方向探知装置
【課題】マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能な方向探知装置を提供する。
【解決手段】今回の測定時の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）および１回前の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）から角度差ΔＤを算出し、この角度差ΔＤと無線タグまでの推定距離Ｒとから、無線タグの推定移動距離Ｂを決定する。その推定移動距離Ｂの移動可能性に応じた重み係数Ｗを決定し、推定移動距離Ｂが、移動可能な距離でない場合には、小さい重み係数Ｗを決定する。よって、マルチパスの影響により、突然、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が大きく変化し、それにより、推定移動距離Ｂが大きくなると、重み係数Ｗは小さい値となる。この重み係数Ｗを用いて複数回分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均を行って第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができ、精度のよい方向探知が可能となる。
【解決手段】今回の測定時の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）および１回前の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）から角度差ΔＤを算出し、この角度差ΔＤと無線タグまでの推定距離Ｒとから、無線タグの推定移動距離Ｂを決定する。その推定移動距離Ｂの移動可能性に応じた重み係数Ｗを決定し、推定移動距離Ｂが、移動可能な距離でない場合には、小さい重み係数Ｗを決定する。よって、マルチパスの影響により、突然、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が大きく変化し、それにより、推定移動距離Ｂが大きくなると、重み係数Ｗは小さい値となる。この重み係数Ｗを用いて複数回分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均を行って第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができ、精度のよい方向探知が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグなど、電波を発する発信機の方向を探知する方向探知装置に関し、特に、発信機の方向探知精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発信機からの電波到来方向を探知することで発信機の方向を探知する装置が知られている。電波の到来方向を探知する装置は、基本的には、アンテナの指向性を変化させつつ、各指向性において電波を受信して受信強度を測定し、受信強度の比較に基づいて電波の到来方向を決定している。このような装置として、たとえば、特許文献１、２の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の装置では、円の中心に１本のアンテナ、円周上に等間隔に６本のアンテナを配置し、各アンテナにつながったコンデンサの電荷を変化させることで、指向性を変化させ、１２方向で電波を受信して方向を探知している。アンテナの指向性と電波の到来方向が合っていると、測定できる電波の強度が大きくなるので、各方向の電波強度を比較し最も強度の大きい方向を電波の到来方向としている。また、特許文献２には、最も大きい受信強度と次に大きい受信強度の差から電波の到来方向を推定することが開示されている。
【０００４】
このように発信機の方向を探知する装置を用いて、無線タグなどの発信機を人に携帯させることで、人の位置を把握したいという要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３６０８０号公報
【特許文献２】特許第４２３２６４０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、発信機を人が携帯する場合、人の移動により発信機を中心とした場合の周囲環境が種々変化することになり、また、人が携帯するため、発信機の向きも種々変化する。これらの要因によって、マルチパスが生じて、直接波よりも強い間接波が検出されることにより、実際には発信機が存在しない方向を、発信機が存在する方向として誤って推定してしまうことがある。なお、実際には発信機が存在しない方向であるにも関わらず、誤って推定してしまった方向、あるいは、その方向に存在する発信機をゴーストという。また、人が携帯していることから、ゴーストの出現方向は常に変化しており、一定ではない。
【０００７】
その結果、単純に最も電波強度が強い方向を電波の到来方向と推定したり、また、受信強度と次に大きい受信強度の差から電波の到来方向を推定する方法では、方向推定精度が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能な方向探知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、
指向性を切り替えつつ電波を受信し、受信した電波の強度に基づいて発信機からの電波到来方向を決定することで、発信機の方向を探知する方向探知装置であって、指向性を切り替えつつ、各指向性において受信した電波の受信強度を、指向性とともに記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている記憶内容から、各指向性における受信強度を比較して、発信機の推定方向を決定する第１段階方向推定手段と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向、および、過去複数回分の推定方向の加重平均により、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向を修正した第２段階の推定方向を逐次決定する第２段階方向推定手段を備える。
【００１０】
その第２段階方向推定手段は、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向と、第２段階方向推定手段で推定した１回前の推定方向との角度差を算出する角度差算出手段と、その角度差算出手段で算出した角度差と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの距離とに基づいて、発信機の推定移動距離を決定する移動距離推定手段と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向に対して、移動距離推定手段で決定した推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定する係数決定手段とを有し、記第１段階方向推定手段で決定した推定方向を最新のものから過去所定数用いるとともに、それら推定方向に対応する重み係数を用いて、加重平均により、第２段階の推定方向を決定する。
【００１１】
このように、本発明では、最新の推定方向および１回前の推定方向との角度差と、最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの推定距離とに基づいて、発信機の推定移動距離を決定している。そして、その推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定している。よって、推定移動距離が、移動可能な距離でない場合には、小さい重み係数を決定することになるので、マルチパスの影響により、突然、第１段階方向推定手段による推定方向が大きく変化し、それにより、推定移動距離が移動困難な距離になると、重み係数は小さい値となる。この重み係数を用いて所定数分の推定方向の加重平均を行って第２段階の推定方向を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができる。よって、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能となる。
【００１２】
なお、重み係数は、推定移動距離の移動可能性が低いほど、段階的に小さくしてもよいし、また、推定移動距離の移動可能性が低くなるに従って、連続的に小さくしてもよい。
【００１３】
請求項２記載の発明では、
前記第１段階方向推定手段は、全体の推定方向範囲を複数領域に分割して、いずれかの領域を前記発信機の推定方向として選択するものであり、
前記発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、前記第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線が不連続境界線に設定されており、この不連続境界線により、前記第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲が複数に区分されて複数の連続領域が設定されており、
前記第１段階方向推定手段で推定した推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、前記発信機が存在する連続領域であるとする第１連続領域決定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向が、どの連続領域に含まれるかを決定する第２連続領域決定手段と、
前記第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、前記第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する領域変化判断手段と、を備え、
前記第２段階方向推定手段は、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数よりも少ない場合には、前記推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして前記第２段階の推定方向を決定し、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数となった場合には、前記推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する。
【００１４】
第１段階の推定方向が誤っており、その推定方向へ発信機が移動するためには、壁、塀など、その発信機を携帯する者は通過することができない遮蔽物を通過することになるとしても、推定移動距離の移動可能性に応じて重み係数を決定する場合、推定移動距離が短ければ大きい重み係数を決定してしまう。
【００１５】
そこで、請求項２の発明では、発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線を不連続境界線として設定し、この不連続境界線により、第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲を複数の連続領域に区分する。そして、発信機が存在する連続領域を２つの連続領域決定手段（第１連続領域決定手段、第２連続領域決定手段）により別々に決定する。第１連続領域決定手段は、第１段階の推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、発信機が存在する連続領域であるとする。推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれている場合には、発信機が存在する連続領域を誤って推定している可能性は極めて低いので、この連続領域を正しく方向推定したときの連続領域と考える。
【００１６】
そして、領域変化判断手段において、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する。第２連続領域決定手段は、第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向のみを用いて連続領域を決定するので、ここで決定する連続領域は誤っている可能性がある。加えて、連続領域は不連続境界線により区分されているのであるから、その不連続境界線の一部に設置された扉等を通過する、あるいは遮蔽物を避けて回りこむなど、限られた経路でしか異なる連続領域へ移動することができない。
【００１７】
そこで、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なったとの判断回数がまだ所定回数連続しない場合には、第１段階の推定方向が誤っている可能性を排除できないと考え、推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして第２段階の推定方向を決定する。これにより、不連続境界線を越える現実にはありえない移動となってしまう第１段階の推定方向について、その影響を低くして第２段階の推定方向を決定することができる。
【００１８】
さらに、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なったとの判断回数が所定回数連続した場合には、第１段階の推定方向は誤推定ではなかったと考える。そして、推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値にしていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する。つまり、誤推定ではなかったと判断した場合には、重み係数を大きい値に修正して、第２段階の推定方向を再決定することになる。これにより、第１段階の推定方向が正しい方向であるものに対して大きい重み係数を設定して第２段階の推定方向を決定することになる。よって、方向推定精度がより向上する。
【００１９】
ここで、上記重み係数決定手段において決定する重み係数の最小値は０であってもよいが、請求項３のように、係数決定手段は、最も小さい重み係数を０よりも大きい値とすることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、仮に、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができるからである。ゴーストの影響を迅速に小さくすることができる理由を以下に説明する。１回目測定時の電波は、マルチパスによる間接波が強いが、２回目以降の電波は、発信機の本来の方向からである場合を想定する。この場合において、２回目の第１段階の推定方向に対する重み係数を０としてしまうと、加重平均により算出する２回目の第２段階の推定方向は、結局、１回目測定時の第１段階の推定方向と同じとなる。また、その結果、さらに、３回目の測定が発信機の本来の方向からの電波であったとしても、加重平均により算出する３回目測定時の第２段階の推定方向も、１回目測定時の第１段階の推定方向と同じとなる可能性もある。特に１回目のゴーストが本来の方向からの差が大きくなるに従って同じとなる傾向が高まる。更に加重平均に使う過去分のデータ数が多いほどやはり１回目のゴーストの影響が残り易く２回目以降の本来の位置の影響が出にくく、１回目と同じ方向になる傾向が高まる。つまり、重み係数０を採用すると、１回目にゴーストが出た場合における本来の位置への制御判断の修正が遅くなる。
【００２１】
これに対して、重み係数の最小値を０よりも大きい値とすれば、仮に、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであっても、２回目測定時の電波が、発信機の本来の方向からの電波であれば、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階の推定方向は、１回目測定時の第１段階の推定方向よりは、２回目測定時の第１段階の推定方向に近い方向となる。さらに、３回目測定時の電波が、発信機の本来の方向からの電波であれば、３回目測定時の第２段階の推定方向は、２回目測定時の第２段階の推定方向より、さらに、３回目測定時の第１段階の推定方向に近い方向となる。このように、重み係数の最小値を０よりも大きい値とすれば、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００２２】
こういった人の位置方向特定は、その性質上、迅速であることは望まれるが方向はある程度が特定できれば良く、厳密な角度の一致が必要ないことを考えれば、だいたいの方向であっても迅速にゴーストの影響を緩和できる制御方法は、人の位置特定を迅速にできるということに繋がり、本懐を遂げることができると言え、効果的である。
