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JP7515127B2 - Estimation system, estimation method, and program - Google Patents
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Description

本開示は推定システム、推定方法及びプログラムに関し、より詳細には、複数のアンテナを有する推定システム、推定方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to an estimation system, an estimation method and a program, and more particularly to an estimation system, an estimation method and a program having multiple antennas.

特許文献1には、ビーコン信号(無線信号)の到来方向を推定する通信端末装置が記載されている。特許文献1に記載の通信端末装置(受信機)は、複数のアンテナで受信した無線信号の信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)に基づいて、ビーコン装置(発信機)が発信したビーコン信号の到来方向を推定する。 Patent document 1 describes a communication terminal device that estimates the direction of arrival of a beacon signal (radio signal). The communication terminal device (receiver) described in patent document 1 estimates the direction of arrival of a beacon signal transmitted by a beacon device (transmitter) based on the signal strength (RSSI: Received Signal Strength Indicator) of the radio signal received by multiple antennas.

特開2017-216567号公報 しかしながら、特許文献1に記載の受信機では、無線信号の発信位置を推定する場合に受信機が複数(例えば4個)必要であった。However, with the receiver described in Patent Document 1, a plurality of receivers (for example, four receivers) are required to estimate the transmission position of a wireless signal.

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、対象機器の位置を推定する際のアンテナの数を低減することができる推定システム、推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above reasons, and aims to provide an estimation system, estimation method, and program that can reduce the number of antennas when estimating the position of a target device.

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る推定システムは、受信機と、推定部と、第1記憶部と、第2記憶部とを備える。前記受信機は、複数のアンテナを有している。前記複数のアンテナは、発信機から発信される無線信号を受信する。前記受信機は、前記複数のアンテナで受信した無線信号に対して、位相合成処理を行って複数の合成信号を生成する。前記推定部は、所定領域内における前記発信機の位置を推定する。前記第1記憶部は、複数の位置情報を記憶している。前記複数の位置情報は、前記発信機の位置を推定するための複数の候補点における複数の位置を示す。前記第2記憶部は、複数の準理論値を記憶している。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と一対一で対応する。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々において無線信号が発信されたとした場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である。前記推定部は、前記複数の位置情報と、前記複数の準理論値と、前記複数の合成信号における複数の信号強度と、に基づいて前記所定領域内における前記発信機の位置を推定する。前記所定領域内に基準信号を発信する基準発信機が配置され、前記受信機の位置を示す位置情報と、前記基準発信機の位置を示す位置情報と、前記基準信号を前記受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定される。前記仮想点は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記基準発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記受信機に前記基準信号を発信したとみなすことができる仮想送信点である。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである。 In order to solve the above problem, an estimation system according to an aspect of the present disclosure includes a receiver, an estimation unit, a first storage unit, and a second storage unit. The receiver has a plurality of antennas. The plurality of antennas receive radio signals transmitted from a transmitter. The receiver performs phase synthesis processing on the radio signals received by the plurality of antennas to generate a plurality of synthetic signals. The estimation unit estimates the position of the transmitter within a predetermined area. The first storage unit stores a plurality of pieces of position information. The plurality of pieces of position information indicate a plurality of positions at a plurality of candidate points for estimating the position of the transmitter. The second storage unit stores a plurality of quasi-theoretical values. The plurality of quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the plurality of candidate points. The plurality of quasi-theoretical values are values related to direct waves and reflected waves received by the receiver when a radio signal is transmitted at each of the plurality of candidate points. The estimation unit estimates the position of the transmitter within the predetermined area based on the plurality of pieces of position information, the plurality of quasi-theoretical values, and a plurality of signal intensities in the plurality of synthetic signals. A reference transmitter that transmits a reference signal is disposed within the predetermined area, and a virtual point is set based on location information indicating the location of the receiver, location information indicating the location of the reference transmitter, and a signal strength when the reference signal is received by the receiver. The virtual point is a virtual reception point that is located opposite the reference transmitter via a reflector that reflects the reference signal, and can be considered to have received the reference signal in the absence of the reflector, or a virtual transmission point that is located opposite the receiver via a reflector that reflects the reference signal, and can be considered to have transmitted the reference signal to the receiver in the absence of the reflector. The multiple quasi-theoretical values are a sum of a path of a wireless signal between each of the multiple candidate points and the receiver, a path of a wireless signal between each of the multiple candidate points and the virtual reception point, or a path of a wireless signal between the receiver and the virtual transmission point.

本開示の一態様に係る推定システムは、発信機と、取得部と、推定部と、第1記憶部と、第2記憶部と、を備える。前記発信機は、複数の元信号に対して位相合成処理を行い複数の無線信号を生成し、前記複数の無線信号を複数のアンテナから発信する。前記取得部は、所定領域内に存在する受信機によって受信された前記複数の無線信号における複数の信号強度の情報を取得する。前記推定部は、前記所定領域内における前記受信機の位置を推定する。前記第1記憶部は、複数の位置情報を記憶する。前記複数の位置情報は、前記受信機の位置を推定するための複数の候補点における複数の位置を示す。前記第2記憶部は、複数の準理論値を記憶する。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と一対一で対応する。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々において無線信号が受信されたとした場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である。前記推定部は、前記複数の位置情報と、前記複数の準理論値と、前記取得部によって取得される前記複数の信号強度の情報と、に基づいて、前記所定領域内における前記受信機の位置を推定する。前記所定領域内に前記複数の無線信号を受信する基準受信機が配置され、前記発信機の位置を示す位置情報と、前記基準受信機の位置を示す位置情報と、前記複数の無線信号を前記基準受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定される。前記仮想点は、前記複数の無線信号を反射させる反射体を介して前記発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記複数の無線信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記複数の無線信号を反射させる反射体を介して前記基準受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準受信機に前記複数の無線信号を発信したとみなすことができる仮想送信点である。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記基準受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記基準受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである。 An estimation system according to an aspect of the present disclosure includes a transmitter, an acquisition unit, an estimation unit, a first storage unit, and a second storage unit. The transmitter performs phase synthesis processing on a plurality of original signals to generate a plurality of radio signals, and transmits the plurality of radio signals from a plurality of antennas. The acquisition unit acquires a plurality of pieces of signal strength information of the plurality of radio signals received by a receiver present within a predetermined area. The estimation unit estimates the position of the receiver within the predetermined area. The first storage unit stores a plurality of pieces of position information. The plurality of pieces of position information indicate a plurality of positions at a plurality of candidate points for estimating the position of the receiver. The second storage unit stores a plurality of quasi-theoretical values. The plurality of quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the plurality of candidate points. The plurality of quasi-theoretical values are values related to a direct wave and a reflected wave received by the receiver when a radio signal is received at each of the plurality of candidate points. The estimation unit estimates the position of the receiver within the specified area based on the plurality of position information, the plurality of quasi-theoretical values, and the plurality of signal strength information acquired by the acquisition unit. A reference receiver that receives the plurality of wireless signals is disposed within the specified area, and a virtual point is set based on the position information indicating the position of the transmitter, the position information indicating the position of the reference receiver, and the signal strength when the reference receiver receives the plurality of wireless signals. The virtual point is a virtual reception point that is located opposite the transmitter via a reflector that reflects the plurality of wireless signals, and can be considered to have received the plurality of wireless signals in the absence of the reflector, or a virtual transmission point that is located opposite the reference receiver via a reflector that reflects the plurality of wireless signals, and can be considered to have transmitted the plurality of wireless signals to the reference receiver in the absence of the reflector. The plurality of quasi-theoretical values are a sum of a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the reference receiver, a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the virtual reception point, or a path of a wireless signal between the reference receiver and the virtual transmission point.

本開示の一態様に係る推定方法は、受信ステップと、生成ステップと、推定ステップと、を有する。前記受信ステップでは、発信機が発信する無線信号を受信機で受信する。前記受信機は複数のアンテナを有する。前記生成ステップでは、前記受信ステップにおいて受信した前記無線信号に対して位相合成処理を行って複数の合成信号を生成する。前記推定ステップでは、所定領域内における前記発信機の位置を推定する。前記推定ステップでは、複数の位置情報と、複数の準理論値と、前記複数の合成信号における複数の信号強度と、に基づいて、前記所定領域内における前記発信機の位置を推定する。前記複数の位置情報は、前記所定領域内における前記発信機の位置を推定するための複数の候補点の位置を示す。前記複数の位置情報は、あらかじめ記憶されている情報である。前記複数の準理論値は、前記複数の位置情報の各々と一対一で対応する。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々において無線信号が発信された場合の前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である。前記複数の準理論値は、あらかじめ記憶されている。前記所定領域内に基準信号を発信する基準発信機が配置され、前記受信機の位置を示す位置情報と、前記基準発信機の位置を示す位置情報と、前記基準信号を前記受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定される。前記仮想点は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記基準発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記受信機に前記基準信号を発信したとみなすことができる仮想送信点である。前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである An estimation method according to one aspect of the present disclosure includes a receiving step, a generating step, and an estimating step. In the receiving step, a radio signal transmitted by a transmitter is received by a receiver. The receiver has a plurality of antennas. In the generating step, a phase synthesis process is performed on the radio signal received in the receiving step to generate a plurality of synthetic signals. In the estimating step, a position of the transmitter within a predetermined area is estimated. In the estimating step, a position of the transmitter within the predetermined area is estimated based on a plurality of pieces of position information, a plurality of quasi-theoretical values, and a plurality of signal strengths in the plurality of synthetic signals. The plurality of pieces of position information indicate positions of a plurality of candidate points for estimating the position of the transmitter within the predetermined area. The plurality of pieces of position information are information stored in advance. The plurality of quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the plurality of pieces of position information. The plurality of quasi-theoretical values are values related to a direct wave and a reflected wave received by the receiver when a radio signal is transmitted at each of the plurality of candidate points. The plurality of quasi-theoretical values are stored in advance. A reference transmitter that transmits a reference signal is disposed within the predetermined area, and a virtual point is set based on location information indicating the location of the receiver, location information indicating the location of the reference transmitter, and a signal strength when the reference signal is received by the receiver. The virtual point is a virtual reception point that is located opposite the reference transmitter via a reflector that reflects the reference signal, and can be considered to have received the reference signal in the absence of the reflector, or a virtual transmission point that is located opposite the receiver via a reflector that reflects the reference signal, and can be considered to have transmitted the reference signal to the receiver in the absence of the reflector. The multiple quasi-theoretical values are a sum of a path of a wireless signal between each of the multiple candidate points and the receiver, a path of a wireless signal between each of the multiple candidate points and the virtual reception point, or a path of a wireless signal between the receiver and the virtual transmission point .

本開示の一態様に係る推定方法は、第1受信ステップと、設定ステップと、記憶ステップと、第2受信ステップと、推定ステップと、を有している。前記第1受信ステップでは、所定領域内に設置された基準発信機が発信する基準信号の直接波及び反射波を、受信機で受信する。前記受信機は複数のアンテナを有する。前記設定ステップでは、前記受信機及び前記基準発信機の位置情報と、基準信号の信号強度から、仮想受信点、又は、仮想送信点を設定する。前記仮想受信点は、前記反射波を受信したとみなすことができる。前記仮想送信点は、前記反射波を発信したとみなすことができる。前記記憶ステップでは、前記受信機の位置情報、及び、前記仮想受信点又は前記仮想送信点の位置情報に基づいて、複数の準理論値を予め算出して記憶部に記憶させる。前記複数の準理論値は、前記所定領域内における複数の候補点の各々において発信機が無線信号を発信した場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である。前記第2受信ステップでは、前記発信機が発信する無線信号を前記受信機で受信する。前記推定ステップでは、前記複数の準理論値のうち、前記第2受信ステップにおいて前記受信機が受信した前記無線信号の信号強度との相関度が最も高い準理論値に対応する候補点の位置を、前記発信機の位置と推定する。 The estimation method according to one aspect of the present disclosure includes a first receiving step, a setting step, a storage step, a second receiving step, and an estimation step. In the first receiving step, a direct wave and a reflected wave of a reference signal transmitted by a reference transmitter installed within a predetermined area are received by a receiver. The receiver has a plurality of antennas. In the setting step, a virtual reception point or a virtual transmission point is set based on position information of the receiver and the reference transmitter and the signal strength of the reference signal. The virtual reception point can be considered to have received the reflected wave. The virtual transmission point can be considered to have transmitted the reflected wave. In the storage step, a plurality of quasi-theoretical values are calculated in advance based on the position information of the receiver and the position information of the virtual reception point or the virtual transmission point, and stored in a storage unit. The plurality of quasi-theoretical values are values related to a direct wave and a reflected wave received by the receiver when a transmitter transmits a wireless signal at each of a plurality of candidate points within the predetermined area. In the second receiving step, a wireless signal transmitted by the transmitter is received by the receiver. In the estimation step, the position of the candidate point corresponding to the quasi-theoretical value among the multiple quasi-theoretical values that has the highest correlation with the signal strength of the radio signal received by the receiver in the second receiving step is estimated to be the position of the transmitter.

本開示の一態様に係るプログラムは、前記推定方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 A program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing one or more processors to execute the estimation method.

図1Aは、実施形態1に係る推定システム及び発信機の概要を示す概略図である。図1Bは、図1Aにおける推定システムを拡大した拡大概略図である。Fig. 1A is a schematic diagram showing an overview of an estimation system and a transmitter according to embodiment 1. Fig. 1B is an enlarged schematic diagram of the estimation system in Fig. 1A. 図2は、同上の推定システムの機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the estimation system. 図3は、同上の推定システムに係る仮想受信点の概要を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a virtual reception point in the estimation system. 図4は、同上の推定システムに係る複数の仮想受信点の概要を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an overview of a plurality of virtual reception points according to the estimation system. 図5は、同上の推定システムに係る複数の候補点と複数の仮想受信点の概要を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an overview of a plurality of candidate points and a plurality of virtual reception points according to the estimation system. 図6は、変形例の推定システムに係る複数の仮想受信点の概要を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an overview of a plurality of virtual reception points according to a modified estimation system. 図7は、変形例の推定システムに係る仮想送信点の概要を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an overview of a virtual transmission point according to a modified estimation system. 図8Aは、実施形態2に係る推定システム及び受信機の概要を示す概略図である。図8Bは、図8Aにおける推定システムを拡大した拡大概略図である。Fig. 8A is a schematic diagram showing an overview of an estimation system and a receiver according to embodiment 2. Fig. 8B is an enlarged schematic diagram of the estimation system in Fig. 8A. 図9は、同上の推定システムの機能構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the estimation system. 図10は、同上の推定システムに係る仮想受信点の概要を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an outline of a virtual reception point in the estimation system.

以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する。Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that elements common to the embodiments described below are designated by the same reference numerals, and redundant descriptions of the common elements will be omitted.

(実施形態1)
(1)概要
まず、本実施形態に係る推定システム1の概要について、図1Aを参照して説明する。推定システム1は、施設内の所定領域A1において、電波を媒体とする無線信号を発信する発信機5の位置を測定する測位システム(LPS:Local Positioning System)に用いられる。本開示でいう「施設」は、例えば、オフィスビル、工場、複合商業施設、美術館、博物館、遊戯施設、テーマパーク、空港、鉄道駅、ドーム球場、ホテル、住宅等であって、敷地とその敷地に建てられた建物とを含む。その他、「施設」は、例えば、船舶、鉄道車両等の移動体であってもよい。また、本開示でいう「所定領域」は、施設内における部屋等であり、発信機5が発信する無線信号を反射させる反射体を含む領域である。本実施形態では、例えばオフィスビルのような施設内の部屋である所定領域A1において、推定システム1が適用された場合を例に説明する。図1Aに示すように本実施形態の所定領域A1は、部屋の4隅が壁6によって囲まれている。本実施形態の壁6は、発信機5が発信する無線信号を反射する反射体である。
(Embodiment 1)
(1) Overview First, an overview of the estimation system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1A. The estimation system 1 is used in a positioning system (LPS: Local Positioning System) that measures the position of a transmitter 5 that transmits a radio signal using radio waves as a medium in a predetermined area A1 in a facility. The "facility" in the present disclosure is, for example, an office building, a factory, a commercial complex, an art museum, a museum, an amusement facility, a theme park, an airport, a train station, a dome stadium, a hotel, a house, etc., and includes a site and a building built on the site. In addition, the "facility" may be, for example, a moving body such as a ship or a railway vehicle. In addition, the "predetermined area" in the present disclosure is a room or the like in the facility, and is an area that includes a reflector that reflects the radio signal transmitted by the transmitter 5. In the present embodiment, a case in which the estimation system 1 is applied to a predetermined area A1 that is a room in a facility such as an office building will be described as an example. As shown in FIG. 1A, the predetermined area A1 in this embodiment is surrounded by walls 6 at four corners of the room. The walls 6 in this embodiment are reflectors that reflect the radio signal transmitted by the transmitter 5.

本実施形態の発信機5は、例えばBLE(Bluetooth(登録商標)Low Energy)(以下、「BLE」と記載する。)の規格に従ったビーコン信号(無線信号)を発信するビーコン装置などで構成される。なお、発信機5は送信アンテナから無線信号を発信する。本実施形態の発信機5が発信する無線信号には、例えば発信機5の識別情報等の情報が含まれている。The transmitter 5 of this embodiment is configured, for example, as a beacon device that transmits a beacon signal (wireless signal) conforming to the BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) (hereinafter referred to as "BLE") standard. The transmitter 5 transmits a wireless signal from a transmission antenna. The wireless signal transmitted by the transmitter 5 of this embodiment includes information such as the identification information of the transmitter 5.

図1Bに示すように、推定システム1は、発信機5が発信する無線信号を受信するための複数(図1Bの例では3つ)のアンテナ21を備えている。本実施形態の3つのアンテナ21は、アンテナ21aとアンテナ21bとアンテナ21cとを含むアレーアンテナである。以下の説明において、3つのアンテナ21のうち特定のアンテナ21について説明する場合は、アンテナ21a,21b,21cを区別して記載する。また、3つのアンテナ21の各々を区別せずに説明する場合は、単にアンテナ21と記載する。As shown in FIG. 1B, the estimation system 1 has multiple antennas 21 (three in the example of FIG. 1B) for receiving radio signals transmitted by the transmitter 5. The three antennas 21 in this embodiment are array antennas including antennas 21a, 21b, and 21c. In the following description, when describing a specific antenna 21 among the three antennas 21, antennas 21a, 21b, and 21c will be distinguished. In addition, when describing the three antennas 21 without distinguishing between them, they will simply be referred to as antennas 21.

本実施形態の推定システム1は、3つのアンテナ21でBLEの規格に従った無線信号を受信可能なシステムで構成される。本実施形態の推定システム1は、3つのアンテナ21で受信した無線信号の信号強度(RSSI)に基づいて、無線信号を発信した発信機5の位置を推定することができる。The estimation system 1 of this embodiment is configured as a system capable of receiving wireless signals conforming to the BLE standard with three antennas 21. The estimation system 1 of this embodiment can estimate the position of the transmitter 5 that transmitted the wireless signal based on the signal strength (RSSI) of the wireless signal received by the three antennas 21.

(2)詳細
以下、本実施形態に係る推定システム1の詳細について図1A~図5を参照しつつ説明する。
(2) Details Hereinafter, details of the estimation system 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 5.

(2.1)推定システムの構成
図2に示すように、本実施形態の推定システム1は、受信機2と、推定部3と、記憶部4とを備えている。
(2.1) Configuration of the Estimation System As shown in FIG. 2, the estimation system 1 of this embodiment includes a receiver 2, an estimation unit 3, and a storage unit 4.

