０１１０】
これにより、その後、位置計算部３５は、時刻Ｔ３〜Ｔ５の対象期間Ｔｃ内に計測された受信電界強度ＲＳのうち、受信端末ＲＸｉごとに、最大受信電界強度ＲＳｉｍａｘを選択する。
具体的には、受信端末ＲＸ１については、ＲＳ１３がＲＳ１ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ２については、ＲＳ２４がＲＳ２ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ３については、ＲＳ３４がＲＳ３ｍａｘとして選択され、受信端末ＲＸ４については、ＲＳ４５がＲＳ４ｍａｘとして選択される。
位置計算部３５は、このようにして選択したＲＳ１３、ＲＳ２４、ＲＳ３４、ＲＳ４５から、端末位置を計算することになる。
【０１１１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第２の実施の形態では、送信端末１０から通知された加速度データに基づいて、演算装置３０で送信端末１０の移動距離Ｌを計算し、この移動距離Ｌに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。
本実施の形態では、送信端末１０で加速度データを計測して移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合について説明する。
【０１１２】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００およびステップ２０１と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１１３】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを対象期間分だけ保持しておき、これら対象期間Ｔｃ分の過去データから対象期間Ｔｃにおける移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１１４】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、移動距離Ｌ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから判定要素データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。この判定方法については前述した第２の実施の形態と同様の方法を用いればよい。
【０１１５】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、より正確に移動距離Ｌまたは移動速度Ｖを計算できる。通常、送信端末１０の電力消費を抑制するため、電波の送信間隔は秒単位となるため、この送信間隔で得られた加速度データから計算した移動距離には、ある程度の誤差が含まれる。本実施の形態によれば、送信間隔より短い周期で加速度データを取得して移動距離Ｌを計算できるため、より正確に移動距離Ｌを計算できる。したがって、移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、演算装置３０の移動有無を判定するために用いる判定要素データとして、送信端末１０で加速度データから移動距離を計算して、演算装置３０へ通知する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば判定要素データとして、送信端末１０で加速度データから移動速度を計算して、演算装置３０へ通知するようにしてもよく、前述した判定要素データとして移動距離を通知する場合と同様の効果が得られる。
【０１１７】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第４の実施の形態では、送信端末１０で移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算して電波で送信し、演算装置３０で送信端末１０から通知された判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。本実施の形態では、送信端末１０で加速度データを計測して、送信端末１０自身の移動有無を判定し、その判定結果を電波で送信する場合について説明する。
【０１１８】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００〜２０２と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１１９】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを対象期間Ｔｃ分だけ保持しておき、これら対象期間Ｔｃ分の加速度データを取得して（ステップ２００）、対象期間Ｔｃにおける送信端末１０の判定要素データとして、移動距離Ｌを計算する（ステップ２０１）。この後、送信制御部１１は、得られた移動距離Ｌを判定距離Ｌｔｈと比較することにより、送信端末１０の移動有無を判定し（ステップ２０２）、得られた移動有無判定データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１２０】
この際、移動距離Ｌおよび判定距離Ｌｔｈに代えて、移動速度Ｖおよび判定速度Ｖｔｈを用いてもよい。これら移動距離Ｌおよび移動速度Ｖの計算方法や、判定距離Ｌｔｈおよび判定速度Ｖｔｈの値については、第２の実施の形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【０１２１】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、移動有無判定データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから移動有無判定データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。
これにより、演算装置３０の移動有無判定部３６での判定処理を簡素化することができる。
【０１２２】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で移動有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された移動有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、送信端末１０の移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１２３】
通常、送信端末１０から演算装置３０へ電波を送信する間隔は、送信端末１０での電力消費を抑制するため、加速度データの検出間隔より長い間隔が用いられ、送信端末１０から送信するデータ量も制限される。一方、送信端末１０では、短い間隔で多くの加速度データを処理することができる。このため、演算装置３０で送信端末１０の移動有無を判定する場合と比較して、送信端末１０で移動有無を判定したほうが、移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データから、送信端末１０の移動距離Ｌまたは移動速度Ｖからなる判定要素データを計算し、この判定要素データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明したが、これら加速度データそのものを用いて、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。
【０１２５】
