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JP6516256B2 - Proximity test method and proximity test apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、端末同士の近接度(プロキシミティ:Proximity)を識別する技術に関する。   The present invention relates to a technique for identifying proximity between terminals (proximity).

近年、スマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末が広く普及し、位置情報に基いたサービスへの需要が高まっている。位置情報に基づいたサービスを実現する技術のひとつに、プロキシミティ(Proximity)テストがある。プロキシミティテストは、ユーザ同士が近接しているかどうかを識別する技術である。プロキシミティテストを行う際に、通信するユーザ同士のプライバシーを保護し、他者による位置情報の盗聴やなりすまし、位置偽装等の攻撃を阻止する必要がある。そのため、GPS等で得られる実際の位置情報をやり取りせずにプロキシミティテストを行う研究が注目されている。   In recent years, portable information terminals such as smartphones and tablets are widely spread, and the demand for services based on position information is increasing. One of the technologies for realizing a service based on location information is a proximity test (Proximity). Proximity test is a technology to identify whether users are close to each other. When performing a proximity test, it is necessary to protect the privacy of communicating users and to prevent attacks such as eavesdropping and impersonation of location information by others, location spoofing, and the like. Therefore, researches for performing a proximity test without exchanging actual position information obtained by GPS or the like are attracting attention.

たとえば、あるユーザが受信している電波の信号強度と、このユーザの周辺で別のユーザが受信している電波の受信信号強度の相関を用いて、ユーザ同士が近くにいるかどうかを判断するプロキシミティテストが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。このテスト法は、近接する端末間では受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)の相関が高いことを利用している。また、テレビ信号やFM信号の振幅と位相を利用して、振幅や位相の相関が高い場合にユーザ同士が近接していると判断する方法も知られている(たとえば、非特許文献2参照)。   For example, using a correlation between the signal strength of a radio wave received by one user and the received signal strength of a radio wave received by another user around this user, a proxy that determines whether the users are close to each other Miti tests are known (see, for example, Non-Patent Document 1). This test method takes advantage of the high correlation of Received Signal Strength Indicator (RSSI) between terminals in close proximity. There is also known a method of using the amplitude and phase of a television signal or an FM signal to determine that the users are close to each other when the correlation between the amplitude and the phase is high (see, for example, Non-Patent Document 2). .

なお、残留磁気の磁界強度ベクトルをランドマークとして利用して位置推定を行う方法や(たとえば、非特許文献3参照)、アレーアンテナで受信した受信信号の固有ベクトルの経時変化から屋内のイベントを検出する方法(たとえば、非特許文献4参照)が知られている。   In addition, the method of performing position estimation using a magnetic field strength vector of residual magnetism as a land mark (for example, refer to nonpatent literature 3) or indoor event is detected from the temporal change of the eigenvector of the received signal received by the array antenna. A method (see, for example, Non-Patent Document 4) is known.

A. Kalamandeen, A. Scannell, E.D. Lara, A . Sheth and A. Lamarca, "Ensemble: Cooperative Proximity-based Authentication," in Proc. ACM Mobile systems applications and service, pp. 271-284, San Francisco, June 2010,A. Kalamandeen, A. Scannell, ED Lara, A. Sheth and A. Lamarca, "Ensemble: Cooperative Proximity-based Authentication," in Proc. ACM Mobile systems applications and services, pp. 271-284, San Francisco, June 2010 , S. Mathur, R. Miller, A. Varshavsky and W. Trappe, "ProxiMate: Proximity-based secure pairing using ambient wireless signals," in Proc. AMC MobySys, pp. 211-224, Washington, June 2011.S. Mathur, R. Miller, A. Varshavsky and W. Trappe, "ProxiMate: Proximity-based secure pairing using ambient wireless signals," in Proc. AMC MobySys, pp. 211-224, Washington, June 2011. P. Mirowski, H. Tin, Y. Saehoon and M. Macdonald, "SignalSLAM: Simultaneous localization and mapping with mixed WiFi, Bluetooth, LTE and magnetic signals," in Proc. IEEE IPIN, pp. 1-10, Montbeliard-Belfort, Oct. 2013P. Mirowski, H. Tin, Y. Saehoon and M. Macdonald, "Signal SLAM: Simultaneous localization and mapping with mixed WiFi, Bluetooth, LTE and magnetic signals," in Proc. IEEE IPIN, pp. 1-10, Montbeliard-Belfort , Oct. 2013 S. Ikeda, H. Tsuji and T. Ohtsuki, "Indoor Event Detection with Eigen vector Spanning Signal Subspace for Home or Office Security", IEEE Vehicle Tech. Conf., September, 2008S. Ikeda, H. Tsuji and T. Ohtsuki, "Indoor Event Detection with Eigen vector Spanning Signal Subspace for Home or Office Security", IEEE Vehicle Tech. Conf., September, 2008

RSSIの相関を利用する方法では、ユーザ間の距離が2メートル以上離れるとRSSIの空間相関がほとんど変化せず、近接度を識別することができないという問題がある。RSSIの相関に基づくプロキシミティテストが有効に行われる範囲は狭い範囲に限定される。テレビ信号やFM信号の振幅と位相を利用する方法では、RSSIの相関を利用する方法に比べると識別範囲が拡張されるが、周囲環境が変化する環境では識別精度が劣化する。   In the method using the RSSI correlation, there is a problem that the spatial correlation of the RSSI hardly changes when the distance between the users is 2 meters or more apart, and the proximity can not be identified. The range in which the proximity test based on the RSSI correlation is effectively performed is limited to a narrow range. The method using the amplitude and phase of the television signal or the FM signal extends the identification range as compared to the method using the correlation of the RSSI, but the identification accuracy deteriorates in an environment where the surrounding environment changes.

そこで、周囲の伝搬環境の変化に強く、かつ識別精度の高いセキュアなプロキシミティテストの手法を提供することを課題とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a secure proximity test method that is resistant to changes in the surrounding propagation environment and that has high identification accuracy.

上記課題を解決するために、本発明では、電波伝搬の空間相関と、磁界強度ベクトルの空間相関で表される複数の特徴量の中の2つ以上を利用することで、実際の位置情報を交換しないセキュアなプロキシミティテストの手法を提供する。   In order to solve the above problems, in the present invention, actual position information can be obtained by using two or more of a plurality of feature quantities represented by spatial correlation of radio wave propagation and spatial correlation of magnetic field strength vector. Provide a method of secure proximity testing that does not exchange.

本発明の一態様によるプロキシミティテスト方法は、
第1端末装置と第2端末装置から、それぞれ少なくとも受信信号電圧と残留磁気の磁界強度ベクトルを含む測定報告を取得し、
前記受信信号電圧から、信号の固有ベクトルの経時変化を表わす第1評価関数と前記信号の固有値の経時変化を表わす第2評価関数を計算し、
前記測定報告と前記計算結果に基づき、前記第1端末装置と前記第2端末装置の間の前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関の中の少なくとも2つを用いて、前記第1端末装置と前記第2端末装置が所定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定する。
The proximity test method according to one aspect of the present invention is
Obtaining a measurement report including at least a received signal voltage and a residual magnetic field strength vector from the first terminal device and the second terminal device,
From the received signal voltage, a first evaluation function representing a change over time of an eigenvector of the signal and a second evaluation function representing a change over time of an eigenvalue of the signal are calculated;
The correlation of the received signal strength between the first terminal apparatus and the second terminal apparatus, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the magnetic field based on the measurement report and the calculation result At least two of the intensity vector correlations are used to determine whether the first terminal and the second terminal are located in the same space of a predetermined range.

ひとつの例として、
前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関にそれぞれ個別に閾値を設定し、
前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関のうちの2つ以上で対応する前記閾値を超える場合に、前記第1端末装置と前記第2端末装置が前記同じ空間内に位置すると決定する。
One example is
Thresholds are individually set for the correlation of the received signal strength, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the correlation of the magnetic field strength vector, respectively.
The first terminal when two or more of the correlation of the received signal strength, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the correlation of the magnetic field strength vector exceed the corresponding threshold It is determined that the device and the second terminal are located in the same space.