【００２３】
さらに、請求項４記載のように、係数決定手段は、第１段階方向推定手段による前回の推定方向が存在しない初回測定時は、推定移動距離の移動可能性が最も高い場合に決定する重み係数よりも、小さい値の重み係数を決定することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであり、２回目測定時の電波が発信機の本来の方向からの電波である場合に、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階の推定方向を、より、２回目測定時の第１段階の推定方向に近づけることができる。よって、より迅速に、ゴーストの影響を小さくすることができる。
【００２５】
また、請求項５記載のように、第２段階方向推定手段は、第１段階方向推定手段で決定し、過去所定数分に含まれる推定方向であっても、所定時間以上経過している場合には、その推定方向は用いずに、第２段階の推定方向を決定することが好ましい。このようにすれば、信頼性の低い古い推定方向を除外して第２段階の推定方向を決定することになるので、第２段階の推定方向の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る無線タグリーダの構成図である。
【図２】本実施形態の無線タグリーダが実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図４】第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】推定移動距離Ｂを算出する式１の計算内容を説明する図である。
【図６】本実施形態の効果を示す実験結果であって、開始位置が３ｍの場合である。
【図７】本実施形態の効果を示す実験結果であって、開始位置が８ｍの場合である。
【図８】家屋の平面形状と無線タグリーダ１００の配置との関係の一例を示す図である。
【図９】無線タグリーダ１００が第１段階方向推定により無線タグの方位を推定する１２領域を示している。
【図１０】第２実施形態において無線タグリーダ１００を設置する際に行なう処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態において図２のステップＳ７に代えて実行する改良第２段階方向推定処理Ｓ１００を示すフローチャートである。
【図１２】図１１を実行することによるシーケンスを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の方向探知装置としての機能を備えた無線タグリーダであり、この無線タグリーダは、無線タグ（図示せず）を発信機とし、その無線タグの方向探知を行う。図１は、本実施形態に係る無線タグリーダの構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の無線タグリーダは、アンテナ部１、分配器３、復調器４、電力検出回路５、方向探知コンピュータ６を備えている。アンテナ部１は、電子制御導波器アレーアンテナ装置であり、１本の励振素子１０と、その励振素子１０を中心とする円周上に等間隔に設けられた６本の非励振素子１１〜１６とを備えている。これらはいずれも直棒形状であり、その長さは、たとえば、いずれも約λ／４となっている。
【００２９】
これら励振素子１０、非励振素子１１〜１６は、接地導体１７の上に、その接地導体１７から絶縁された状態に設けられている。その接地導体１７は、励振素子１０や非励振素子１１〜１６に対して十分に大きい広さ（たとえば半径λ／２）を有している。
【００３０】
励振素子１０の給電点は、同軸ケーブル１９を介して分配器３に接続されており、外部の無線タグから送信され励振素子１０によって受信された電波を示す受信信号は、分配器３に供給される。
【００３１】
非励振素子１１〜１６には、可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆがそれぞれ接続されている。この可変リアクタンス回路１８は、電子制御導波器アレーアンテナ装置において一般的に用いられるものと同一の回路であり、たとえば、バイアス電圧が印加されることによってリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子（例えば可変容量ダイオード）を含む回路として構成される。この回路は、高周波的に接地導体１７に接続され、方向探知コンピュータ６の後述する可変リアクタンス制御部６１によってリアクタンス値が電子的に変化させられる。このリアクタンス値が変化させられることにより、アンテナ部１は指向性が変化する。
【００３２】
分配器３は、励振素子１０から供給される受信信号を復調器４と電力検出回路５に分配する。復調器４では、分配器３から供給された受信信号から変調情報（搬送波によって搬送されたデジタル情報）を復調する。
【００３３】
電力検出回路５は、分配器３から供給された受信信号の電力の大きさ（電力値）を検出する回路である。この電力検出回路５は、無線信号の電力を検出する種々の公知の回路を用いることができ、たとえばダイオード検波器を含む回路構成のものである。この電力検出回路５で検出された電力値（以下、RSSI値）を示すRSSI値信号は図示しないＡＤ変換回路を介して方向探知コンピュータ６の記憶部６２に供給される。
【００３４】
方向探知コンピュータ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等（いずれも図示せず）を備えており、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、可変リアクタンス制御部６１、方向探知部６３として機能する。また、方向探知コンピュータ６は、記憶部６２も有している。
【００３５】
可変リアクタンス制御部６１は、図示しないメモリに記憶されたデジタル電圧値を参照して、内蔵した６個のＤＡ変換器（図示せず）を用いてそのデジタル電圧値をアナログのバイアス電圧値に変換し、このバイアス電圧値をリアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）として各可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆに出力する。上記デジタル電圧値は、予め設定された複数の方向角（本実施形態では、０°から３３０°まで３０°毎）にビームを形成する複数の指向性ビームパターンに対して記憶されている。可変リアクタンス制御部６１は、リアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）を切り替えることにより、指向性ビームパターンを、０°から３３０°まで３０°ずつ順次変化させる指向性変化処理を行う。なお、メモリに記憶されたデジタル電圧値は、実験に基づいて予め求められた値である。
【００３６】
記憶部６２には、可変リアクタンス制御部６１から、設定された指向性（０°から３３０°まで３０°毎）を示す信号が入力されるとともに、電力検出回路５からRSSI値が入力される。記憶部６２は、これら指向性とRSSI値とを対応付けて記憶する。この記憶部６２が特許請求の範囲の記憶手段に相当する。
【００３７】
方向探知部６３は、記憶部６２に記憶されている記憶内容を用いて無線タグの方向探知を行う。この方向探知部６３の処理は、図２を用いて詳しく説明する。図２は、本実施形態の無線タグリーダが実行する処理を示すフローチャートである。次に、この図２を説明する。このフローチャートは、無線タグからの電波を受信できた場合、所定周期（たとえば１２５ｍｓ）毎に実行する。なお、無線タグからの電波を受信できたかどうかは、たとえば、復調器４により復調した信号に基づいて判断し、また、このフローチャートは、無線タグのＩＤ毎に実行する。
【００３８】
まず、ステップＳ１では、指向性を設定する。この処理は可変リアクタンス制御部６１が行う。設定する指向性は、具体的には、初回の実行時は、所定の初期方向（たとえば０°）であり、２回目以降は、現在の指向性を３０°変化させる。
【００３９】
続くステップＳ２では、ステップＳ１で設定した指向性で電波を受信する。そして、ステップＳ３では、ステップＳ２で受信した電波の受信強度を測定する。この受信強度は、具体的には前述のRSSI値であり、ステップＳ３では、このRSSI値を検出するとともに、検出したRSSI値を、ステップＳ１で設定した指向性と対応付けて記憶部６２に記憶する。
【００４０】
続くステップＳ４では、全方向において受信強度を測定したか否かを判断する。この判断が否定判断であればステップＳ１へ戻り、肯定判断であればステップＳ５へ進む。ステップＳ５は特許請求の範囲の第１段階方向推定手段に相当し、第１段階方向推定処理を行う。この第１段階方向推定処理では、まず、ステップＳ１〜Ｓ４の繰り返しにより記憶部６２に記憶した全方向のRSSI値から、最大のRSSI値を決定する。そして、その最大のRSSI値に対応する方向を電波到来方向として推定する。以下、このステップＳ５で推定した方向を第１段階推定方向Ｄ１という。
【００４１】
続くステップＳ６では、ステップＳ５の推定結果を記憶部６２の履歴保存領域に保存する。続くステップＳ７は、特許請求の範囲の第２段階方向推定手段に相当しており、第２段階方向推定処理を行う。第２段階方向推定処理は、ステップＳ５で推定した最新の第１段階推定方向Ｄ１と過去所定数分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均により、最新の第１段階推定方向を修正した第２段階推定方向Ｄ２を逐次決定する。この第２段階方向推定処理の詳細は後述する。
【００４２】
続くステップＳ８では、ステップＳ７で推定した第２段階推定方向Ｄ２を出力する。その後、ステップＳ１へ戻る。
【００４３】
次に、ステップＳ７で実行する第２段階方向推定処理を詳しく説明する。図３は、第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ７０１では、直前のステップＳ５で推定した最新の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）と、前回の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）との角度差ΔＤを算出する。このステップＳ７０１が特許請求の範囲の角度差算出手段に相当する。
【００４４】
続くステップＳ７０２〜ステップＳ７０４は、特許請求の範囲の移動距離推定手段に相当する処理であり、前回測定時から今回測定時までの無線タグの推定移動距離Ｂを算出する。まず、ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で算出した角度差ΔＤが０か否かを判断する。この判断が肯定判断である場合（角度差ΔＤが０である場合）にはステップＳ７０４へ進み、否定判断である場合（角度差ΔＤが０でない場合）にはステップＳ７０３へ進む。
【００４５】
ステップＳ７０３、Ｓ７０４では、いずれも、前回の方向推定時から今回の方向推定時までの間の推定移動距離Ｂを算出する。ステップＳ７０３では、まず、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）とを比較して、いずれか大きい値を次の計算に用いる推定距離Ｒに決定する。なお、推定距離Ｒ（Ｎ）、Ｒ（Ｎ−１）は、いずれも、RSSI値と距離との予め記憶された関係と、ステップＳ３で記憶したRSSI値のうち推定距離Ｒの方向（すなわち、第１段階推定方向）に指向性を向けたときのRSSI値とから決定する。次に、比較の結果により決定した推定距離Ｒと、ステップＳ７０１で算出した角度差ΔＤから、下記式（１）により、推定移動距離Ｂを算出する。
（式１） Ｂ＝２Ｒ×ｓｉｎ（ΔＤ／２）
図５は、この式１の計算内容を説明する図である。この図において原点Ｏが無線タグリーダの位置である。この図に示すように、推定移動距離Ｂは、推定距離Ｒを斜辺とする直角三角形に近似させて算出する。また、この図の例は、推定距離Ｒ（Ｎ−１）と推定距離Ｒ（Ｎ）を比較すると、推定距離Ｒ（Ｎ−１）の方が長いので、推定距離Ｒ（Ｎ−１）を斜辺とする直角三角形により推定移動距離Ｂを算出している。
【００４６】
一方のステップＳ７０４では、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）との差の絶対値を推定移動距離Ｂとして算出する。
【００４７】
ステップＳ７０３またはＳ７０４を実行後はステップＳ７０５を実行する。ステップＳ７０５〜ステップＳ７０９は、推定移動距離Ｂの移動可能性（換言すれば推定移動距離Ｂの妥当性）に応じた重み係数Ｗを設定する処理であり、特許請求の範囲の係数決定手段に相当する。まず、ステップＳ７０５では、ステップＳ７０３またはＳ７０４で算出した推定移動距離Ｂが、２×ｔよりも小さいか否かを判断する。ここで、ｔは、測定間隔（ｓ）である。また、「２」は、無線タグは人が携帯するものであり、人の移動速度は、通常、２ｍ／ｓよりも小さいことに基づく数値である。よって、推定移動距離Ｂが２×ｔよりも小さい場合には、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性は高い。この判断が肯定判断である場合にはステップＳ７０６へ進み、否定判断である場合にはステップＳ７０７へ進む。
【００４８】
ステップＳ７０６では、重み係数Ｗ（Ｎ）にｗｅｉｇｈｔ１を設定する。本実施形態では、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中から選択して重み係数Ｗを設定するようになっており、このｗｅｉｇｈｔ１は、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で最も大きい重み係数である。このステップＳ７０６を実行後はステップＳ７１０へ進む。
【００４９】
推定移動距離Ｂが２×ｔ以上であった場合に実行するステップＳ７０７では、推定移動距離Ｂが、１０×ｔよりも小さいか否かを判断する。この「１０」は、人の移動速度は、速く走っても１０ｍ／ｓは越えないと考えられることに基づく数値である。よって、推定移動距離Ｂが１０×ｔよりも小さい場合には、ある程度は、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性があると言え、推定移動距離Ｂが１０×ｔ以上である場合には、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性は極めて低いと言える。このステップＳ７０７の判断が肯定判断であった場合には、ステップＳ７０８へ進み、否定判断であった場合にはステップＳ７０９へ進む。
【００５０】
ステップＳ７０８では、重み係数Ｗ（Ｎ）に、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で中間の大きさの値であるｗｅｉｇｈｔ２を設定する。一方、ステップＳ７０９では、重み係数Ｗ（Ｎ）に、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で最も小さい値であるｗｅｉｇｈｔ３を設定する。なお、推定移動距離Ｂを算出することができない初回の測定時も、ステップＳ７０５、ステップＳ７０７をともに否定判断して、このステップＳ７０９を実行する。すなわち、推定移動距離Ｂを算出することができない初回の測定時も、最も小さい重み係数Ｗを設定する。これらステップＳ７０８、Ｓ７０９を実行後はステップＳ７１０へ進む。
【００５１】
ステップＳ７１０では、測定回数Ｎが、加重平均を算出するデータ数Ｍよりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定判断であればステップＳ７１１へ進み、否定判断であればステップＳ７１２へ進む。
【００５２】
ステップＳ７１１では、角度合計値ＳｕｍＶおよび重み係数合計値ＳｕｍＷの初期化を行う。一方、ステップＳ７１２では、これら角度合計値ＳｕｍＶ、重み係数合計値ＳｕｍＷの初期化に加えて、ｋの初期値（ｋ＝Ｎ−Ｍ）を設定する。
【００５３】
続くステップＳ７１３以降は図４に示す。ステップＳ７１３以降では、加重平均により、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を算出する。まず、ステップＳ７１３において、下記式２、３を算出する。なお、下記式２、３において、Ｄ１（ｋ）は、図２のステップＳ５で推定した値であり、Ｗ（ｋ）は、図３のステップＳ７０５〜Ｓ７０９で決定した値である。
（式２） ＳｕｍＶ＝ＳｕｍＶ＋Ｄ１（ｋ）＋Ｗ（ｋ）
