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JP7530012B2 - Information output system, information output method, information output device, and program - Google Patents
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Information output system, information output method, information output device, and program Download PDF

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Description

本発明は、情報出力システム、情報出力方法、情報出力装置、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an information output system, an information output method, an information output device, and a program.

様々なデバイスがインターネットにつながるInternet of things(IoT)の実現が進んでおり、自動車、ドローン、および建設機械車両など様々な機器が無線により接続されつつある。無線通信規格としても標準化規格IEEE 802.11で規定される無線LAN、Bluetooth(登録商標)、LTEや5Gによるセルラー通信、IoT向けのLow Power Wide Area(LPWA)通信、車通信に用いられるElectronic Toll Collection System(ETC)、Vehicle Information and Communication System(VICS)、ARIB-STD-T109など、サポートする無線規格も発展しており、今後の普及が期待されている。The Internet of Things (IoT), in which various devices are connected to the Internet, is becoming a reality, and various devices such as automobiles, drones, and construction machinery vehicles are being connected wirelessly. Wireless communication standards include wireless LAN defined by the standard IEEE 802.11, Bluetooth (registered trademark), cellular communication using LTE and 5G, Low Power Wide Area (LPWA) communication for IoT, Electronic Toll Collection System (ETC), Vehicle Information and Communication System (VICS), and ARIB-STD-T109, and other supported wireless standards are also evolving and are expected to become more widespread in the future.

様々な用途で無線通信が使われる一方、サービスによっては、無線通信品質の要求条件を必ずしも満たすことができないことが問題となっている。例えば、無線通信端末や周辺のオブジェクトが動くことにより、アンテナの指向性の向きや、伝搬環境が変わってしまい通信品質に影響を及ぼす可能性がある。非特許文献1は、深度カメラを用い、無線通信端末の周辺物体が通信路を遮蔽することを予測することが可能であることを示しており、無線通信においてもカメラやセンサなどから得られる映像情報の有用性が注目されている。While wireless communication is used for various purposes, it is problematic that, depending on the service, the requirements for wireless communication quality may not always be met. For example, the movement of a wireless communication terminal or surrounding objects may change the direction of antenna directivity and the propagation environment, which may affect communication quality. Non-Patent Document 1 shows that it is possible to use a depth camera to predict that objects surrounding a wireless communication terminal will block the communication path, and the usefulness of video information obtained from cameras and sensors in wireless communication has also been attracting attention.

Nishio, Takayuki, et al. "Proactive received power prediction using machine learning and depth images for mmWave networks." IEEE Journal on Selected Areas in Communications 37.11 (2019): 2413-2427.Nishio, Takayuki, et al. "Proactive received power prediction using machine learning and depth images for mmWave networks." IEEE Journal on Selected Areas in Communications 37.11 (2019): 2413-2427. J. Redmon and A. Farhadi, "Yolov3: An incremental improvement," CoRR, vol. abs/1804.02767, Apr. 2018.J. Redmon and A. Farhadi, "Yolov3: An incremental improvement," CoRR, vol. abs/1804.02767, Apr. 2018.

しかしながら、無線通信端末または周辺物体が動くことによるアンテナの指向性の向きや伝搬環境の変化によって生じる通信状態への影響を考慮するためには、環境内での無線通信端末の位置や状態を把握していることが必要である。However, in order to take into account the impact on communication conditions caused by changes in the antenna directivity and propagation environment due to the movement of the wireless communication terminal or surrounding objects, it is necessary to know the position and status of the wireless communication terminal within the environment.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、無線通信を行う無線通信端末の位置や状態を把握することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to grasp the position and status of a wireless communication terminal performing wireless communication.