周囲の伝搬環境の変化に強く、かつ識別精度の高いセキュアなプロキシミティテストが実現する。   A secure proximity test with high identification accuracy and resistance to changes in the surrounding propagation environment is realized.

ユーザ間のRSSIの相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the RSSI between users. アンテナ1本を用いたときのRSSIの相関の累積分布関数(CDF:Cumulative Distribution Function)を示す図である。It is a figure which shows the cumulative distribution function (CDF: Cumulative Distribution Function) of the correlation of RSSI when 1 antenna is used. アレーアンテナの全組み合わせの中の最大値を用いたときのRSSIの相関のCDFを示す図である。It is a figure which shows CDF of the correlation of RSSI at the time of using the maximum value in all the combinations of an array antenna. 信号の固有ベクトルP(t)の相関のCDFを示す図である。It is a figure which shows CDF of the correlation of the eigenvector P (t) of a signal. 信号の固有値Q(t)の相関のCDFを示す図である。It is a figure which shows CDF of the correlation of the eigen value Q (t) of a signal. 磁界強度ベクトルの相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of a magnetic field intensity vector. アレーアンテナの全組み合わせの中の最大値のRSSIの相関のみを用いたときの識別率を示す図である。It is a figure which shows an identification rate when only the correlation of the RSSI of the largest value in all the combinations of an array antenna is used. 固有ベクトルP(t)の相関のみを用いたときの識別率を示す図である。It is a figure which shows an identification rate when only the correlation of eigenvector P (t) is used. 固有値Q(t)の相関のみを用いたときの識別率を示す図である。It is a figure which shows the discrimination rate when only the correlation of the eigenvalue | characteristic value Q (t) is used. 磁界強度ベクトルの相関のみを用いたときの識別率を示す図である。It is a figure which shows the discrimination rate when only the correlation of a magnetic field intensity vector is used. 4つの特徴量の組み合わせと、各組み合わせにおける識別率を示す図である。It is a figure which shows the combination of four feature-values, and the identification rate in each combination. 実験環境Iを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an experimental environment I. 実験環境IIを示す図である。It is a figure which shows experiment environment II. 環境Iでの識別精度を示す図である。It is a figure which shows the identification accuracy in environment I. 環境IIでの識別精度を示す図である。It is a figure which shows the identification accuracy in environment II. 環境Iでの実施形態の方法とRSSI相関のみを用いた場合の識別精度の比較結果を示す図である。It is a figure which shows the comparison result of the identification precision at the time of using only the method of embodiment of Environment I, and RSSI correlation. 環境IIでの実施形態の方法とRSSI相関のみを用いた場合の識別精度を比較結果を示す図である。It is a figure which shows the comparison result of the identification precision at the time of using only the method of embodiment of Environment II, and RSSI correlation. 実施形態の手法の適用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the method of embodiment. サーバで行う処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by a server. サーバの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a server.

図1は、端末同士が近接して位置する場合のRSSIの相関を示す図である。端末Aと端末Bは、アクセスポイント等の同じ電波源から電波を受信している。端末Aの位置を参照位置とし、端末Bの位置を変化させてRSSIの時間変化を取得する。端末間の距離が2m、1m、10cmと近づくにつれて、RSSIの相関が高くなる。しかし、端末間の距離が2mのときと4mのときでRSSIの相関に変化はほとんどなく、2m以内の範囲でしかRSSIの相関を利用できないことがわかる。   FIG. 1 is a diagram showing the correlation of RSSI when terminals are positioned close to each other. The terminal A and the terminal B receive radio waves from the same radio source such as an access point. The position of the terminal A is used as a reference position, and the position of the terminal B is changed to acquire the temporal change of the RSSI. As the distance between terminals approaches 2 m, 1 m and 10 cm, the correlation of RSSI increases. However, there is almost no change in the RSSI correlation when the distance between terminals is 2 m and 4 m, and it can be seen that the RSSI correlation can be used only within the range of 2 m.

実施形態では、電波の伝搬に空間相関があることを利用し、受信強度(RSSI)に加えて、信号の固有値の相関と固有ベクトルの相関を利用する。さらに、磁界強度ベクトルの空間相関を利用して、プロキシミティテストの識別精度を高める。
<電波伝搬の空間相関>
電波伝搬の特徴量として、信号の固有ベクトルの時間関数P(t)と、固有値の時間関数Q(t)を導入し、P(t)とQ(t)をプロキシミティテストの評価関数として利用する。P(t)は信号の到来方向の経時変化を表わし、Q(t)は、信号の大きさの経時変化を表す。端末間でのP(t)の相関と、Q(t)の相関をプロキシミティテストの特徴量として用いる。実施形態ではさらに、第1端末装置と第2端末装置ともに電波の伝搬をアレーセンサを用いて観測し、端末装置間のすべてのアンテナの組み合わせの中で最大となるRSSIの相関をプロキシミティテストの特徴量として用いる。2本以上のアンテナを有するアレーセンサを用いることで、空間タイバーシティ効果を得てフェージングの影響を軽減する。
In the embodiment, the fact that there is spatial correlation in radio wave propagation is used, and in addition to the received intensity (RSSI), the correlation of the eigenvalues of the signal and the correlation of the eigenvectors are used. Furthermore, the spatial correlation of the magnetic field strength vector is used to increase the accuracy of discrimination of proximity tests.
<Spatial correlation of radio wave propagation>
Introduce the time function P (t) of the eigenvectors of the signal and the time function Q (t) of the eigen value as feature quantities of radio wave propagation, and use P (t) and Q (t) as the evaluation function of the proximity test . P (t) represents the time-dependent change in the direction of arrival of the signal, and Q (t) represents the time-dependent change in the magnitude of the signal. The correlation of P (t) between terminals and the correlation of Q (t) are used as feature quantities of the proximity test. In the embodiment, the first terminal apparatus and the second terminal apparatus observe the propagation of radio waves using an array sensor, and the correlation of the RSSI which is the largest among all the combinations of antennas between the terminal apparatuses is a proximity test. Used as a feature amount. By using an array sensor having two or more antennas, spatial diversity effect is obtained to reduce the influence of fading.

評価関数P(t)は、式(1)で表される。   The evaluation function P (t) is expressed by equation (1).

Figure 0006516256
ここで、vrefは参照時刻での信号の固有ベクトル、Hは複素共役転置、vob(t)は時刻tでの信号の固有ベクトルである。式(1)では、|Vref|=|Vob(t)|=1に正規化されている。P(t)は参照時刻から電波伝搬方向がどのように変化したかを表わす。
Figure 0006516256
Here, vref is the eigenvector of the signal at the reference time, H is the complex conjugate transpose, and vob (t) is the eigenvector of the signal at time t. In equation (1), normalization is performed to | Vref | = | Vob (t) | = 1. P (t) represents how the radio wave propagation direction has changed from the reference time.

評価関数Q(t)は、式(2)で表される。   The evaluation function Q (t) is expressed by equation (2).

Figure 0006516256
ここで、λrefは参照時刻での信号の固有値、λob(t)は時刻tでの信号の固有値である。Q(t)は、参照時刻から到来信号の大きさがどのように変化したかを表わす。
Figure 0006516256
Here, λ ref is a characteristic value of the signal at the reference time, and λ ob (t) is a characteristic value of the signal at time t. Q (t) represents how the magnitude of the incoming signal has changed since the reference time.

P(t)の相関とQ(t)の相関を利用するということは、信号伝搬状況の変化自体の相関をプロキシミティテストの判断基準にすることを意味する。P(t)の相関とQ(t)の相関をプロキシミティテストの特徴量として用いることで、周囲環境が変化しやすい場所でもプロキシミティテストを有効に行うことが可能になる。   The use of the correlation of P (t) and the correlation of Q (t) means that the correlation of the change of the signal propagation state itself is used as a criterion of the proximity test. By using the correlation of P (t) and the correlation of Q (t) as the feature amount of the proximity test, it becomes possible to effectively perform the proximity test even in a place where the surrounding environment is likely to change.