（式３） ＳｕｍＷ＝ＳｕｍＷ＋Ｗ（ｋ）
ステップＳ７１４ではｋに１を加え、ステップＳ７１５へ進む。ステップＳ７１５では、ｋがＮを越えたか否かを判断する。この判断が否定判断であればステップＳ７１３へ戻り、肯定判断であればステップＳ７１６へ進む。
【００５４】
ステップＳ７１６では、Ｎ回目の測定における第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を、下記式４から算出する。式４において「ｍｏｄ」は、余りを求める関数であり、式４の右辺は、「ＳｕｍＶ／ＳｕｍＷ」を３６０で割った余りを求める式である。
（式４） Ｄ２（Ｎ）＝ｍｏｄ（ＳｕｍＶ／ＳｕｍＷ，３６０）
図６、図７は本実施形態の効果を示す実験結果である。図６のデータは、無線タグを携帯した人が、無線タグリーダから６０°の方向に３ｍ離れた位置から無線タグリーダに向かって、秒速１ｍ／ｓでまっすぐ進んだとき結果である。この図６（Ａ）は、この実験において得た第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を、タグまでの推定距離Ｒ、重み係数Ｗ、推定移動距離Ｂ等とともに示している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）をグラフ化したものである。
【００５５】
なお、この図６の実験では、測定間隔ｔを０．１２５（ｓ）とし、平均を算出するデータ数Ｍを４、重み係数Ｗ１、Ｗ２の境界距離を０．２５ｍ、重み係数Ｗ２、Ｗ３の境界距離を１．２５ｍとし、重み係数Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３をそれぞれ８、４、１としている。
【００５６】
前述のように、実験は、６０°の方向に３ｍ離れた位置から無線タグリーダに向かってまっすぐ進んでいるにも関わらず、図６（Ｂ）に示すように、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）は、測定回数５、９のところで、マルチパスの影響により方向が急激に変化している。しかしながら、測定回数５、９のときは、推定移動距離Ｂがそれぞれ２．７５（ｍ）、２．７９（ｍ）となる結果、重み係数Ｗがいずれも１に設定される。そのため、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）は、測定回数５、９のときも、ほぼ６０°の方向となる。
【００５７】
図７も図６と同様の実験であり、図６との違いは、図６の実験ではスタート位置が３ｍであったのに対して図７の実験では８ｍであることのみである。図７においても、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）は、測定回数５、９のところで方向が急激に変化しているが、測定回数５、９のときは、推定移動距離Ｂがそれぞれ７．７８（ｍ）、７．３５（ｍ）となる結果、重み係数Ｗがいずれも１に設定される。そのため、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）は、測定回数５、９のときも、ほぼ６０°の方向となる。
【００５８】
なお、遠い距離からスタートする場合、前述の式１から分かるように、角度差ΔＤが同じであっても、算出される推定移動距離Ｂが長くなり、その結果、重み係数Ｗが低い値となる。たとえば、７回目、８回目の測定では、角度差ΔＤは４．６２であり、図６では、測定回数Ｎ＝７に示されるように、角度差ΔＤが４．６２であると、重み係数は８となっているが、図７では重み係数Ｗが４となっている。
【００５９】
以上、説明した本実施形態によれば、今回の測定時の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）および１回前の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）から角度差ΔＤを算出しており、この角度差ΔＤと、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）および前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）との比較から決定した推定距離Ｒとから、無線タグの推定移動距離Ｂを決定している。そして、その推定移動距離Ｂの移動可能性が低いほど小さい重み係数Ｗを決定している。よって、マルチパスの影響により、突然、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が大きく変化し、それにより、推定移動距離Ｂが大きくなると、重み係数Ｗは小さい値となる。この重み係数Ｗを用いて複数回分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均を行って第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができる。よって、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能となる。
【００６０】
さらに、上述の図６、図７の実験では、重み係数Ｗの最小値を１、つまり、０よりも大きい値としている。このようにすると、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００６１】
詳しく説明すると、１回目測定時の電波はマルチパスによる間接波が強いが、２回目測定時の電波は、無線タグの本来の方向からの電波であった場合、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に対する重み係数Ｗ（２）は小さい値となる。ここで、この重み係数Ｗ（２）を０としてしまうと、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）は、結局、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）と同じとなる。また、その結果、さらに、３回目の測定が無線タグの本来の方向からの電波であったとしても、加重平均により算出する３回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（３）も、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）と同じとなる可能性もある。
【００６２】
これに対して、重み係数Ｗの最小値を０よりも大きい値とすれば、仮に、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであっても、２回目測定時の電波が、無線タグの本来の方向からの電波であれば、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）は、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）よりは、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に近い方向となる。さらに、３回目測定時の電波が、無線タグの本来の方向からの電波であれば、３回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（３）は、２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）より、さらに、３回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（３）に近い方向となる。このように、重み係数Ｗの最小値を０よりも大きい値とすれば、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００６３】
また、図６、図７の実験では、推定移動距離Ｂを算出することができない初回測定時は、重み係数Ｗを最も小さい値「１」に設定している。この実験の場合には、初回測定時の推定方向はゴーストではない。しかし、この実験のように、初回測定時の重み係数Ｗを最も小さい値に設定しておけば、仮に、初回測定時の推定方向がゴーストであり、２回目測定時の電波が無線タグの本来の方向からの電波である場合に、２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）を、より、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に近づけることができる。よって、より迅速に、ゴーストの影響を小さくすることができる。
【００６４】
そして、迅速に、ゴーストの影響を小さくできることは、人の位置特定を迅速にできるということに繋がり、本懐を遂げることができると言え、効果的である。
【００６５】
（第２実施形態）
第２実施形態では、不連続境界線により区別される複数の連続領域に対してそれぞれ異なるラベル（連続領域ラベル）を設定し、この連続領域ラベルが異なるラベルへと変化した場合に、第２段階方向推定の重み係数をひとまず小さい係数に仮設定し、異なる連続領域ラベルへの移動が確実だと判断できた場合に、仮設定した重み係数を遡及して修正する。
【００６６】
まず、連続領域ラベルについて説明する。連続領域ラベルは、不連続境界線により区別される個々の連続領域に対してそれぞれ設定したラベルである。不連続境界線とは、家屋の壁、塀など、人が通ることができない遮蔽物が存在する部分である。異なる連続領域への移動は、壁、塀などの遮蔽物を回りこんで移動するか、あるいは、遮蔽物の一部に扉等の通路が設けられている場合にその通路を通るなど、限られた経路でしか移動できない。
【００６７】
図８は、家屋の平面形状と無線タグリーダ１００の配置との関係の一例を示す図である。図８において、１１０は家屋の壁であり、この壁１１０により家屋内と家屋外とは不連続となっている。そのため、玄関扉１１２を通る場合以外には、家屋内と家屋外との移動は不可能である。
【００６８】
図９は、無線タグリーダ１００が第１段階方向推定（図２のＳ５）により無線タグの方位を推定する１２領域を示している。無線タグリーダ１００を図８に示す位置に配置した場合、図９における領域１と領域Ｇとの間には壁部１１１が存在することから、領域１と領域Ｇとの間を直接行き来することはできない。そこで、領域１と領域Ｇとの間は不連続境界線１２０とする。また、領域５は主として屋外部分であり、領域Ａは主として屋内部分である。この領域５の屋外部分と領域Ａの屋内部分との間も、玄関扉１１２を通る以外には行き来することができない。そこで、領域５と領域Ａとの間も不連続境界線１２１としている。
【００６９】
図９に示すように、２つの不連続境界線１２０、１２１が存在する場合には、無線タグリーダ１００が第１段階推定方向Ｄ１を決定する領域が２つに分けられる。本実施形態では、この２つを連続領域ラベルにより区別する。連続領域ラベルは、ここではα、βとする。連続領域αには、図９に示す数字領域、領域１〜５が含まれ、連続領域βには、図９に示すアルファベット領域、領域Ａ〜領域Ｇが含まれる。
【００７０】
なお、不連続境界線は、図９に示した具体的位置には限定されない。しかし、後述するように、連続領域ラベルは第１段階推定方向Ｄ１から決定する。従って、不連続境界線は、第１段階方向推定において推定する領域の境界上に設定する。
【００７１】
第１実施形態で説明したように、無線タグの移動距離の移動可能性を考慮することで、マルチパスの影響を低減することができる。しかし、移動距離だけでは不連続境界線を越える、現実にはありえない移動を排除できない。その理由を図８を用いて説明する。
【００７２】
図８において、破線Ｌ１は家人の移動線であり、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ時刻ｔ１、ｔ２における家人の位置である。Ｐ２地点において家人が携帯する無線タグの電波が、玄関扉１１２に反射した場合には、矢印Ｙ１、Ｙ２の経路を通り無線タグリーダ１００に受信される。この場合、無線タグリーダ１００は、矢印Ｙ２方向から電波を受信するため、第１段階方向推定において、家人の位置をＰ２−１と判定してしまう恐れがある。しかし、この場合には、移動距離が大きいことから、Ｐ２−１に対する重み係数Ｗが低く設定されて第２段階方向推定が行われるので、マルチパスの影響を低く抑えることができる。
【００７３】
また、無線タグの電波が、無線タグリーダ１００に近い壁部１１１に反射して、矢印Ｘ１、Ｘ２の経路を通り無線タグリーダ１００に受信された場合には、無線タグリーダ１００は、第１段階方向推定において、家人の位置をＰ２−２と判定してしまう恐れがある。この場合、Ｐ１とＰ２−２との間の距離が長くないことから、Ｐ２−２に対する重み係数Ｗは低い値に設定されない。つまり、壁部１１１を越える、実際には移動できない位置Ｐ２−２に対して高い重みを設定してしまう恐れがある。
【００７４】
そこで、第２実施形態では、第１段階推定方向Ｄ１の属する連続領域ラベルが、デフォルトラベルとは異なる場合には、ひとまず、重み係数Ｗを小さい値に設定する。なお、デフォルトラベルは、その設定時においては、無線タグがほぼ確実に存在していたと考えることができる連続領域を示すラベルである。
【００７５】
次に、第２実施形態における方向推定処理をフローチャートを用いて説明する。図１０は無線タグリーダ１００を設置する際に行なう処理を示すフローチャートである。無線タグリーダ１００の設置時には、まず、ステップＳ１１で不連続境界線を設定する。この処理は、図９に例示したように、隣接する領域との間、あるいは、領域内に壁等が存在することにより、隣の領域への移動が制限される場合に、隣の領域との境界線を不連続境界線として設定する処理である。この処理は、設置時に、人による設定操作により行われる。
【００７６】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で設定された不連続境界線により全推定範囲を区分して複数の連続領域を設定し、各連続領域にラベル（識別符号）を設定する。このステップＳ１２を実行した後に測定を開始する。
【００７７】
測定開始した後に実行する処理は、ステップＳ７を除き、図２に示した処理と同一である。
【００７８】
第２実施形態では、図２のステップＳ７において、図１１に示す改良第２段階方向推定処理Ｓ１００を実行する。この改良第２段階方向推定処理Ｓ１００では、まず、ステップＳ１０１にて、今回の第１段階方向推定処理（Ｓ５）で推定した第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が、図１０のステップＳ１２でラベリングした連続領域のうちのどの連続領域ラベルに属するかを決定する。そして、その決定した連続領域ラベルを今回の連続領域ラベルとする。
【００７９】
続くステップＳ１０２では、上記ステップＳ１０１で決定した今回の連続領域ラベルがデフォルトの連続領域ラベルと一致するか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、第１段階推定方向Ｄ１が異なる連続領域に変化したことになる。この場合、ステップＳ１０５へ進む。
【００８０】
一方、ステップＳ１０２の判断がＹＥＳである場合、すなわち、第１段階推定方向Ｄ１が属する連続領域が変わらない場合、ステップＳ１０３にて、修正カウンタを初期化する。この修正カウンタの意味は後述する。続いて、ステップＳ１０４において、図２のステップＳ７と同じ第２段階方向推定処理を実行し、第２段階推定方向Ｄ２を決定する。
【００８１】
一方、ステップＳ１０２がＮＯとなった場合には、ステップＳ１０５以下を実行する。ステップＳ１０５では、修正カウンタが３よりも小さいか否かを判断する。修正カウンタは、ステップＳ１０６を実行する毎に「１」ずつ増えるカウンタであり、その次のステップＳ１０７で重み係数Ｗを修正した回数を示すカウンタである。
【００８２】
このステップＳ１０５がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０６を実行して修正カウンタを＋１にする。続くステップＳ１０７では、今回の重み係数Ｗ（Ｎ）として、最も小さい重み係数であるｗｅｉｇｈｔ３を設定する。本実施形態では、連続領域ラベルがデフォルトラベルと異なった当初は、まずは、マルチパスによるゴーストである可能性があるとして、重み係数Ｗを小さい値に設定するのである。
【００８３】
上記ステップＳ１０７は図３のステップＳ７０９に対応しており、ステップＳ１０７に続くステップＳ１０８では、ステップＳ７０９を実行した場合と同様、図３のステップＳ７１０から図４のステップＳ７１６を実行する。これにより、第２段階推定方向Ｄ（Ｎ）が決定される。なお、ステップＳ１０８を実行した場合には、デフォルトラベルの変更はない。