受信機2は、発信機5(図1A参照)が発信する無線信号を受信する。受信機2は、無線信号を受信すると、無線信号に基づいて、発信機5の位置を推定するための複数(図2の例では4つ)の合成信号SS1~SS4を生成する。受信機2は、生成した4つの合成信号SS1~SS4を推定部3に出力する。受信機2の詳細については、「(2.3)受信機の構成」の欄で説明する。 The receiver 2 receives a radio signal emitted by the transmitter 5 (see Figure 1A). Upon receiving the radio signal, the receiver 2 generates multiple (four in the example of Figure 2) composite signals SS1 to SS4 based on the radio signal to estimate the position of the transmitter 5. The receiver 2 outputs the four generated composite signals SS1 to SS4 to the estimation unit 3. Details of the receiver 2 will be explained in the section "(2.3) Receiver configuration".

推定部3は、受信機2から出力される4つの合成信号SS1~SS4における4つの信号強度と、記憶部4に記憶されている位置情報41及び準理論値情報42とに基づいて、発信機5(図1A参照)の位置を推定する。推定部3が発信機5の位置を推定する推定方法の詳細については、「(3)推定方法」の欄で説明する。The estimation unit 3 estimates the position of the transmitter 5 (see FIG. 1A) based on the four signal strengths in the four composite signals SS1 to SS4 output from the receiver 2 and the position information 41 and quasi-theoretical value information 42 stored in the memory unit 4. Details of the estimation method by which the estimation unit 3 estimates the position of the transmitter 5 will be explained in the section "(3) Estimation method."

記憶部4は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)、光学ディスクドライブなどの非一時的な記憶装置を含む。記憶部4には、位置情報41と、準理論値情報42とが記憶されている。The storage unit 4 includes a non-transitory storage device such as a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), an optical disk drive, etc. The storage unit 4 stores position information 41 and quasi-theoretical value information 42.

位置情報41は、所定領域A1(図1A参照)内における受信機2(推定システム1)、及び後述する基準発信機7(図3参照)の位置を示す情報を含んでいる。図1Aに示すように、本実施形態の位置情報41は、3次元の座標系における座標の情報である。例えば、本実施形態の推定システム1は、座標(1,1,1)に位置している。The location information 41 includes information indicating the location of the receiver 2 (estimation system 1) within a predetermined area A1 (see FIG. 1A) and the reference transmitter 7 (see FIG. 3) described later. As shown in FIG. 1A, the location information 41 in this embodiment is coordinate information in a three-dimensional coordinate system. For example, the estimation system 1 in this embodiment is located at coordinates (1, 1, 1).

準理論値情報42は、所定領域A1内における発信機5の位置を推定するための複数(図1Aの例では36個)の候補点P0の位置を示す位置情報と一対一で対応する複数の準理論値の情報である(表1参照)。本実施形態の複数の候補点P0の位置情報は、3次元の座標系における座標の情報である。例えば、候補点P11の座標は(1,1,1)であり、候補点P66の座標は(6,6,1)である。準理論値は、推定システム1が受信する無線信号の信号強度と複数の候補点P0との相関度を求めるためのステアリングベクトルである。The quasi-theoretical value information 42 is information on multiple quasi-theoretical values that correspond one-to-one to position information indicating the positions of multiple (36 in the example of FIG. 1A) candidate points P0 for estimating the position of the transmitter 5 within the specified area A1 (see Table 1). In this embodiment, the position information of the multiple candidate points P0 is coordinate information in a three-dimensional coordinate system. For example, the coordinates of candidate point P11 are (1, 1, 1), and the coordinates of candidate point P66 are (6, 6, 1). The quasi-theoretical values are steering vectors for determining the degree of correlation between the signal strength of the wireless signal received by the estimation system 1 and the multiple candidate points P0.

Figure 0007515127000001
Figure 0007515127000001

(2.2)準理論値
次に、準理論値の詳細について図3~図5を参照しつつ説明する。
(2.2) Quasi-Theoretical Value Next, the quasi-theoretical value will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態における準理論値は、所定領域A1に配置される基準発信機7(リファレンスビーコン)を用いて予め算出されている。基準発信機7は、例えばBLEの規格に従ったビーコン信号(無線信号)を送信アンテナから発信するビーコン装置などで構成される。なお、以下の説明では、基準発信機7が発信する無線信号のことを「基準信号」という。本実施形態の基準発信機7が発信する基準信号には、例えば基準発信機7の識別情報等の情報が含まれている。 In this embodiment, the quasi-theoretical value is calculated in advance using a reference transmitter 7 (reference beacon) placed in the specified area A1. The reference transmitter 7 is composed of, for example, a beacon device that transmits a beacon signal (radio signal) conforming to the BLE standard from a transmission antenna. In the following description, the radio signal transmitted by the reference transmitter 7 is referred to as the "reference signal." The reference signal transmitted by the reference transmitter 7 in this embodiment includes information such as the identification information of the reference transmitter 7.

図3のように、反射体である壁6を含む所定領域A1における座標(X1,Y1,Z1)に配置された基準発信機7が基準信号を発信すると、発信した基準信号の一部は直接受信機2に到達し、発信した基準信号の一部は壁6で反射して受信機2に到達する。図3の例では、基準発信機7が発信した無線信号の一部は、壁62の反射点8で反射し、受信機2に到達している。そのため、受信機2が観測する基準信号の信号強度は、直接波と反射波とを足し合わせたものになる。ここで、「直接波」とは、発信機5や基準発信機7が発信する無線信号(基準信号)のうち、発信機5や基準発信機7等の無線信号の発信源から直接(つまり、壁6等の反射体で反射せずに)受信機2に受信される無線信号である。また、「反射波」とは、発信機5や基準発信機7が発信する無線信号(基準信号)のうち、壁6等の反射体で反射した後に受信機2に受信される無線信号である。図3の例では、基準発信機7が発信する基準信号のうち、直接波は経路a1を通って受信機2によって受信される基準信号であり、反射波は経路a21及びa23を通って受信機2によって受信される基準信号である。なお、本開示でいう「経路」とは、無線信号(基準信号)のパスのことである。また、ある点(第1の点)と他の点(第2の点)との間の経路を、第1の点から第2の点までのベクトル、又は、第2の点から第1の点までのベクトルで表現してもよい。As shown in FIG. 3, when the reference transmitter 7 arranged at coordinates (X1, Y1, Z1) in a predetermined area A1 including a wall 6, which is a reflector, transmits a reference signal, a part of the transmitted reference signal reaches the receiver 2 directly, and a part of the transmitted reference signal reaches the receiver 2 after being reflected by the wall 6. In the example of FIG. 3, a part of the radio signal transmitted by the reference transmitter 7 is reflected by a reflection point 8 of the wall 62 and reaches the receiver 2. Therefore, the signal strength of the reference signal observed by the receiver 2 is the sum of the direct wave and the reflected wave. Here, the "direct wave" refers to a radio signal (reference signal) transmitted by the transmitter 5 or the reference transmitter 7 that is received by the receiver 2 directly (i.e., without being reflected by a reflector such as the wall 6) from the source of the radio signal, such as the transmitter 5 or the reference transmitter 7. Also, the "reflected wave" refers to a radio signal (reference signal) transmitted by the transmitter 5 or the reference transmitter 7 that is reflected by a reflector such as the wall 6 and then received by the receiver 2. In the example of Fig. 3, of the reference signals transmitted by the reference transmitter 7, the direct wave is the reference signal received by the receiver 2 through the path a1, and the reflected wave is the reference signal received by the receiver 2 through the paths a21 and a23. Note that the "path" in this disclosure refers to the path of the wireless signal (reference signal). Also, a path between a certain point (first point) and another point (second point) may be expressed by a vector from the first point to the second point, or a vector from the second point to the first point.

推定システム1は、受信した無線信号(基準信号)の信号強度に基づいて、無線信号の到来方向θ1(図1B参照)を推定することができるため、直接波及び反射波を足し合わせた無線信号の経路a0を推定することができる。また、本実施形態では、受信機2の位置(座標)を示す情報、及び、基準発信機7の位置を示す情報は、位置情報41に含まれている。そのため、推定システム1は、受信機2及び基準発信機7の位置情報に基づいて、基準発信機7から発信される基準信号における直接波の経路a1を算出することができる。そして、推定システム1は、直接波及び反射波を足し合わせた基準信号の経路a0と、直接波の経路a1と、に基づいて、反射波の経路a2を算出することができる。言い換えると、推定システム1は、受信した基準信号の信号強度と、直接波の経路a1及び反射波の経路a2とを足し合わせた経路a0と、の相関度が最も高くなるような反射波の経路a2を推定する。本実施形態における反射波の経路a2は、壁62(反射体)がなければ基準信号を受信したとみなすことができる仮想受信点V1と、基準発信機7との間の経路である。仮想受信点V1は基準信号を反射させる壁62の反射点8を介して基準発信機7と対向する位置にあり、反射点8と受信機2との間における基準信号の経路a23の長さと、反射点8と仮想受信点V1との間における基準信号の経路a22の長さとは等しい。なお、基準発信機7と、基準信号を反射させる壁62の反射点8と、仮想受信点V1とは、一直線上に並んでいる。仮想受信点V1の座標(X2,Y2,Z2)は、受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7の位置を示す位置情報と、基準発信機7が発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて設定されている。The estimation system 1 can estimate the direction of arrival θ1 (see FIG. 1B) of the radio signal based on the signal strength of the received radio signal (reference signal), and can therefore estimate the path a0 of the radio signal obtained by adding together the direct wave and the reflected wave. In the present embodiment, the position information 41 contains information indicating the position (coordinates) of the receiver 2 and information indicating the position of the reference transmitter 7. Therefore, the estimation system 1 can calculate the path a1 of the direct wave in the reference signal transmitted from the reference transmitter 7 based on the position information of the receiver 2 and the reference transmitter 7. The estimation system 1 can then calculate the path a2 of the reflected wave based on the path a0 of the reference signal obtained by adding together the direct wave and the reflected wave, and the path a1 of the direct wave. In other words, the estimation system 1 estimates the path a2 of the reflected wave that has the highest correlation between the signal strength of the received reference signal and the path a0 obtained by adding together the path a1 of the direct wave and the path a2 of the reflected wave. In this embodiment, the path a2 of the reflected wave is a path between the virtual reception point V1, which can be considered to have received the reference signal if there is no wall 62 (reflector), and the reference transmitter 7. The virtual reception point V1 is located opposite the reference transmitter 7 via the reflection point 8 of the wall 62 that reflects the reference signal, and the length of the path a23 of the reference signal between the reflection point 8 and the receiver 2 is equal to the length of the path a22 of the reference signal between the reflection point 8 and the virtual reception point V1. The reference transmitter 7, the reflection point 8 of the wall 62 that reflects the reference signal, and the virtual reception point V1 are aligned on a straight line. The coordinates (X2, Y2, Z2) of the virtual reception point V1 are set based on the position information indicating the position of the receiver 2, the position information indicating the position of the reference transmitter 7, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7.

準理論値は、候補点P0と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と候補点P0に対応する仮想受信点V1との間における無線信号の経路a2とを足し合わせたものである。準理論値情報42は、このような準理論値と各候補点P0とを対応付けた情報である。すなわち、本実施形態の複数の候補点P0の各々には、複数の候補点P0の各々に対応する仮想受信点V1が設定されている。The quasi-theoretical value is the sum of the path a1 of the radio signal between the candidate point P0 and the receiver 2, and the path a2 of the radio signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V1 corresponding to the candidate point P0. The quasi-theoretical value information 42 is information that associates such a quasi-theoretical value with each candidate point P0. That is, for each of the multiple candidate points P0 in this embodiment, a virtual reception point V1 corresponding to each of the multiple candidate points P0 is set.

本実施形態では、図4に示すように、所定領域A1に4つの基準発信機7a~7dを設置して、複数の候補点P0の各々に対応する4つの仮想受信点V2~V5を設定している。なお、以下の説明において、4つの基準発信機7a~7dの各々を特に区別しない場合は、単に「基準発信機7」という。図4のように、所定領域A1には、反射体(壁61~64)の数と同じ数の基準発信機7を設置することが好ましい。所定領域A1は、図4に示すように、交差する2本の一点鎖線(所定領域A1における2本の対角線)によって4つの領域A11~A14に区別されている。In this embodiment, as shown in FIG. 4, four reference transmitters 7a-7d are installed in the specified area A1, and four virtual reception points V2-V5 corresponding to each of the multiple candidate points P0 are set. In the following description, when there is no particular distinction between the four reference transmitters 7a-7d, they are simply referred to as "reference transmitter 7." As shown in FIG. 4, it is preferable to install the same number of reference transmitters 7 as the number of reflectors (walls 61-64) in the specified area A1. As shown in FIG. 4, the specified area A1 is divided into four areas A11-A14 by two intersecting dashed lines (two diagonal lines in the specified area A1).

領域A11は、領域A11内に存在する複数の候補点P0において発信機5が無線信号を発信した場合に、壁61で反射する無線信号が多い領域である。領域A11には基準発信機7aが設置されており、基準発信機7aの位置を示す情報は位置情報41に含まれている。受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7aの位置を示す位置情報と、基準発信機7aが発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて、仮想受信点V2の位置が設定される。なお、仮想受信点V2は、壁61(反射体)がなければ、基準発信機7aが発信した基準信号を受信することができたとみなせる仮想点である。仮想受信点V2と基準発信機7aとの間には壁61の反射点8aがある。仮想受信点V2は、領域A11に対応する仮想受信点である。そして、領域11内の複数の候補点P0の各々には、候補点P0と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と仮想受信点V2との間における無線信号の経路a2とを足し合わせた準理論値が対応付けられる。図5に示すように、例えば候補点P36には、候補点P36と受信機2(推定システム1)との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P36と仮想受信点V2との間における無線信号の経路a2を足し合わせた準理論値が対応付けられる。 The area A11 is an area where many radio signals are reflected by the wall 61 when the transmitter 5 transmits radio signals at multiple candidate points P0 present in the area A11. The reference transmitter 7a is installed in the area A11, and information indicating the position of the reference transmitter 7a is included in the position information 41. The position of the virtual reception point V2 is set based on the position information indicating the position of the receiver 2, the position information indicating the position of the reference transmitter 7a, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7a. The virtual reception point V2 is a virtual point that can be considered to have received the reference signal transmitted by the reference transmitter 7a if there was no wall 61 (reflector). Between the virtual reception point V2 and the reference transmitter 7a is a reflection point 8a of the wall 61. The virtual reception point V2 is a virtual reception point corresponding to the area A11. Each of the multiple candidate points P0 in the region 11 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P0 and the receiver 2 and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V2. As shown in Fig. 5, for example, the candidate point P36 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P36 and the receiver 2 (estimation system 1) and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P36 and the virtual reception point V2.

図4に示すように、領域A12は、領域A12内に存在する複数の候補点P0において発信機5が無線信号を発信した場合に、壁62で反射する無線信号が多い領域である。領域A12には基準発信機7bが設置されており、基準発信機7bの位置を示す情報は位置情報41に含まれている。受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7bの位置を示す位置情報と、基準発信機7bが発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて、仮想受信点V3の位置が設定される。なお、仮想受信点V3は、壁62(反射体)がなければ、基準発信機7bが発信した基準信号を受信することができたとみなせる仮想点である。仮想受信点V3と基準発信機7bとの間には壁62の反射点8bがある。仮想受信点V3は、領域A12に対応する仮想受信点である。そして、領域12内の複数の候補点P0の各々には、候補点P0と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と仮想受信点V3との間における無線信号の経路a2とを足し合わせた準理論値が対応付けられる。図5に示すように、例えば候補点P63には、候補点P63と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P63と仮想受信点V3との間における無線信号の経路a2を足し合わせた準理論値が対応付けられる。 As shown in FIG. 4, when the transmitter 5 transmits a radio signal at a plurality of candidate points P0 present in the area A12, the area A12 is an area where many radio signals are reflected by the wall 62. The reference transmitter 7b is installed in the area A12, and information indicating the position of the reference transmitter 7b is included in the position information 41. The position of the virtual reception point V3 is set based on the position information indicating the position of the receiver 2, the position information indicating the position of the reference transmitter 7b, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7b. The virtual reception point V3 is a virtual point that can be considered to have been able to receive the reference signal transmitted by the reference transmitter 7b if there was no wall 62 (reflector). Between the virtual reception point V3 and the reference transmitter 7b is a reflection point 8b of the wall 62. The virtual reception point V3 is a virtual reception point corresponding to the area A12. Each of the multiple candidate points P0 in the region 12 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P0 and the receiver 2 and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V3. As shown in Fig. 5, for example, the candidate point P63 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P63 and the receiver 2 and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P63 and the virtual reception point V3.

図4に示すように、領域A13は、領域A13内に存在する複数の候補点P0において発信機5が無線信号を発信した場合に、壁63で反射する無線信号が多い領域である。領域A13には基準発信機7cが設置されており、基準発信機7cの位置を示す情報は位置情報41に含まれている。受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7cの位置を示す位置情報と、基準発信機7cが発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて、仮想受信点V4の位置が設定される。なお、仮想受信点V4は、壁63(反射体)がなければ、基準発信機7cが発信した基準信号を受信することができたとみなせる仮想点である。仮想受信点V4と基準発信機7cとの間には壁63の反射点8cがある。仮想受信点V4は、領域A13に対応する仮想受信点である。そして、領域13内の複数の候補点P0の各々には、候補点P0と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と仮想受信点V4との間における無線信号の経路a2とを足し合わせた準理論値が対応付けられる。図5に示すように、例えば候補点P51には、候補点P51と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P51と仮想受信点V4との間における無線信号の経路a2を足し合わせた準理論値が対応付けられる。 As shown in FIG. 4, when the transmitter 5 transmits a radio signal at a plurality of candidate points P0 present in the area A13, the area A13 is an area where many radio signals are reflected by the wall 63. The reference transmitter 7c is installed in the area A13, and information indicating the position of the reference transmitter 7c is included in the position information 41. The position of the virtual reception point V4 is set based on the position information indicating the position of the receiver 2, the position information indicating the position of the reference transmitter 7c, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7c. The virtual reception point V4 is a virtual point that can be considered to have received the reference signal transmitted by the reference transmitter 7c if there was no wall 63 (reflector). Between the virtual reception point V4 and the reference transmitter 7c is a reflection point 8c of the wall 63. The virtual reception point V4 is a virtual reception point corresponding to the area A13. Each of the multiple candidate points P0 in the region 13 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P0 and the receiver 2 and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V4. As shown in Fig. 5, for example, the candidate point P51 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the wireless signal between the candidate point P51 and the receiver 2 and the path a2 of the wireless signal between the candidate point P51 and the virtual reception point V4.