まず、予備実験として、RSSIの相関と、P(t)の相関と、Q(t)の相関を、それぞれ個別に評価する。RSSIの相関として、アンテナが1本のときの相関と、4本のアンテナ素子を有するアレーアンテナ間の全組み合わせ(4×4=16通り)中の最大相関値を評価する。   First, as a preliminary experiment, the correlation of RSSI, the correlation of P (t), and the correlation of Q (t) are individually evaluated. As the correlation of RSSI, the correlation when there is one antenna and the maximum correlation value in all combinations (4 × 4 = 16 ways) between array antennas having four antenna elements are evaluated.

図2は、アンテナが1本のときのRSSIの相関のCDF(Cumulative Distribution Function:累積分布関数)、図3は、16通りのアンテナの組み合わせの中で最大のRSSI相関のCDFである。図4はP(t)の相関のCDF,図5はQ(t)の相関のCDFである。   FIG. 2 is a CDF (Cumulative Distribution Function) of the correlation of RSSI when one antenna is present, and FIG. 3 is a CDF of the maximum RSSI correlation among combinations of 16 antennas. FIG. 4 shows the CDF of the correlation of P (t) and FIG. 5 shows the CDF of the correlation of Q (t).

評価の方法は、廊下を隔てて隣り合う2つの部屋を用意し、受信機1と受信機2の位置関係を変えて相関を計算する。各部屋はコンクリートの壁で仕切られており、部屋のサイズは5m×7mと、7m×7mである。各部屋で、2〜3人がPC等を使って通常の作業を行っており、周囲に人が存在する環境をつくっている。受信機1と受信機2の位置関係を、(a)同じ部屋で2メートル離れた距離、(b)同じ部屋で4メートル離れた距離、(c)別々の部屋で2メートル離れた距離、(d)別々の部屋で4メートル離れた距離、と変化させる。   In the evaluation method, two rooms adjacent to each other across the corridor are prepared, and the positional relationship between the receiver 1 and the receiver 2 is changed to calculate the correlation. Each room is divided by concrete wall, and the size of the room is 5m x 7m and 7m x 7m. In each room, 2 to 3 people are doing normal work using a PC, etc., and create an environment in which people are present. (A) Distance of 2 meters away in the same room, (b) Distance of 4 meters away in the same room, (c) Distance of 2 meters away in separate rooms, (a) d) Vary the distance 4 meters apart, in separate rooms.

信号を90秒間観測し、30秒のウインドウ幅で相関を計算する。ウインドウ幅が短いと環境による相関の違いが見えにくいからである。図2(アンテナ1本)と図3(4本のアレーアンテナ)を比較すると、図2では、各位置関係でのCDFが交錯し、必ずしも受信機1と受信機2が近い距離、あるいは同室にあるときにRSSIの相関が高くなるとは限らない。そのため、アンテナ1本を用いたRSSIの相関は、ユーザが近接しているか否か、または同じ空間内にいるかどうかを判断する指標として使いにくい。   Observe the signal for 90 seconds and calculate the correlation with a window width of 30 seconds. If the window width is short, it is difficult to see the difference in correlation due to the environment. Comparing FIG. 2 (one antenna) with FIG. 3 (four array antennas), in FIG. 2, the CDF in each positional relationship crosses each other, and the receiver 1 and the receiver 2 are necessarily close distances or in the same room The RSSI correlation does not always increase at a certain time. Therefore, the correlation of RSSI using one antenna is difficult to use as an index for determining whether the user is in proximity or in the same space.

これに対し、図3では、2つの受信機が同部屋の場合にRSSIの相関が高くなり、別の部屋ではRSSIの相関が低くなる。同部屋の場合と別部屋の場合で、相関の程度が明確に区別されている。また、同じ部屋同士では、近い距離にある方が相関が高いが、別の部屋に存在する端末との間では、距離に依らずに相関が低くなる。アレーアンテナを用いることによって、プロキシミティテストにおけるRSSIの相関の信頼性が向上する。   On the other hand, in FIG. 3, the correlation of the RSSI is high when the two receivers are in the same room, and the correlation of the RSSI is low in another room. In the case of the same room and in the case of another room, the degree of correlation is clearly distinguished. Further, in the same room, the correlation is higher when the distance is short, but the correlation is low regardless of the distance between terminals located in different rooms. By using the array antenna, the reliability of the RSSI correlation in the proximity test is improved.

図4の受信信号の固有ベクトルP(t)の相関と、図5の固有値Q(t)の相関についても、2つの受信機が同じ部屋にある場合に相関が高くなり、同部屋のときの相関の程度と、別部屋のときの相関の程度は、互いに区別される。このように、アレーアンテナによるRSSIの相関に加えて、信号の固有ベクトル評価関数P(t)の相関と、信号の固有値の評価関数Q(t)の相関がプロキシミティテストの判断基準として利用可能であることが確認された。
<磁界強度ベクトルの空間相関>
実施形態では、アレーアンテナでのRSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関に加えて、磁気強度ベクトルの空間相関もプロキシミティテストに利用する。
The correlation between the correlation of the eigenvectors P (t) of FIG. 4 and the correlation of the eigenvalues Q (t) of FIG. 5 is also high when the two receivers are in the same room, and the correlation in the same room And the degree of correlation in the separate room are distinguished from one another. Thus, in addition to the correlation of the RSSI by the array antenna, the correlation of the eigenvector evaluation function P (t) of the signal and the correlation of the evaluation function Q (t) of the eigenvalues of the signal can be used as a criterion for the proximity test It was confirmed that there is.
<Spatial correlation of magnetic field strength vector>
In the embodiment, in addition to the correlation of RSSI at the array antenna, the correlation of P (t) and the correlation of Q (t), the spatial correlation of the magnetic intensity vector is also used for the proximity test.

環境建造物には地磁気と異なる固有の残留磁気が存在し、場所によって磁界強度ベクトルは異なる。これまで、磁気強度ベクトルの空間相関について考慮されたことはなく、本発明において残留磁気の磁気強度ベクトルの空間相関を観察し、これをプロキシミティテストに利用可能であることを確認する。   Environmental structures have unique residual magnetism different from geomagnetism, and magnetic field strength vectors differ depending on the location. So far, the spatial correlation of the magnetic intensity vector has not been considered, and in the present invention, the spatial correlation of the magnetic intensity vector of the remanence is observed to confirm that it can be used for the proximity test.

図6は、室内と室外の各点で測定した磁界強度ベクトル(2次元)の方向と、参照地点との内積を示す。各点での磁界強度ベクトルの方向はそれぞれ矢印で示されている。参照地点との内積、すなわち磁界強度ベクトルの相関は、正規化された数値で示されている。図6から、参照地点に近い位置ほど磁界強度ベクトルの相関が大きく、また、同じ室内にある場合に磁界強度ベクトルの相関が高いことがわかる。残留磁気の磁界強度ベクトルは場所によって固有であり、時間的な変動が小さい。そのため、磁界強度ベクトルの相関を2つの端末が近接するか否か、同じ部屋に存在するか否か、を判断する判断基準として適切に用いることができる。
<プロキシミティテストの手法>
上述のように、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、磁界強度ベクトルの相関のいずれもがプロキシミティテストに用いる特徴量として適切であることが確認された。
FIG. 6 shows the inner product of the direction of the magnetic field strength vector (two-dimensional) measured at each of the indoor and outdoor points and the reference point. The direction of the magnetic field strength vector at each point is indicated by an arrow. The inner product with the reference point, that is, the correlation of the magnetic field strength vector is shown as a normalized numerical value. It is understood from FIG. 6 that the correlation of the magnetic field strength vector is larger as the position is closer to the reference point, and the correlation of the magnetic field strength vector is higher when in the same room. The magnetic field strength vector of the remanent magnetism is unique depending on the place and has a small temporal variation. Therefore, the correlation of the magnetic field strength vector can be appropriately used as a determination criterion to determine whether two terminals are close or not in the same room.
<Method of proximity test>
As described above, it has been confirmed that the correlation of RSSI, correlation of P (t), correlation of Q (t), and correlation of magnetic field strength vector are all appropriate as feature amounts used for a proximity test.