【００８４】
デフォルトラベルと今回の連続領域ラベルとが異なった場合（Ｓ１０２がＮＯ）において、修正カウンタが３になっていると（Ｓ１０５がＮＯ）、ステップＳ１０９へ進む。よって、今回の重み係数Ｗ（Ｎ）を低くして（Ｓ１０７）、第２段階推定方向Ｄ（Ｎ）を決定するのは３回である。ただし、このステップＳ１０５の判断、および、その直前のステップＳ１０３の判断（デフォルトラベルと今回の領域ラベルとが一致するかの判断）は、修正カウンタを１増やす前に行なっている。よって、ステップＳ１０９へ進んだ場合、４回連続して、今回の領域ラベルがデフォルトラベルと異なったことになる。４回連続して今回の領域ラベルがデフォルトラベルと異なった場合、第１段階推定方向Ｄ１は誤推定ではなかったと考えられるので、以下の処理を行なう。
【００８５】
誤推定の可能性があるとして重み係数Ｗを低くしていたのは、３回前の測定から前回の測定までの過去３回分である。そこで、３回前から前回までの重み係数Ｗを、第１実施形態と同じく推定移動距離Ｂに基づいて設定して第２段階推定方向Ｄ２を修正する。また、今回の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）も、推定移動距離Ｂに基づいて重み係数Ｗ（Ｎ）を設定して推定する。
【００８６】
具体的には、まず、３回前の第２段階推定方向Ｄ２を修正するために、ステップＳ１０９でＮ＝Ｎ−３とする。続くステップＳ１１０では、図２のステップＳ７と同じ第２段階方向推定処理を行う。これにより、ステップＳ１０８で決定した第２段階推定方向Ｄ２を修正することになる。
【００８７】
続くステップＳ１１１では、修正カウンタが０以下となったか否かを判断する。この判断が否定判断となった場合にはステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、修正カウンタを「１」減算する。なお、ステップＳ１０５がＮＯとなり、ステップＳ１０９を実行した当初は修正カウンタは３である。
【００８８】
続くステップＳ１１３ではNに１を加算する。ステップＳ１１３を実行後はステップＳ１１０へ戻る。たとえば、上記ステップＳ１１３の処理が初回である場合、Ｎは実際の測定回数−２となるので、ステップＳ１１０へ戻ることにより、２回前の第２段階推定方向Ｄ２が修正される。
【００８９】
当初、「３」であった修正カウンタは、ステップＳ１１２を１回実行する毎に１ずつ減算されるので、修正カウンタが０になった場合、修正カウンタは「３」、「２」、「１」、「０」と変化し、Ｎは「Ｎ−３」、「Ｎ−２」、「Ｎ−１」、「Ｎ」と変化する。よって、過去３回分の第２段階推定方向Ｄ２を修正し、さらに、今回の第２段階推定方向Ｄ２も決定したことになる。
【００９０】
修正カウンタが０となった場合、ステップＳ１１１がＹＥＳとなりステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では、今回の連続領域ラベルをデフォルトラベルに変更する。これにより、次回は、今回（次回を基準とすると前回）の連続領域ラベルをデフォルトラベルとしてステップＳ１０２の判断を行なうことになる。ステップＳ１１４を実行したら図１１の改良第２段階方向推定処理を終了する。
【００９１】
図１２は、図１１を実行することによるシーケンスを説明する図である。図１２に例示したシーケンスは、図１１のステップＳ１０１で決定した今回の連続領域ラベルがα→β→α→β→β→β→β→βとなった場合における修正カウンタ等の変化を示す。
【００９２】
シーケンス１では、デフォルトラベルはαである。また、今回の連続領域ラベルもαである。よって、ステップＳ１０２がＹＥＳになるので、修正カウンタは０である。シーケンス２でも、デフォルトラベルはαである。一方、今回の連続領域ラベルはβに変化した（つまり、連続領域ラベルが変化する第１段階推定方向Ｄ１を推定した）。よって、ステップＳ１０２がＮＯとなり、また、ステップＳ１０５はＹＥＳとなるのでステップＳ１０６の実行により、修正カウンタは１となる。また、ステップＳ１０７、Ｓ１０８を実行するので、今回の重み係数Ｗ（２）を最小値（ｗｅｉｇｈｔ３）として、第２段階方向推定方向Ｄ２を決定する。
【００９３】
シーケンス３でも、まだ、デフォルトラベルはαのままである。また、今回の領域ラベルはαに戻っている。よって、ステップＳ１０２がＹＥＳになり、ステップＳ１０３を実行するので、修正カウンタは０に戻る。
【００９４】
シーケンス４でも、デフォルトラベルはαである。一方、今回の連続領域ラベルはβに変化した。よって、シーケンス２と同じく、修正カウンタは１、重み係数Ｗ（４）はｗｅｉｇｈｔ３となる。
【００９５】
シーケンス５でも、今回の連続領域ラベルは、前回と同様、βである。よって、修正カウンタはさらに１増えて２となり、また、重み係数Ｗ（５）はｗｅｉｇｈｔ３となる。しかし、デフォルトラベルはまだαのままである。
【００９６】
シーケンス６でも、今回の連続領域ラベルはβである。よって、修正カウンタはさらに１増えて３となり、また、重み係数Ｗ（６）はｗｅｉｇｈｔ３となる。修正カウンタは３となるのであるが、修正カウンタが３となるのは、ステップＳ１０５の判断の後であるので、ステップＳ１１４は実行しない。よって、デフォルトラベルはαのままである。
【００９７】
シーケンス７でも、今回の連続領域ラベルはβとなった。一方、デフォルトラベルはαなので、ステップＳ１０２がＮＯとなり、ステップＳ１０５を実行する。この時点において、修正カウンタは３となっているので、ステップＳ１０５がＮＯとなる。これにより、ステップＳ１０９を実行して、Ｎが３減算されて「４」となる。そして、ステップＳ１１０を実行してＮ＝４の第２段階推定方向Ｄ２（４）を再計算する。
【００９８】
その後、修正カウンタが０となっていないので、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタが１減算されて２となる一方、Ｎは１増えて５となる。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝５の第２段階推定方向Ｄ２（５）を再計算する。
【００９９】
まだ修正カウンタは２なので、再度、ステップＳ１１、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタがさらに１減算されて１となり、Ｎはさらに１増えて６となる。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝６の第２段階推定方向Ｄ２（６）を再計算する。
【０１００】
修正カウンタはまだ１なので、再度、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタがさらに１減算される。その結果、修正カウンタは０となる。また、Ｎはさらに１増えて７となる。つまり、ステップＳ１０９での減算前のＮに戻る。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝７の第２段階推定方向Ｄ２（７）を計算する。その次に実行するステップＳ１１１では、修正カウンタが０となっているので、ステップＳ１１４へ進み、デフォルトラベルをβに変更する。
【０１０１】
シーケンス８では、今回の領域ラベルはβであるが、デフォルトラベルもβに変更されていることから、修正カウンタは０のままである。
【０１０２】
以上、説明した本実施形態によれば、遮蔽物の存在に対応して第１段階方向推定処理（図２のＳ５）における一部の領域の境界線を不連続境界線として設定し（図１０のＳ１１）、この不連続境界線により、第１段階方向推定処理における全体の推定方向範囲を複数の連続領域に区分する（図１０のＳ１２）。
【０１０３】
そして、無線タグが存在する連続領域を２つの方法により別々に決定する。１つ目の方法はデフォルトラベルを決定するための方法であり、第１段階推定方向Ｄ１が４回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域の連続領域ラベルをデフォルトラベルとする。第１段階推定方向Ｄ１が４回数連続して同じ連続領域に含まれている場合には、第１段階推定方向Ｄ１が存在する連続領域を誤って推定している可能性は極めて低いので、この連続領域を正しく方向推定したときの連続領域と考え、この連続領域のラベルをデフォルトラベルとしているのである。
【０１０４】
そして、今回の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）から決定した連続領域ラベルが、デフォルトラベルとは異なるか否かを判断する（図１１のＳ１０１、Ｓ１０２）。Ｓ１０１は、今回の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）のみを用いて連続領域ラベルを決定するので、この連続領域ラベルは誤っている可能性がある。加えて、異なる連続領域へは、前述したように、限られた経路でしか移動することができない。
【０１０５】
そこで、Ｓ１０１で決定した連続領域ラベルがデフォルトラベルとは異なったとの判断回数がまだ所定回数連続しない場合には（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、第１段階方向推定Ｄ１（Ｎ）が誤っている可能性を排除できないと考え、推定移動距離とは無関係に今回の重み係数Ｗ（Ｎ）を最低値であるｗｅｉｇｈｔ３に設定し（Ｓ１０７）、第２段階の推定方向を決定している（Ｓ１０８）。これにより、不連続境界線を越える現実にはありえない移動となってしまう第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）について、その影響を低くして第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することができる。
【０１０６】
さらに、Ｓ１０１で決定した連続領域ラベルがデフォルトラベルとは異なったとの判断回数が所定回数連続した場合には（Ｓ１０５：ＮＯ）、第１段階方向推定Ｄ１（Ｎ）は誤推定ではなかったと考える。そして、推定移動距離とは無関係にｗｅｉｇｈｔ３としていた重み係数Ｗ（Ｎ）を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階推定方向Ｄ２を再決定する（Ｓ１０９−Ｓ１１３）。つまり、誤推定ではなかったと判断した場合には、重み係数を大きい値に修正して、第２段階の推定方向を再決定することになる。これにより、第１段階推定方向Ｄ１が正しい方向であるものに対して大きい重み係数を設定して第２段階推定方向を決定することになる。この処理（Ｓ１０９−Ｓ１１３）によって、方向推定精度がより向上する。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【０１０８】
たとえば、前述の実施形態では、過去所定数分以上の第１段階推定方向Ｄ１があるときは、必ずそれら過去所定数分の第１段階推定方向Ｄ１を用いて第２段階推定方向Ｄ２を算出していた。しかし、それら第１段階推定方向Ｄ１の測定時点から、予め設定した所定時間以上経過している場合には、その第１段階推定方向Ｄ１は用いずに、第２段階推定方向Ｄ２を算出するようにしてもよい。このようにすれば、信頼性の低い古い第１段階推定方向Ｄ１を除外して第２段階推定方向Ｄ２を決定することになるので、第２段階推定方向Ｄ２の精度が向上する。
【０１０９】
また、前述の実施形態では、推定移動距離Ｂの算出において、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）とを比較して、いずれか大きい値を用いて推定移動距離Ｂを算出していた。しかし、比較することなく、いずれか一方を用いることを予め決定しておいてもよい。また、両者の平均を用いることにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１：アンテナ部、 ３：分配器、 ４：復調器、 ５：電力検出回路、 ６：方向探知コンピュータ、 １０：励振素子、 １１〜１６：非励振素子、 １７：接地導体、 １８：可変リアクタンス回路、 １９：同軸ケーブル、 ６１：可変リアクタンス制御部、 ６２：記憶部（記憶手段）、 ６３：方向探知部、 １００：無線タグリーダ、 １１０：壁、 １１１：壁部、 １１２：玄関扉、 １２０：不連続境界線、 １２１：不連続境界線
Ｂ：推定移動距離、 Ｄ１：第１段階推定方向、 Ｄ２：第２段階推定方向、 ΔＤ：角度差、 Ｍ：平均を算出するデータ数、 Ｎ：測定回数、 Ｒ：無線タグまでの距離、 Ｗ：重み係数、 Ｓ５：第１段階方向推定手段、 Ｓ７：第２段階方向推定手段、 Ｓ１０１：第１連続領域決定手段、 Ｓ１０２：領域変化判断手段、 Ｓ１１４：第１連続領域決定手段、 Ｓ７０１：角度差算出手段、 Ｓ７０２〜Ｓ７０４：移動距離推定手段、 Ｓ７０５〜Ｓ７０９：係数決定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグなど、電波を発する発信機の方向を探知する方向探知装置に関し、特に、発信機の方向探知精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発信機からの電波到来方向を探知することで発信機の方向を探知する装置が知られている。電波の到来方向を探知する装置は、基本的には、アンテナの指向性を変化させつつ、各指向性において電波を受信して受信強度を測定し、受信強度の比較に基づいて電波の到来方向を決定している。このような装置として、たとえば、特許文献１、２の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の装置では、円の中心に１本のアンテナ、円周上に等間隔に６本のアンテナを配置し、各アンテナにつながったコンデンサの電荷を変化させることで、指向性を変化させ、１２方向で電波を受信して方向を探知している。アンテナの指向性と電波の到来方向が合っていると、測定できる電波の強度が大きくなるので、各方向の電波強度を比較し最も強度の大きい方向を電波の到来方向としている。また、特許文献２には、最も大きい受信強度と次に大きい受信強度の差から電波の到来方向を推定することが開示されている。
【０００４】
このように発信機の方向を探知する装置を用いて、無線タグなどの発信機を人に携帯させることで、人の位置を把握したいという要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３６０８０号公報
【特許文献２】特許第４２３２６４０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、発信機を人が携帯する場合、人の移動により発信機を中心とした場合の周囲環境が種々変化することになり、また、人が携帯するため、発信機の向きも種々変化する。これらの要因によって、マルチパスが生じて、直接波よりも強い間接波が検出されることにより、実際には発信機が存在しない方向を、発信機が存在する方向として誤って推定してしまうことがある。なお、実際には発信機が存在しない方向であるにも関わらず、誤って推定してしまった方向、あるいは、その方向に存在する発信機をゴーストという。また、人が携帯していることから、ゴーストの出現方向は常に変化しており、一定ではない。
【０００７】
その結果、単純に最も電波強度が強い方向を電波の到来方向と推定したり、また、受信強度と次に大きい受信強度の差から電波の到来方向を推定する方法では、方向推定精度が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能な方向探知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、
指向性を切り替えつつ電波を受信し、受信した電波の強度に基づいて発信機からの電波到来方向を決定することで、発信機の方向を探知する方向探知装置であって、指向性を切り替えつつ、各指向性において受信した電波の受信強度を、指向性とともに記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている記憶内容から、各指向性における受信強度を比較して、発信機の推定方向を決定する第１段階方向推定手段と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向、および、過去複数回分の推定方向の加重平均により、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向を修正した第２段階の推定方向を逐次決定する第２段階方向推定手段を備える。
【００１０】