図4に示すように、領域A14は、領域A14内に存在する複数の候補点P0において発信機5が無線信号を発信した場合に、壁64で反射する無線信号が多い領域である。領域A14には基準発信機7dが設置されており、基準発信機7dの位置を示す情報は位置情報41に含まれている。受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7dの位置を示す位置情報と、基準発信機7dが発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて、仮想受信点V5の位置が設定される。なお、仮想受信点V5は、壁64(反射体)がなければ、基準発信機7dが発信した基準信号を受信することができたとみなせる仮想点である。仮想受信点V5と基準発信機7dの間には壁64の反射点8dがある。仮想受信点V5は、領域A14に対応する仮想受信点である。そして、領域14内の複数の候補点P0の各々には、候補点P0と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と仮想受信点V5との間における無線信号の経路a2とを足し合わせた準理論値が対応付けられる。図5に示すように、例えば候補点P13には、候補点P13と受信機2との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P13と仮想受信点V5との間における無線信号の経路a2を足し合わせた準理論値が対応付けられる。準理論値は、受信機2が受信する直接波だけでなく受信機2が受信する反射波も考慮した値であるため、推定部3が発信機5の位置方向ではなく発信機5の位置(座標)を推定することができる値となっている。 As shown in FIG. 4, when the transmitter 5 transmits a radio signal at a plurality of candidate points P0 present in the area A14, the area A14 is an area where many radio signals are reflected by the wall 64. The reference transmitter 7d is installed in the area A14, and information indicating the position of the reference transmitter 7d is included in the position information 41. The position of the virtual reception point V5 is set based on the position information indicating the position of the receiver 2, the position information indicating the position of the reference transmitter 7d, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7d. The virtual reception point V5 is a virtual point that can be considered to have been able to receive the reference signal transmitted by the reference transmitter 7d if there was no wall 64 (reflector). Between the virtual reception point V5 and the reference transmitter 7d is a reflection point 8d of the wall 64. The virtual reception point V5 is a virtual reception point corresponding to the area A14. Each of the multiple candidate points P0 in the region 14 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the radio signal between the candidate point P0 and the receiver 2 and the path a2 of the radio signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V5. As shown in Fig. 5, for example, the candidate point P13 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path a1 of the radio signal between the candidate point P13 and the receiver 2 and the path a2 of the radio signal between the candidate point P13 and the virtual reception point V5. The quasi-theoretical value is a value that takes into account not only the direct wave received by the receiver 2 but also the reflected wave received by the receiver 2, and therefore is a value that allows the estimation unit 3 to estimate the position (coordinates) of the transmitter 5 rather than the position direction of the transmitter 5.

後述するように、本実施形態の推定システム1は、このような準理論値をステアリングベクトルとして用いることで、所定領域A1内における発信機5の位置を推定する。As described later, the estimation system 1 of this embodiment uses such a quasi-theoretical value as a steering vector to estimate the position of the transmitter 5 within the specified area A1.

(2.3)受信機の構成
次に、受信機2の詳細について、図1A~図2を参照しつつ説明する。
(2.3) Configuration of the Receiver Next, details of the receiver 2 will be described with reference to FIGS. 1A to 2.

受信機2は、図2に示すように、3つのアンテナ21と、位相合成部22と、出力部24とを備えている。As shown in Figure 2, the receiver 2 has three antennas 21, a phase synthesis unit 22, and an output unit 24.

3つのアンテナ21は、発信機5(図1A参照)が発信する無線信号を受信する。3つのアンテナ21は、無線信号を受信すると、無線信号に基づく複数(図2の例では3つ)の入力信号IS1~IS3を位相合成部22に出力する。具体的には、アンテナ21aが入力信号IS1を位相合成器23aに出力し、アンテナ21bが入力信号IS2を位相合成器23bに出力し、アンテナ21cが入力信号IS3を位相合成器23cに出力する。The three antennas 21 receive a radio signal transmitted by the transmitter 5 (see FIG. 1A). When the three antennas 21 receive the radio signal, they output multiple input signals IS1 to IS3 (three in the example of FIG. 2) based on the radio signal to the phase synthesizer 22. Specifically, antenna 21a outputs input signal IS1 to phase synthesizer 23a, antenna 21b outputs input signal IS2 to phase synthesizer 23b, and antenna 21c outputs input signal IS3 to phase synthesizer 23c.

位相合成部22は、3つのアンテナ21から入力される3つの入力信号IS1~IS3に対して合成処理を行い、発信機5の位置を推定するための複数(図2の例では4つ)の合成信号SS1~SS4を生成する。The phase synthesis unit 22 performs synthesis processing on the three input signals IS1 to IS3 input from the three antennas 21, and generates multiple (four in the example of Figure 2) synthesis signals SS1 to SS4 for estimating the position of the transmitter 5.

位相合成部22は、位相合成器23aと、位相合成器23bと、位相合成器23cと、位相合成器23dと、位相合成器23eとを備えている。以下の説明において、位相合成器23a,23b,23c,23d,23eを区別せずに説明する場合は、単に位相合成器23と記載する。位相合成器23は、例えば90度ハイブリッドユニット(ハイブリッド素子)などで構成される。本実施形態の位相合成器23は、第1入力端子I1及び第2入力端子I2に入力される3つの入力信号IS1~IS3と比べて、電力値が1/√2倍の信号を第1出力端子O1及び第2出力端子O2から出力する。また、位相合成器23は、第1入力端子I1に入力される3つの入力信号IS1~IS3と比べて、同位相の信号を第1出力端子O1から出力し、位相が90度遅れた信号を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 22 includes a phase synthesizer 23a, a phase synthesizer 23b, a phase synthesizer 23c, a phase synthesizer 23d, and a phase synthesizer 23e. In the following description, when the phase synthesizers 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e are not distinguished from each other, they are simply referred to as a phase synthesizer 23. The phase synthesizer 23 is, for example, a 90-degree hybrid unit (hybrid element). The phase synthesizer 23 of this embodiment outputs a signal having a power value of 1/√2 times from the first output terminal O1 and the second output terminal O2 compared to the three input signals IS1 to IS3 input to the first input terminal I1 and the second input terminal I2. In addition, the phase synthesizer 23 outputs a signal having the same phase as the three input signals IS1 to IS3 input to the first input terminal I1 from the first output terminal O1, and outputs a signal having a phase delay of 90 degrees from the second output terminal O2.

位相合成器23aは、第1入力端子I1に入力される入力信号IS1と比べて、電力値が1/√2倍で同相の信号IS4を第1出力端子O1から出力する。The phase synthesizer 23a outputs a signal IS4 from the first output terminal O1, which has a power value of 1/√2 times that of the input signal IS1 input to the first input terminal I1 and is in phase with the input signal IS4.

位相合成器23bは、第1入力端子I1に入力される入力信号IS2と比べて、電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号IS5を、第2出力端子O2から出力する。また、位相合成器23bは、入力信号IS2と比べて、電力値が1/√2倍で同位相の信号IS6を、第1出力端子O1から出力する。The phase synthesizer 23b outputs a signal IS5, which has a power value of 1/√2 times and a phase delay of 90 degrees compared to the input signal IS2 input to the first input terminal I1, from the second output terminal O2. The phase synthesizer 23b also outputs a signal IS6, which has a power value of 1/√2 times and is in phase with the input signal IS2, from the first output terminal O1.

位相合成器23cは、第2入力端子I2に入力される入力信号IS3と比べて、電力値が1/√2倍で同相の信号IS7を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 23c outputs a signal IS7 from the second output terminal O2, which has a power value of 1/√2 times that of the input signal IS3 input to the second input terminal I2 and is in phase with the input signal IS7.

位相合成器23dは、第2入力端子I2で信号IS4を受け付け、第1入力端子I1で信号IS5を受け付ける。位相合成器23dは、信号IS4と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、信号IS5と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた合成信号SS1を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器23dは、信号IS4と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、信号IS5と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた合成信号SS2を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 23d receives the signal IS4 at the second input terminal I2 and receives the signal IS5 at the first input terminal I1. The phase synthesizer 23d outputs a composite signal SS1 from the first output terminal O1, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS4 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS5 and whose phase is the same. The phase synthesizer 23d also outputs a composite signal SS2 from the second output terminal O2, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS4 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS5 and whose phase is delayed by 90 degrees.

位相合成器23eは、第2入力端子I2で信号IS6を受け付け、第1入力端子I1で信号IS7を受け付ける。位相合成器23eは、信号IS6と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、信号IS7と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた合成信号SS3を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器23eは、信号IS6と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、信号IS7と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた合成信号SS4を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 23e receives the signal IS6 at the second input terminal I2 and receives the signal IS7 at the first input terminal I1. The phase synthesizer 23e outputs a composite signal SS3 from the first output terminal O1, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS6 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS7 and whose phase is the same. The phase synthesizer 23e also outputs a composite signal SS4 from the second output terminal O2, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS6 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS7 and whose phase is delayed by 90 degrees.

出力部24は、位相合成部22によって生成される4つの合成信号SS1~SS4を、推定部3に出力する。 The output unit 24 outputs the four synthesized signals SS1 to SS4 generated by the phase synthesis unit 22 to the estimation unit 3.

(3)推定方法
次に、推定部3が所定領域A1内における発信機5の位置を推定する推定方法について、図1A~図2を参照しつつ説明する。
(3) Estimation Method Next, an estimation method by which the estimation unit 3 estimates the position of the transmitter 5 within the predetermined area A1 will be described with reference to FIGS. 1A to 2. FIG.

図1Bに示すように、アンテナ21aと発信機5の送信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh1、アンテナ21bと送信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh2、アンテナ21cと送信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh3とする。また、アンテナ21aとアンテナ21bとの距離、及び、アンテナ21bとアンテナ21cとの距離をd1とする。また、アンテナ21aとアンテナ21bとアンテナ21cとで構成されるアレーアンテナのブロードサイド方向(X方向)を基準として角度θ1の位置に発信機5が存在するものとする。 As shown in Fig. 1B, the complex propagation channel between antenna 21a and the transmitting antenna of transmitter 5 is h1, the complex propagation channel between antenna 21b and the transmitting antenna is h2, and the complex propagation channel between antenna 21c and the transmitting antenna is h3. The distance between antenna 21a and antenna 21b, and the distance between antenna 21b and antenna 21c are d1. It is also assumed that transmitter 5 is located at an angle θ1 based on the broadside direction (X direction) of the array antenna composed of antennas 21a, 21b, and 21c.

伝播チャネルはまとめて、式(1)と表すことができる。 The propagation channels can be collectively expressed as equation (1).

Figure 0007515127000002
Figure 0007515127000002

この伝番チャネルの相関行列は、式(2)と表すことができる。 The correlation matrix of this transmission channel can be expressed as equation (2).

Figure 0007515127000003
Figure 0007515127000003

ここで、記号Hは複素共役転置を、記号*は複素共役を表す。通常、相関行列Rの対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Rを求めることで、推定部3は、無線信号の到来方向を推定することができる。推定部3は、信号強度に関する情報に基づいて、相関行列Rを求める。式(1)の伝播チャネルを用いると、推定部3に入力される4つの合成信号SS1~SS4の振幅は、式(3)~式(6)と表すことができる。 Here, the symbol H represents complex conjugate transpose, and the symbol * represents complex conjugate. Usually, the diagonal terms of the correlation matrix R are real numbers, and the off-diagonal terms are complex numbers. By calculating the correlation matrix R, the estimation unit 3 can estimate the direction of arrival of the wireless signal. The estimation unit 3 calculates the correlation matrix R based on information related to the signal strength. Using the propagation channel of equation (1), the amplitudes of the four composite signals SS1 to SS4 input to the estimation unit 3 can be expressed as equations (3) to (6).

Figure 0007515127000004
Figure 0007515127000004

Figure 0007515127000005
Figure 0007515127000005

Figure 0007515127000006
Figure 0007515127000006

Figure 0007515127000007
Figure 0007515127000007

|y1|は、位相合成器23dの第1出力端子O1から出力される合成信号SS1の振幅を表している。|y2|は、位相合成器23dの第2出力端子O2から出力される合成信号SS2の振幅を表している。|y3|は、位相合成器23eの第1出力端子O1から出力される合成信号SS3の振幅を表している。|y4|は、位相合成器23eの第2出力端子O2から出力される合成信号SS4の振幅を表している。また、信号強度から式(3)~(6)の左辺のチャネルの利得は、式(7)~式(10)と表すことができる。 |y1| represents the amplitude of the combined signal SS1 output from the first output terminal O1 of the phase combiner 23d. |y2| represents the amplitude of the combined signal SS2 output from the second output terminal O2 of the phase combiner 23d. |y3| represents the amplitude of the combined signal SS3 output from the first output terminal O1 of the phase combiner 23e. |y4| represents the amplitude of the combined signal SS4 output from the second output terminal O2 of the phase combiner 23e. Furthermore, from the signal strength, the gain of the channel on the left side of equations (3) to (6) can be expressed as equations (7) to (10).

Figure 0007515127000008
Figure 0007515127000008

Figure 0007515127000009
Figure 0007515127000009

Figure 0007515127000010
Figure 0007515127000010

Figure 0007515127000011
Figure 0007515127000011

位相合成器23dを介して得られる利得の差に注目すると、式(11)が得られる。 Focusing on the gain difference obtained through phase synthesizer 23d, equation (11) is obtained.

Figure 0007515127000012
Figure 0007515127000012

また、式(11)の関係より、式(12)が得られ、R12及びR21の実部を求めることができる。ここで、αはR12の偏角を表す。Furthermore, from the relationship in equation (11), equation (12) is obtained, and the real parts of R12 and R21 can be found. Here, α represents the argument of R12.

Figure 0007515127000013
Figure 0007515127000013

また、位相合成器23dを介して得られる利得の和に注目すると、相加相乗平均の関係より、式(13)が得られる。 Furthermore, if we look at the sum of the gains obtained through the phase synthesizer 23d, equation (13) is obtained from the arithmetic mean relationship.

Figure 0007515127000014
Figure 0007515127000014

ここで、発信機5の送信アンテナからアンテナ21aまでの伝播損と、送信アンテナからアンテナ21bまでの伝播損とが等しく、|h1|と|h2|とがほぼ等しいとする。|h1|と|h2|とがほぼ等しい場合、R12の偏角であるαは、式(14)で表すことができる。Here, it is assumed that the propagation loss from the transmitting antenna of the transmitter 5 to the antenna 21a is equal to the propagation loss from the transmitting antenna to the antenna 21b, and that |h1| and |h2| are approximately equal. When |h1| and |h2| are approximately equal, α, which is the argument of R12, can be expressed by equation (14).

Figure 0007515127000015
Figure 0007515127000015

また、|h1|と|h2|とがほぼ等しい場合、式(15)が得られる。 Furthermore, when |h1| and |h2| are approximately equal, equation (15) is obtained.

Figure 0007515127000016
Figure 0007515127000016

ここでAは実数の定数である。式(2)に示される相関行列Rのうち、位相合成器23dから出力される合成信号SS1,SS2に関する相関行列をR1と定義する。相関行列R1をA及びαを用いて表すと、式(16)が得られる。Here, A is a real constant. Of the correlation matrix R shown in equation (2), the correlation matrix for the composite signals SS1 and SS2 output from the phase combiner 23d is defined as R1. When the correlation matrix R1 is expressed using A and α, equation (16) is obtained.

Figure 0007515127000017
Figure 0007515127000017

次に、位相合成器23eを介して得られる利得の差に注目すると、式(17)が得られ、R23及びR32の虚部を求めることができる。ここで、βはR23の偏角を表す。Next, by focusing on the difference in gain obtained through the phase combiner 23e, we obtain equation (17), which allows us to calculate the imaginary parts of R23 and R32. Here, β represents the argument of R23.

Figure 0007515127000018
Figure 0007515127000018

また、位相合成器23eを介して得られる利得の和に注目すると、相加相乗平均の関係より、式(18)が得られる。ここで、発信機5の送信アンテナからアンテナ21bの伝播損と、送信アンテナからアンテナ21cの伝播損とが等しく、|h2|と|h3|とがほぼ等しいとする。Moreover, when the sum of the gains obtained through the phase combiner 23e is taken into account, the arithmetic mean relationship gives us the following equation (18). Here, it is assumed that the propagation loss from the transmitting antenna of the transmitter 5 to the antenna 21b is equal to the propagation loss from the transmitting antenna to the antenna 21c, and that |h2| and |h3| are approximately equal.

Figure 0007515127000019
Figure 0007515127000019

|h2|と|h3|とがほぼ等しい場合、R23の偏角であるβは、式(19)で表すことができる。 When |h2| and |h3| are approximately equal, β, the argument of R23, can be expressed by equation (19).

Figure 0007515127000020
Figure 0007515127000020

同様に、|h2|と|h3|とがほぼ等しい場合、式(20)が得られる。ここで、Bは実数の定数である。相関行列Rのうち、位相合成器23eから出力される合成信号SS3,SS4に関する相関行列をR2と定義する。Similarly, when |h2| and |h3| are approximately equal, equation (20) is obtained. Here, B is a real constant. Of the correlation matrix R, the correlation matrix for the composite signals SS3 and SS4 output from the phase combiner 23e is defined as R2.

Figure 0007515127000021
Figure 0007515127000021

相関行列R2をB及びβを用いて表すと、式(21)が得られ、相関行列Rが推定される。 When the correlation matrix R2 is expressed using B and β, equation (21) is obtained and the correlation matrix R is estimated.

Figure 0007515127000022
Figure 0007515127000022

また、R13は、アンテナ21aとアンテナ21cとの間の無線信号の相関を表している。R13は、求めた|R23|を用いて、式(22)で表すことができる。 R13 represents the correlation of the radio signals between antennas 21a and 21c. R13 can be expressed by equation (22) using the calculated |R23|.

Figure 0007515127000023
Figure 0007515127000023

以上より、推定された相関行列Rは、式(23)で表すことができる。 From the above, the estimated correlation matrix R can be expressed by equation (23).

Figure 0007515127000024
Figure 0007515127000024

推定部3は、相関行列Rに様々な到来方向推定アルゴリズムを用いることにより、発信機5の方向推定を行うことができる。具体的には,ビームフォーマ法を用いる場合、推定部3は、相関行列Rと式(24)で表されるステリングベクトル(理論値)との積から、相関行列Rとステアリングベクトルとの相関をとることで発信機5の方向推定を行うことができる。The estimation unit 3 can estimate the direction of the transmitter 5 by applying various direction-of-arrival estimation algorithms to the correlation matrix R. Specifically, when the beamformer method is used, the estimation unit 3 can estimate the direction of the transmitter 5 by taking the correlation between the correlation matrix R and the steering vector (theoretical value) from the product of the correlation matrix R and the steering vector expressed by equation (24).

Figure 0007515127000025
Figure 0007515127000025

ここで、dはアンテナの間隔、kは波数であり、k=2π/λである.なお,λは波長である。このステアリングベクトルと相関行列Rを用いて評価関数P(θ)は式(25)で表すことができる。Here, d is the antenna spacing, k is the wave number, and k = 2π/λ. Note that λ is the wavelength. Using this steering vector and the correlation matrix R, the evaluation function P(θ) can be expressed by equation (25).

Figure 0007515127000026
Figure 0007515127000026

推定部3は、式(25)のθに様々な値を代入し、評価関数P(θ)が最大になる方向が無線信号の出発方向であると判断する。The estimation unit 3 substitutes various values for θ in equation (25) and determines that the direction in which the evaluation function P(θ) is maximum is the departure direction of the wireless signal.

また、本実施形態の推定部3は、式(24)で表される理論値の代わりに、準理論値情報42に含まれる準理論値(表1参照)を用いることにより、発信機5の位置を推定する。なお、ここでは、ビームフォーマ法による方向推定例を示したが、MUSIC法によって発信機5の方向を算出しても良い。または、CAPON法を用いて発信機5の方向を算出しても良い。または、圧縮センシング法を用いて発信機5の方向を算出しても良い。 In addition, the estimation unit 3 of this embodiment estimates the position of the transmitter 5 by using the quasi-theoretical value (see Table 1) included in the quasi-theoretical value information 42 instead of the theoretical value expressed by equation (24). Note that, although an example of direction estimation using the beamformer method is shown here, the direction of the transmitter 5 may be calculated using the MUSIC method. Alternatively, the direction of the transmitter 5 may be calculated using the CAPON method. Alternatively, the direction of the transmitter 5 may be calculated using the compressed sensing method.