次に、これら4つの特徴量をプロキシミティテストでどのように用いるかを説明する。実施形態では、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、磁界強度ベクトルの相関に、それぞれ個別の閾値を設定し、測定で得られる各相関値を閾値と比較することで近接度(プロキシミティ)の判定を行う。閾値は、あらかじめ各特徴量を単体で用いたプロキシミティテストを行って、特徴量ごとに最も識別率(識別精度)が高くなる値に決定する。   Next, how these four feature quantities are used in a proximity test will be described. In the embodiment, individual threshold values are set for the RSSI correlation, P (t) correlation, Q (t) correlation, and magnetic field strength vector correlation, and each correlation value obtained by measurement is compared with the threshold. To determine the proximity (proximity). The threshold value is determined in advance by performing a proximity test using each feature amount alone, and determining the value that the discrimination rate (identification accuracy) is the highest for each feature amount.

図7は、4本のアンテナでのRSSIの相関だけを用いたときの識別率を示す。図8はP(t)の相関だけを用いたときの識別率、図9はQ(t)の相関だけを用いたときの識別率を示す。図10は、磁界強度ベクトルの相関だけを用いたときの識別率を示す。図7〜図10を通して横軸は閾値、縦軸は識別精度を識別率として示す。識別率(識別精度)は、全識別回数に対する2つの端末が同じ部屋にいると正しく識別できた回数の割合で示す。   FIG. 7 shows the identification rate when using only the RSSI correlation for four antennas. FIG. 8 shows the discrimination rate when only the correlation of P (t) is used, and FIG. 9 shows the discrimination rate when only the correlation of Q (t) is used. FIG. 10 shows the discrimination rate when only the correlation of the magnetic field strength vector is used. 7 to 10, the horizontal axis indicates the threshold value, and the vertical axis indicates the identification accuracy as the identification rate. The identification rate (identification accuracy) is indicated by the ratio of the number of times the two terminals could be correctly identified to be in the same room to the total number of times of identification.

識別率=(正しい識別回数)/(全識別回数)
図7から、4本のアンテナでのRSSIの相関の閾値を0.35に設定する。図8からP(t)の相関の閾値を0.2に設定する。図9から、Q(t)の相関の閾値を0.2に設定する。図10から、正規化した磁界強度ベクトルの相関(内積)の閾値を0.96に設定する。
Identification rate = (number of correct identifications) / (total number of identifications)
From FIG. 7, the threshold value of the RSSI correlation for four antennas is set to 0.35. From FIG. 8, the correlation threshold of P (t) is set to 0.2. From FIG. 9, the correlation threshold of Q (t) is set to 0.2. From FIG. 10, the threshold value of the correlation (inner product) of the normalized magnetic field strength vector is set to 0.96.

図11は、4つの特徴量の閾値比較結果をどのように用いるとプロキシミティテストの識別精度が高くなるかを示す図である。パターンAは、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、磁界強度ベクトルの相関の4つの特徴量のうちの2つ以上が対応する閾値を超える場合に同じ部屋にいると判定する方法である。このときの識別率は0.893である。   FIG. 11 is a diagram showing how to use the threshold comparison results of the four feature quantities to increase the accuracy of discrimination of proximity tests. Pattern A is in the same room when two or more of the four feature quantities of RSSI correlation, P (t) correlation, Q (t) correlation, and magnetic field strength vector correlation exceed the corresponding threshold It is a method of determining The identification rate at this time is 0.893.

パターンBは、RSSIの相関、P(t)の相関、磁界強度ベクトルの相関の3つの特徴量のうちの2つ以上が対応する閾値を超える場合に同じ部屋にいると判定する方法である。このときの識別率は0.848である。パターンCは、RSSIの相関と磁界強度ベクトルの相関のうち1つ以上が対応する閾値を超える場合に同じ部屋にいると判定する方法である。このときの識別率は0.818である。パターンDは、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、磁界強度ベクトルの相関の4つの特徴量のうちの3つ以上が対応する閾値を超える場合に同じ部屋にいると判定する方法である。このときの識別率は0.807である。   Pattern B is a method of determining that the user is in the same room when two or more of the three feature quantities of the RSSI correlation, the P (t) correlation, and the magnetic field strength vector correlation exceed the corresponding threshold. The discrimination rate at this time is 0.848. Pattern C is a method of determining that the user is in the same room when one or more of the correlation of the RSSI and the correlation of the magnetic field strength vector exceeds the corresponding threshold. The identification rate at this time is 0.818. Pattern D is in the same room when three or more of four feature quantities of RSSI correlation, P (t) correlation, Q (t) correlation, and magnetic field strength vector correlation exceed the corresponding threshold It is a method of determining The identification rate at this time is 0.807.

パターンA〜Dのいずれの場合も、電波伝搬の空間相関を表わす3つの特徴量のうちの少なくとも1つと、磁界強度ベクトルの相関とを組み合わせて用いることで、80%以上の識別率を達成している。もっとも、単純に閾値を超える特徴量が多ければよいのではなく、4つの特徴量のうちの2つ以上が閾値を超える場合に、正しく識別できる割合が最も大きくなることがわかる。また、磁界強度ベクトルの相関と、電波伝搬の空間相関を表わす2つの特徴量とを組み合わせて2つ以上が閾値を超える場合も、85%近い識別率となる。
<特性評価>
RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、及び磁界強度ベクトルの相関という4つの特徴量のうち2つ以上が閾値を超える場合に同じ部屋にいると判定する手法(パターンA)を用いて、実際の特性評価を行う。実験環境として、2つの異なる環境を設定する。これら2つの実験環境は、上述した予備実験の測定環境とは別の環境である。
In any of the patterns A to D, at least one of the three feature quantities representing spatial correlation of radio wave propagation and the correlation of the magnetic field strength vector are used in combination to achieve an identification rate of 80% or more. ing. However, it is understood that it is not necessary that the feature quantities simply exceed the threshold, and the proportion that can be correctly identified is largest when two or more of the four feature quantities exceed the threshold. In addition, even when two or more of the combination of the correlation of the magnetic field strength vector and the two feature quantities representing the spatial correlation of radio wave propagation exceed the threshold, the discrimination rate is close to 85%.
<Characteristics evaluation>
A method to determine that the user is in the same room when two or more of four feature quantities such as RSSI correlation, P (t) correlation, Q (t) correlation, and magnetic field strength vector correlation exceed a threshold (pattern Perform the actual characterization using A). Two different environments are set as the experiment environment. These two experimental environments are different from the measurement environments of the preliminary experiments described above.

図12は、実験環境Iを示す。実験環境Iのルーム1はコンクリートの壁で囲まれており、ドアは閉じられている。第1の受信機(Rx1)を固定し、第2の受信機(Rx2)の位置を、同室内で受信機Rx1から2メートルの距離(位置(1))、同室内で4メートルの距離(位置(2))、室外で2メートルの距離(位置(3))、室外で4メートルの距離(位置(4))と変化させる。   FIG. 12 shows the experimental environment I. Room 1 of the experimental environment I is surrounded by a concrete wall, and the door is closed. The first receiver (Rx1) is fixed, the position of the second receiver (Rx2) is 2 meters from the receiver Rx1 in the same room (position (1)), 4 meters in the same room Change the position (2), the distance of 2 meters outside (position (3)), and the distance of 4 meters outside (position (4)).

図13は、実験環境IIを示す。ルーム2とルーム3の間に仕切りがあるが、上下に隙間がある。ルーム2と廊下を隔てる壁はガラス製であり、それ以外の壁はコンクリート製である。ドアは閉められている。第1の受信機(Rx1)をルーム2に固定し、第2の受信機(Rx2)の位置を、同室内で受信機Rx1から2メートルの距離(位置(1))、同室内で4メートルの距離(位置(2))、室外で2メートルの距離(位置(3))、室外で8メートルの距離(位置(4))と変化させる。   FIG. 13 shows the experimental environment II. There is a partition between room 2 and room 3, but there is a gap at the top and bottom. The wall separating room 2 and the corridor is made of glass and the other walls are made of concrete. The door is closed. The first receiver (Rx1) is fixed in the room 2, and the position of the second receiver (Rx2) is 2 meters from the receiver Rx1 in the same room (position (1)), 4 meters in the same room The distance (position (2)), the distance of 2 meters outside (position (3)), and the distance of 8 meters outside (position (4)).

