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。
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.
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
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
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
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
(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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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).
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).
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
|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
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
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.
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
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
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.
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
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
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
|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).
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
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.
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
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).
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
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).
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
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
(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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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).
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).
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
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).
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
(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
(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
(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 (
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 (
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,
41
7 Reference transmitter 10 Acquisition unit A1 Predetermined area P0 Candidate point V1 Virtual reception point V8 Virtual transmission point
Claims (12)
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し、
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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