その第２段階方向推定手段は、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向と、第２段階方向推定手段で推定した１回前の推定方向との角度差を算出する角度差算出手段と、その角度差算出手段で算出した角度差と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの距離とに基づいて、発信機の推定移動距離を決定する移動距離推定手段と、第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向に対して、移動距離推定手段で決定した推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定する係数決定手段とを有し、記第１段階方向推定手段で決定した推定方向を最新のものから過去所定数用いるとともに、それら推定方向に対応する重み係数を用いて、加重平均により、第２段階の推定方向を決定する。
【００１１】
このように、本発明では、最新の推定方向および１回前の推定方向との角度差と、最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの推定距離とに基づいて、発信機の推定移動距離を決定している。そして、その推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定している。よって、推定移動距離が、移動可能な距離でない場合には、小さい重み係数を決定することになるので、マルチパスの影響により、突然、第１段階方向推定手段による推定方向が大きく変化し、それにより、推定移動距離が移動困難な距離になると、重み係数は小さい値となる。この重み係数を用いて所定数分の推定方向の加重平均を行って第２段階の推定方向を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができる。よって、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能となる。
【００１２】
なお、重み係数は、推定移動距離の移動可能性が低いほど、段階的に小さくしてもよいし、また、推定移動距離の移動可能性が低くなるに従って、連続的に小さくしてもよい。
【００１３】
請求項２記載の発明では、
前記第１段階方向推定手段は、全体の推定方向範囲を複数領域に分割して、いずれかの領域を前記発信機の推定方向として選択するものであり、
前記発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、前記第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線が不連続境界線に設定されており、この不連続境界線により、前記第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲が複数に区分されて複数の連続領域が設定されており、
前記第１段階方向推定手段で推定した推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、前記発信機が存在する連続領域であるとする第１連続領域決定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向が、どの連続領域に含まれるかを決定する第２連続領域決定手段と、
前記第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、前記第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する領域変化判断手段と、を備え、
前記第２段階方向推定手段は、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数よりも少ない場合には、前記推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして前記第２段階の推定方向を決定し、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数となった場合には、前記推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する。
【００１４】
第１段階の推定方向が誤っており、その推定方向へ発信機が移動するためには、壁、塀など、その発信機を携帯する者は通過することができない遮蔽物を通過することになるとしても、推定移動距離の移動可能性に応じて重み係数を決定する場合、推定移動距離が短ければ大きい重み係数を決定してしまう。
【００１５】
そこで、請求項２の発明では、発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線を不連続境界線として設定し、この不連続境界線により、第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲を複数の連続領域に区分する。そして、発信機が存在する連続領域を２つの連続領域決定手段（第１連続領域決定手段、第２連続領域決定手段）により別々に決定する。第１連続領域決定手段は、第１段階の推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、発信機が存在する連続領域であるとする。推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれている場合には、発信機が存在する連続領域を誤って推定している可能性は極めて低いので、この連続領域を正しく方向推定したときの連続領域と考える。
【００１６】
そして、領域変化判断手段において、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する。第２連続領域決定手段は、第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向のみを用いて連続領域を決定するので、ここで決定する連続領域は誤っている可能性がある。加えて、連続領域は不連続境界線により区分されているのであるから、その不連続境界線の一部に設置された扉等を通過する、あるいは遮蔽物を避けて回りこむなど、限られた経路でしか異なる連続領域へ移動することができない。
【００１７】
そこで、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なったとの判断回数がまだ所定回数連続しない場合には、第１段階の推定方向が誤っている可能性を排除できないと考え、推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして第２段階の推定方向を決定する。これにより、不連続境界線を越える現実にはありえない移動となってしまう第１段階の推定方向について、その影響を低くして第２段階の推定方向を決定することができる。
【００１８】
さらに、第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なったとの判断回数が所定回数連続した場合には、第１段階の推定方向は誤推定ではなかったと考える。そして、推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値にしていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する。つまり、誤推定ではなかったと判断した場合には、重み係数を大きい値に修正して、第２段階の推定方向を再決定することになる。これにより、第１段階の推定方向が正しい方向であるものに対して大きい重み係数を設定して第２段階の推定方向を決定することになる。よって、方向推定精度がより向上する。
【００１９】
ここで、上記重み係数決定手段において決定する重み係数の最小値は０であってもよいが、請求項３のように、係数決定手段は、最も小さい重み係数を０よりも大きい値とすることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、仮に、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができるからである。ゴーストの影響を迅速に小さくすることができる理由を以下に説明する。１回目測定時の電波は、マルチパスによる間接波が強いが、２回目以降の電波は、発信機の本来の方向からである場合を想定する。この場合において、２回目の第１段階の推定方向に対する重み係数を０としてしまうと、加重平均により算出する２回目の第２段階の推定方向は、結局、１回目測定時の第１段階の推定方向と同じとなる。また、その結果、さらに、３回目の測定が発信機の本来の方向からの電波であったとしても、加重平均により算出する３回目測定時の第２段階の推定方向も、１回目測定時の第１段階の推定方向と同じとなる可能性もある。特に１回目のゴーストが本来の方向からの差が大きくなるに従って同じとなる傾向が高まる。更に加重平均に使う過去分のデータ数が多いほどやはり１回目のゴーストの影響が残り易く２回目以降の本来の位置の影響が出にくく、１回目と同じ方向になる傾向が高まる。つまり、重み係数０を採用すると、１回目にゴーストが出た場合における本来の位置への制御判断の修正が遅くなる。
【００２１】
これに対して、重み係数の最小値を０よりも大きい値とすれば、仮に、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであっても、２回目測定時の電波が、発信機の本来の方向からの電波であれば、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階の推定方向は、１回目測定時の第１段階の推定方向よりは、２回目測定時の第１段階の推定方向に近い方向となる。さらに、３回目測定時の電波が、発信機の本来の方向からの電波であれば、３回目測定時の第２段階の推定方向は、２回目測定時の第２段階の推定方向より、さらに、３回目測定時の第１段階の推定方向に近い方向となる。このように、重み係数の最小値を０よりも大きい値とすれば、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００２２】
こういった人の位置方向特定は、その性質上、迅速であることは望まれるが方向はある程度が特定できれば良く、厳密な角度の一致が必要ないことを考えれば、だいたいの方向であっても迅速にゴーストの影響を緩和できる制御方法は、人の位置特定を迅速にできるということに繋がり、本懐を遂げることができると言え、効果的である。
【００２３】
さらに、請求項４記載のように、係数決定手段は、第１段階方向推定手段による前回の推定方向が存在しない初回測定時は、推定移動距離の移動可能性が最も高い場合に決定する重み係数よりも、小さい値の重み係数を決定することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであり、２回目測定時の電波が発信機の本来の方向からの電波である場合に、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階の推定方向を、より、２回目測定時の第１段階の推定方向に近づけることができる。よって、より迅速に、ゴーストの影響を小さくすることができる。
【００２５】
また、請求項５記載のように、第２段階方向推定手段は、第１段階方向推定手段で決定し、過去所定数分に含まれる推定方向であっても、所定時間以上経過している場合には、その推定方向は用いずに、第２段階の推定方向を決定することが好ましい。このようにすれば、信頼性の低い古い推定方向を除外して第２段階の推定方向を決定することになるので、第２段階の推定方向の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る無線タグリーダの構成図である。
【図２】本実施形態の無線タグリーダが実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図４】第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】推定移動距離Ｂを算出する式１の計算内容を説明する図である。
【図６】本実施形態の効果を示す実験結果であって、開始位置が３ｍの場合である。
【図７】本実施形態の効果を示す実験結果であって、開始位置が８ｍの場合である。
【図８】家屋の平面形状と無線タグリーダ１００の配置との関係の一例を示す図である。
【図９】無線タグリーダ１００が第１段階方向推定により無線タグの方位を推定する１２領域を示している。
【図１０】第２実施形態において無線タグリーダ１００を設置する際に行なう処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態において図２のステップＳ７に代えて実行する改良第２段階方向推定処理Ｓ１００を示すフローチャートである。
【図１２】図１１を実行することによるシーケンスを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の方向探知装置としての機能を備えた無線タグリーダであり、この無線タグリーダは、無線タグ（図示せず）を発信機とし、その無線タグの方向探知を行う。図１は、本実施形態に係る無線タグリーダの構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の無線タグリーダは、アンテナ部１、分配器３、復調器４、電力検出回路５、方向探知コンピュータ６を備えている。アンテナ部１は、電子制御導波器アレーアンテナ装置であり、１本の励振素子１０と、その励振素子１０を中心とする円周上に等間隔に設けられた６本の非励振素子１１〜１６とを備えている。これらはいずれも直棒形状であり、その長さは、たとえば、いずれも約λ／４となっている。
【００２９】
これら励振素子１０、非励振素子１１〜１６は、接地導体１７の上に、その接地導体１７から絶縁された状態に設けられている。その接地導体１７は、励振素子１０や非励振素子１１〜１６に対して十分に大きい広さ（たとえば半径λ／２）を有している。
【００３０】
励振素子１０の給電点は、同軸ケーブル１９を介して分配器３に接続されており、外部の無線タグから送信され励振素子１０によって受信された電波を示す受信信号は、分配器３に供給される。
【００３１】
非励振素子１１〜１６には、可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆがそれぞれ接続されている。この可変リアクタンス回路１８は、電子制御導波器アレーアンテナ装置において一般的に用いられるものと同一の回路であり、たとえば、バイアス電圧が印加されることによってリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子（例えば可変容量ダイオード）を含む回路として構成される。この回路は、高周波的に接地導体１７に接続され、方向探知コンピュータ６の後述する可変リアクタンス制御部６１によってリアクタンス値が電子的に変化させられる。このリアクタンス値が変化させられることにより、アンテナ部１は指向性が変化する。
【００３２】
分配器３は、励振素子１０から供給される受信信号を復調器４と電力検出回路５に分配する。復調器４では、分配器３から供給された受信信号から変調情報（搬送波によって搬送されたデジタル情報）を復調する。
【００３３】
電力検出回路５は、分配器３から供給された受信信号の電力の大きさ（電力値）を検出する回路である。この電力検出回路５は、無線信号の電力を検出する種々の公知の回路を用いることができ、たとえばダイオード検波器を含む回路構成のものである。この電力検出回路５で検出された電力値（以下、RSSI値）を示すRSSI値信号は図示しないＡＤ変換回路を介して方向探知コンピュータ６の記憶部６２に供給される。
【００３４】
方向探知コンピュータ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等（いずれも図示せず）を備えており、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、可変リアクタンス制御部６１、方向探知部６３として機能する。また、方向探知コンピュータ６は、記憶部６２も有している。
【００３５】