実験環境IとIIの双方で、送信機(Tx)を仕切りで囲い、NLOS(non-Line-of-sight:見通し外)環境とする。環境Iのルーム1、環境IIのルーム2で、2人がPC等を用いて通常の作業を行っており、廊下は人が自由に歩行している。環境Iと環境IIの各位置で90秒間観測を行い、30秒のウィンドウ幅でRSSIの相関を計算し、1秒ごとに窓をスライドさせる。このときの受信機と送信機の諸元を表1に示す。   In both experimental environments I and II, the transmitters (Tx) are separated by partitions to provide an NLOS (non-line-of-sight) environment. In Room 1 of Environment I and Room 2 of Environment II, two people are performing normal work using a PC or the like, and people are walking freely in the corridor. The observation is made for 90 seconds at each position of environment I and environment II, the correlation of RSSI is calculated with a window width of 30 seconds, and the window is slid every second. Table 1 shows the specifications of the receiver and the transmitter at this time.

Figure 0006516256
図14は、環境Iにおけるアンテナ4本のときのRSSI相関による識別率を、アンテナ1本のときのRSSI相関の識別率と比較して示す図である。図15は、環境IIにおけるアンテナ4本のときのRSSI相関による識別率を、アンテナ1本のときのRSSI相関の識別率を比較して示す図である。識別率は、RSSI相関値が閾値を超えたときに同室にいると判定する方法で、全識別回数に対する正しく識別できた回数の比(識別率=(正しい識別回数)/(全識別回数))である。なお、アンテナが1本のときの閾値はアンテナが4本のときと同様の手順であらかじめ決めておく。
Figure 0006516256
FIG. 14 is a diagram showing the identification rate by RSSI correlation in the case of four antennas in environment I in comparison with the identification rate of RSSI correlation in the case of one antenna. FIG. 15 is a diagram showing the identification rate by RSSI correlation when there are four antennas in environment II by comparing the identification rate of RSSI correlation when there is one antenna. The identification rate is the ratio of the number of correct identifications to the total number of identifications by the method to determine that the user is in the same room when the RSSI correlation value exceeds the threshold (identification rate = (number of correct identifications) / (total number of identifications)) It is. The threshold value for one antenna is determined in advance in the same procedure as for four antennas.

環境Iと環境IIの双方で、アンテナ1本を用いた場合よりも、アンテナを4本用いた場合の識別率が高くなっている。これは、ダイバーシティ効果によりRSSIの変化がより正確に捉えられているからだと考えられる。ただし、4本アンテナのRSSIの相関だけでは、同じ部屋でも距離が遠い場合や、別の部屋でも距離が近い場合に識別率がやや劣る。そのため、距離にかかわらず同室にいると正しく判定できる識別率が80%以下に落ちてしまう。そこで、上述したように、電波伝搬の空間相関を表わす3つの特徴量と、磁界強度ベクトルの相関を表わす特徴量のうちの2つ以上が閾値を超える場合を同室にいると判定する方法(図11のパターンA)で識別率を向上する。   In both the environment I and the environment II, the identification rate in the case of using four antennas is higher than in the case of using one antenna. It is considered that this is because changes in RSSI are more accurately captured due to the diversity effect. However, the correlation of the RSSI of the four antennas alone makes the discrimination rate slightly inferior when the distance is long even in the same room or when the distance is short even in another room. As a result, the discrimination rate that can be correctly determined to be in the same room regardless of the distance falls to 80% or less. Therefore, as described above, it is determined that two or more of the three feature quantities representing spatial correlation of radio wave propagation and the feature quantities representing the correlation of the magnetic field strength vector are in the same room when two or more of them exceed the threshold (see FIG. The identification rate is improved by the 11 patterns A).

図16は、環境Iで4本アンテナのRSSIの相関のみを用いた場合と、実施形態の方法を用いた場合の識別率を比較した図である。図17は、環境IIで4本アンテナのRSSIの相関のみと、実施形態の方法を用いた場合の識別率を比較した図である。環境Iでは、どの位置関係においても90%以上の識別率が達成される。環境IIのように、ルーム2とルーム3が上下に隙間のある仕切りで隔てられた環境でも、端末間の距離が離れた状態で同部屋にいると判断される識別率が85%に達し、それ以外の位置関係での識別率は90%以上である。実施形態の方法を用いることで、同じ部屋で距離が遠い場合や、別の部屋で距離が近い場合の識別率が特に改善されている。   FIG. 16 is a diagram comparing discrimination rates in the case of using only the correlation of RSSI of four antennas in environment I and the case of using the method of the embodiment. FIG. 17 is a diagram comparing the correlation of only the RSSI of four antennas in environment II with the identification rate when the method of the embodiment is used. In environment I, a discrimination rate of 90% or more is achieved in any positional relationship. Even in an environment in which room 2 and room 3 are separated by a partition with a gap between them as in environment II, the identification rate that is judged to be in the same room at a distance between terminals reaches 85%. The discrimination rate in other positional relationships is 90% or more. By using the method of the embodiment, the identification rate is particularly improved when the distance is long in the same room or when the distance is short in another room.

RSSIはユーザ間の距離によって相関が大きく変わるため、同じ部屋でも距離が遠い場合や、別の部屋で距離が近い場合に識別率が低下する。これに対し、P(t)の相関とQ(t)の相関は電波伝搬状態の相関を見ているので、ユーザ同士が近い位置にいても異なる部屋にいる場合に相関が小さくなる。また、信号到来方向と大きさの変化自体の相関をみるので、周囲環境の違いの変化の影響を受けにくい。残留磁気の磁界強度ベクトルも時間的変動が少なく、距離の影響よりも、同じ部屋にいるかどうかの影響の方が大きい。したがって、距離に拠らず同じ部屋にいるか否かを精度良く判断することができる。図11のパターンA〜Dのいずれも80%以上の識別率を実現していることからも裏付けられる。   Since the correlation of the RSSI largely changes depending on the distance between users, the identification rate decreases when the distance is long even in the same room or when the distance is short in another room. On the other hand, since the correlation of P (t) and the correlation of Q (t) look at the correlation of the radio wave propagation state, the correlation becomes small when the users are close to each other but in different rooms. In addition, since the correlation between the signal arrival direction and the change in magnitude itself is observed, it is not easily affected by the change in the surrounding environment. The magnetic field strength vector of the residual magnetism is also less temporally variable, and the influence of being in the same room is larger than the influence of the distance. Therefore, it can be accurately determined whether the user is in the same room regardless of the distance. This is also supported by the fact that all of the patterns A to D in FIG. 11 realize an identification rate of 80% or more.

図18は、実施形態のプロキシミティテスト方法の適用例を示す図である。たとえば、ある店舗内にいるユーザや、特定のエリア内のユーザにだけ、クーポン等のサービス情報を配信する。GPSなどの位置検出機能を用いると特定の建物内や所定のエリア内に存在するユーザを特定することができるが、プライバシー保護や位置情報の偽装防止などの観点から位置情報の送受信は望ましくない。そこで、ユーザ端末の位置情報の送受信なしにユーザ間のプロキシミティを判定する。   FIG. 18 is a diagram showing an application example of the proximity test method of the embodiment. For example, service information such as coupons is distributed only to users in a certain store or users in a specific area. The use of a position detection function such as GPS can identify a user present in a specific building or in a predetermined area, but transmission and reception of position information is not desirable from the viewpoints of privacy protection and prevention of disguising position information. Therefore, the proximity between users is determined without transmission and reception of position information of the user terminal.