本発明の一態様の情報出力システムは、無線通信を行う無線通信端末の端末情報を出力する情報出力システムであって、前記無線通信端末の存在する空間をセンシングした環境情報を収集する収集装置と、前記無線通信端末の無線通信品質を測定した実測値を取得する通信装置と、前記環境情報から前記無線通信端末の候補物体を検出する検出部と、前記環境情報と無線通信品質との関係性を機械学習した予測モデルを用いて、前記環境情報を前記予測モデルに入力して前記候補物体ごとの無線通信品質の推定値を出力する推定部と、前記候補物体ごとの前記推定値と前記実測値とを比較し、最も推定精度の高い前記候補物体に関する端末情報を前記環境情報から抽出する抽出部を備える。 An information output system of one embodiment of the present invention is an information output system that outputs terminal information of a wireless communication terminal that performs wireless communication, and includes a collection device that collects environmental information sensed in a space in which the wireless communication terminal exists, a communication device that acquires actual measured values of wireless communication quality of the wireless communication terminal, a detection unit that detects candidate objects of the wireless communication terminal from the environmental information, an estimation unit that uses a prediction model that has been machine-learned to determine the relationship between the environmental information and wireless communication quality, inputs the environmental information into the prediction model, and outputs an estimated value of wireless communication quality for each of the candidate objects, and an extraction unit that compares the estimated value and the actual measured value for each of the candidate objects, and extracts terminal information for the candidate object with the highest estimated accuracy from the environmental information.

本発明によれば、無線通信を行う無線通信端末の位置や状態を把握することができる。 According to the present invention, it is possible to grasp the position and status of a wireless communication terminal performing wireless communication.

図1は、本実施形態の端末情報出力システムの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a terminal information output system according to the present embodiment. 図2は、端末情報出力システムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a process flow of the terminal information output system. 図3は、屋内の実験エリアの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the indoor experimental area. 図4は、カメラから得られた実験エリアの映像である。FIG. 4 shows an image of the experimental area obtained from a camera. 図5は、RSSIの推定値と実測値を比較した評価結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the evaluation results obtained by comparing the estimated RSSI values with the actually measured values. 図6は、RSSIの予測値と実測値を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing predicted and measured RSSI values. 図7は、端末情報出力システムの備える装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a device included in the terminal information output system.

図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. Note that components with the same reference numerals in this specification and drawings are assumed to indicate the same components.

まず、図1を参照し、本実施形態の端末情報出力システム1について説明する。端末情報出力システム1は、無線通信を行う無線通信端末の端末情報を出力するシステムである。端末情報とは、例えば、無線通信端末の位置、姿勢、および速度などの情報である。端末情報は、無線通信端末の所有者・包含物の分類(例えば、人、自動車、ドローン、ロボットなど)を含んでもよい。First, referring to FIG. 1, the terminal information output system 1 of this embodiment will be described. The terminal information output system 1 is a system that outputs terminal information of a wireless communication terminal that performs wireless communication. The terminal information is, for example, information such as the position, attitude, and speed of the wireless communication terminal. The terminal information may also include a classification of the owner and inclusion of the wireless communication terminal (for example, a person, a car, a drone, a robot, etc.).

図1に示す端末情報出力システム1は、収集部11、無線通信部12、検出部13、推定部14、抽出部15、モデル生成部16、モデル選択部17、予測部18、および異常検知部19を備える。検出部13、推定部14、および抽出部15を端末情報出力装置20として構成してもよいし、端末情報出力システム1の備える各部を個別の装置で構成してもよい。1 includes a collection unit 11, a wireless communication unit 12, a detection unit 13, an estimation unit 14, an extraction unit 15, a model generation unit 16, a model selection unit 17, a prediction unit 18, and an anomaly detection unit 19. The detection unit 13, the estimation unit 14, and the extraction unit 15 may be configured as a terminal information output device 20, or each unit included in the terminal information output system 1 may be configured as an individual device.

収集部11は、センサから環境情報を収集する。環境情報とは、対象の無線通信端末が存在する環境のセンシングデータであり、例えば、RGBカメラまたは深度カメラなどのカメラから得られる映像情報、Light Detection and Ranging(LiDAR)から得られる点群情報、あるいはカメラ、LiDAR、およびその他センサから得られる物体の位置、向き、および速度などを含む時間変化情報である。収集部11は、複数のセンサから環境情報を収集してもよいし、複数種類の環境情報を収集してもよい。環境情報は、実世界情報またはセンサ情報とも称される。The collection unit 11 collects environmental information from a sensor. The environmental information is sensing data of the environment in which the target wireless communication terminal exists, and is, for example, image information obtained from a camera such as an RGB camera or a depth camera, point cloud information obtained from a Light Detection and Ranging (LiDAR), or time-varying information including the position, orientation, and speed of an object obtained from a camera, LiDAR, and other sensors. The collection unit 11 may collect environmental information from multiple sensors, or may collect multiple types of environmental information. Environmental information is also referred to as real-world information or sensor information.