推定部3は、相関行列Rとステアリングベクトルに対応する準理論値から、上記何れかの到来方向推定アルゴリズムを用いて発信機5の位置推定を行う。推定部3は、準理論値情報42に含まれる複数の準理論値と相関行列Rから、評価関数(相関度)が最大になる準理論値を選択する。そして、推定部3は、選択した準理論値に対応する候補点P0の位置情報を参照し、所定領域A1内における当該候補点P0の位置を、発信機5の位置として推定する。The estimation unit 3 estimates the position of the transmitter 5 using one of the above-mentioned direction-of-arrival estimation algorithms from the quasi-theoretical values corresponding to the correlation matrix R and the steering vector. The estimation unit 3 selects a quasi-theoretical value that maximizes the evaluation function (degree of correlation) from the multiple quasi-theoretical values and correlation matrix R included in the quasi-theoretical value information 42. The estimation unit 3 then refers to the position information of the candidate point P0 corresponding to the selected quasi-theoretical value, and estimates the position of the candidate point P0 within the specified area A1 as the position of the transmitter 5.

(4)作用効果
上述のように、本実施形態に係る推定システム1は、受信機2と、推定部3と、記憶部4(第1記憶部,第2記憶部)を備えている。記憶部4には、位置情報41及び準理論値情報42があらかじめ記憶されている。受信機2は、無線信号を受信する3つのアンテナ21と、3つのアンテナ21で受信した無線信号に対して位相合成処理を行って4つの合成信号SS1~SS4を生成する位相合成部22とを有している。推定部3は、4つの合成信号SS1~SS4の4つの信号強度と、複数の候補点P0の位置情報と、複数の候補点の位置情報と一対一で対応する複数の準理論値とに基づいて、所定領域A1内における発信機5の位置を推定する。無線信号の反射波成分が考慮された複数の準理論値が複数の候補点の位置情報と一対一で対応しているため、発信機5の位置を推定することができる。これにより、例えば1つの受信機2で発信機5の位置を推定することができ、推定システム1が有する複数のアンテナ21の数を低減することが可能である。
(4) Effects As described above, the estimation system 1 according to this embodiment includes a receiver 2, an estimation unit 3, and a storage unit 4 (first storage unit, second storage unit). The storage unit 4 stores position information 41 and quasi-theoretical value information 42 in advance. The receiver 2 includes three antennas 21 for receiving radio signals, and a phase synthesis unit 22 for performing phase synthesis processing on the radio signals received by the three antennas 21 to generate four synthetic signals SS1 to SS4. The estimation unit 3 estimates the position of the transmitter 5 within the predetermined area A1 based on the four signal strengths of the four synthetic signals SS1 to SS4, the position information of the multiple candidate points P0, and the multiple quasi-theoretical values that correspond one-to-one to the position information of the multiple candidate points. Since the multiple quasi-theoretical values that take into account the reflected wave components of the radio signal correspond one-to-one to the position information of the multiple candidate points, the position of the transmitter 5 can be estimated. As a result, for example, the position of the transmitter 5 can be estimated with one receiver 2, and the number of multiple antennas 21 that the estimation system 1 has can be reduced.

また、本実施形態では、複数の候補点P0の複数の位置情報、受信機2の位置情報、及び基準発信機7(7a~7d)の位置情報は、3次元での位置を示す位置情報である。そのため、本実施形態の推定部3は、所定領域A1内における発信機5の3次元での位置を推定することができる。In addition, in this embodiment, the position information of the multiple candidate points P0, the position information of the receiver 2, and the position information of the reference transmitter 7 (7a to 7d) are position information indicating a three-dimensional position. Therefore, the estimation unit 3 in this embodiment can estimate the three-dimensional position of the transmitter 5 within the specified area A1.

また、本実施形態の推定部3は、複数の候補点P0のうち、4つの合成信号SS1~SS4の信号強度に関する相関行列Rと最も相関度の高い準理論値を選択し、当該準理論値に対応する候補点P0の位置(座標)を発信機5の位置として推定する。これにより、推定部3による発信機5の位置推定の推定精度を向上させることができる。 Furthermore, the estimation unit 3 of this embodiment selects, from among the multiple candidate points P0, a quasi-theoretical value that has the highest correlation with the correlation matrix R regarding the signal strengths of the four composite signals SS1 to SS4, and estimates the position (coordinates) of the candidate point P0 that corresponds to the quasi-theoretical value as the position of the transmitter 5. This makes it possible to improve the accuracy of the estimation of the position of the transmitter 5 by the estimation unit 3.

また、本実施形態の複数の準理論値は、複数の候補点P0の各々と受信機2との間における無線信号(直接波)の経路a1と、複数の候補点P0の各々と4つの仮想受信点V2~V5の各々との間における無線信号(反射波)の1以上の経路a2とを足し合わせたものである。また、4つの仮想受信点V2~V5の位置は、受信機2の位置を示す位置情報と、4つの基準発信機7a~7dの位置を示す位置情報と、4つの基準発信機7a~7dが発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて設定されている。複数の準理論値が、直接波の経路a1と反射波の経路a2とを足し合わせたものであるため、推定部3は、例えば1つの受信機2で受信した無線信号から発信機5の位置を推定することができる。In addition, the multiple quasi-theoretical values of this embodiment are the sum of the path a1 of the radio signal (direct wave) between each of the multiple candidate points P0 and the receiver 2, and one or more paths a2 of the radio signal (reflected wave) between each of the multiple candidate points P0 and each of the four virtual reception points V2 to V5. The positions of the four virtual reception points V2 to V5 are set based on position information indicating the position of the receiver 2, position information indicating the positions of the four reference transmitters 7a to 7d, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the four reference transmitters 7a to 7d. Since the multiple quasi-theoretical values are the sum of the path a1 of the direct wave and the path a2 of the reflected wave, the estimation unit 3 can estimate the position of the transmitter 5 from the radio signal received by one receiver 2, for example.

本実施形態の仮想点は、基準信号を反射させる壁6(反射点8)を介して基準発信機7と対向する位置にあり、壁6がなければ基準信号の反射波を受信したとみなすことができる仮想点である。また、仮想受信点V1と反射点8との間における無線信号の経路a22の長さは、受信機2と反射点8との間における無線信号の経路a23の長さと等しい。このような仮想受信点V1を設定したうえで準理論値を決定することで、準理論値が反射波の経路a2を考慮した値となる。 The virtual point in this embodiment is located opposite the reference transmitter 7 via a wall 6 (reflection point 8) that reflects the reference signal, and is a virtual point that can be considered to have received a reflected wave of the reference signal if the wall 6 is not present. In addition, the length of the path a22 of the wireless signal between the virtual reception point V1 and the reflection point 8 is equal to the length of the path a23 of the wireless signal between the receiver 2 and the reflection point 8. By setting such a virtual reception point V1 and then determining the quasi-theoretical value, the quasi-theoretical value becomes a value that takes into account the path a2 of the reflected wave.

(5)変形例
推定システム1と同様の機能は、推定方法、プログラム又はプログラムを記録した記録媒体などで具現化されてもよい。
(5) Modifications Functions similar to those of the estimation system 1 may be embodied in an estimation method, a program, or a recording medium having a program recorded thereon.

実施形態1に係る推定方法は、受信ステップと、生成ステップと、推定ステップと、を有する。受信ステップでは、発信機5が発信する無線信号を複数のアンテナ21で受信する。生成ステップでは、受信ステップにおいて受信した無線信号に対して位相合成処理を行って複数の合成信号SS1~SS4を生成する。推定ステップでは、所定領域A1内における発信機5の位置を推定する。推定ステップでは、複数の位置情報と、複数の準理論値と、複数の合成信号SS1~SS4における複数の信号強度と、に基づいて、所定領域A1内における発信機5の位置を推定する。複数の位置情報は、所定領域A1内における発信機5の位置を推定するための複数の候補点P0の位置を示す。複数の位置情報は、あらかじめ記憶された情報である。複数の準理論値は、複数の位置情報の各々と一対一で対応する。複数の準理論値は、複数の候補点P0の各々において無線信号が発信された場合の複数のアンテナ21が受信する直接波及び反射波に関する値である。複数の準理論値は、あらかじめ記憶されている。The estimation method according to the first embodiment includes a receiving step, a generating step, and an estimating step. In the receiving step, a radio signal transmitted by the transmitter 5 is received by the multiple antennas 21. In the generating step, a phase synthesis process is performed on the radio signal received in the receiving step to generate multiple synthetic signals SS1 to SS4. In the estimating step, the position of the transmitter 5 within the predetermined area A1 is estimated. In the estimating step, the position of the transmitter 5 within the predetermined area A1 is estimated based on multiple pieces of position information, multiple quasi-theoretical values, and multiple signal strengths in the multiple synthetic signals SS1 to SS4. The multiple pieces of position information indicate the positions of multiple candidate points P0 for estimating the position of the transmitter 5 within the predetermined area A1. The multiple pieces of position information are information stored in advance. The multiple quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the multiple pieces of position information. The multiple quasi-theoretical values are values related to the direct waves and reflected waves received by the multiple antennas 21 when a radio signal is transmitted at each of the multiple candidate points P0. The multiple quasi-theoretical values are stored in advance.

また、実施形態1に係る推定方法は、第1受信ステップと、設定ステップと、記憶ステップと、第2受信ステップと、推定ステップと、を有している。第1受信ステップでは、所定領域A1内に設置された基準発信機7が発信する基準信号の直接波及び反射波を、受信機2で受信する。受信機2は複数のアンテナ21を有する。設定ステップでは、受信機2及び基準発信機7の位置情報と、基準信号の信号強度から、仮想受信点V1、又は、仮想送信点V8を設定する。仮想受信点V1は、反射波を受信したとみなすことができる。仮想送信点V8は、反射波を発信したとみなすことができる。記憶ステップでは、受信機2の位置情報、及び、仮想受信点V1又は仮想送信点V8の位置情報に基づいて、複数の準理論値を記憶部4に記憶させる。複数の準理論値は、所定領域A1内における複数の候補点P0の各々において発信機5が無線信号を発信した場合に受信機2が受信する直接波及び反射波に関する値である。第2受信ステップでは、発信機5が発信する無線信号を受信機2で受信する。推定ステップでは、複数の準理論値のうち、第2受信ステップにおいて受信機2が受信した無線信号の信号強度との相関度が最も高い準理論値に対応する候補点P0の位置を、発信機5の位置と推定する。 The estimation method according to the first embodiment includes a first receiving step, a setting step, a storage step, a second receiving step, and an estimation step. In the first receiving step, the receiver 2 receives direct waves and reflected waves of a reference signal transmitted by a reference transmitter 7 installed in a predetermined area A1. The receiver 2 has a plurality of antennas 21. In the setting step, a virtual reception point V1 or a virtual transmission point V8 is set based on the position information of the receiver 2 and the reference transmitter 7 and the signal strength of the reference signal. The virtual reception point V1 can be regarded as having received a reflected wave. The virtual transmission point V8 can be regarded as having transmitted a reflected wave. In the storage step, a plurality of quasi-theoretical values are stored in the storage unit 4 based on the position information of the receiver 2 and the position information of the virtual reception point V1 or the virtual transmission point V8. The plurality of quasi-theoretical values are values related to the direct waves and reflected waves received by the receiver 2 when the transmitter 5 transmits a wireless signal at each of a plurality of candidate points P0 in the predetermined area A1. In the second receiving step, the radio signal transmitted by the transmitter 5 is received by the receiver 2. In the estimating step, the position of the candidate point P0 corresponding to the quasi-theoretical value having the highest correlation with the signal strength of the radio signal received by the receiver 2 in the second receiving step among the multiple quasi-theoretical values is estimated as the position of the transmitter 5.

また、実施形態1に係る(コンピュータ)プログラムは、上述した受信ステップ、生成ステップ、及び推定ステップを、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム、である。 In addition, the (computer) program of embodiment 1 is a program for causing one or more processors to execute the above-mentioned receiving step, generating step, and estimating step.

また、実施形態1に係る(コンピュータ)プログラムは、上述した第1受信ステップ、設定ステップ、記憶ステップ、第2受信ステップ、及び推定ステップを、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム、である。 In addition, the (computer) program of embodiment 1 is a program for causing one or more processors to execute the above-mentioned first receiving step, setting step, storage step, second receiving step, and estimation step.

推定システム1及び推定方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって推定システム1及び推定方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されていてもよい。また、プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散されて設けられていてもよい。The execution subject of the estimation system 1 and the estimation method includes a computer system. The computer system is mainly composed of a processor and a memory as hardware. The processor executes a program recorded in the memory of the computer system to realize the function of the execution subject of the estimation system 1 and the estimation method. The program may be pre-recorded in the memory of the computer system. The program may be provided through an electric communication line, or may be provided by recording it on a recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive that can be read by the computer system. The processor of the computer system is composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large-scale integrated circuit (LSI). The multiple electronic circuits may be integrated in one chip or distributed across multiple chips. The multiple chips may be integrated in one device or distributed across multiple devices.

また、本実施形態では、推定システム1は、受信機2及び推定部3を含む1つのシステムで実現されているが、2つ以上のシステムで実現されていてもよい。例えば、受信機2及び推定部3の機能が、2つ以上のシステムに分散して設けられていてもよい。また、受信機2及び推定部3のうち少なくとも1つの機能が、2つ以上のシステムに分散して設けられていてもよい。また、受信機2及び推定部3の各機能が、複数の装置に分散して設けられていてもよい。例えば、受信機2の機能(例えば3つのアンテナ21と位相合成部22)が2つ以上の装置に分散されて設けられていてもよい。また、推定システム1の少なくとも一部の機能が、例えばクラウドコンピューティングにより実現されていてもよい。 In addition, in this embodiment, the estimation system 1 is realized in one system including the receiver 2 and the estimation unit 3, but it may be realized in two or more systems. For example, the functions of the receiver 2 and the estimation unit 3 may be distributed across two or more systems. At least one function of the receiver 2 and the estimation unit 3 may be distributed across two or more systems. The functions of the receiver 2 and the estimation unit 3 may be distributed across multiple devices. For example, the functions of the receiver 2 (e.g., the three antennas 21 and the phase synthesis unit 22) may be distributed across two or more devices. At least some of the functions of the estimation system 1 may be realized, for example, by cloud computing.

発信機5は、BLEの規格に従ったビーコン信号を発信するビーコン装置に限られない。発信機5は、例えばWi-Fi(登録商標)の規格に従った無線信号を発信する装置であってもよい。同様に、推定システム1は、BLEの規格に従った無線信号を受信可能なシステムに限られない。推定システム1は、例えばWi-Fiの規格に従った無線信号を受信可能なシステムであってもよい。The transmitter 5 is not limited to a beacon device that transmits a beacon signal conforming to the BLE standard. The transmitter 5 may be, for example, a device that transmits a wireless signal conforming to the Wi-Fi (registered trademark) standard. Similarly, the estimation system 1 is not limited to a system capable of receiving a wireless signal conforming to the BLE standard. The estimation system 1 may be, for example, a system capable of receiving a wireless signal conforming to the Wi-Fi standard.

記憶部4の位置情報41に、基準発信機7(基準発信機7a~7d)の位置情報が含まれることは必須ではない。例えば、基準発信機7が自己の位置情報を含む無線信号を発信し、受信機2が無線信号から基準発信機7の位置情報を取得してもよい。It is not essential that the position information 41 of the memory unit 4 includes the position information of the reference transmitter 7 (reference transmitters 7a to 7d). For example, the reference transmitter 7 may transmit a wireless signal including its own position information, and the receiver 2 may obtain the position information of the reference transmitter 7 from the wireless signal.

本実施形態では推定システム1は記憶部4を備えているが、推定システム1は、記憶部4の代わりに第1記憶部及び第2記憶部を備えていてもよい。この場合、第1記憶部には位置情報41が記憶され、第2記憶部には準理論値情報42が記憶される。In this embodiment, the estimation system 1 includes a memory unit 4, but the estimation system 1 may include a first memory unit and a second memory unit instead of the memory unit 4. In this case, the first memory unit stores position information 41, and the second memory unit stores quasi-theoretical value information 42.

図5に示すように、候補点P44等の、2つの領域A11,A12の境界に位置するような候補点は、領域A11の壁61で反射する反射波と、領域A12の壁62で反射する反射波とを考慮した準理論値が設定されていてもよい。例えば候補点P44には、候補点P44と受信機2との間における無線信号の経路と、候補点P44と仮想受信点V2との間における無線信号の経路及び候補点P44と仮想受信点V3との間における無線信号の経路とを足し合わせた準理論値が対応付けられる。また、複数の候補点P0の各々に、4つの壁61~64の各々で反射する反射波を考慮した準理論値が設定されていてもよい。この場合、例えば準理論値は、候補点P0と受信機2との間の無線信号の経路と、候補点P0と4つの仮想受信点V2~V5との間の無線信号の4つ経路の全てとを足し合わせたものである。また、4つの仮想受信点V2~V5は、受信機2の位置情報と、4つの基準発信機7a~7d(図4参照)の4つの位置情報と、4つの基準発信機7a~7dが発信する4つの基準信号とに基づいて設定されている。また、4つの仮想受信点V2~V5と複数の候補点P0との間には基準信号を反射させる4つの壁61~64(4つの反射点8a~8d)がある。このように、各候補点P0に、複数の反射波を考慮した準理論値が対応付けられることで、推定システム1が発信機5の位置を推定する精度が向上する。5, a quasi-theoretical value may be set for a candidate point located on the boundary between two areas A11 and A12, such as candidate point P44, taking into account the reflected wave reflected by the wall 61 of area A11 and the reflected wave reflected by the wall 62 of area A12. For example, candidate point P44 is associated with a quasi-theoretical value obtained by adding up the path of the wireless signal between candidate point P44 and receiver 2, the path of the wireless signal between candidate point P44 and virtual reception point V2, and the path of the wireless signal between candidate point P44 and virtual reception point V3. Also, a quasi-theoretical value may be set for each of the multiple candidate points P0, taking into account the reflected wave reflected by each of the four walls 61 to 64. In this case, for example, the quasi-theoretical value is obtained by adding up the path of the wireless signal between candidate point P0 and receiver 2 and all four paths of the wireless signal between candidate point P0 and the four virtual reception points V2 to V5. The four virtual reception points V2 to V5 are set based on the position information of the receiver 2, the four position information of the four reference transmitters 7a to 7d (see FIG. 4), and the four reference signals transmitted by the four reference transmitters 7a to 7d. In addition, there are four walls 61 to 64 (four reflection points 8a to 8d) that reflect the reference signals between the four virtual reception points V2 to V5 and the multiple candidate points P0. In this way, a quasi-theoretical value that takes into account multiple reflected waves is associated with each candidate point P0, thereby improving the accuracy with which the estimation system 1 estimates the position of the transmitter 5.

図6に示すように、1つの基準発信機7の位置情報と、受信機2の位置情報と、1つの基準発信機7が発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて、複数(図6の例では2つ)の仮想受信点V6,V7が設定されるようにしてもよい。この場合、準理論値は、複数の候補点P0の各々と受信機2との間における複数の経路a1と、複数の候補点P0の各々と2つの仮想受信点V6,V7との間における無線信号の2つの経路a2とを足し合わせたものとなる。このように、各候補点P0に複数の反射波を考慮した準理論値が対応付けられることで、推定システム1が発信機5の位置を推定する精度が向上する。As shown in Fig. 6, multiple (two in the example of Fig. 6) virtual reception points V6, V7 may be set based on the position information of one reference transmitter 7, the position information of the receiver 2, and the signal strength when the receiver 2 receives a reference signal transmitted by one reference transmitter 7. In this case, the quasi-theoretical value is the sum of multiple paths a1 between each of the multiple candidate points P0 and the receiver 2, and two paths a2 of the radio signal between each of the multiple candidate points P0 and the two virtual reception points V6, V7. In this way, the accuracy of the estimation system 1 estimating the position of the transmitter 5 is improved by associating each candidate point P0 with a quasi-theoretical value that takes into account multiple reflected waves.