この場合には、送信制御部１１において、得られた加速度データのうち特定の方向の加速度データＡＣが、判定加速度ＡＣｔｈより大きければ、移動ありと判定すればよい。この際、誤差やばらつきを考慮して、複数の加速度データＡＣの平均値など、統計処理を施した後の加速度データＡＣを判定加速度ＡＣｔｈと比較してもよい。判定加速度ＡＣｔｈの値については、判定速度Ｖｔｈを加速度データの取得間隔で除算した値、すなわち判定距離Ｌｔｈを加速度データの取得間隔で２回除算した値を用いればよい。これにより、判定要素データを計算するための処理負担や所要時間を省くことができる。
【０１２６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態にかかる位置検知システムについて説明する。
第２の実施の形態では、送信端末１０から通知された加速度データに基づいて、演算装置３０で送信端末１０の移動距離Ｌを計算し、この移動距離Ｌに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合を例として説明した。
本実施の形態では、送信端末１０が人に取り付けられることを前提として、送信端末１０で加速度データを計測して歩行の有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された歩行有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定する場合について説明する。
【０１２７】
本実施の形態にかかる位置検知システム１の構成は、前述した図２０と同様である。また、本実施の形態にかかる位置検知システム１の位置計算処理は、前述した図２１と同様であるが、ステップ２００およびステップ２０１と同等の処理が送信端末１０で実行される。
【０１２８】
すなわち、送信端末１０の送信制御部１１において、加速度センサ１４で計測した加速度データを、歩行パターンの検出に必要な検出期間分だけ保持しておき、これら検出期間分の過去データから歩行パターンを検索する。一般に、人が歩行した場合、特有のパターンで加速度データが変化することが知られている。送信制御部１１は、この歩行パターンの有無に応じて歩行有無を判定し、得られた歩行有無判定データと自己に固有の送信ＩＤを含む電波を送信する。
【０１２９】
受信端末２０の通信処理部２３は、これら送信ＩＤ、歩行有無判定データ、受信電界強度、および計測時刻の組に、自己の受信ＩＤを付加した受信結果データを、通信回線４０から演算装置３０へ送信する。
演算装置３０の端末制御部３１により、各受信端末２０からの受信結果データを受信し、記憶部３４へ順次格納する。
この後、移動有無判定部３６は、記憶部３４の受信結果データから歩行有無判定データを取得し、送信端末１０の移動有無判定を行う。
【０１３０】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、送信端末１０で歩行有無を判定し、演算装置３０で送信端末１０から通知された歩行有無判定データに基づいて送信端末１０の移動有無を判定するようにしたので、特に送信端末１０が人に取り付けられるアプリケーションにおいて、送信端末１０の移動有無を精度良く判定でき、結果として位置検知精度を改善できる。
【０１３１】
また、本実施の形態では、加速度センサ１４で計測した加速度データから歩行有無を判定する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、加速度センサ１４に代えて、歩行センサを設け、この歩行センサでの検出結果により、送信端末１０の移動有無を判定してもよい。この歩行センサは、歩数計などで用いられて、人の歩行の歩数を検出する一般的なものでよい。
【０１３２】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…位置検知システム、１０…送信端末、１１…送信制御部、１２…送信部、１３…アンテナ、１４…加速度センサ、２０…受信端末、２１…アンテナ、２２…受信部、２３…通信処理部、３０…演算装置、３１…端末制御部、３２…操作入力部、３３…画面表示部、３４…記憶部、３５…位置計算部、３６…移動有無判定部、３７…対象期間変更部、４０…通信回線、５０…部屋。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の送信間隔で電波を送信する送信端末と、
この送信端末からの前記電波を受信して受信電界強度を計測する複数の受信端末と、
これら受信端末で得られた前記受信電界強度を順次記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されている前記受信電界強度に基づいて前記送信端末の端末位置を計算する位置計算部とを有する演算装置と
を備え、
前記位置計算部は、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検知システムにおいて、
前記演算装置は、前記対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する移動有無判定部をさらに有し、
前記位置計算部は、前記移動有無判定部により前記送信端末の移動なしと判定された場合には前記最大受信電界強度に基づき前記端末位置を計算し、前記送信端末の移動ありと判定された場合には、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記演算装置は、前記対象期間における前記送信端末の移動速度を計算し、得られた前記移動速度に応じて前記対象期間の長さを変更する対象期間変更部をさらに有する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項４】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから当該対象期間における前記送信端末の移動距離または移動速度からなる判定要素データを計算し、得られた判定要素データに基づいて、当該対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項５】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから、当該対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項６】
請求項３に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記対象期間変更部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから前記移動速度を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項７】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて前記対象期間における自己の移動距離または移動速度からなる判定要素データを計算し、得られた前記判定要素データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記判定要素データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記判定要素データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記判定要素データに基づき前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項８】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて前記対象期間における自己の移動有無を判定し、この判定結果を示す判定データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記判定データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記判定データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記判定データのうち最新の判定データに基づき前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項９】