部屋100に、プロキシミティテスト装置としてのサーバ10と、ユーザ端末2−1が存在する。別のユーザ端末2−2は部屋100の中に移動中である。ユーザ端末2−1、2−2は、それぞれ複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナを有している。サーバ10は、測定要求メッセージを、たとえばブロードキャストで送信している(手順(1))。測定要求メッセージを受信したユーザ端末2−1は、アレーアンテナで受信した測定要求メッセージあるいはサーバ10からの任意の参照信号の受信信号電圧とRSSIと残留磁気の磁界強度ベクトルを測定し(手順(2))、測定結果Aを測定報告メッセージにてサーバ10に送信する(手順(3))。同様に、測定要求メッセージを受信したユーザ端末2−2は、アレーアンテナで受信した測定要求メッセージまたはサーバ10からの任意の信号の受信信号電圧とRSSIと残留磁気の磁界強度ベクトルを測定し(手順(2))、測定結果A'を測定報告メッセージにてサーバ10に送信する(手順(3))。   In the room 100, a server 10 as a proximity test device and a user terminal 2-1 exist. Another user terminal 2-2 is moving into the room 100. Each of the user terminals 2-1 and 2-2 has an array antenna including a plurality of antenna elements. The server 10 transmits a measurement request message, for example, by broadcast (procedure (1)). The user terminal 2-1 having received the measurement request message measures the received signal voltage of the measurement request message received by the array antenna or any reference signal from the server 10, the RSSI, and the magnetic field strength vector of the residual magnetism (procedure (2 ), The measurement result A is transmitted to the server 10 in a measurement report message (procedure (3)). Similarly, the user terminal 2-2 receiving the measurement request message measures the received signal voltage of the measurement request message received by the array antenna or the received signal voltage of any signal from the server 10, the RSSI, and the magnetic field strength vector of the residual magnetism (procedure (2)) The measurement result A ′ is transmitted to the server 10 as a measurement report message (procedure (3)).

ここでいう受信信号電圧は、アレイアンテナの各アンテナ素子から出力される電圧値であり、そのアンテナ素子で受信された空間電界を表わす。RSSIは各アンテナ素子が受信する電力値またはその対数であり、時間平均を含む。この例では、ユーザ端末2−1,2−2が受信信号電圧とRSSIを求めているが、少なくとも受信信号電圧と磁界強度ベクトルが測定報告メッセージに含まれていればよい。   The reception signal voltage mentioned here is a voltage value output from each antenna element of the array antenna, and represents a space electric field received by the antenna element. The RSSI is a power value received by each antenna element or its logarithm, and includes a time average. In this example, the user terminals 2-1 and 2-2 calculate the received signal voltage and the RSSI, but at least the received signal voltage and the magnetic field strength vector may be included in the measurement report message.

サーバ10は、ユーザ端末2−1から受信した測定報告メッセージに含まれる受信信号電圧から、ユーザ端末2−1におけるP(t)とQ(t)を計算する。同様に、ユーザ端末2−2から受信した測定報告メッセージに含まれる受信信号電圧から、ユーザ端末2−2におけるP(t)とQ(t)を計算する(手順(4))。   The server 10 calculates P (t) and Q (t) in the user terminal 2-1 from the received signal voltage included in the measurement report message received from the user terminal 2-1. Similarly, P (t) and Q (t) in the user terminal 2-2 are calculated from the received signal voltage included in the measurement report message received from the user terminal 2-2 (procedure (4)).

サーバ10はさらに、測定結果に基づいて、ユーザ端末2−1とユーザ端末2−2の間のRSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、及び磁界強度ベクトルの相関を計算し、各特徴量をあらかじめ記憶されている閾値と比較してユーザ端末2−1とユーザ端末2−2の近接度(プロキシミティ)を判断する(手順(5))。RSSIの相関については、ユーザ端末2−1から受信したRSSIとユーザ端末2−2から受信したRSSIとから、すべてのアンテナ素子の組み合わせの中で最大の相関を決定する。ユーザ端末2−1、2−2からの測定報告メッセージにRSSIが含まれていない場合は、サーバ10は受け取った受信信号電圧からRSSIを計算し、端末間のRSSIの相関を計算してもよい。サーバ10は、4つの特徴量のうち、2つ以上が対応する閾値を超える場合に、ユーザ端末2−1とユーザ端末2−2が部屋100の内部にいると判断する。   The server 10 further, based on the measurement result, the correlation of the RSSI between the user terminal 2-1 and the user terminal 2-2, the correlation of P (t), the correlation of Q (t), and the correlation of the magnetic field strength vector. It calculates and compares each feature quantity with the threshold value stored beforehand, and determines the proximity (proximity) of the user terminal 2-1 and the user terminal 2-2 (procedure (5)). Regarding the correlation of the RSSI, the maximum correlation among all the antenna element combinations is determined from the RSSI received from the user terminal 2-1 and the RSSI received from the user terminal 2-2. When the measurement report message from the user terminals 2-1 and 2-2 does not include the RSSI, the server 10 may calculate the RSSI from the received signal voltage received and calculate the correlation of the RSSI between the terminals. . The server 10 determines that the user terminal 2-1 and the user terminal 2-2 are inside the room 100 when two or more of the four feature amounts exceed the corresponding threshold.

サーバ10は、ユーザ端末2−1と図示しない他のユーザ端末との間で行われた従前のプロキシミティテストにより、ユーザ端末2−1が部屋100の中にいることを知っているものとする。閾値判定によりユーザ端末2−2がユーザ端末2−1と同じ部屋100の中にいると判断された場合、たとえば、サーバ10からユーザ端末2−2のアドレスにクーポン等のサービス情報が送信される。   It is assumed that the server 10 knows that the user terminal 2-1 is in the room 100 by a conventional proximity test performed between the user terminal 2-1 and another user terminal not shown. . If it is determined by threshold determination that the user terminal 2-2 is in the same room 100 as the user terminal 2-1, for example, service information such as a coupon is transmitted from the server 10 to the address of the user terminal 2-2 .

サーバ10は、測定要求メッセージに替えて既知のパイロット信号を送信してもよい。その場合は、ユーザ端末2−1、2−2は、パイロット信号の受信をトリガとしてパイロット信号の受信信号電圧とRSSIと残留磁気の磁界強度ベクトルを測定し、測定結果を測定報告メッセージに含めてサーバ10に送信してもよい。   The server 10 may transmit a known pilot signal instead of the measurement request message. In that case, the user terminals 2-1 and 2-2 use the reception of the pilot signal as a trigger to measure the received signal voltage of the pilot signal, the RSSI, and the magnetic field strength vector of the residual magnetism, and include the measurement result in the measurement report message. It may be sent to the server 10.

測定要求メッセージやパイロット信号は、必ずしもサーバ10から送信されなくてもよい。たとえば、部屋100内に別途パイロット信号送信用の送信機を配置し、送信機からのパイロット信号を受信したユーザ端末2−1、2−2から、受信信号強度とRSSIと磁界強度ベクトルの測定結果を受信する構成としてもよい。   The measurement request message and the pilot signal may not necessarily be transmitted from the server 10. For example, a transmitter for transmitting a pilot signal is separately disposed in the room 100, and measurement results of received signal strength, RSSI, and magnetic field strength vector from user terminals 2-1 and 2-2 which have received the pilot signal from the transmitter May be received.

図19は、サーバ10の動作を示すフローチャートである。サーバ10は、測定要求メッセージを、たとえば一定間隔でブロードキャスト送信する(S11)。この工程は必須ではなく、別途設置した送信機から測定要求メッセージまたはパイロット信号を送信してもよい。   FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the server 10. The server 10 broadcasts a measurement request message, for example, at regular intervals (S11). This step is not essential, and a measurement request message or pilot signal may be transmitted from a separately installed transmitter.