推定部3は、仮想受信点を用いて発信機5の位置を推定する場合、壁6等で反射する反射波を考慮して、式(24)に対して複数のステアリングベクトルの合計を用いて方向推定精度を向上させる。送信アンテナからL個の仮想受信点に到来する電波の方向をθ1~θL(Lは到来波の数)とすると、複数のステアリングベクトルを合算した理想信号ベクトルは、式(26)で表すことができる。When estimating the position of the transmitter 5 using virtual reception points, the estimation unit 3 takes into account reflected waves from walls 6, etc., and improves the accuracy of direction estimation by using the sum of multiple steering vectors for equation (24). If the directions of radio waves arriving at L virtual reception points from the transmitting antenna are θ1 to θL (L is the number of arriving waves), the ideal signal vector obtained by adding up multiple steering vectors can be expressed by equation (26).

Figure 0007515127000027
Figure 0007515127000027

ここで、Alは到来波の振幅補正係数であり、到来波が経由する壁6における反射による減衰や位相回転を考慮した複素数の値である。推定部3は、式(25)においてa(θ)の代わりにa´を用いることで、多重反射を考慮して測位精度を向上させることができる。θ1~θLは各仮想受信点に到来する電波の方向である。基準発信機7(送信点)から発信される基準信号を受信機2(受信点)で受信(観測)した場合、推定部3は、受信した無線信号(観測信号)と、式(26)を用いて算出した予測信号とが最もよく一致するよう、L個の仮想受信点を決定する。 Here, Al is the amplitude correction coefficient for the arriving wave, and is a complex value that takes into account attenuation and phase rotation due to reflection at the wall 6 through which the arriving wave passes. By using a' instead of a(θ) in equation (25), the estimation unit 3 can improve the positioning accuracy by taking multiple reflections into account. θ1 to θL are the directions of the radio waves arriving at each virtual reception point. When the reference signal transmitted from the reference transmitter 7 (transmission point) is received (observed) by the receiver 2 (reception point), the estimation unit 3 determines L virtual reception points so that the received radio signal (observation signal) and the predicted signal calculated using equation (26) match best.

図7に示すように、準理論値は、仮想受信点ではなく仮想送信点V8を設定することで得られる値であってもよい。仮想送信点V8は、基準信号を反射させる壁6を介して基準発信機7と対向する位置に(反射点8を介して受信機2と対向する位置に)あり、壁6がなければ基準信号の反射波を送信したとみなすことができる仮想点である。なお、仮想送信点V8と、基準信号を反射させる壁6の反射点8と、受信機2とは一直線上に並んでいる。また、仮想送信点V8と反射点8との間における無線信号の経路a24の長さは、基準発信機7と反射点8との間における無線信号の経路a21の長さと等しい。このような仮想送信点V8を設定したうえで準理論値を設定することで、準理論値が反射波の経路a2を考慮した値となる。仮想送信点V8を設定した場合の複数の準理論値は、複数の候補点P0の各々と受信機2との間における無線信号(直接波)の経路a1と、受信機2と仮想送信点V8との間における無線信号(反射波)の経路a2とを足し合わせたものである。また、仮想送信点V8の位置は、受信機2の位置を示す位置情報と、基準発信機7の位置を示す位置情報と、基準発信機7が発信する基準信号を受信機2が受信した場合の信号強度とに基づいて設定されている。複数の準理論値が、直接波の経路a1と反射波の経路a2とを足し合わせたものであるため、推定部3は、例えば1つの受信機2で受信した無線信号から発信機5の位置を推定することができる。As shown in FIG. 7, the quasi-theoretical value may be a value obtained by setting a virtual transmission point V8 instead of a virtual reception point. The virtual transmission point V8 is located at a position facing the reference transmitter 7 through a wall 6 that reflects the reference signal (at a position facing the receiver 2 through a reflection point 8), and is a virtual point that can be considered to have transmitted a reflected wave of the reference signal if the wall 6 is not present. Note that the virtual transmission point V8, the reflection point 8 of the wall 6 that reflects the reference signal, and the receiver 2 are aligned in a straight line. In addition, the length of the path a24 of the radio signal between the virtual transmission point V8 and the reflection point 8 is equal to the length of the path a21 of the radio signal between the reference transmitter 7 and the reflection point 8. By setting such a virtual transmission point V8 and then setting the quasi-theoretical value, the quasi-theoretical value becomes a value that takes into account the path a2 of the reflected wave. The multiple quasi-theoretical values when the virtual transmission point V8 is set are the sum of the path a1 of the wireless signal (direct wave) between each of the multiple candidate points P0 and the receiver 2, and the path a2 of the wireless signal (reflected wave) between the receiver 2 and the virtual transmission point V8. The position of the virtual transmission point V8 is set based on position information indicating the position of the receiver 2, position information indicating the position of the reference transmitter 7, and the signal strength when the receiver 2 receives the reference signal transmitted by the reference transmitter 7. Since the multiple quasi-theoretical values are the sum of the path a1 of the direct wave and the path a2 of the reflected wave, the estimation unit 3 can estimate the position of the transmitter 5 from the wireless signal received by one receiver 2, for example.

仮想送信点V8は、1つの基準発信機7に対して複数設定される複数の仮想送信点V8であってもよい。また、仮想送信点V8は、4つの基準発信機7a~7dの各々に設定される4つの仮想送信点V8であってもよい。The virtual transmission point V8 may be a plurality of virtual transmission points V8 set for one reference transmitter 7. Also, the virtual transmission point V8 may be four virtual transmission points V8 set for each of the four reference transmitters 7a to 7d.

実施形態1では、所定領域A1に反射体(壁61~64)の数と同じ数の基準発信機7を設置する場合を例示したが、所定領域A1に設置する基準発信機7の数は、反射体の数と同じ数に限られない。すなわち、所定領域A1に設置する基準発信機7の数は、反射体の数より多くてもよい。複数の基準発信機7を所定領域A1内に満遍なく設置していてもよく、例えば、複数の候補点P0の全ての位置に基準発信機7を設置してもよい。In the first embodiment, the case where the same number of reference transmitters 7 are installed in the predetermined area A1 as the number of reflectors (walls 61-64) is exemplified, but the number of reference transmitters 7 installed in the predetermined area A1 is not limited to the same number as the number of reflectors. In other words, the number of reference transmitters 7 installed in the predetermined area A1 may be greater than the number of reflectors. Multiple reference transmitters 7 may be installed evenly within the predetermined area A1, and for example, a reference transmitter 7 may be installed at all positions of multiple candidate points P0.

複数の基準発信機7を所定領域A1内に満遍なく設置し、複数の基準発信機7を用いて複数の仮想受信点V1を設定するような場合、複数の候補点P0の各々に対応する準理論値は、各候補点P0と、各候補点P0と近接する基準発信機7を用いて設定された仮想受信点V1との間の経路a2が用いられる。言い換えると、複数の候補点P0の各々に対応する準理論値は、各候補点P0と近接しない(各候補点P0から遠い位置にある)基準発信機7を用いて設定された仮想受信点V1と無関係である。In the case where multiple reference transmitters 7 are evenly installed within a predetermined area A1 and multiple virtual reception points V1 are set using multiple reference transmitters 7, the quasi-theoretical value corresponding to each of the multiple candidate points P0 uses the path a2 between each candidate point P0 and the virtual reception point V1 set using a reference transmitter 7 that is close to each candidate point P0. In other words, the quasi-theoretical value corresponding to each of the multiple candidate points P0 is unrelated to the virtual reception point V1 set using a reference transmitter 7 that is not close to each candidate point P0 (located far from each candidate point P0).

また、複数の基準発信機7を用いて、1つの仮想点(仮想受信点V1又は仮想送信点V8)を設定してもよい。例えば、基準発信機7を複数の候補点P0の全ての位置に基準発信機7を設置したような場合、互いに近接する複数の基準発信機7を用いて観測できる複数の仮想点は近接すると考えられる。基準発信機7を用いて仮想点を設定する際、虚像が発生することによって仮想点を設定できない場合があり得るが、互いに近接する複数の基準発信機7を用いて共通する仮想点を選択することで、正しい仮想点を設定することができる。 A single virtual point (virtual reception point V1 or virtual transmission point V8) may also be set using multiple reference transmitters 7. For example, if a reference transmitter 7 is installed at all of the positions of multiple candidate points P0, multiple virtual points that can be observed using multiple reference transmitters 7 that are close to each other are considered to be close to each other. When setting a virtual point using a reference transmitter 7, there may be cases where the virtual point cannot be set due to the generation of a virtual image, but the correct virtual point can be set by selecting a common virtual point using multiple reference transmitters 7 that are close to each other.

また、基準発信機7を用いて仮想点を設定する際、Bluetoothアドバタイズチャネルの37ch,38ch,39chの3周波のそれぞれで仮想点の位置を推定し、3周波で共通して推定できた位置の仮想点を、仮想点として設定するようにしてもよい。 In addition, when setting a virtual point using the reference transmitter 7, the position of the virtual point may be estimated for each of the three frequencies of the Bluetooth advertising channels 37ch, 38ch, and 39ch, and the virtual point whose position is commonly estimated for the three frequencies may be set as the virtual point.

(実施形態2)
(1)概要
実施形態2の推定システム1aの概要について図8A及び図8Bを参照して説明する。本実施形態の推定システム1aが備える発信機5aは、複数の無線信号を発信するための複数(図示例では3つ)のアンテナ51を備えている。本実施形態の複数のアンテナ51は、アンテナ51aとアンテナ51bとアンテナ51cとを含むアレーアンテナである。以下の説明において、複数のアンテナ51のうち特定のアンテナ51について説明する場合は、アンテナ51a,51b,51cを区別して記載する。また、複数のアンテナ51の各々を区別せずに説明する場合は、単にアンテナ51と記載する。
(Embodiment 2)
(1) Overview An overview of the estimation system 1a of the second embodiment will be described with reference to Figures 8A and 8B. The transmitter 5a included in the estimation system 1a of this embodiment has multiple (three in the illustrated example) antennas 51 for transmitting multiple wireless signals. The multiple antennas 51 of this embodiment are array antennas including antennas 51a, 51b, and 51c. In the following description, when describing a specific antenna 51 among the multiple antennas 51, the antennas 51a, 51b, and 51c will be distinguished from one another. In addition, when describing the multiple antennas 51 without distinguishing between them, they will simply be referred to as antennas 51.

本実施形態の受信機2aは、複数のアンテナ51から発信される複数の無線信号を受信する受信アンテナを備える。例えば、本実施形態の受信機2aは、所定領域A1内のユーザが所持するスマートフォン等である。The receiver 2a of this embodiment is equipped with a receiving antenna that receives multiple wireless signals transmitted from multiple antennas 51. For example, the receiver 2a of this embodiment is a smartphone or the like carried by a user within the specified area A1.

本実施形態の推定システム1aは、受信機2aの受信アンテナで受信した複数の無線信号の信号強度に基づいて、複数の無線信号を受信した受信機2aの位置を推定することができる。The estimation system 1a of this embodiment can estimate the position of the receiver 2a that received multiple radio signals based on the signal strength of the multiple radio signals received by the receiving antenna of the receiver 2a.

(2)詳細
以下、本実施形態に係る推定システム1aの詳細について図8A~図10を参照しつつ説明する。
(2) Details Hereinafter, details of the estimation system 1a according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 8A to 10.

(2.1)推定システムの構成
図9に示すように、本実施形態の推定システム1aは、発信機5aと、取得部10と、推定部3aと、記憶部4aとを備えている。
(2.1) Configuration of the Estimation System As shown in FIG. 9, an estimation system 1a of this embodiment includes a transmitter 5a, an acquisition unit 10, an estimation unit 3a, and a storage unit 4a.

発信機5aは、例えばBLEの規格に従ったビーコン信号(無線信号)を発信するビーコン装置などで構成される。本実施形態の発信機5aが発信する無線信号には、例えば発信機5aの識別情報等の情報が含まれている。本実施形態の発信機5aは、複数(図9の例では3つ)の無線信号RS1~RS3を3つのアンテナ51から発信する。なお、以下の説明において、発信機5aが発信する3つの無線信号RS1~RS3のことを、単に「無線信号」ということがある。発信機5aの詳細については、「(2.3)発信機の構成」の欄で説明する。The transmitter 5a is composed of a beacon device that transmits a beacon signal (radio signal) conforming to the BLE standard, for example. The radio signal transmitted by the transmitter 5a in this embodiment includes information such as the identification information of the transmitter 5a. The transmitter 5a in this embodiment transmits multiple (three in the example of FIG. 9) radio signals RS1 to RS3 from three antennas 51. In the following description, the three radio signals RS1 to RS3 transmitted by the transmitter 5a may be simply referred to as "radio signals." Details of the transmitter 5a will be described in the section "(2.3) Configuration of the transmitter."

取得部10は、所定領域A1内に存在する受信機2a(図8A参照)によって受信された3つの無線信号RS1~RS3の信号強度の情報を取得する。言い換えると、取得部10は、所定領域A1内に存在する受信機2aによって受信された3つの無線信号RS1~RS3に含まれる4つの元信号BS1~BS4の信号強度の情報を取得する。取得部10は、所定領域A1内における受信機2aと例えば無線通信を行うことで、受信機2aから3つの無線信号RS1~RS3の信号強度(4つの元信号BS1~BS4の信号強度)の情報を取得する。取得部10は、受信機2aから取得した信号強度の情報を、推定部3に出力する。The acquisition unit 10 acquires information on the signal strength of three wireless signals RS1 to RS3 received by a receiver 2a (see FIG. 8A) present within the specified area A1. In other words, the acquisition unit 10 acquires information on the signal strength of four original signals BS1 to BS4 contained in the three wireless signals RS1 to RS3 received by the receiver 2a present within the specified area A1. The acquisition unit 10 acquires information on the signal strength of the three wireless signals RS1 to RS3 (the signal strength of the four original signals BS1 to BS4) from the receiver 2a by, for example, performing wireless communication with the receiver 2a within the specified area A1. The acquisition unit 10 outputs the signal strength information acquired from the receiver 2a to the estimation unit 3.

推定部3aは、3つの無線信号RS1~RS3の信号強度の情報と、記憶部4aに記憶されている位置情報41及び準理論値情報42とに基づいて、受信機2a(図8A参照)の位置を推定する。推定部3aが受信機2aの位置を推定する推定方法の詳細については、「(3)推定方法」の欄で説明する。The estimation unit 3a estimates the position of the receiver 2a (see FIG. 8A) based on the signal strength information of the three radio signals RS1 to RS3 and the position information 41 and quasi-theoretical value information 42 stored in the memory unit 4a. Details of the estimation method by which the estimation unit 3a estimates the position of the receiver 2a will be explained in the section "(3) Estimation method."

記憶部4aには、位置情報41と、準理論値情報42とが記憶されている。位置情報41は、所定領域A1(図8A参照)内における発信機5a(推定システム1a)、及び後述する基準受信機9(図10参照)の位置を示す情報を含んでいる。準理論値情報42は、所定領域A1内における受信機2aの位置を推定するための複数(図8Aの例では36個)の候補点P0の位置を示す位置情報と一対一で対応する複数の準理論値の情報である。The memory unit 4a stores position information 41 and quasi-theoretical value information 42. The position information 41 includes information indicating the positions of the transmitter 5a (estimation system 1a) and the reference receiver 9 (see FIG. 10) described later within the specified area A1 (see FIG. 8A). The quasi-theoretical value information 42 is information on a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to position information indicating the positions of a plurality of candidate points P0 (36 in the example of FIG. 8A) for estimating the position of the receiver 2a within the specified area A1.

(2.2)準理論値
次に、準理論値の詳細について図8A~図10を参照しつつ説明する。
(2.2) Quasi-Theoretical Value Next, the quasi-theoretical value will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 10. FIG.

図10に示すように、本実施形態における準理論値は、所定領域A1に配置される基準受信機9を用いて予め算出されている。基準受信機9は、発信機5aが発信する3つの無線信号RS1~RS3(図9参照)を受信する装置である。 As shown in Figure 10, the quasi-theoretical value in this embodiment is calculated in advance using a reference receiver 9 placed in a predetermined area A1. The reference receiver 9 is a device that receives three radio signals RS1 to RS3 (see Figure 9) transmitted by the transmitter 5a.

図10のように、反射体である壁6を含む所定領域A1において、発信機5aが無線信号を出力すると、発信した無線信号の一部は直接基準受信機9に到達し、発信機5aが発信した無線信号の一部は壁6で反射して基準受信機9に到達する。図10の例では、発信機5aが発信した無線信号の一部は、壁64の反射点8で反射し、基準受信機9に到達している。そのため、基準受信機9が観測する無線信号の信号強度は、直接波と反射波とを足し合わせたものになる。ここで、「直接波」とは、発信機5aが発信する無線信号のうち、発信機5aから直接(つまり、壁6等の反射体で反射せずに)基準受信機9に受信される無線信号である。また、「反射波」とは、発信機5aが発信する無線信号のうち、壁6等の反射体で反射した後に基準受信機9に受信される無線信号である。図10の例では、発信機5aが発信する無線信号のうち、直接波は経路a1を通って基準受信機9によって受信される無線信号であり、反射波は経路a21及びa23を通って基準受信機9によって受信される無線信号である。 As shown in FIG. 10, when the transmitter 5a outputs a radio signal in a predetermined area A1 including a wall 6, which is a reflector, a part of the transmitted radio signal reaches the reference receiver 9 directly, and a part of the radio signal transmitted by the transmitter 5a is reflected by the wall 6 and reaches the reference receiver 9. In the example of FIG. 10, a part of the radio signal transmitted by the transmitter 5a is reflected by the reflection point 8 of the wall 64 and reaches the reference receiver 9. Therefore, the signal strength of the radio signal observed by the reference receiver 9 is the sum of the direct wave and the reflected wave. Here, the "direct wave" refers to the radio signal transmitted by the transmitter 5a that is directly transmitted from the transmitter 5a (i.e., without being reflected by a reflector such as the wall 6) and received by the reference receiver 9. The "reflected wave" refers to the radio signal transmitted by the transmitter 5a that is reflected by a reflector such as the wall 6 and then received by the reference receiver 9. In the example of Figure 10, of the radio signals emitted by transmitter 5a, the direct wave is the radio signal that passes through path a1 and is received by reference receiver 9, and the reflected wave is the radio signal that passes through paths a21 and a23 and is received by reference receiver 9.