可変リアクタンス制御部６１は、図示しないメモリに記憶されたデジタル電圧値を参照して、内蔵した６個のＤＡ変換器（図示せず）を用いてそのデジタル電圧値をアナログのバイアス電圧値に変換し、このバイアス電圧値をリアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）として各可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆに出力する。上記デジタル電圧値は、予め設定された複数の方向角（本実施形態では、０°から３３０°まで３０°毎）にビームを形成する複数の指向性ビームパターンに対して記憶されている。可変リアクタンス制御部６１は、リアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）を切り替えることにより、指向性ビームパターンを、０°から３３０°まで３０°ずつ順次変化させる指向性変化処理を行う。なお、メモリに記憶されたデジタル電圧値は、実験に基づいて予め求められた値である。
【００３６】
記憶部６２には、可変リアクタンス制御部６１から、設定された指向性（０°から３３０°まで３０°毎）を示す信号が入力されるとともに、電力検出回路５からRSSI値が入力される。記憶部６２は、これら指向性とRSSI値とを対応付けて記憶する。この記憶部６２が特許請求の範囲の記憶手段に相当する。
【００３７】
方向探知部６３は、記憶部６２に記憶されている記憶内容を用いて無線タグの方向探知を行う。この方向探知部６３の処理は、図２を用いて詳しく説明する。図２は、本実施形態の無線タグリーダが実行する処理を示すフローチャートである。次に、この図２を説明する。このフローチャートは、無線タグからの電波を受信できた場合、所定周期（たとえば１２５ｍｓ）毎に実行する。なお、無線タグからの電波を受信できたかどうかは、たとえば、復調器４により復調した信号に基づいて判断し、また、このフローチャートは、無線タグのＩＤ毎に実行する。
【００３８】
まず、ステップＳ１では、指向性を設定する。この処理は可変リアクタンス制御部６１が行う。設定する指向性は、具体的には、初回の実行時は、所定の初期方向（たとえば０°）であり、２回目以降は、現在の指向性を３０°変化させる。
【００３９】
続くステップＳ２では、ステップＳ１で設定した指向性で電波を受信する。そして、ステップＳ３では、ステップＳ２で受信した電波の受信強度を測定する。この受信強度は、具体的には前述のRSSI値であり、ステップＳ３では、このRSSI値を検出するとともに、検出したRSSI値を、ステップＳ１で設定した指向性と対応付けて記憶部６２に記憶する。
【００４０】
続くステップＳ４では、全方向において受信強度を測定したか否かを判断する。この判断が否定判断であればステップＳ１へ戻り、肯定判断であればステップＳ５へ進む。ステップＳ５は特許請求の範囲の第１段階方向推定手段に相当し、第１段階方向推定処理を行う。この第１段階方向推定処理では、まず、ステップＳ１〜Ｓ４の繰り返しにより記憶部６２に記憶した全方向のRSSI値から、最大のRSSI値を決定する。そして、その最大のRSSI値に対応する方向を電波到来方向として推定する。以下、このステップＳ５で推定した方向を第１段階推定方向Ｄ１という。
【００４１】
続くステップＳ６では、ステップＳ５の推定結果を記憶部６２の履歴保存領域に保存する。続くステップＳ７は、特許請求の範囲の第２段階方向推定手段に相当しており、第２段階方向推定処理を行う。第２段階方向推定処理は、ステップＳ５で推定した最新の第１段階推定方向Ｄ１と過去所定数分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均により、最新の第１段階推定方向を修正した第２段階推定方向Ｄ２を逐次決定する。この第２段階方向推定処理の詳細は後述する。
【００４２】
続くステップＳ８では、ステップＳ７で推定した第２段階推定方向Ｄ２を出力する。その後、ステップＳ１へ戻る。
【００４３】
次に、ステップＳ７で実行する第２段階方向推定処理を詳しく説明する。図３は、第２段階方向推定処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ７０１では、直前のステップＳ５で推定した最新の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）と、前回の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）との角度差ΔＤを算出する。このステップＳ７０１が特許請求の範囲の角度差算出手段に相当する。
【００４４】
続くステップＳ７０２〜ステップＳ７０４は、特許請求の範囲の移動距離推定手段に相当する処理であり、前回測定時から今回測定時までの無線タグの推定移動距離Ｂを算出する。まず、ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で算出した角度差ΔＤが０か否かを判断する。この判断が肯定判断である場合（角度差ΔＤが０である場合）にはステップＳ７０４へ進み、否定判断である場合（角度差ΔＤが０でない場合）にはステップＳ７０３へ進む。
【００４５】
ステップＳ７０３、Ｓ７０４では、いずれも、前回の方向推定時から今回の方向推定時までの間の推定移動距離Ｂを算出する。ステップＳ７０３では、まず、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）とを比較して、いずれか大きい値を次の計算に用いる推定距離Ｒに決定する。なお、推定距離Ｒ（Ｎ）、Ｒ（Ｎ−１）は、いずれも、RSSI値と距離との予め記憶された関係と、ステップＳ３で記憶したRSSI値のうち推定距離Ｒの方向（すなわち、第１段階推定方向）に指向性を向けたときのRSSI値とから決定する。次に、比較の結果により決定した推定距離Ｒと、ステップＳ７０１で算出した角度差ΔＤから、下記式（１）により、推定移動距離Ｂを算出する。
（式１） Ｂ＝２Ｒ×ｓｉｎ（ΔＤ／２）
図５は、この式１の計算内容を説明する図である。この図において原点Ｏが無線タグリーダの位置である。この図に示すように、推定移動距離Ｂは、推定距離Ｒを斜辺とする直角三角形に近似させて算出する。また、この図の例は、推定距離Ｒ（Ｎ−１）と推定距離Ｒ（Ｎ）を比較すると、推定距離Ｒ（Ｎ−１）の方が長いので、推定距離Ｒ（Ｎ−１）を斜辺とする直角三角形により推定移動距離Ｂを算出している。
【００４６】
一方のステップＳ７０４では、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）との差の絶対値を推定移動距離Ｂとして算出する。
【００４７】
ステップＳ７０３またはＳ７０４を実行後はステップＳ７０５を実行する。ステップＳ７０５〜ステップＳ７０９は、推定移動距離Ｂの移動可能性（換言すれば推定移動距離Ｂの妥当性）に応じた重み係数Ｗを設定する処理であり、特許請求の範囲の係数決定手段に相当する。まず、ステップＳ７０５では、ステップＳ７０３またはＳ７０４で算出した推定移動距離Ｂが、２×ｔよりも小さいか否かを判断する。ここで、ｔは、測定間隔（ｓ）である。また、「２」は、無線タグは人が携帯するものであり、人の移動速度は、通常、２ｍ／ｓよりも小さいことに基づく数値である。よって、推定移動距離Ｂが２×ｔよりも小さい場合には、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性は高い。この判断が肯定判断である場合にはステップＳ７０６へ進み、否定判断である場合にはステップＳ７０７へ進む。
【００４８】
ステップＳ７０６では、重み係数Ｗ（Ｎ）にｗｅｉｇｈｔ１を設定する。本実施形態では、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中から選択して重み係数Ｗを設定するようになっており、このｗｅｉｇｈｔ１は、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で最も大きい重み係数である。このステップＳ７０６を実行後はステップＳ７１０へ進む。
【００４９】
推定移動距離Ｂが２×ｔ以上であった場合に実行するステップＳ７０７では、推定移動距離Ｂが、１０×ｔよりも小さいか否かを判断する。この「１０」は、人の移動速度は、速く走っても１０ｍ／ｓは越えないと考えられることに基づく数値である。よって、推定移動距離Ｂが１０×ｔよりも小さい場合には、ある程度は、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性があると言え、推定移動距離Ｂが１０×ｔ以上である場合には、その推定移動距離Ｂを移動できる可能性は極めて低いと言える。このステップＳ７０７の判断が肯定判断であった場合には、ステップＳ７０８へ進み、否定判断であった場合にはステップＳ７０９へ進む。
【００５０】
ステップＳ７０８では、重み係数Ｗ（Ｎ）に、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で中間の大きさの値であるｗｅｉｇｈｔ２を設定する。一方、ステップＳ７０９では、重み係数Ｗ（Ｎ）に、ｗｅｉｇｈｔ１〜３の中で最も小さい値であるｗｅｉｇｈｔ３を設定する。なお、推定移動距離Ｂを算出することができない初回の測定時も、ステップＳ７０５、ステップＳ７０７をともに否定判断して、このステップＳ７０９を実行する。すなわち、推定移動距離Ｂを算出することができない初回の測定時も、最も小さい重み係数Ｗを設定する。これらステップＳ７０８、Ｓ７０９を実行後はステップＳ７１０へ進む。
【００５１】
ステップＳ７１０では、測定回数Ｎが、加重平均を算出するデータ数Ｍよりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定判断であればステップＳ７１１へ進み、否定判断であればステップＳ７１２へ進む。
【００５２】
ステップＳ７１１では、角度合計値ＳｕｍＶおよび重み係数合計値ＳｕｍＷの初期化を行う。一方、ステップＳ７１２では、これら角度合計値ＳｕｍＶ、重み係数合計値ＳｕｍＷの初期化に加えて、ｋの初期値（ｋ＝Ｎ−Ｍ）を設定する。
【００５３】
続くステップＳ７１３以降は図４に示す。ステップＳ７１３以降では、加重平均により、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を算出する。まず、ステップＳ７１３において、下記式２、３を算出する。なお、下記式２、３において、Ｄ１（ｋ）は、図２のステップＳ５で推定した値であり、Ｗ（ｋ）は、図３のステップＳ７０５〜Ｓ７０９で決定した値である。
（式２） ＳｕｍＶ＝ＳｕｍＶ＋Ｄ１（ｋ）＋Ｗ（ｋ）
（式３） ＳｕｍＷ＝ＳｕｍＷ＋Ｗ（ｋ）
ステップＳ７１４ではｋに１を加え、ステップＳ７１５へ進む。ステップＳ７１５では、ｋがＮを越えたか否かを判断する。この判断が否定判断であればステップＳ７１３へ戻り、肯定判断であればステップＳ７１６へ進む。
【００５４】
ステップＳ７１６では、Ｎ回目の測定における第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を、下記式４から算出する。式４において「ｍｏｄ」は、余りを求める関数であり、式４の右辺は、「ＳｕｍＶ／ＳｕｍＷ」を３６０で割った余りを求める式である。
（式４） Ｄ２（Ｎ）＝ｍｏｄ（ＳｕｍＶ／ＳｕｍＷ，３６０）
図６、図７は本実施形態の効果を示す実験結果である。図６のデータは、無線タグを携帯した人が、無線タグリーダから６０°の方向に３ｍ離れた位置から無線タグリーダに向かって、秒速１ｍ／ｓでまっすぐ進んだとき結果である。この図６（Ａ）は、この実験において得た第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を、タグまでの推定距離Ｒ、重み係数Ｗ、推定移動距離Ｂ等とともに示している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）をグラフ化したものである。
【００５５】
なお、この図６の実験では、測定間隔ｔを０．１２５（ｓ）とし、平均を算出するデータ数Ｍを４、重み係数Ｗ１、Ｗ２の境界距離を０．２５ｍ、重み係数Ｗ２、Ｗ３の境界距離を１．２５ｍとし、重み係数Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３をそれぞれ８、４、１としている。
【００５６】
前述のように、実験は、６０°の方向に３ｍ離れた位置から無線タグリーダに向かってまっすぐ進んでいるにも関わらず、図６（Ｂ）に示すように、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）は、測定回数５、９のところで、マルチパスの影響により方向が急激に変化している。しかしながら、測定回数５、９のときは、推定移動距離Ｂがそれぞれ２．７５（ｍ）、２．７９（ｍ）となる結果、重み係数Ｗがいずれも１に設定される。そのため、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）は、測定回数５、９のときも、ほぼ６０°の方向となる。
【００５７】
図７も図６と同様の実験であり、図６との違いは、図６の実験ではスタート位置が３ｍであったのに対して図７の実験では８ｍであることのみである。図７においても、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）は、測定回数５、９のところで方向が急激に変化しているが、測定回数５、９のときは、推定移動距離Ｂがそれぞれ７．７８（ｍ）、７．３５（ｍ）となる結果、重み係数Ｗがいずれも１に設定される。そのため、第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）は、測定回数５、９のときも、ほぼ６０°の方向となる。
【００５８】
なお、遠い距離からスタートする場合、前述の式１から分かるように、角度差ΔＤが同じであっても、算出される推定移動距離Ｂが長くなり、その結果、重み係数Ｗが低い値となる。たとえば、７回目、８回目の測定では、角度差ΔＤは４．６２であり、図６では、測定回数Ｎ＝７に示されるように、角度差ΔＤが４．６２であると、重み係数は８となっているが、図７では重み係数Ｗが４となっている。
【００５９】
以上、説明した本実施形態によれば、今回の測定時の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）および１回前の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ−１）から角度差ΔＤを算出しており、この角度差ΔＤと、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）および前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）との比較から決定した推定距離Ｒとから、無線タグの推定移動距離Ｂを決定している。そして、その推定移動距離Ｂの移動可能性が低いほど小さい重み係数Ｗを決定している。よって、マルチパスの影響により、突然、第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が大きく変化し、それにより、推定移動距離Ｂが大きくなると、重み係数Ｗは小さい値となる。この重み係数Ｗを用いて複数回分の第１段階推定方向Ｄ１の加重平均を行って第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することから、マルチパスの影響を抑えることができる。よって、マルチパスが生じる状況であったとしても、精度のよい方向探知が可能となる。
【００６０】
さらに、上述の図６、図７の実験では、重み係数Ｗの最小値を１、つまり、０よりも大きい値としている。このようにすると、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００６１】
詳しく説明すると、１回目測定時の電波はマルチパスによる間接波が強いが、２回目測定時の電波は、無線タグの本来の方向からの電波であった場合、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に対する重み係数Ｗ（２）は小さい値となる。ここで、この重み係数Ｗ（２）を０としてしまうと、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）は、結局、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）と同じとなる。また、その結果、さらに、３回目の測定が無線タグの本来の方向からの電波であったとしても、加重平均により算出する３回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（３）も、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）と同じとなる可能性もある。
【００６２】