サーバは、2以上のユーザ端末から受信信号電圧とRSSIと残留磁気の磁界強度ベクトルの測定結果を測定報告メッセージから取得する(S12)。測定報告メッセージに含まれる受信信号電圧から、信号の固有ベクトルvob(t)と固有値λob(t)を計算して、各ユーザ端末の評価関数P(t)とQ(t)を計算する(S13)。固有ベクトルvob(t)と固有値λob(t)は、たとえば非特許文献4に記載される方法で計算する。サーバ10は、各ユーザ端末2−1,2−2について、参照時刻に取得した固有ベクトルvrefと固有値λrefを保持しており、式(1)、(2)を用いてP(t)とQ(t)を計算する。参照時刻は、たとえば最初に各ユーザ端末2−1,2−2から測定結果を受信した時刻であってもよい。   The server obtains the measurement results of the received signal voltage, the RSSI, and the residual magnetic field strength vector from the two or more user terminals from the measurement report message (S12). Calculate the eigenvector vob (t) and the eigenvalue λob (t) of the signal from the received signal voltage included in the measurement report message, and calculate the evaluation functions P (t) and Q (t) of each user terminal (S13) . The eigenvector vob (t) and the eigenvalue λob (t) are calculated by the method described in Non-Patent Document 4, for example. The server 10 holds, for each of the user terminals 2-1 and 2-2, the eigenvector vref and the eigenvalue λref acquired at the reference time, and P (t) and Q (Q t) calculate. The reference time may be, for example, the time when the measurement result is first received from each of the user terminals 2-1, 2-2.

サーバ10は、ユーザ端末2−1,2−2から取得した測定結果と、P(t),Q(t)の計算結果に基づいて、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関、及び磁界強度ベクトルの相関を計算し、各相関を対応する閾値と比較する(S14)。RSSIの相関は、ユーザ端末2−1と2−2のアレーアンテナの全アンテナペアの組み合わせの中で最大の相関である。磁界強度ベクトルの相関は、たとえばユーザ端末2−1の位置を参照位置とし、参照位置での磁界強度ベクトルとユーザ端末2−2が測定した磁界強度ベクトルの内積を正規化した値で表す。   The server 10 correlates the RSSI correlation, the P (t) correlation, and the Q (t) based on the measurement results acquired from the user terminals 2-1 and 2-2 and the calculation results of P (t) and Q (t). ) And the correlation of the magnetic field strength vector, and each correlation is compared with the corresponding threshold (S14). The correlation of the RSSI is the largest correlation among the combinations of all antenna pairs of the user terminals 2-1 and 2-2 of the array antenna. The correlation of the magnetic field strength vector is represented, for example, by taking the position of the user terminal 2-1 as a reference position and normalizing the inner product of the magnetic field strength vector at the reference position and the magnetic field strength vector measured by the user terminal 2-2.

サーバ10は、上記4つの相関のうち、2つ以上が対応する閾値を超えるか否かを判断する(S15)。4つの相関のうちの2つ以上が閾値を超えた場合に(S15でYES)、ユーザ端末2−1と2−2が同じ室内にいると判定する(S16)。閾値を超える相関が2つ以上ない場合は(S15でNO)、同じ室内に存在しないと判定する(S17)。このフローは、サーバ10の運用中に繰り返し行われ、サーバ10の電源がオフされたときや、サービス情報の配布終了時に終了する。   The server 10 determines whether two or more of the four correlations exceed the corresponding threshold (S15). If two or more of the four correlations exceed the threshold (YES in S15), it is determined that the user terminals 2-1 and 2-2 are in the same room (S16). If two or more correlations that exceed the threshold value are not present (NO in S15), it is determined that they do not exist in the same room (S17). This flow is repeated while the server 10 is in operation, and ends when the server 10 is powered off or when distribution of service information is completed.

ステップS14〜S16において、サーバ10の設置場所や時間帯によっては、4つの相関の全てを用いなくてもよい。たとえば人の数や動きの少ない場所や時間帯では、図11のパターンB、パターンC等を用いてもよい。   In steps S14 to S16, all of the four correlations may not be used depending on the installation location of the server 10 and the time zone. For example, the pattern B, the pattern C, etc. of FIG.

図20は、サーバ10の概略ブロック図である。サーバ10は、プロセッサ11と、メモリ15と、無線通信部17を有する。無線通信部17は、たとえばWiFi等の無線LANのアクセスポイントを介してユーザ端末2と無線通信を行ってもよいし、機器同士を直接接続するP2P(Peer-to-Peer)方式の通信を行ってもよい。後者の場合、無線通信部17は測定要求メッセージをブロードキャスト送信し、2以上のユーザ端末2からRSSIと磁界強度ベクトルの測定結果を受信する。   FIG. 20 is a schematic block diagram of the server 10. The server 10 includes a processor 11, a memory 15, and a wireless communication unit 17. The wireless communication unit 17 may perform wireless communication with the user terminal 2 via an access point of a wireless LAN such as WiFi, for example, or performs P2P (Peer-to-Peer) communication in which devices are directly connected. May be In the latter case, the wireless communication unit 17 broadcasts the measurement request message, and receives the measurement results of the RSSI and the magnetic field strength vector from two or more user terminals 2.

メモリ15は閾値保持部16を有し、RSSIの相関、P(t)の相関、Q(t)の相関の少なくとも1つと、残留磁気の磁界強度ベクトルの相関について、あらかじめ決定した閾値を記憶する。プロセッサ11は、特徴量計算部12と比較判断部13を有する。特徴量計算部12は、受信信号電圧からP(t),Q(t)を計算し、RSSI、P(t)、Q(t)、及び残留磁気の磁界強度ベクトルについて、それぞれユーザ端末間の相関を計算する。特徴量計算部12は、測定報告にRSSIが含まれているときはそのRSSIを使用し、測定報告にRSSIが含まれていない場合は、受信信号電圧からRSSIを計算してユーザ端末間のRSSIの相関を計算してもよい。比較判断部13は、閾値保持部16に記憶されている各閾値を用いて、用いた相関値のうちの所定の数以上の相関値が閾値を超えるか否かを判断する。たとえば、4つの相関(特徴量)すべてを用いる場合は、2つ以上の特徴量で閾値を超える場合に、ユーザ端末同士が同じ室内にいると判断する。プロセッサ11は、ユーザ端末2同士が同じ室内にいると判断された場合に、無線通信部17を介して所定のサービス情報を配信してもよい。   The memory 15 has a threshold holding unit 16 and stores a threshold determined in advance for at least one of correlation of RSSI, correlation of P (t), correlation of Q (t), and correlation of residual magnetic field intensity vector . The processor 11 has a feature quantity calculation unit 12 and a comparison determination unit 13. The feature quantity calculation unit 12 calculates P (t) and Q (t) from the received signal voltage, and RSSI, P (t), Q (t) and residual magnetic field strength vector are each calculated between user terminals. Calculate the correlation. When the RSSI is included in the measurement report, the feature quantity calculation unit 12 uses the RSSI, and when the RSSI is not included in the measurement report, the RSSI is calculated from the received signal voltage to calculate the RSSI between the user terminals. The correlation of may be calculated. The comparison determination unit 13 uses each of the thresholds stored in the threshold storage unit 16 to determine whether or not a predetermined number or more of correlation values among the used correlation values exceed the threshold. For example, in the case of using all four correlations (feature amounts), it is determined that the user terminals are in the same room when the threshold value is exceeded by two or more feature amounts. The processor 11 may distribute predetermined service information through the wireless communication unit 17 when it is determined that the user terminals 2 are in the same room.

サーバ10は、CPU(Central Processing Unit:中央演算装置)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信インタフェース(I/F)、ユーザインターフェース等がバスで相互接続された汎用コンピュータで実現可能である。また、一方のユーザ端末2−1を、たとえば参照位置に固定された固定端末としてもよい。   The server 10 is a general-purpose computer in which a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a communication interface (I / F), a user interface, and the like are interconnected by a bus. It is feasible. Further, one user terminal 2-1 may be, for example, a fixed terminal fixed at the reference position.

実施形態の手法を用いることで、位置情報の送受信なしに、識別精度が高く周囲環境の変化に強いプロキシミティテストが可能になる。   By using the method of the embodiment, it is possible to perform a proximity test that is high in identification accuracy and resistant to changes in the surrounding environment without transmitting and receiving position information.