推定システム1aは、基準受信機9が受信した無線信号の信号強度に基づいて、無線信号の到来方向θ2(図8B参照)を推定することができるため、直接波及び反射波を足し合わせた無線信号の経路a0を推定することができる。また、本実施形態では、発信機5aの位置(座標)を示す情報、及び、基準受信機9の位置を示す情報は、位置情報41に含まれている。そのため、推定システム1aは、発信機5a及び基準受信機9の位置情報に基づいて、発信機5aから発信される無線信号における直接波の経路a1を算出することができる。そして、推定システム1aは、直接波及び反射波を足し合わせた無線信号の経路a0と、直接波の経路a1と、に基づいて、反射波の経路a2を算出することができる。本実施形態における反射波の経路a2は、壁62(反射体)がなければ無線信号を受信したとみなすことができる仮想受信点V9と、発信機5aとの間の経路である。仮想受信点V9は無線信号を反射させる壁64の反射点8を介して発信機5aと対向する位置にあり、反射点8と基準受信機9との間における無線信号の経路a23の長さと、反射点8と仮想受信点V9との間における無線信号の経路a22の長さとは等しい。なお、発信機5aと、無線信号を反射させる壁64の反射点8と、仮想受信点V9とは、一直線上に並んでいる。仮想受信点V9の位置(座標)は、発信機5aの位置を示す位置情報と、基準受信機9の位置を示す位置情報と、発信機5aが発信する無線信号を基準受信機9が受信した場合の無線信号の信号強度とに基づいて設定されている。The estimation system 1a can estimate the direction of arrival θ2 (see FIG. 8B) of the radio signal based on the signal strength of the radio signal received by the reference receiver 9, and can therefore estimate the path a0 of the radio signal which is the sum of the direct wave and the reflected wave. In this embodiment, the information indicating the position (coordinates) of the transmitter 5a and the information indicating the position of the reference receiver 9 are included in the position information 41. Therefore, the estimation system 1a can calculate the path a1 of the direct wave in the radio signal transmitted from the transmitter 5a based on the position information of the transmitter 5a and the reference receiver 9. The estimation system 1a can then calculate the path a2 of the reflected wave based on the path a0 of the radio signal which is the sum of the direct wave and the reflected wave, and the path a1 of the direct wave. The path a2 of the reflected wave in this embodiment is the path between the virtual reception point V9, which can be considered to have received the radio signal if there is no wall 62 (reflector), and the transmitter 5a. The virtual reception point V9 is located opposite the transmitter 5a via the reflection point 8 of the wall 64 that reflects the radio signal, and the length of the path a23 of the radio signal between the reflection point 8 and the reference receiver 9 is equal to the length of the path a22 of the radio signal between the reflection point 8 and the virtual reception point V9. The transmitter 5a, the reflection point 8 of the wall 64 that reflects the radio signal, and the virtual reception point V9 are aligned on a straight line. The position (coordinates) of the virtual reception point V9 is set based on position information indicating the position of the transmitter 5a, position information indicating the position of the reference receiver 9, and the signal strength of the radio signal when the reference receiver 9 receives the radio signal transmitted by the transmitter 5a.

準理論値は、候補点P0と基準受信機9との間における無線信号の経路a1、及び、候補点P0と候補点P0に対応する仮想受信点V9との間における無線信号の経路a2とを足し合わせたものである。準理論値情報42は、このような準理論値と各候補点P0とを対応付けた情報である。すなわち、準理論値は、受信機2a(図8A参照)が受信する直接波だけでなく受信機2aが受信する反射波も考慮した値であるため、推定部3a(図9参照)が受信機2aの位置方向ではなく受信機2aの位置(座標)を推定することができる値となっている。The quasi-theoretical value is the sum of the path a1 of the radio signal between the candidate point P0 and the reference receiver 9, and the path a2 of the radio signal between the candidate point P0 and the virtual reception point V9 corresponding to the candidate point P0. The quasi-theoretical value information 42 is information that associates such a quasi-theoretical value with each candidate point P0. In other words, the quasi-theoretical value is a value that takes into account not only the direct wave received by the receiver 2a (see FIG. 8A) but also the reflected wave received by the receiver 2a, and is therefore a value that allows the estimation unit 3a (see FIG. 9) to estimate the position (coordinates) of the receiver 2a, rather than the position direction of the receiver 2a.

後述するように、本実施形態の推定システム1aは、このような準理論値をステアリングベクトルとして用いることで、所定領域A1内における受信機2aの位置を推定する。As described later, the estimation system 1a of this embodiment uses such a quasi-theoretical value as a steering vector to estimate the position of the receiver 2a within the specified area A1.

(2.3)発信機の構成
次に、発信機5aの詳細について、図9を参照しつつ説明する。
(2.3) Configuration of the Transmitter Next, the details of the transmitter 5a will be described with reference to FIG.

発信機5aは、図9に示すように、3つのアンテナ51と、位相合成部52と、元信号生成部54と、を備えている。As shown in FIG. 9, the transmitter 5a has three antennas 51, a phase synthesis unit 52, and an original signal generation unit 54.

元信号生成部54は、複数のアンテナ51が発信する3つの無線信号RS1~RS3の元となる信号であって、例えば識別情報などの所定の情報を含む元信号BS1~BS4を生成する処理部である。元信号生成部54は、元信号生成器54a~54dを含んでいる。元信号生成器54aは、位相合成部52の位相合成器53dの第1入力端子I1と電気的に接続され、元信号BS1を生成する。元信号生成器54bは、位相合成器53dの第2入力端子I2と電気的に接続され、元信号BS2を生成する。元信号生成器54cは、位相合成器53eの第1入力端子I1と電気的に接続され、元信号BS3を生成する。元信号生成器54dは、位相合成器53eの第2入力端子I2と電気的に接続され、元信号BS4を生成する。The original signal generating unit 54 is a processing unit that generates original signals BS1 to BS4, which are the source signals of the three radio signals RS1 to RS3 transmitted by the multiple antennas 51 and contain predetermined information such as identification information. The original signal generating unit 54 includes original signal generators 54a to 54d. The original signal generator 54a is electrically connected to the first input terminal I1 of the phase synthesizer 53d of the phase synthesizer unit 52 and generates the original signal BS1. The original signal generator 54b is electrically connected to the second input terminal I2 of the phase synthesizer 53d and generates the original signal BS2. The original signal generator 54c is electrically connected to the first input terminal I1 of the phase synthesizer 53e and generates the original signal BS3. The original signal generator 54d is electrically connected to the second input terminal I2 of the phase synthesizer 53e and generates the original signal BS4.

位相合成部52は、4つの元信号BS1~BS4に基づく複数(図9の例では4つ)の入力信号IS8~IS11(信号IS12~IS15)に対して合成処理を行い、3つの無線信号RS1~RS3を生成する処理部である。The phase synthesis unit 52 is a processing unit that performs synthesis processing on multiple (four in the example of Figure 9) input signals IS8 to IS11 (signals IS12 to IS15) based on the four original signals BS1 to BS4, and generates three radio signals RS1 to RS3.

位相合成部52は、位相合成器53aと、位相合成器53bと、位相合成器53cと、位相合成器53dと、位相合成器53eとを備えている。以下の説明において、位相合成器53a,53b,53c,53d,53eを区別せずに説明する場合は、単に位相合成器53と記載する。位相合成器53は、例えば90度ハイブリッドユニット(ハイブリッド素子)などで構成される。位相合成器53の基本動作については、「(実施形態1)における(2.3)受信機の構成」の欄で説明した位相合成器23の基本動作と同様であるため、説明を省略する。The phase synthesizer 52 includes a phase synthesizer 53a, a phase synthesizer 53b, a phase synthesizer 53c, a phase synthesizer 53d, and a phase synthesizer 53e. In the following description, when the phase synthesizers 53a, 53b, 53c, 53d, and 53e are not distinguished from each other, they are simply referred to as a phase synthesizer 53. The phase synthesizer 53 is, for example, a 90-degree hybrid unit (hybrid element). The basic operation of the phase synthesizer 53 is the same as that of the phase synthesizer 23 described in the section "(2.3) Configuration of the receiver in (Embodiment 1)", and therefore will not be described here.

位相合成器53dは、第1入力端子I1で入力信号IS8を受け付け、第2入力端子I2で入力信号IS9を受け付ける。位相合成器53dは、入力信号IS8と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、入力信号IS9と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた信号IS12を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器53dは、入力信号IS8と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、入力信号IS9と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた信号IS13を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 53d receives the input signal IS8 at the first input terminal I1 and receives the input signal IS9 at the second input terminal I2. The phase synthesizer 53d outputs the signal IS12 from the first output terminal O1, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS8 and whose phase is delayed by 90 degrees from the input signal IS9. The phase synthesizer 53d also outputs the signal IS13 from the second output terminal O2, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS8 and whose phase is delayed by 90 degrees from the input signal IS8 and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS9 and whose phase is the same.

位相合成器53eは、第1入力端子I1で入力信号IS10を受け付け、第2入力端子I2で入力信号IS11を受け付ける。位相合成器53eは、入力信号IS10と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、入力信号IS11と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、を足し合わせた信号IS14を第1出力端子O1から出力する。また、位相合成器53eは、入力信号IS10と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、入力信号IS11と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた信号IS15を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 53e receives the input signal IS10 at the first input terminal I1 and receives the input signal IS11 at the second input terminal I2. The phase synthesizer 53e outputs a signal IS14 from the first output terminal O1, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS10 and whose phase is delayed by 90 degrees from the input signal IS11. The phase synthesizer 53e also outputs a signal IS15 from the second output terminal O2, which is obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS10 and whose phase is delayed by 90 degrees from the input signal IS11 and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the input signal IS11 and whose phase is the same.

位相合成器53aは、第2入力端子I2に入力される信号IS12と比べて、電力値が1/√2倍で同位相の無線信号RS1を、第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 53a outputs a radio signal RS1 from the second output terminal O2, which has a power value of 1/√2 times and is in phase with the signal IS12 input to the second input terminal I2.

位相合成器53bは、第1入力端子I1で信号IS13を受け付け、第2入力端子I2で信号IS14を受け付ける。位相合成器53bは、信号IS13と比べて電力値が1/√2倍で位相が90度遅れた信号と、信号IS14と比べて電力値が1/√2倍で同位相の信号と、を足し合わせた無線信号RS2を第2出力端子O2から出力する。The phase synthesizer 53b receives the signal IS13 at the first input terminal I1 and receives the signal IS14 at the second input terminal I2. The phase synthesizer 53b outputs the radio signal RS2 obtained by adding together a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS13 and whose phase is delayed by 90 degrees, and a signal whose power value is 1/√2 times the power of the signal IS14 and whose phase is the same, from the second output terminal O2.

位相合成器53cは、第1入力端子I1に入力される信号IS15と比べて、電力値が1/√2倍で同位相の無線信号RS3を、第1出力端子O1から出力する。The phase synthesizer 53c outputs a radio signal RS3 from the first output terminal O1, which has a power value of 1/√2 times and is in phase with the signal IS15 input to the first input terminal I1.

3つのアンテナ51は、位相合成部52から出力される3つの無線信号RS1~RS3を発信する。具体的には、アンテナ51aは無線信号RS1を発信し、アンテナ51bは無線信号RS2を発信し、アンテナ51cは無線信号RS3を発信する。The three antennas 51 transmit three radio signals RS1 to RS3 output from the phase synthesis unit 52. Specifically, the antenna 51a transmits the radio signal RS1, the antenna 51b transmits the radio signal RS2, and the antenna 51c transmits the radio signal RS3.

(3)推定方法
次に、推定部3aが所定領域A1内における受信機2aの位置を推定する推定方法について図8A~図9を参照しつつ説明する。なお、「(実施形態1)における(3)推定方法」の欄で説明した事項については、適宜説明を省略する。
(3) Estimation method Next, the estimation method by which the estimation unit 3a estimates the position of the receiver 2a within the predetermined area A1 will be described with reference to Figures 8A to 9. Note that the items described in the section "(3) Estimation method in (Embodiment 1)" will not be described as appropriate.

図8Bに示すように、アンテナ51aと受信機2aの受信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh4、アンテナ51bと受信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh5、アンテナ51cと送信アンテナとの間の複素伝播チャネルをh6とする。また、アンテナ51aとアンテナ51bとの距離、及び、アンテナ51bとアンテナ51cとの距離をd2とする。また、アンテナ51aとアンテナ51bとアンテナ51cとで構成されるアレーアンテナのブロードサイド方向(X方向)を基準として角度θ2の位置に受信機2aが存在するものとする。 As shown in Figure 8B, the complex propagation channel between antenna 51a and the receiving antenna of receiver 2a is h4, the complex propagation channel between antenna 51b and the receiving antenna is h5, and the complex propagation channel between antenna 51c and the transmitting antenna is h6. The distance between antenna 51a and antenna 51b, and the distance between antenna 51b and antenna 51c are d2. The receiver 2a is located at an angle θ2 based on the broadside direction (X direction) of the array antenna composed of antennas 51a, 51b, and 51c.

伝搬チャネルはまとめて、式(27)と表すことができる。 The propagation channel can be collectively expressed as equation (27).

Figure 0007515127000028
Figure 0007515127000028

この伝搬チャネルの相関行列は、式(27)と表すことができる。 The correlation matrix of this propagation channel can be expressed as equation (27).

Figure 0007515127000029
Figure 0007515127000029

相関行列Rを求めることで、推定部3aは、受信機2aの位置方向を推定することができる。推定部3aは、信号強度に関する情報に基づいて、相関行列Rを求める。式(27)の伝播チャネルを用いると、受信機2aで測定される4つの元信号BS1~BS4の振幅は、式(29)~式(32)と表すことができる。 By calculating the correlation matrix R, the estimation unit 3a can estimate the position direction of the receiver 2a. The estimation unit 3a calculates the correlation matrix R based on information on the signal strength. Using the propagation channel of equation (27), the amplitudes of the four original signals BS1 to BS4 measured by the receiver 2a can be expressed as equations (29) to (32).

Figure 0007515127000030
Figure 0007515127000030

Figure 0007515127000031
Figure 0007515127000031

Figure 0007515127000032
Figure 0007515127000032

Figure 0007515127000033
Figure 0007515127000033

ここで、式(33)のようにすると、見かけの伝搬チャネルを、式(34)~式(37)で表すことができる。Here, if we use equation (33), the apparent propagation channel can be expressed by equations (34) to (37).

Figure 0007515127000034
Figure 0007515127000034

Figure 0007515127000035
Figure 0007515127000035

Figure 0007515127000036
Figure 0007515127000036

Figure 0007515127000037
Figure 0007515127000037

Figure 0007515127000038
Figure 0007515127000038

式(34)~式(37)に基づいて、相関行列Rを求め、準理論値を用いて受信機2aを推定する方法は、「(実施形態1)における(3)推定方法」の欄で説明した通りであるため、説明を省略する。 The method of calculating the correlation matrix R based on equations (34) to (37) and estimating receiver 2a using quasi-theoretical values is as explained in the section "(3) Estimation method in (embodiment 1)", so the explanation will be omitted.

(4)作用効果
上述のように、本実施形態に係る推定システム1aは、発信機5aと、推定部3と、記憶部4a(第1記憶部,第2記憶部)と、取得部10とを備えている。記憶部4aは、位置情報41及び準理論値情報42をあらかじめ記憶している。発信機5aは、4つの元信号BS1~BS4に対して位相合成処理を行い3つの無線信号RS1~RS3を生成し、3つの無線信号RS1~RS3を3つのアンテナ51から発信する。取得部10は、所定領域A1内に存在する受信機2aによって受信された4つの元信号BS1~BS4の信号強度の情報を取得する。推定部3aは、4つの元信号BS1~BS4の信号強度の情報と、複数の候補点P0の位置情報と、複数の候補点P0の位置情報と一対一で対応する複数の準理論値とに基づいて、所定領域A1内における受信機2aの位置を推定する。複数の準理論値が複数の候補点P0の位置情報と一対一で対応しているため、受信機2aの位置を推定することができる。
(4) Effects As described above, the estimation system 1a according to this embodiment includes a transmitter 5a, an estimation unit 3, a storage unit 4a (first storage unit, second storage unit), and an acquisition unit 10. The storage unit 4a stores the position information 41 and the quasi-theoretical value information 42 in advance. The transmitter 5a performs phase synthesis processing on the four original signals BS1 to BS4 to generate three wireless signals RS1 to RS3, and transmits the three wireless signals RS1 to RS3 from three antennas 51. The acquisition unit 10 acquires information on the signal strength of the four original signals BS1 to BS4 received by the receiver 2a present in the predetermined area A1. The estimation unit 3a estimates the position of the receiver 2a in the predetermined area A1 based on the information on the signal strength of the four original signals BS1 to BS4, the position information of the multiple candidate points P0, and the multiple quasi-theoretical values that correspond one-to-one to the position information of the multiple candidate points P0. Since the multiple quasi-theoretical values correspond one-to-one to the position information of the multiple candidate points P0, the position of the receiver 2a can be estimated.

(5)変形例
図10に示すように、準理論値は、仮想受信点V9ではなく仮想送信点V10を設定することで得られる値であってもよい。仮想送信点V10は、無線信号を反射させる壁64の反射点8を介して基準受信機9と対向する位置にあり、壁64がなければ無線信号の反射波を送信したとみなすことができる仮想点である。なお、仮想送信点V10と、無線信号を反射させる壁64の反射点8と、基準受信機9とは、一直線上に並んでいる。また、仮想送信点V10と反射点8との間における無線信号の経路a24の長さは、発信機5aと反射点8との間における無線信号の経路a21の長さと等しい。このような仮想送信点V10を設定したうえで準理論値を設定することで、準理論値が反射波の経路a2を考慮した値となる。
(5) Modifications As shown in Fig. 10, the quasi-theoretical value may be a value obtained by setting a virtual transmission point V10 instead of a virtual reception point V9. The virtual transmission point V10 is located opposite the reference receiver 9 via a reflection point 8 of a wall 64 that reflects a wireless signal, and is a virtual point that can be considered to have transmitted a reflected wave of the wireless signal if the wall 64 does not exist. Note that the virtual transmission point V10, the reflection point 8 of the wall 64 that reflects the wireless signal, and the reference receiver 9 are aligned on a straight line. In addition, the length of the path a24 of the wireless signal between the virtual transmission point V10 and the reflection point 8 is equal to the length of the path a21 of the wireless signal between the transmitter 5a and the reflection point 8. By setting the quasi-theoretical value after setting such a virtual transmission point V10, the quasi-theoretical value becomes a value that takes into account the path a2 of the reflected wave.

(まとめ)
以上説明したように、第1の態様に係る推定システム(1)は、受信機(2)と、推定部(3)と、第1記憶部(記憶部4)と、第2記憶部(記憶部4)とを備える。受信機(2)は、複数のアンテナ(21)を有している。複数のアンテナ(21)は、発信機(5)から発信される無線信号を受信する。受信機(2)は、複数のアンテナ(21)で受信した無線信号に対して、位相合成処理を行って複数の合成信号(SS1,SS2,SS3,SS4)を生成する。推定部(3)は、所定領域(A1)内における発信機(5)の位置を推定する。第1記憶部(記憶部4)は、複数の位置情報を記憶している。複数の位置情報は、発信機(5)の位置を推定するための複数の候補点(P0)における複数の位置を示す。第2記憶部(記憶部4)は、複数の準理論値を記憶している。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と一対一で対応する。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々において無線信号が発信されたとした場合に受信機(2)が受信する直接波及び反射波に関する値である。推定部(3)は、複数の位置情報と、複数の準理論値と、複数の合成信号(SS1,SS2,SS3,SS4)における複数の信号強度と、に基づいて所定領域(A1)内における発信機(5)の位置を推定する。
(summary)
As described above, the estimation system (1) according to the first aspect includes a receiver (2), an estimation unit (3), a first storage unit (storage unit 4), and a second storage unit (storage unit 4). The receiver (2) has a plurality of antennas (21). The plurality of antennas (21) receive radio signals transmitted from a transmitter (5). The receiver (2) performs phase synthesis processing on the radio signals received by the plurality of antennas (21) to generate a plurality of synthesis signals (SS1, SS2, SS3, SS4). The estimation unit (3) estimates the position of the transmitter (5) within a predetermined area (A1). The first storage unit (storage unit 4) stores a plurality of pieces of position information. The plurality of pieces of position information indicate a plurality of positions at a plurality of candidate points (P0) for estimating the position of the transmitter (5). The second storage unit (storage unit 4) stores a plurality of quasi-theoretical values. The plurality of quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the plurality of candidate points (P0). The plurality of quasi-theoretical values are values related to direct waves and reflected waves received by the receiver (2) when a wireless signal is transmitted from each of the plurality of candidate points (P0). The estimation unit (3) estimates the position of the transmitter (5) within the predetermined area (A1) based on the plurality of position information, the plurality of quasi-theoretical values, and the plurality of signal strengths in the plurality of composite signals (SS1, SS2, SS3, SS4).