送信端末が、一定の送信間隔で電波を送信するステップと、
複数の受信端末が、前記送信端末からの前記電波を受信して受信電界強度を計測するステップと、
演算装置の記憶部が、前記受信端末で得られた前記受信電界強度を順次記憶するステップと、
前記演算装置の位置計算部が、前記記憶部に記憶されている前記受信電界強度に基づいて前記送信端末の端末位置を計算する位置計算ステップとを備え、
前記位置計算ステップは、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の位置検知方法において、
前記演算装置の移動有無判定部が、前記対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する移動有無判定ステップをさらに備え、
前記位置検出ステップは、前記移動有無判定ステップにより前記送信端末の移動なしと判定された場合には前記最大受信電界強度に基づき前記端末位置を計算し、前記送信端末の移動ありと判定された場合には、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の位置検知方法において、
前記演算装置の対象期間変更部が、前記対象期間における前記送信端末の移動速度を計算し、得られた前記移動速度に応じて前記対象期間の長さを変更する対象期間変更ステップをさらに備えることを特徴とする位置検知方法。
【請求項１】
一定の送信間隔で電波を送信する送信端末と、
この送信端末からの前記電波を受信して受信電界強度を計測する複数の受信端末と、
これら受信端末で得られた前記受信電界強度を順次記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されている前記受信電界強度に基づいて前記送信端末の端末位置を計算する位置計算部とを有する演算装置と
を備え、
前記位置計算部は、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検知システムにおいて、
前記演算装置は、前記対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する移動有無判定部をさらに有し、
前記位置計算部は、前記移動有無判定部により前記送信端末の移動なしと判定された場合には前記最大受信電界強度に基づき前記端末位置を計算し、前記送信端末の移動ありと判定された場合には、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記演算装置は、前記対象期間における前記送信端末の移動速度を計算し、得られた前記移動速度に応じて前記対象期間の長さを変更する対象期間変更部をさらに有する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項４】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから当該対象期間における前記送信端末の移動距離または移動速度からなる判定要素データを計算し、得られた判定要素データに基づいて、当該対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項５】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから、当該対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項６】
請求項３に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記加速度データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記加速度データを順次記憶し、
前記対象期間変更部は、前記記憶部で記憶している前記加速度データのうち、前記対象期間に得られた加速度データから前記移動速度を計算する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項７】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて前記対象期間における自己の移動距離または移動速度からなる判定要素データを計算し、得られた前記判定要素データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記判定要素データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記判定要素データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記判定要素データに基づき前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項８】
請求項２に記載の位置検知システムにおいて、
前記送信端末は、加速度センサにより計測した加速度データを順次保持し、これら加速度データに基づいて前記対象期間における自己の移動有無を判定し、この判定結果を示す判定データを前記電波により順次送信し、
前記受信端末は、前記電波により前記判定データを受信し、
前記記憶部は、前記受信端末で得られた前記判定データを順次記憶し、
前記移動有無判定部は、前記記憶部で記憶している前記判定データのうち最新の判定データに基づき前記送信端末の移動有無を判定する
ことを特徴とする位置検知システム。
【請求項９】
送信端末が、一定の送信間隔で電波を送信するステップと、
複数の受信端末が、前記送信端末からの前記電波を受信して受信電界強度を計測するステップと、
演算装置の記憶部が、前記受信端末で得られた前記受信電界強度を順次記憶するステップと、
前記演算装置の位置計算部が、前記記憶部に記憶されている前記受信電界強度に基づいて前記送信端末の端末位置を計算する位置計算ステップとを備え、
前記位置計算ステップは、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち、端末位置計算の対象となる対象期間内に得られた受信電界強度の最大受信電界強度を当該受信端末ごとに選択し、これら最大受信電界強度から前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の位置検知方法において、
前記演算装置の移動有無判定部が、前記対象期間における前記送信端末の移動有無を判定する移動有無判定ステップをさらに備え、
前記位置検出ステップは、前記移動有無判定ステップにより前記送信端末の移動なしと判定された場合には前記最大受信電界強度に基づき前記端末位置を計算し、前記送信端末の移動ありと判定された場合には、前記記憶部で記憶している前記受信電界強度のうち最新の受信電界強度に基づき前記端末位置を計算する
ことを特徴とする位置検知方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の位置検知方法において、
前記演算装置の対象期間変更部が、前記対象期間における前記送信端末の移動速度を計算し、得られた前記移動速度に応じて前記対象期間の長さを変更する対象期間変更ステップをさらに備えることを特徴とする位置検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−３２１５２（Ｐ２０１２−３２１５２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９０２３（Ｐ２０１０−１６９０２３）
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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