2−1,2−2 ユーザ端末(端末装置)
10 サーバ(プロキシミティテスト装置)
11 プロセッサ
12 特徴量計算部
13 比較判断部
15 メモリ
16 閾値保持部
17 無線通信部
2-1, 2-2 User terminal (terminal device)
10 server (proximity test equipment)
11 processor 12 feature amount calculation unit 13 comparison determination unit 15 memory 16 threshold value holding unit 17 wireless communication unit

Claims (10)

第1端末装置と第2端末装置から、それぞれ少なくとも受信信号電圧と残留磁気の磁界強度ベクトルを含む測定報告を取得し、
前記受信信号電圧から、信号の固有ベクトルの経時変化を表わす第1評価関数と前記信号の固有値の経時変化を表わす第2評価関数を計算し、
前記測定報告と前記計算結果に基づき、前記第1端末装置と前記第2端末装置の間の受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関の中の少なくとも2つを用いて、前記第1端末装置と前記第2端末装置が所定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定する、
ことを特徴とするプロキシミティテスト方法。
Obtaining a measurement report including at least a received signal voltage and a residual magnetic field strength vector from the first terminal device and the second terminal device,
From the received signal voltage, a first evaluation function representing a change over time of an eigenvector of the signal and a second evaluation function representing a change over time of an eigenvalue of the signal are calculated;
Based on the measurement report and the calculation result, correlation of received signal strength between the first terminal apparatus and the second terminal apparatus, correlation of the first evaluation function, correlation of the second evaluation function, and the magnetic field strength At least two of vector correlations are used to determine whether the first terminal device and the second terminal device are located in the same space within a predetermined range.
Proximity test method characterized by that.
前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関にそれぞれ個別に閾値を設定し、
前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数、及び前記磁界強度ベクトルの相関のうちの2つ以上で、対応する前記閾値を超える場合に、前記第1端末装置と前記第2端末装置が前記同じ空間内に位置すると決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロキシミティテスト方法。
Thresholds are individually set for the correlation of the received signal strength, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the correlation of the magnetic field strength vector, respectively.
The first terminal apparatus when two or more of the received signal strength correlation, the first evaluation function correlation, the second evaluation function, and the magnetic field strength vector correlation exceed the corresponding threshold value. And determine that the second terminal device is located in the same space,
The proximity test method according to claim 1, wherein
前記受信信号強度の相関は、前記第1端末装置のアレイアンテナで受信された信号と、前記第2端末装置のアレイアンテナで受信された信号との間で、複数のアンテナ素子の全組み合わせの中の最大の相関であることを特徴とする請求項1または2に記載のプロキシミティテスト方法。   The correlation of the received signal strength is determined by combining all of a plurality of antenna elements between the signal received by the array antenna of the first terminal apparatus and the signal received by the array antenna of the second terminal apparatus. The proximity test method according to claim 1 or 2, characterized in that the correlation is maximum. 前記磁界強度ベクトルの相関は、前記第1端末装置と前記第2端末装置の各々で測定された2次元磁界強度ベクトルの内積を正規化して得られることを特徴とする請求項1または2に記載のプロキシミティテスト方法。   The correlation of the said magnetic field strength vector is obtained by normalizing the inner product of the two-dimensional magnetic field strength vector measured by each of the said 1st terminal device and the said 2nd terminal device, It is characterized by the above-mentioned. Proximity test method. 前記測定報告に前記受信信号強度が含まれている場合は、前記測定報告から前記受信信号強度を取り出して前記受信信号強度の相関を求め、前記測定報告に前記受信信号強度が含まれていない場合は、前記受信信号電圧から前記受信信号強度を計算して前記受信信号強度の相関を求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロキシミティテスト方法。   When the received signal strength is included in the measurement report, the received signal strength is extracted from the measured report to obtain the correlation of the received signal strength, and the received signal strength is not included in the measurement report The proximity test method according to any one of claims 1 to 4, wherein the correlation of the received signal strength is calculated by calculating the received signal strength from the received signal voltage. 第1端末装置と第2端末装置から、それぞれ少なくとも受信信号電圧と残留磁気の磁界強度ベクトルを含む測定報告を受信する通信部と、
前記受信信号電圧から、信号の固有ベクトルの経時変化を表わす第1評価関数と前記信号の固有値の経時変化を表わす第2評価関数を計算する計算部と、
前記測定報告と前記計算結果に基づき、前記第1端末装置と前記端末装置の間の受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関の中の少なくとも2つを用いて、前記第1端末装置と前記第2端末装置が所定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定する判断部、
とを有することを特徴とするプロキシミティテスト装置。
A communication unit that receives, from the first terminal device and the second terminal device, a measurement report including at least a received signal voltage and a magnetic field strength vector of residual magnetism;
A calculation unit for calculating, from the received signal voltage, a first evaluation function representing a change over time of an eigenvector of a signal and a second evaluation function representing a change over time of an eigenvalue of the signal;
Based on the measurement report and the calculation result, correlation of received signal strength between the first terminal device and the terminal device, correlation of the first evaluation function, correlation of the second evaluation function, and of the magnetic field strength vector A determination unit that determines whether the first terminal device and the second terminal device are located in the same space within a predetermined range using at least two of the correlations;
And a proximity test device characterized by having:
前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関にそれぞれ個別に設定された閾値を記憶する記憶部、
をさらに有し、
前記判断部は、前記受信信号強度の相関、前記第1評価関数の相関、前記第2評価関数の相関、及び前記磁界強度ベクトルの相関のうちの2つ以上で対応する前記閾値を超える場合に、前記第1端末装置と前記第2端末装置が前記同じ空間内に位置すると決定する、
ことを特徴とする請求項6に記載のプロキシミティテスト装置。
A storage unit storing threshold values individually set for the correlation of the received signal strength, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the correlation of the magnetic field strength vector,
And have
The determination unit is configured to determine whether the received signal strength correlation, the correlation of the first evaluation function, the correlation of the second evaluation function, and the correlation of the magnetic field strength vector exceed the corresponding threshold by at least two. Determining that the first terminal device and the second terminal device are located in the same space,
7. The proximity test apparatus according to claim 6, wherein:
前記計算部は、前記第1端末装置のアレイアンテナで受信された信号と、前記第2端末装置のアレイアンテナで受信された信号との間で、複数のアンテナ素子の全組み合わせの中の最大の相関値を、前記受信信号強度の相関として計算することを特徴とする請求項6または7に記載のプロキシミティテスト装置。   The calculation unit is the largest of all combinations of a plurality of antenna elements between the signal received by the array antenna of the first terminal apparatus and the signal received by the array antenna of the second terminal apparatus. 8. The proximity test apparatus according to claim 6, wherein a correlation value is calculated as the correlation of the received signal strength. 前記計算部は、前記第1端末装置と前記第2端末装置の各々で測定された2次元磁界強度ベクトルの内積を正規化して、前記磁界強度ベクトルの相関を計算することを特徴とする請求項6または7に記載のプロキシミティテスト装置。   The said calculation part normalizes the inner product of the two-dimensional magnetic field strength vector measured by each of the said 1st terminal device and the said 2nd terminal device, and calculates the correlation of the said magnetic field strength vector, The proximity test device according to 6 or 7. 前記計算部は、前記測定報告に前記受信信号強度が含まれている場合は、前記測定報告に含まれる前記受信信号強度を用いて前記受信信号強度の相関を計算し、前記測定報告に前記受信信号強度が含まれていない場合は、前記受信信号電圧から前記受信信号強度を計算して前記受信信号強度の相関を計算することを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載のプロキシミティテスト装置。   When the measurement report includes the received signal strength, the calculation unit calculates the correlation of the received signal strength using the received signal strength included in the measurement report, and the reception of the measurement report is performed. 10. If the signal strength is not included, the received signal strength is calculated from the received signal voltage, and the correlation of the received signal strength is calculated according to any one of claims 6 to 9. Proximity test equipment.
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