この態様によれば、複数の信号強度と、複数の候補点(P0)の複数の位置情報と一対一で対応する複数の準理論値と、に基づいて発信機(5)の位置を推定することで、推定部(3)は、例えば1つの受信機(2)で受信した無線信号に基づいて発信機(5)の位置を推定することができる。これにより、対象機器(発信機)の位置を推定する際のアンテナ(21)の数を低減することができる。According to this aspect, by estimating the position of the transmitter (5) based on multiple signal strengths and multiple quasi-theoretical values that correspond one-to-one to multiple pieces of position information of multiple candidate points (P0), the estimation unit (3) can estimate the position of the transmitter (5) based on, for example, a wireless signal received by one receiver (2). This makes it possible to reduce the number of antennas (21) when estimating the position of the target device (transmitter).

第2の態様に係る推定システム(1)では、第1の態様において、推定部(3)は、複数の候補点(P0)のうち、複数の信号強度と最も相関度の高い準理論値に対応する候補点(P0)の位置を示す位置情報に基づいて、発信機(5)の位置を推定する。In the estimation system (1) relating to the second aspect, in the first aspect, the estimation unit (3) estimates the position of the transmitter (5) based on position information indicating the position of the candidate point (P0) among the multiple candidate points (P0) that corresponds to the quasi-theoretical value that has the highest correlation with the multiple signal intensities.

この態様によれば、複数の信号強度と最も相関度の高い準理論値に対応する候補点(P0)の位置情報から発信機(5)の位置を推定するため、推定システム(1)の推定精度を向上させることができる。 According to this aspect, the position of the transmitter (5) is estimated from the position information of the candidate point (P0) corresponding to the quasi-theoretical value that has the highest correlation with multiple signal strengths, thereby improving the estimation accuracy of the estimation system (1).

第3の態様に係る推定システム(1)では、第1又は第2の態様において、所定領域(A1)内に基準信号を発信する基準発信機(7)が配置され、受信機(2)の位置を示す位置情報と、基準発信機(7)の位置を示す位置情報と、基準信号を受信機(2)が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定される。仮想点は、仮想受信点(V1)又は仮想送信点(V8)である。仮想受信点(V1)は、基準信号を反射させる反射体(壁6)を介して基準発信機(7)と対向する位置にあり、反射体(壁6)がなければ基準信号を受信したとみなすことができる仮想点である。仮想送信点(V8)は、基準信号を反射させる反射体(壁6)を介して受信機(2)と対向する位置にあり、反射体(壁6)がなければ受信機(2)に基準信号を発信したとみなすことができる仮想点である。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と受信機(2)との間における無線信号の経路(a1)と、複数の候補点(P0)の各々と仮想受信点(V1)との間における無線信号の経路(a2)、又は、受信機(2)と仮想送信点(V8)との間における無線信号の経路(a2)、とを足し合わせたものである。In the estimation system (1) according to the third aspect, in the first or second aspect, a reference transmitter (7) that transmits a reference signal is placed within a predetermined area (A1), and a virtual point is set based on location information indicating the location of the receiver (2), location information indicating the location of the reference transmitter (7), and the signal strength when the receiver (2) receives the reference signal. The virtual point is a virtual reception point (V1) or a virtual transmission point (V8). The virtual reception point (V1) is located opposite the reference transmitter (7) through a reflector (wall 6) that reflects the reference signal, and is a virtual point that can be considered to have received the reference signal if there is no reflector (wall 6). The virtual transmission point (V8) is located opposite the receiver (2) through a reflector (wall 6) that reflects the reference signal, and is a virtual point that can be considered to have transmitted the reference signal to the receiver (2) if there is no reflector (wall 6). The multiple quasi-theoretical values are the sum of the path (a1) of the radio signal between each of the multiple candidate points (P0) and the receiver (2) and the path (a2) of the radio signal between each of the multiple candidate points (P0) and the virtual reception point (V1), or the path (a2) of the radio signal between the receiver (2) and the virtual transmission point (V8).

この態様によれば、複数の準理論値が、直接波の経路(a1)と、反射波の経路(a2)とを足し合わせたものであるため、推定部(3)は、例えば1つの受信機(2)で受信した無線信号から発信機(5)の位置を推定することができる。 According to this aspect, since the multiple quasi-theoretical values are the sum of the direct wave path (a1) and the reflected wave path (a2), the estimation unit (3) can estimate the position of the transmitter (5) from a radio signal received by, for example, one receiver (2).

第4の態様に係る推定システム(1)では、第3の態様において、仮想点は、仮想受信点(V1)である。仮想受信点(V1)と反射体(壁6)との距離は、受信機(2)と反射体(壁6)との距離と等しい。In the estimation system (1) according to the fourth aspect, in the third aspect, the virtual point is a virtual reception point (V1). The distance between the virtual reception point (V1) and the reflector (wall 6) is equal to the distance between the receiver (2) and the reflector (wall 6).

この態様によれば、仮想受信点(V1)と反射体(壁6)との距離と、受信機(2)と反射体(壁6)との距離とが等しいため、推定部(3)が発信機(5)の位置を推定する際の精度が向上する。 According to this aspect, the distance between the virtual receiving point (V1) and the reflector (wall 6) is equal to the distance between the receiver (2) and the reflector (wall 6), improving the accuracy with which the estimation unit (3) estimates the position of the transmitter (5).

第5の態様に係る推定システム(1)では、第3の態様において、仮想点は、仮想送信点(V8)である。仮想送信点(V8)と反射体(壁6)との距離は、基準発信機(7)と反射体(壁6)との距離と等しい。In the estimation system (1) according to the fifth aspect, in the third aspect, the virtual point is the virtual transmission point (V8). The distance between the virtual transmission point (V8) and the reflector (wall 6) is equal to the distance between the reference transmitter (7) and the reflector (wall 6).

この態様によれば、仮想送信点(V8)と反射体(壁6)との距離と、基準発信機(7)と反射体(壁6)との距離とが等しいため、推定部(3)が発信機(5)の位置を推定する際の精度が向上する。 According to this embodiment, the distance between the virtual transmission point (V8) and the reflector (wall 6) is equal to the distance between the reference transmitter (7) and the reflector (wall 6), improving the accuracy with which the estimation unit (3) estimates the position of the transmitter (5).

第6の態様に係る推定システム(1)では、第3から第5のいずれかの態様において仮想受信点(V1)又は仮想送信点(V8)が、基準発信機(7)に対して複数設定される。複数の仮想受信点(V1)と基準発信機(7)との間、又は、複数の仮想送信点(V8)と受信機(2)との間には、基準信号を反射させる複数の反射体(壁61,壁62,壁63,壁64)がある。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と受信機(2)との間における複数の経路(a1)と、複数の候補点(P0)の各々と複数の仮想受信点(V1)との間における無線信号の複数の経路(a2)、又は、受信機(2)と複数の仮想送信点(V8)との間における無線信号の複数の経路(a2)、とを足し合わせたものである。In the estimation system (1) according to the sixth aspect, in any one of the third to fifth aspects, a plurality of virtual reception points (V1) or virtual transmission points (V8) are set for the reference transmitter (7). Between the plurality of virtual reception points (V1) and the reference transmitter (7), or between the plurality of virtual transmission points (V8) and the receiver (2), there are a plurality of reflectors (walls 61, 62, 63, and 64) that reflect the reference signal. The plurality of quasi-theoretical values are the sum of a plurality of paths (a1) between each of the plurality of candidate points (P0) and the receiver (2), and a plurality of paths (a2) of the radio signal between each of the plurality of candidate points (P0) and the plurality of virtual reception points (V1), or a plurality of paths (a2) of the radio signal between the receiver (2) and the plurality of virtual transmission points (V8).

この態様によれば、複数の反射波の経路(a2)を足し合わせたものであるため、仮想点が1つの場合と比べて、推定部(3)は、より精度よく発信機(5)の位置を推定することができる。 According to this aspect, since the paths (a2) of multiple reflected waves are added together, the estimation unit (3) can estimate the position of the transmitter (5) more accurately than when there is only one virtual point.

第7の態様に係る推定システム(1)では、第3から第5のいずれかの態様において、所定領域(A1)内に基準発信機(7)が複数配置され、複数の基準発信機(7a,7b,7c,7d)の各々に仮想受信点(V1)又は仮想送信点(V8)が設定される。複数の基準発信機(7a,7b,7c,7d)と複数の仮想受信点(V1)との間、又は、複数の仮想送信点(V8)と受信機(2)との間には、基準信号を反射させる複数の反射体(壁61,壁62,壁63,壁64)がある。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と受信機(2)との間における複数の経路(a1)と、複数の候補点(P0)の各々と複数の仮想受信点(V1)との間における無線信号の複数の経路(a2)、又は、受信機(2)と複数の仮想送信点(V8)との間における無線信号の複数の経路(a2)、とを足し合わせたものである。In the estimation system (1) according to the seventh aspect, in any one of the third to fifth aspects, a plurality of reference transmitters (7) are arranged within a predetermined area (A1), and a virtual reception point (V1) or a virtual transmission point (V8) is set for each of the plurality of reference transmitters (7a, 7b, 7c, 7d). Between the plurality of reference transmitters (7a, 7b, 7c, 7d) and the plurality of virtual reception points (V1), or between the plurality of virtual transmission points (V8) and the receiver (2), there are a plurality of reflectors (walls 61, 62, 63, 64) that reflect the reference signal. The multiple quasi-theoretical values are the sum of multiple paths (a1) between each of the multiple candidate points (P0) and the receiver (2), and multiple paths (a2) of the radio signal between each of the multiple candidate points (P0) and multiple virtual reception points (V1), or multiple paths (a2) of the radio signal between the receiver (2) and multiple virtual transmission points (V8).

この態様によれば、複数の準理論値は複数の反射波の経路(a2)を足し合わせたものであるため、仮想点が1つの場合と比べて、推定部(3)は、より精度よく発信機(5)の位置を推定することができる。 According to this aspect, since the multiple quasi-theoretical values are the sum of the paths (a2) of the multiple reflected waves, the estimation unit (3) can estimate the position of the transmitter (5) more accurately than when there is only one virtual point.

第8の態様に係る推定システム(1)では、第6又は第7の態様において、複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と受信機(2)との間の複数の無線信号の経路(a1)と、複数の候補点(P0)の各々と複数の仮想受信点(V1)との間における無線信号の複数の経路(a2)の全て、又は、受信機(2)と複数の仮想送信点(V8)との間における無線信号の複数の経路(a2)の全て、とを足し合わせたものである。In the estimation system (1) relating to the eighth aspect, in the sixth or seventh aspect, the multiple quasi-theoretical values are the sum of multiple radio signal paths (a1) between each of the multiple candidate points (P0) and the receiver (2) and all of the multiple radio signal paths (a2) between each of the multiple candidate points (P0) and multiple virtual reception points (V1), or all of the multiple radio signal paths (a2) between the receiver (2) and multiple virtual transmission points (V8).

この態様によれば、複数の準理論値は複数の反射波の経路(a2)の全てを足し合わせたものであるため、推定部(3)はより精度よく発信機(5)の位置を推定することができる。 According to this aspect, the multiple quasi-theoretical values are the sum of all the multiple reflected wave paths (a2), so that the estimation unit (3) can estimate the position of the transmitter (5) with greater accuracy.

第9の態様に係る推定システム(1)では、第3から第8のいずれかの態様において、複数の候補点(P0)の複数の位置情報と、受信機(2)の位置情報と、基準発信機(7)の位置情報は所定領域(A1)内における3次元での位置を示す位置情報である。仮想点は、3次元での位置を示す位置情報で設定される。In the estimation system (1) according to the ninth aspect, in any one of the third to eighth aspects, the position information of the multiple candidate points (P0), the position information of the receiver (2), and the position information of the reference transmitter (7) are position information indicating three-dimensional positions within the predetermined area (A1). The virtual point is set by the position information indicating the three-dimensional position.

この態様によれば、推定部(3)は、3次元での位置を示す位置情報に基づいて発信機(5)の3次元の位置を推定することができる。 According to this aspect, the estimation unit (3) can estimate the three-dimensional position of the transmitter (5) based on position information indicating the three-dimensional position.

第1の態様以外の構成については、推定システム(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 Configurations other than the first aspect are not essential to the estimation system (1) and may be omitted as appropriate.

第10の態様に係る推定システム(1a)は、発信機(5a)と、取得部(10)と、推定部(3a)と、第1記憶部(記憶部4a)と、第2記憶部(記憶部4a)と、を備える。発信機(5a)は、複数の元信号(BS1,BS2,BS3,BS4)に対して位相合成処理を行い複数の無線信号(RS1,RS2,RS3)を生成し、複数の無線信号(RS1,RS2,RS3)を複数のアンテナ(51)から発信する。取得部(10)は、所定領域(A1)内に存在する受信機(2a)によって受信された複数の無線信号(RS1,RS2,RS3)の信号強度の情報を取得する。推定部(3a)は、所定領域(A1)内における受信機(2a)の位置を推定する。第1記憶部は、複数の位置情報を記憶する。複数の位置情報は、受信機(2)の位置を推定するための複数の候補点(P0)における複数の位置を示す。第2記憶部は、複数の準理論値を記憶する。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々と一対一で対応する。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々において無線信号が受信されたとした場合に受信機(2a)が受信する直接波及び反射波に関する値である。推定部(3a)は、複数の位置情報と、複数の準理論値と、取得部(10)によって取得される複数の信号強度の情報と、に基づいて、所定領域(A1)内における受信機(2a)の位置を推定する。The estimation system (1a) according to the tenth aspect includes a transmitter (5a), an acquisition unit (10), an estimation unit (3a), a first storage unit (storage unit 4a), and a second storage unit (storage unit 4a). The transmitter (5a) performs phase synthesis processing on a plurality of original signals (BS1, BS2, BS3, BS4) to generate a plurality of wireless signals (RS1, RS2, RS3), and transmits the plurality of wireless signals (RS1, RS2, RS3) from a plurality of antennas (51). The acquisition unit (10) acquires information on the signal strength of a plurality of wireless signals (RS1, RS2, RS3) received by a receiver (2a) present within a predetermined area (A1). The estimation unit (3a) estimates the position of the receiver (2a) within the predetermined area (A1). The first storage unit stores a plurality of pieces of position information. The multiple pieces of position information indicate multiple positions at multiple candidate points (P0) for estimating the position of the receiver (2). The second memory unit stores multiple quasi-theoretical values. The multiple quasi-theoretical values correspond one-to-one with each of the multiple candidate points (P0). The multiple quasi-theoretical values are values related to direct waves and reflected waves received by the receiver (2a) when a wireless signal is received at each of the multiple candidate points (P0). The estimation unit (3a) estimates the position of the receiver (2a) within the specified area (A1) based on the multiple pieces of position information, the multiple quasi-theoretical values, and multiple pieces of signal strength information acquired by the acquisition unit (10).

この態様によれば、複数の信号強度の情報と、複数の候補点(P0)における複数の位置情報の各々と一対一で対応する複数の準理論値と、に基づいて受信機(2a)の位置を推定することで、推定部(3a)は、例えば1つの発信機(5a)で発信した複数の無線信号(RS1,RS2,RS3)の信号強度に基づいて受信機(2a)の位置を推定することができる。これにより、対象機器(受信機)の位置を推定する際のアンテナ(51)の数を低減することができる。According to this aspect, by estimating the position of the receiver (2a) based on a plurality of pieces of signal strength information and a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of a plurality of pieces of position information at a plurality of candidate points (P0), the estimation unit (3a) can estimate the position of the receiver (2a) based on the signal strengths of a plurality of wireless signals (RS1, RS2, RS3) transmitted by one transmitter (5a), for example. This makes it possible to reduce the number of antennas (51) required when estimating the position of the target device (receiver).

第11の態様に係る推定方法は、受信ステップと、生成ステップと、推定ステップと、を有する。受信ステップでは、発信機(5)が発信する無線信号を複数のアンテナ(21)で受信する。生成ステップでは、受信ステップにおいて受信した無線信号に対して位相合成処理を行って複数の合成信号(SS1,SS2,SS3,SS4)を生成する。推定ステップでは、所定領域(A1)内における発信機(5)の位置を推定する。推定ステップでは、複数の位置情報と、複数の準理論値と、複数の合成信号(SS1,SS2,SS3,SS4)における複数の信号強度と、に基づいて、所定領域(A1)内における発信機(5)の位置を推定する。複数の位置情報は、所定領域(A1)内における発信機(5)の位置を推定するための複数の候補点(P0)の位置を示す。複数の位置情報は、あらかじめ記憶された情報である。複数の準理論値は、複数の位置情報の各々と一対一で対応する。複数の準理論値は、複数の候補点(P0)の各々において無線信号が発信された場合の複数のアンテナ(21)が受信する直接波及び反射波に関する値である。複数の準理論値は、あらかじめ記憶されている。The estimation method according to the eleventh aspect includes a receiving step, a generating step, and an estimating step. In the receiving step, a radio signal transmitted by a transmitter (5) is received by a plurality of antennas (21). In the generating step, a phase synthesis process is performed on the radio signal received in the receiving step to generate a plurality of synthesized signals (SS1, SS2, SS3, SS4). In the estimating step, the position of the transmitter (5) within a predetermined region (A1) is estimated. In the estimating step, the position of the transmitter (5) within a predetermined region (A1) is estimated based on a plurality of pieces of position information, a plurality of quasi-theoretical values, and a plurality of signal intensities in the plurality of synthesized signals (SS1, SS2, SS3, SS4). The plurality of pieces of position information indicate the positions of a plurality of candidate points (P0) for estimating the position of the transmitter (5) within the predetermined region (A1). The plurality of pieces of position information are information stored in advance. The plurality of quasi-theoretical values correspond one-to-one to each of the plurality of pieces of position information. The plurality of quasi-theoretical values are values related to direct waves and reflected waves received by the plurality of antennas (21) when a wireless signal is transmitted from each of the plurality of candidate points (P0). The plurality of quasi-theoretical values are stored in advance.

この態様によれば、複数の信号強度と、複数の候補点(P0)における複数の位置情報の各々と一対一で対応する複数の準理論値と、に基づいて発信機(5)の位置を推定することで、例えば1つの受信機(2)で受信した無線信号に基づいて発信機(5)の位置を推定することができる。これにより、対象機器(発信機)の位置を推定する際のアンテナ(21)の数を低減することができる。According to this aspect, the position of the transmitter (5) can be estimated based on a plurality of signal strengths and a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of the plurality of position information at the plurality of candidate points (P0), so that the position of the transmitter (5) can be estimated based on, for example, a radio signal received by one receiver (2). This makes it possible to reduce the number of antennas (21) when estimating the position of the target device (transmitter).