これに対して、重み係数Ｗの最小値を０よりも大きい値とすれば、仮に、１回目測定時の電波がマルチパスによるものであっても、２回目測定時の電波が、無線タグの本来の方向からの電波であれば、加重平均により算出する２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）は、１回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（１）よりは、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に近い方向となる。さらに、３回目測定時の電波が、無線タグの本来の方向からの電波であれば、３回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（３）は、２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）より、さらに、３回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（３）に近い方向となる。このように、重み係数Ｗの最小値を０よりも大きい値とすれば、１回目測定時の推定方向が、マルチパスの影響によるゴーストであったとしても、そのゴーストの影響を迅速に小さくすることができる。
【００６３】
また、図６、図７の実験では、推定移動距離Ｂを算出することができない初回測定時は、重み係数Ｗを最も小さい値「１」に設定している。この実験の場合には、初回測定時の推定方向はゴーストではない。しかし、この実験のように、初回測定時の重み係数Ｗを最も小さい値に設定しておけば、仮に、初回測定時の推定方向がゴーストであり、２回目測定時の電波が無線タグの本来の方向からの電波である場合に、２回目測定時の第２段階推定方向Ｄ２（２）を、より、２回目測定時の第１段階推定方向Ｄ１（２）に近づけることができる。よって、より迅速に、ゴーストの影響を小さくすることができる。
【００６４】
そして、迅速に、ゴーストの影響を小さくできることは、人の位置特定を迅速にできるということに繋がり、本懐を遂げることができると言え、効果的である。
【００６５】
（第２実施形態）
第２実施形態では、不連続境界線により区別される複数の連続領域に対してそれぞれ異なるラベル（連続領域ラベル）を設定し、この連続領域ラベルが異なるラベルへと変化した場合に、第２段階方向推定の重み係数をひとまず小さい係数に仮設定し、異なる連続領域ラベルへの移動が確実だと判断できた場合に、仮設定した重み係数を遡及して修正する。
【００６６】
まず、連続領域ラベルについて説明する。連続領域ラベルは、不連続境界線により区別される個々の連続領域に対してそれぞれ設定したラベルである。不連続境界線とは、家屋の壁、塀など、人が通ることができない遮蔽物が存在する部分である。異なる連続領域への移動は、壁、塀などの遮蔽物を回りこんで移動するか、あるいは、遮蔽物の一部に扉等の通路が設けられている場合にその通路を通るなど、限られた経路でしか移動できない。
【００６７】
図８は、家屋の平面形状と無線タグリーダ１００の配置との関係の一例を示す図である。図８において、１１０は家屋の壁であり、この壁１１０により家屋内と家屋外とは不連続となっている。そのため、玄関扉１１２を通る場合以外には、家屋内と家屋外との移動は不可能である。
【００６８】
図９は、無線タグリーダ１００が第１段階方向推定（図２のＳ５）により無線タグの方位を推定する１２領域を示している。無線タグリーダ１００を図８に示す位置に配置した場合、図９における領域１と領域Ｇとの間には壁部１１１が存在することから、領域１と領域Ｇとの間を直接行き来することはできない。そこで、領域１と領域Ｇとの間は不連続境界線１２０とする。また、領域５は主として屋外部分であり、領域Ａは主として屋内部分である。この領域５の屋外部分と領域Ａの屋内部分との間も、玄関扉１１２を通る以外には行き来することができない。そこで、領域５と領域Ａとの間も不連続境界線１２１としている。
【００６９】
図９に示すように、２つの不連続境界線１２０、１２１が存在する場合には、無線タグリーダ１００が第１段階推定方向Ｄ１を決定する領域が２つに分けられる。本実施形態では、この２つを連続領域ラベルにより区別する。連続領域ラベルは、ここではα、βとする。連続領域αには、図９に示す数字領域、領域１〜５が含まれ、連続領域βには、図９に示すアルファベット領域、領域Ａ〜領域Ｇが含まれる。
【００７０】
なお、不連続境界線は、図９に示した具体的位置には限定されない。しかし、後述するように、連続領域ラベルは第１段階推定方向Ｄ１から決定する。従って、不連続境界線は、第１段階方向推定において推定する領域の境界上に設定する。
【００７１】
第１実施形態で説明したように、無線タグの移動距離の移動可能性を考慮することで、マルチパスの影響を低減することができる。しかし、移動距離だけでは不連続境界線を越える、現実にはありえない移動を排除できない。その理由を図８を用いて説明する。
【００７２】
図８において、破線Ｌ１は家人の移動線であり、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ時刻ｔ１、ｔ２における家人の位置である。Ｐ２地点において家人が携帯する無線タグの電波が、玄関扉１１２に反射した場合には、矢印Ｙ１、Ｙ２の経路を通り無線タグリーダ１００に受信される。この場合、無線タグリーダ１００は、矢印Ｙ２方向から電波を受信するため、第１段階方向推定において、家人の位置をＰ２−１と判定してしまう恐れがある。しかし、この場合には、移動距離が大きいことから、Ｐ２−１に対する重み係数Ｗが低く設定されて第２段階方向推定が行われるので、マルチパスの影響を低く抑えることができる。
【００７３】
また、無線タグの電波が、無線タグリーダ１００に近い壁部１１１に反射して、矢印Ｘ１、Ｘ２の経路を通り無線タグリーダ１００に受信された場合には、無線タグリーダ１００は、第１段階方向推定において、家人の位置をＰ２−２と判定してしまう恐れがある。この場合、Ｐ１とＰ２−２との間の距離が長くないことから、Ｐ２−２に対する重み係数Ｗは低い値に設定されない。つまり、壁部１１１を越える、実際には移動できない位置Ｐ２−２に対して高い重みを設定してしまう恐れがある。
【００７４】
そこで、第２実施形態では、第１段階推定方向Ｄ１の属する連続領域ラベルが、デフォルトラベルとは異なる場合には、ひとまず、重み係数Ｗを小さい値に設定する。なお、デフォルトラベルは、その設定時においては、無線タグがほぼ確実に存在していたと考えることができる連続領域を示すラベルである。
【００７５】
次に、第２実施形態における方向推定処理をフローチャートを用いて説明する。図１０は無線タグリーダ１００を設置する際に行なう処理を示すフローチャートである。無線タグリーダ１００の設置時には、まず、ステップＳ１１で不連続境界線を設定する。この処理は、図９に例示したように、隣接する領域との間、あるいは、領域内に壁等が存在することにより、隣の領域への移動が制限される場合に、隣の領域との境界線を不連続境界線として設定する処理である。この処理は、設置時に、人による設定操作により行われる。
【００７６】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で設定された不連続境界線により全推定範囲を区分して複数の連続領域を設定し、各連続領域にラベル（識別符号）を設定する。このステップＳ１２を実行した後に測定を開始する。
【００７７】
測定開始した後に実行する処理は、ステップＳ７を除き、図２に示した処理と同一である。
【００７８】
第２実施形態では、図２のステップＳ７において、図１１に示す改良第２段階方向推定処理Ｓ１００を実行する。この改良第２段階方向推定処理Ｓ１００では、まず、ステップＳ１０１にて、今回の第１段階方向推定処理（Ｓ５）で推定した第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）が、図１０のステップＳ１２でラベリングした連続領域のうちのどの連続領域ラベルに属するかを決定する。そして、その決定した連続領域ラベルを今回の連続領域ラベルとする。
【００７９】
続くステップＳ１０２では、上記ステップＳ１０１で決定した今回の連続領域ラベルがデフォルトの連続領域ラベルと一致するか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、第１段階推定方向Ｄ１が異なる連続領域に変化したことになる。この場合、ステップＳ１０５へ進む。
【００８０】
一方、ステップＳ１０２の判断がＹＥＳである場合、すなわち、第１段階推定方向Ｄ１が属する連続領域が変わらない場合、ステップＳ１０３にて、修正カウンタを初期化する。この修正カウンタの意味は後述する。続いて、ステップＳ１０４において、図２のステップＳ７と同じ第２段階方向推定処理を実行し、第２段階推定方向Ｄ２を決定する。
【００８１】
一方、ステップＳ１０２がＮＯとなった場合には、ステップＳ１０５以下を実行する。ステップＳ１０５では、修正カウンタが３よりも小さいか否かを判断する。修正カウンタは、ステップＳ１０６を実行する毎に「１」ずつ増えるカウンタであり、その次のステップＳ１０７で重み係数Ｗを修正した回数を示すカウンタである。
【００８２】
このステップＳ１０５がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０６を実行して修正カウンタを＋１にする。続くステップＳ１０７では、今回の重み係数Ｗ（Ｎ）として、最も小さい重み係数であるｗｅｉｇｈｔ３を設定する。本実施形態では、連続領域ラベルがデフォルトラベルと異なった当初は、まずは、マルチパスによるゴーストである可能性があるとして、重み係数Ｗを小さい値に設定するのである。
【００８３】
上記ステップＳ１０７は図３のステップＳ７０９に対応しており、ステップＳ１０７に続くステップＳ１０８では、ステップＳ７０９を実行した場合と同様、図３のステップＳ７１０から図４のステップＳ７１６を実行する。これにより、第２段階推定方向Ｄ（Ｎ）が決定される。なお、ステップＳ１０８を実行した場合には、デフォルトラベルの変更はない。
【００８４】
デフォルトラベルと今回の連続領域ラベルとが異なった場合（Ｓ１０２がＮＯ）において、修正カウンタが３になっていると（Ｓ１０５がＮＯ）、ステップＳ１０９へ進む。よって、今回の重み係数Ｗ（Ｎ）を低くして（Ｓ１０７）、第２段階推定方向Ｄ（Ｎ）を決定するのは３回である。ただし、このステップＳ１０５の判断、および、その直前のステップＳ１０３の判断（デフォルトラベルと今回の領域ラベルとが一致するかの判断）は、修正カウンタを１増やす前に行なっている。よって、ステップＳ１０９へ進んだ場合、４回連続して、今回の領域ラベルがデフォルトラベルと異なったことになる。４回連続して今回の領域ラベルがデフォルトラベルと異なった場合、第１段階推定方向Ｄ１は誤推定ではなかったと考えられるので、以下の処理を行なう。
【００８５】
誤推定の可能性があるとして重み係数Ｗを低くしていたのは、３回前の測定から前回の測定までの過去３回分である。そこで、３回前から前回までの重み係数Ｗを、第１実施形態と同じく推定移動距離Ｂに基づいて設定して第２段階推定方向Ｄ２を修正する。また、今回の第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）も、推定移動距離Ｂに基づいて重み係数Ｗ（Ｎ）を設定して推定する。
【００８６】
具体的には、まず、３回前の第２段階推定方向Ｄ２を修正するために、ステップＳ１０９でＮ＝Ｎ−３とする。続くステップＳ１１０では、図２のステップＳ７と同じ第２段階方向推定処理を行う。これにより、ステップＳ１０８で決定した第２段階推定方向Ｄ２を修正することになる。
【００８７】
続くステップＳ１１１では、修正カウンタが０以下となったか否かを判断する。この判断が否定判断となった場合にはステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、修正カウンタを「１」減算する。なお、ステップＳ１０５がＮＯとなり、ステップＳ１０９を実行した当初は修正カウンタは３である。
【００８８】
続くステップＳ１１３ではNに１を加算する。ステップＳ１１３を実行後はステップＳ１１０へ戻る。たとえば、上記ステップＳ１１３の処理が初回である場合、Ｎは実際の測定回数−２となるので、ステップＳ１１０へ戻ることにより、２回前の第２段階推定方向Ｄ２が修正される。
【００８９】
当初、「３」であった修正カウンタは、ステップＳ１１２を１回実行する毎に１ずつ減算されるので、修正カウンタが０になった場合、修正カウンタは「３」、「２」、「１」、「０」と変化し、Ｎは「Ｎ−３」、「Ｎ−２」、「Ｎ−１」、「Ｎ」と変化する。よって、過去３回分の第２段階推定方向Ｄ２を修正し、さらに、今回の第２段階推定方向Ｄ２も決定したことになる。
【００９０】
修正カウンタが０となった場合、ステップＳ１１１がＹＥＳとなりステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では、今回の連続領域ラベルをデフォルトラベルに変更する。これにより、次回は、今回（次回を基準とすると前回）の連続領域ラベルをデフォルトラベルとしてステップＳ１０２の判断を行なうことになる。ステップＳ１１４を実行したら図１１の改良第２段階方向推定処理を終了する。
【００９１】
図１２は、図１１を実行することによるシーケンスを説明する図である。図１２に例示したシーケンスは、図１１のステップＳ１０１で決定した今回の連続領域ラベルがα→β→α→β→β→β→β→βとなった場合における修正カウンタ等の変化を示す。
【００９２】
シーケンス１では、デフォルトラベルはαである。また、今回の連続領域ラベルもαである。よって、ステップＳ１０２がＹＥＳになるので、修正カウンタは０である。シーケンス２でも、デフォルトラベルはαである。一方、今回の連続領域ラベルはβに変化した（つまり、連続領域ラベルが変化する第１段階推定方向Ｄ１を推定した）。よって、ステップＳ１０２がＮＯとなり、また、ステップＳ１０５はＹＥＳとなるのでステップＳ１０６の実行により、修正カウンタは１となる。また、ステップＳ１０７、Ｓ１０８を実行するので、今回の重み係数Ｗ（２）を最小値（ｗｅｉｇｈｔ３）として、第２段階方向推定方向Ｄ２を決定する。
【００９３】
シーケンス３でも、まだ、デフォルトラベルはαのままである。また、今回の領域ラベルはαに戻っている。よって、ステップＳ１０２がＹＥＳになり、ステップＳ１０３を実行するので、修正カウンタは０に戻る。
【００９４】
シーケンス４でも、デフォルトラベルはαである。一方、今回の連続領域ラベルはβに変化した。よって、シーケンス２と同じく、修正カウンタは１、重み係数Ｗ（４）はｗｅｉｇｈｔ３となる。
【００９５】
シーケンス５でも、今回の連続領域ラベルは、前回と同様、βである。よって、修正カウンタはさらに１増えて２となり、また、重み係数Ｗ（５）はｗｅｉｇｈｔ３となる。しかし、デフォルトラベルはまだαのままである。
【００９６】
シーケンス６でも、今回の連続領域ラベルはβである。よって、修正カウンタはさらに１増えて３となり、また、重み係数Ｗ（６）はｗｅｉｇｈｔ３となる。修正カウンタは３となるのであるが、修正カウンタが３となるのは、ステップＳ１０５の判断の後であるので、ステップＳ１１４は実行しない。よって、デフォルトラベルはαのままである。
【００９７】
シーケンス７でも、今回の連続領域ラベルはβとなった。一方、デフォルトラベルはαなので、ステップＳ１０２がＮＯとなり、ステップＳ１０５を実行する。この時点において、修正カウンタは３となっているので、ステップＳ１０５がＮＯとなる。これにより、ステップＳ１０９を実行して、Ｎが３減算されて「４」となる。そして、ステップＳ１１０を実行してＮ＝４の第２段階推定方向Ｄ２（４）を再計算する。
【００９８】
その後、修正カウンタが０となっていないので、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタが１減算されて２となる一方、Ｎは１増えて５となる。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝５の第２段階推定方向Ｄ２（５）を再計算する。
【００９９】
まだ修正カウンタは２なので、再度、ステップＳ１１、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタがさらに１減算されて１となり、Ｎはさらに１増えて６となる。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝６の第２段階推定方向Ｄ２（６）を再計算する。
【０１００】
修正カウンタはまだ１なので、再度、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を実行する。よって、修正カウンタがさらに１減算される。その結果、修正カウンタは０となる。また、Ｎはさらに１増えて７となる。つまり、ステップＳ１０９での減算前のＮに戻る。その後、ステップＳ１１０へ戻り、Ｎ＝７の第２段階推定方向Ｄ２（７）を計算する。その次に実行するステップＳ１１１では、修正カウンタが０となっているので、ステップＳ１１４へ進み、デフォルトラベルをβに変更する。
【０１０１】
シーケンス８では、今回の領域ラベルはβであるが、デフォルトラベルもβに変更されていることから、修正カウンタは０のままである。
【０１０２】
以上、説明した本実施形態によれば、遮蔽物の存在に対応して第１段階方向推定処理（図２のＳ５）における一部の領域の境界線を不連続境界線として設定し（図１０のＳ１１）、この不連続境界線により、第１段階方向推定処理における全体の推定方向範囲を複数の連続領域に区分する（図１０のＳ１２）。
【０１０３】
そして、無線タグが存在する連続領域を２つの方法により別々に決定する。１つ目の方法はデフォルトラベルを決定するための方法であり、第１段階推定方向Ｄ１が４回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域の連続領域ラベルをデフォルトラベルとする。第１段階推定方向Ｄ１が４回数連続して同じ連続領域に含まれている場合には、第１段階推定方向Ｄ１が存在する連続領域を誤って推定している可能性は極めて低いので、この連続領域を正しく方向推定したときの連続領域と考え、この連続領域のラベルをデフォルトラベルとしているのである。
【０１０４】
そして、今回の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）から決定した連続領域ラベルが、デフォルトラベルとは異なるか否かを判断する（図１１のＳ１０１、Ｓ１０２）。Ｓ１０１は、今回の第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）のみを用いて連続領域ラベルを決定するので、この連続領域ラベルは誤っている可能性がある。加えて、異なる連続領域へは、前述したように、限られた経路でしか移動することができない。
【０１０５】
そこで、Ｓ１０１で決定した連続領域ラベルがデフォルトラベルとは異なったとの判断回数がまだ所定回数連続しない場合には（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、第１段階方向推定Ｄ１（Ｎ）が誤っている可能性を排除できないと考え、推定移動距離とは無関係に今回の重み係数Ｗ（Ｎ）を最低値であるｗｅｉｇｈｔ３に設定し（Ｓ１０７）、第２段階の推定方向を決定している（Ｓ１０８）。これにより、不連続境界線を越える現実にはありえない移動となってしまう第１段階推定方向Ｄ１（Ｎ）について、その影響を低くして第２段階推定方向Ｄ２（Ｎ）を決定することができる。
【０１０６】
さらに、Ｓ１０１で決定した連続領域ラベルがデフォルトラベルとは異なったとの判断回数が所定回数連続した場合には（Ｓ１０５：ＮＯ）、第１段階方向推定Ｄ１（Ｎ）は誤推定ではなかったと考える。そして、推定移動距離とは無関係にｗｅｉｇｈｔ３としていた重み係数Ｗ（Ｎ）を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階推定方向Ｄ２を再決定する（Ｓ１０９−Ｓ１１３）。つまり、誤推定ではなかったと判断した場合には、重み係数を大きい値に修正して、第２段階の推定方向を再決定することになる。これにより、第１段階推定方向Ｄ１が正しい方向であるものに対して大きい重み係数を設定して第２段階推定方向を決定することになる。この処理（Ｓ１０９−Ｓ１１３）によって、方向推定精度がより向上する。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【０１０８】
たとえば、前述の実施形態では、過去所定数分以上の第１段階推定方向Ｄ１があるときは、必ずそれら過去所定数分の第１段階推定方向Ｄ１を用いて第２段階推定方向Ｄ２を算出していた。しかし、それら第１段階推定方向Ｄ１の測定時点から、予め設定した所定時間以上経過している場合には、その第１段階推定方向Ｄ１は用いずに、第２段階推定方向Ｄ２を算出するようにしてもよい。このようにすれば、信頼性の低い古い第１段階推定方向Ｄ１を除外して第２段階推定方向Ｄ２を決定することになるので、第２段階推定方向Ｄ２の精度が向上する。
【０１０９】
また、前述の実施形態では、推定移動距離Ｂの算出において、今回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ）と、前回測定時における無線タグまでの推定距離Ｒ（Ｎ−１）とを比較して、いずれか大きい値を用いて推定移動距離Ｂを算出していた。しかし、比較することなく、いずれか一方を用いることを予め決定しておいてもよい。また、両者の平均を用いることにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１：アンテナ部、 ３：分配器、 ４：復調器、 ５：電力検出回路、 ６：方向探知コンピュータ、 １０：励振素子、 １１〜１６：非励振素子、 １７：接地導体、 １８：可変リアクタンス回路、 １９：同軸ケーブル、 ６１：可変リアクタンス制御部、 ６２：記憶部（記憶手段）、 ６３：方向探知部、 １００：無線タグリーダ、 １１０：壁、 １１１：壁部、 １１２：玄関扉、 １２０：不連続境界線、 １２１：不連続境界線
Ｂ：推定移動距離、 Ｄ１：第１段階推定方向、 Ｄ２：第２段階推定方向、 ΔＤ：角度差、 Ｍ：平均を算出するデータ数、 Ｎ：測定回数、 Ｒ：無線タグまでの距離、 Ｗ：重み係数、 Ｓ５：第１段階方向推定手段、 Ｓ７：第２段階方向推定手段、 Ｓ１０１：第１連続領域決定手段、 Ｓ１０２：領域変化判断手段、 Ｓ１１４：第１連続領域決定手段、 Ｓ７０１：角度差算出手段、 Ｓ７０２〜Ｓ７０４：移動距離推定手段、 Ｓ７０５〜Ｓ７０９：係数決定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を切り替えつつ電波を受信し、受信した電波の強度に基づいて発信機からの電波到来方向を決定することで、発信機の方向を探知する方向探知装置であって、
指向性を切り替えつつ、各指向性において受信した電波の受信強度を、指向性とともに記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶されている記憶内容から、各指向性における受信強度を比較して、発信機の推定方向を決定する第１段階方向推定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向、および、過去複数回分の推定方向の加重平均により、前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向を修正した第２段階の推定方向を逐次決定する第２段階方向推定手段を備え、
その第２段階方向推定手段は、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向と、第２段階方向推定手段で推定した１回前の推定方向との角度差を算出する角度差算出手段と、
その角度差算出手段で算出した角度差と、前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの距離とに基づいて、前記発信機の推定移動距離を決定する移動距離推定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向に対して、前記移動距離推定手段で決定した推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定する係数決定手段とを有し、
前記第１段階方向推定手段で決定した推定方向を最新のものから過去所定数用いるとともに、それら推定方向に対応する前記重み係数を用いて、加重平均により、前記第２段階の推定方向を決定する
ことを特徴とする方向探知装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１段階方向推定手段は、全体の推定方向範囲を複数領域に分割して、いずれかの領域を前記発信機の推定方向として選択するものであり、
前記発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、前記第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線が不連続境界線に設定されており、この不連続境界線により、前記第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲が複数に区分されて複数の連続領域が設定されており、
前記第１段階方向推定手段で推定した推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、前記発信機が存在する連続領域であるとする第１連続領域決定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向が、どの連続領域に含まれるかを決定する第２連続領域決定手段と、
前記第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、前記第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する領域変化判断手段と、を備え、
前記第２段階方向推定手段は、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数よりも少ない場合には、前記推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして前記第２段階の推定方向を決定し、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数となった場合には、前記推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する
ことを特徴とする方向探知装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記係数決定手段は、最も小さい重み係数を０よりも大きい値とすることを特徴とする方向探知装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記係数決定手段は、第１段階方向推定手段による前回の推定方向が存在しない初回測定時は、前記推定移動距離の移動可能性が最も高い場合に決定する重み係数よりも、小さい値の重み係数を決定することを特徴とする方向探知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記第２段階方向推定手段は、前記第１段階方向推定手段で決定し、過去所定数分に含まれる推定方向であっても、所定時間以上経過している場合には、その推定方向は用いずに、第２段階の推定方向を決定することを特徴とする方向探知装置。
【請求項１】
指向性を切り替えつつ電波を受信し、受信した電波の強度に基づいて発信機からの電波到来方向を決定することで、発信機の方向を探知する方向探知装置であって、
指向性を切り替えつつ、各指向性において受信した電波の受信強度を、指向性とともに記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶されている記憶内容から、各指向性における受信強度を比較して、発信機の推定方向を決定する第１段階方向推定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向、および、過去複数回分の推定方向の加重平均により、前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向を修正した第２段階の推定方向を逐次決定する第２段階方向推定手段を備え、
その第２段階方向推定手段は、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向と、第２段階方向推定手段で推定した１回前の推定方向との角度差を算出する角度差算出手段と、
その角度差算出手段で算出した角度差と、前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向および１回前の推定方向の少なくともいずれか一方に対応する発信機までの距離とに基づいて、前記発信機の推定移動距離を決定する移動距離推定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した最新の推定方向に対して、前記移動距離推定手段で決定した推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数を決定する係数決定手段とを有し、
前記第１段階方向推定手段で決定した推定方向を最新のものから過去所定数用いるとともに、それら推定方向に対応する前記重み係数を用いて、加重平均により、前記第２段階の推定方向を決定する
ことを特徴とする方向探知装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１段階方向推定手段は、全体の推定方向範囲を複数領域に分割して、いずれかの領域を前記発信機の推定方向として選択するものであり、
前記発信機を携帯する者の移動を阻止する遮蔽物の存在に対応して、前記第１段階方向推定手段における一部の領域の境界線が不連続境界線に設定されており、この不連続境界線により、前記第１段階方向推定手段における全体の推定方向範囲が複数に区分されて複数の連続領域が設定されており、
前記第１段階方向推定手段で推定した推定方向が所定回数連続して同じ連続領域に含まれた場合に、その連続領域を、前記発信機が存在する連続領域であるとする第１連続領域決定手段と、
前記第１段階方向推定手段で推定した今回の推定方向が、どの連続領域に含まれるかを決定する第２連続領域決定手段と、
前記第２連続領域決定手段で決定した連続領域が、前記第１連続領域決定手段で決定した連続領域とは異なるか否かを判断する領域変化判断手段と、を備え、
前記第２段階方向推定手段は、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数よりも少ない場合には、前記推定移動距離とは無関係に今回の重み係数を最低値にして前記第２段階の推定方向を決定し、
領域変化判断手段で連続領域が異なると判断した場合であって、連続してその判断をした回数が所定回数となった場合には、前記推定移動距離とは無関係に最低値に設定していた重み係数を、推定移動距離の移動可能性が低いほど小さい重み係数として、重み係数を最低値としていた測定回の第２段階の推定方向を再決定する
ことを特徴とする方向探知装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記係数決定手段は、最も小さい重み係数を０よりも大きい値とすることを特徴とする方向探知装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記係数決定手段は、第１段階方向推定手段による前回の推定方向が存在しない初回測定時は、前記推定移動距離の移動可能性が最も高い場合に決定する重み係数よりも、小さい値の重み係数を決定することを特徴とする方向探知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記第２段階方向推定手段は、前記第１段階方向推定手段で決定し、過去所定数分に含まれる推定方向であっても、所定時間以上経過している場合には、その推定方向は用いずに、第２段階の推定方向を決定することを特徴とする方向探知装置。
【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２】
【図３】
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【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１５５５９（Ｐ２０１２−２１５５５９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４５４８２（Ｐ２０１２−４５４８２）
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
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