第12の態様に係る推定方法は、第1受信ステップと、設定ステップと、記憶ステップと、第2受信ステップと、推定ステップと、を有している。第1受信ステップでは、所定領域(A1)内に設置された基準発信機(7)が発信する基準信号の直接波及び反射波を、受信機(2)で受信する。受信機(2)は複数のアンテナ(21)を有する。設定ステップでは、受信機(2)及び基準発信機(7)の位置情報と、基準信号の信号強度から、仮想受信点(V1)、又は、仮想送信点(V8)を設定する。仮想受信点(V1)は、反射波を受信したとみなすことができる。仮想送信点(V8)は、反射波を発信したとみなすことができる。記憶ステップでは、受信機(2)の位置情報、及び、仮想受信点(V1)又は仮想送信点(V8)の位置情報に基づいて、複数の準理論値を記憶部(4)に記憶させる。複数の準理論値は、所定領域(A1)内における複数の候補点(P0)の各々において発信機(5)が無線信号を発信した場合に受信機(2)が受信する直接波及び反射波に関する値である。第2受信ステップでは、発信機(5)が発信する無線信号を受信機(2)で受信する。推定ステップでは、複数の準理論値のうち、第2受信ステップにおいて受信機(2)が受信した無線信号の信号強度との相関度が最も高い準理論値に対応する候補点(P0)の位置を、発信機(5)の位置と推定する。The estimation method according to the twelfth aspect includes a first receiving step, a setting step, a storage step, a second receiving step, and an estimation step. In the first receiving step, the receiver (2) receives direct waves and reflected waves of a reference signal transmitted by a reference transmitter (7) installed within a predetermined area (A1). The receiver (2) has a plurality of antennas (21). In the setting step, a virtual reception point (V1) or a virtual transmission point (V8) is set based on the position information of the receiver (2) and the reference transmitter (7) and the signal strength of the reference signal. The virtual reception point (V1) can be regarded as having received a reflected wave. The virtual transmission point (V8) can be regarded as having transmitted a reflected wave. In the storage step, a plurality of quasi-theoretical values are stored in the storage unit (4) based on the position information of the receiver (2) and the position information of the virtual reception point (V1) or the virtual transmission point (V8). The multiple quasi-theoretical values are values related to direct waves and reflected waves received by the receiver (2) when the transmitter (5) transmits a wireless signal at each of multiple candidate points (P0) within the predetermined region (A1). In the second receiving step, the wireless signal transmitted by the transmitter (5) is received by the receiver (2). In the estimation step, the position of the candidate point (P0) corresponding to the multiple quasi-theoretical value that has the highest correlation with the signal strength of the wireless signal received by the receiver (2) in the second receiving step is estimated to be the position of the transmitter (5).

この態様によれば、複数の信号強度と、複数の候補点(P0)における複数の位置情報の各々と一対一で対応する複数の準理論値と、に基づいて発信機(5)の位置を推定することで、例えば1つの受信機(2)で受信した無線信号に基づいて発信機(5)の位置を推定することができる。これにより、対象機器(発信機)の位置を推定する際のアンテナ(21)の数を低減することができる。According to this aspect, the position of the transmitter (5) can be estimated based on a plurality of signal strengths and a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of the plurality of position information at the plurality of candidate points (P0), so that the position of the transmitter (5) can be estimated based on, for example, a radio signal received by one receiver (2). This makes it possible to reduce the number of antennas (21) when estimating the position of the target device (transmitter).

第13の態様に係るプログラムは、第11又は第12の態様に係る推定方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 The program of the 13th aspect is a program for causing one or more processors to execute the estimation method of the 11th or 12th aspect.

この態様によれば、複数の信号強度と、複数の候補点(P0)の各々の位置情報と一対一で対応する複数の準理論値と、に基づいて発信機(5)の位置を推定することで、例えば1つの受信機(2)で受信した無線信号に基づいて発信機(5)の位置を推定することができる。これにより、対象機器(発信機)の位置を推定する際のアンテナ(21)の数を低減することができる。According to this aspect, the position of the transmitter (5) can be estimated based on a plurality of signal strengths and a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to the position information of each of the plurality of candidate points (P0), so that the position of the transmitter (5) can be estimated based on, for example, a radio signal received by one receiver (2). This makes it possible to reduce the number of antennas (21) required when estimating the position of the target device (transmitter).

1,1a 推定システム
2,2a 受信機
21 アンテナ
3,3a 推定部
4,4a 記憶部(第1記憶部,第2記憶部)
41 位置情報
5,5a 発信機
51 アンテナ
6 壁(反射体)
7 基準発信機
10 取得部
A1 所定領域
P0 候補点
V1 仮想受信点
V8 仮想送信点
1, 1a Estimation system 2, 2a Receiver 21 Antenna 3, 3a Estimation unit 4, 4a Memory unit (first memory unit, second memory unit)
41 Location information 5, 5a Transmitter 51 Antenna 6 Wall (reflector)
7 Reference transmitter 10 Acquisition unit A1 Predetermined area P0 Candidate point V1 Virtual reception point V8 Virtual transmission point

Claims (12)

発信機から発信される無線信号を受信する複数のアンテナを有し、前記複数のアンテナで受信した前記無線信号に対して位相合成処理を行って複数の合成信号を生成する受信機と、
所定領域内における前記発信機の位置を推定する推定部と、
前記発信機の位置を推定するための複数の候補点の位置を示す複数の位置情報を記憶している第1記憶部と、
前記複数の位置情報の各々と一対一で対応し、前記複数の候補点の各々において無線信号が発信されたとした場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である複数の準理論値を記憶している第2記憶部と、
を備え、
前記推定部は、前記複数の位置情報と、前記複数の準理論値と、前記複数の合成信号における複数の信号強度と、に基づいて前記所定領域内における前記発信機の位置を推定
前記所定領域内に基準信号を発信する基準発信機が配置され、前記受信機の位置を示す位置情報と、前記基準発信機の位置を示す位置情報と、前記基準信号を前記受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定され、
前記仮想点は、
前記基準信号を反射させる反射体を介して前記基準発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記受信機に前記基準信号を発信したとみなすことができる仮想送信点であり、
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである、
推定システム。
a receiver having a plurality of antennas for receiving radio signals transmitted from a transmitter, the receiver performing phase synthesis processing on the radio signals received by the plurality of antennas to generate a plurality of synthesized signals;
an estimation unit that estimates a position of the transmitter within a predetermined area;
a first storage unit that stores a plurality of pieces of position information indicating positions of a plurality of candidate points for estimating the position of the transmitter;
a second storage unit that stores a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of the plurality of pieces of position information and are values related to a direct wave and a reflected wave that are received by the receiver when a wireless signal is transmitted from each of the plurality of candidate points;
Equipped with
the estimation unit estimates a position of the transmitter within the predetermined area based on the plurality of pieces of position information, the plurality of quasi-theoretical values, and a plurality of signal intensities of the plurality of composite signals;
a reference transmitter that transmits a reference signal is disposed within the predetermined area, and a virtual point is set based on position information indicating a position of the receiver, position information indicating a position of the reference transmitter, and a signal strength when the reference signal is received by the receiver;
The virtual point is
a virtual reception point that is located opposite the reference transmitter via a reflector that reflects the reference signal, and that can be regarded as having received the reference signal if the reflector does not exist, or a virtual transmission point that is located opposite the receiver via a reflector that reflects the reference signal, and that can be regarded as having transmitted the reference signal to the receiver if the reflector does not exist,
The plurality of quasi-theoretical values are a sum of a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the receiver, and a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the virtual reception point, or a path of a wireless signal between the receiver and the virtual transmission point.
Estimation system.
前記推定部は、前記複数の候補点のうち、前記複数の信号強度と最も相関度の高い準理論値に対応する候補点の位置を示す位置情報に基づいて、前記発信機の位置を推定する、
請求項1に記載の推定システム。
the estimation unit estimates the position of the transmitter based on position information indicating a position of a candidate point corresponding to a quasi-theoretical value having a highest correlation with the plurality of signal intensities among the plurality of candidate points;
The estimation system of claim 1 .
前記仮想点は、前記仮想受信点であり、the virtual point is the virtual reception point,
前記仮想受信点と前記反射体との距離は、前記受信機と前記反射体との距離と等しい、The distance between the virtual receiving point and the reflector is equal to the distance between the receiver and the reflector.
請求項1又は2に記載の推定システム。The estimation system according to claim 1 or 2.
前記仮想点は、前記仮想送信点であり、the virtual point is the virtual transmission point,
前記仮想送信点と前記反射体との距離は、前記基準発信機と前記反射体との距離と等しい、the distance between the virtual transmission point and the reflector is equal to the distance between the reference transmitter and the reflector;
請求項1又は2に記載の推定システム。The estimation system according to claim 1 or 2.
前記仮想受信点又は前記仮想送信点が、前記基準発信機に対して複数設定され、A plurality of the virtual reception points or the virtual transmission points are set for the reference transmitter,
前記複数の仮想受信点と前記基準発信機との間、又は、前記複数の仮想送信点と前記受信機との間には、前記基準信号を反射させる複数の反射体があり、a plurality of reflectors that reflect the reference signal are provided between the plurality of virtual reception points and the reference transmitter, or between the plurality of virtual transmission points and the receiver;
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における前記複数の経路と、前記複数の候補点の各々と前記複数の仮想受信点との間における無線信号の複数の経路、又は、前記受信機と前記複数の仮想送信点との間における無線信号の複数の経路、とを足し合わせたものである、The plurality of quasi-theoretical values are a sum of the plurality of paths between each of the plurality of candidate points and the receiver, and a plurality of paths of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the plurality of virtual reception points, or a plurality of paths of a wireless signal between the receiver and the plurality of virtual transmission points.
請求項1から4のいずれか1項に記載の推定システム。The estimation system according to any one of claims 1 to 4.
前記所定領域内に前記基準発信機が複数配置され、複数の前記基準発信機の各々に前記仮想受信点又は前記仮想送信点が設定され、A plurality of the reference transmitters are arranged within the predetermined area, and the virtual reception point or the virtual transmission point is set for each of the plurality of the reference transmitters;
前記複数の基準発信機と複数の前記仮想受信点との間、又は、複数の前記仮想送信点と前記受信機との間には、前記基準信号を反射させる複数の反射体があり、a plurality of reflectors that reflect the reference signal are provided between the plurality of reference transmitters and the plurality of virtual reception points, or between the plurality of virtual transmission points and the receiver;
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における前記複数の経路と、前記複数の候補点の各々と前記複数の仮想受信点との間における無線信号の複数の経路、又は、前記受信機と前記複数の仮想送信点との間における無線信号の複数の経路、とを足し合わせたものである、The plurality of quasi-theoretical values are a sum of the plurality of paths between each of the plurality of candidate points and the receiver, and a plurality of paths of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the plurality of virtual reception points, or a plurality of paths of a wireless signal between the receiver and the plurality of virtual transmission points.
請求項1から4のいずれか1項に記載の推定システム。The estimation system according to any one of claims 1 to 4.
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間の前記複数の無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記複数の仮想受信点との間における無線信号の複数の経路の全て、又は、前記受信機と前記複数の仮想送信点との間における無線信号の複数の経路の全て、とを足し合わせたものである、The plurality of quasi-theoretical values are a sum of the plurality of paths of the wireless signal between each of the plurality of candidate points and the receiver, and all of the plurality of paths of the wireless signal between each of the plurality of candidate points and the plurality of virtual reception points, or all of the plurality of paths of the wireless signal between the receiver and the plurality of virtual transmission points.
請求項5又は6に記載の推定システム。The estimation system according to claim 5 or 6.
前記複数の候補点の前記複数の位置情報と、前記受信機の前記位置情報と、前記基準発信機の前記位置情報は前記所定領域内における3次元での位置を示す位置情報であり、the plurality of position information of the plurality of candidate points, the position information of the receiver, and the position information of the reference transmitter are position information indicating three-dimensional positions within the predetermined area,
前記仮想点は、3次元での位置を示す位置情報で設定される、The virtual point is set by position information indicating a three-dimensional position.
請求項1から7のいずれか1項に記載の推定システム。The estimation system according to any one of claims 1 to 7.
複数の元信号に対して位相合成処理を行い複数の無線信号を生成し、前記複数の無線信号を複数のアンテナから発信する発信機と、a transmitter that performs phase synthesis processing on a plurality of original signals to generate a plurality of radio signals and transmits the plurality of radio signals from a plurality of antennas;
所定領域内に存在する受信機によって受信された前記複数の無線信号における複数の信号強度の情報を取得する取得部と、an acquisition unit that acquires information on a plurality of signal intensities of the plurality of wireless signals received by a receiver present within a predetermined area;
前記所定領域内における前記受信機の位置を推定する推定部と、an estimation unit that estimates a position of the receiver within the predetermined area;
前記受信機の位置を推定するための複数の候補点における複数の位置情報を記憶する第1記憶部と、a first storage unit configured to store a plurality of pieces of position information at a plurality of candidate points for estimating a position of the receiver;
前記複数の位置情報の各々と一対一で対応し、前記複数の候補点の各々において無線信号が受信されたとした場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値である複数の準理論値をあらかじめ記憶する第2記憶部と、a second storage unit that stores in advance a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of the plurality of pieces of position information and are values related to a direct wave and a reflected wave that are received by the receiver when a wireless signal is received at each of the plurality of candidate points;
を備え、Equipped with
前記推定部は、前記複数の位置情報と、前記複数の準理論値と、前記取得部によって取得される前記複数の信号強度の情報と、に基づいて前記所定領域内における前記受信機の位置を推定し、the estimation unit estimates a position of the receiver within the predetermined area based on the plurality of pieces of position information, the plurality of quasi-theoretical values, and the plurality of pieces of signal strength information acquired by the acquisition unit;
前記所定領域内に前記複数の無線信号を受信する基準受信機が配置され、前記発信機の位置を示す位置情報と、前記基準受信機の位置を示す位置情報と、前記複数の無線信号を前記基準受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定され、a reference receiver for receiving the plurality of wireless signals is disposed within the predetermined area, and a virtual point is set based on location information indicating a location of the transmitter, location information indicating a location of the reference receiver, and signal strengths of the plurality of wireless signals when received by the reference receiver;
前記仮想点は、The virtual point is
前記複数の無線信号を反射させる反射体を介して前記発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記複数の無線信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記複数の無線信号を反射させる反射体を介して前記基準受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準受信機に前記複数の無線信号を発信したとみなすことができる仮想送信点であり、a virtual reception point that is located opposite the transmitter via a reflector that reflects the multiple radio signals, and that can be regarded as having received the multiple radio signals in the absence of the reflector, or a virtual transmission point that is located opposite the reference receiver via a reflector that reflects the multiple radio signals, and that can be regarded as having transmitted the multiple radio signals to the reference receiver in the absence of the reflector,
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記基準受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記基準受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである、the plurality of quasi-theoretical values are a sum of a path of a radio signal between each of the plurality of candidate points and the reference receiver, and a path of a radio signal between each of the plurality of candidate points and the virtual reception point, or a path of a radio signal between the reference receiver and the virtual transmission point;
推定システム。Estimation system.
発信機が発信する無線信号を複数のアンテナを有する受信機で受信する受信ステップと、a receiving step of receiving a radio signal transmitted from a transmitter by a receiver having a plurality of antennas;
前記受信ステップにおいて受信した無線信号に対して位相合成処理を行って複数の合成信号を生成する生成ステップと、a generating step of generating a plurality of composite signals by performing phase synthesis processing on the wireless signals received in the receiving step;
所定領域内における前記発信機の位置を推定する推定ステップと、an estimation step of estimating a position of the transmitter within a predetermined area;
を有し、having
前記推定ステップでは、In the estimation step,
前記所定領域内における前記発信機の位置を推定するための複数の候補点の位置を示す、あらかじめ記憶されている複数の位置情報と、A plurality of pieces of pre-stored position information indicating positions of a plurality of candidate points for estimating the position of the transmitter within the predetermined area; and
前記複数の位置情報の各々と一対一で対応し、前記複数の候補点の各々において前記無線信号が発信された場合の前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する値であり、あらかじめ記憶されている複数の準理論値と、a plurality of quasi-theoretical values that correspond one-to-one to each of the plurality of pieces of position information, and are values related to a direct wave and a reflected wave that are received by the receiver when the wireless signal is transmitted at each of the plurality of candidate points, and that are stored in advance;
前記複数の合成信号における複数の信号強度と、a plurality of signal strengths in the plurality of composite signals;
に基づいて、前記所定領域内における前記発信機の位置を推定し、and estimating the position of the transmitter within the predetermined area based on the
前記所定領域内に基準信号を発信する基準発信機が配置され、前記受信機の位置を示す位置情報と、前記基準発信機の位置を示す位置情報と、前記基準信号を前記受信機が受信した場合の信号強度と、に基づいて仮想点が設定され、a reference transmitter that transmits a reference signal is disposed within the predetermined area, and a virtual point is set based on position information indicating a position of the receiver, position information indicating a position of the reference transmitter, and a signal strength when the reference signal is received by the receiver;
前記仮想点は、The virtual point is
前記基準信号を反射させる反射体を介して前記基準発信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記基準信号を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記基準信号を反射させる反射体を介して前記受信機と対向する位置にあり、前記反射体がなければ前記受信機に前記基準信号を発信したとみなすことができる仮想送信点であり、a virtual reception point that is located opposite the reference transmitter via a reflector that reflects the reference signal, and that can be regarded as having received the reference signal if the reflector does not exist, or a virtual transmission point that is located opposite the receiver via a reflector that reflects the reference signal, and that can be regarded as having transmitted the reference signal to the receiver if the reflector does not exist,
前記複数の準理論値は、前記複数の候補点の各々と前記受信機との間における無線信号の経路と、前記複数の候補点の各々と前記仮想受信点との間における無線信号の経路、又は、前記受信機と前記仮想送信点との間における無線信号の経路、とを足し合わせたものである、The plurality of quasi-theoretical values are a sum of a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the receiver, and a path of a wireless signal between each of the plurality of candidate points and the virtual reception point, or a path of a wireless signal between the receiver and the virtual transmission point.
推定方法。Estimation method.
所定領域内に設置された基準発信機が発信する基準信号の直接波及び反射波を、複数のアンテナを有する受信機で受信する第1受信ステップと、a first receiving step of receiving, by a receiver having a plurality of antennas, a direct wave and a reflected wave of a reference signal transmitted by a reference transmitter installed within a predetermined area;
前記受信機及び前記基準発信機の位置情報と、前記基準信号の信号強度から、前記反射波を受信したとみなすことができる仮想受信点、又は、前記反射波を発信したとみなすことができる仮想送信点を設定する設定ステップと、a setting step of setting a virtual reception point at which the reflected wave can be regarded as having been received or a virtual transmission point at which the reflected wave can be regarded as having been transmitted, based on position information of the receiver and the reference transmitter and the signal strength of the reference signal;
前記受信機の位置情報、及び、前記仮想受信点又は前記仮想送信点の位置情報に基づいて、前記所定領域内における複数の候補点の各々において発信機が無線信号を発信した場合に前記受信機が受信する直接波及び反射波に関する複数の準理論値を予め算出して記憶部に記憶させる記憶ステップと、a storage step of calculating in advance a plurality of quasi-theoretical values related to a direct wave and a reflected wave received by the receiver when a transmitter transmits a wireless signal at each of a plurality of candidate points within the predetermined area based on position information of the receiver and position information of the virtual reception point or the virtual transmission point, and storing the calculated values in a storage unit;
発信機が発信する無線信号を前記受信機で受信する第2受信ステップと、a second receiving step of receiving, by the receiver, a radio signal transmitted by a transmitter;
前記複数の準理論値のうち、前記第2受信ステップにおいて前記受信機が受信した前記無線信号の信号強度との相関度が最も高い準理論値に対応する候補点の位置を、前記発信機の位置と推定する推定ステップと、an estimation step of estimating, as the position of the transmitter, a position of a candidate point corresponding to a quasi-theoretical value having the highest correlation with the signal strength of the wireless signal received by the receiver in the second receiving step, among the plurality of quasi-theoretical values;
を有する、having
推定方法。Estimation method.
請求項10又は11に記載の推定方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。A program for causing one or more processors to execute the estimation method according to claim 10 or 11.
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