無線通信部12は、対象の無線通信端末の無線通信情報を収集する。無線通信情報とは、無線通信の品質に関する情報であり、例えば、無線通信信号の電波伝搬情報、電波伝搬情報に関係のあるチャネル情報、チャネル情報のフィードバック情報、受信信号電力、信号対雑音電力比、信号対干渉雑音電力比、Received Signal Strength Indication(RSSI)、Received Signal Reference Quality(RSRQ)、パケット誤り率、到達ビット数、ビット誤り率、単位時間あたり到達ビット数など、QoE(Qualitybof experience)に関連する指標、またこれらの値の微分情報、これらの値から計算式を用いて算出される指標、およびこれらの指標に影響を与える通信システムの設定項目である。無線通信部12は、例えば、対象の無線通信端末と無線通信を行う基地局であってもよいし、無線通信部12は、対象の無線通信端末から無線通信情報を取得してもよい。The wireless communication unit 12 collects wireless communication information of the target wireless communication terminal. The wireless communication information is information on the quality of wireless communication, such as radio wave propagation information of the wireless communication signal, channel information related to the radio wave propagation information, feedback information of the channel information, received signal power, signal-to-noise power ratio, signal-to-interference-plus-noise power ratio, Received Signal Strength Indication (RSSI), Received Signal Reference Quality (RSRQ), packet error rate, number of arriving bits, bit error rate, number of arriving bits per unit time, and other indices related to QoE (Quality of Experience), as well as differential information of these values, indices calculated from these values using a formula, and setting items of the communication system that affect these indices. The wireless communication unit 12 may be, for example, a base station that performs wireless communication with the target wireless communication terminal, or the wireless communication unit 12 may acquire wireless communication information from the target wireless communication terminal.

検出部13は、物体検出技術を用い、環境情報から対象の無線通信端末の候補となる物体を検出し、検出した候補物体のクラスおよび位置情報を含む端末候補情報を出力する。クラスとは、物体検出手法にて定義されるもので、物体の種類を表す。無線通信端末を人が保持する場合、あるいは無線通信端末を車両、ドローン、またはロボットなどに搭載する場合、クラスとして人、車両、ドローン、またはロボットなどが定義される。物体の位置情報とは、物体の環境情報上の位置を表す情報であり、例えば、カメラの映像上における物体の中心位置・幅・高さ・輪郭・距離(深度・奥行き)などの情報である。検出部13は、例えば、CNN等のディープラーニングを用いて映像から候補物体を検出する。それ以外の機械学習のアルゴリズムを用いてもよい。機械学習で用いるパラメータは事前に学習しておく。検出部13は、映像上に映る全ての物体を検出しても良いし、対象の無線通信端末のクラスがあらかじめわかっている場合は、そのクラスに該当する物体のみを検出してもよいし、映像上に映る全ての物体を検出したのちに対象の無線通信端末のクラスに該当する物体の情報のみを抽出して出力しても良い。対象の無線通信端末のクラスのみを出力することで、後述の推定部14での処理時間を短縮可能である。The detection unit 13 uses an object detection technique to detect objects that are candidates for the target wireless communication terminal from the environmental information, and outputs terminal candidate information including the class and position information of the detected candidate object. The class is defined by the object detection technique and indicates the type of object. When the wireless communication terminal is held by a person, or when the wireless communication terminal is mounted on a vehicle, drone, or robot, the class is defined as a person, a vehicle, a drone, or a robot. The position information of an object is information that indicates the position of the object in the environmental information, and is, for example, information such as the center position, width, height, contour, and distance (depth) of the object on the camera image. The detection unit 13 detects candidate objects from the image using, for example, deep learning such as CNN. Other machine learning algorithms may be used. Parameters used in machine learning are learned in advance. The detection unit 13 may detect all objects shown in the image, or if the class of the target wireless communication terminal is known in advance, may detect only objects that correspond to that class, or may detect all objects shown in the image and then extract and output only information on objects that correspond to the class of the target wireless communication terminal. By outputting only the class of the target wireless communication terminal, it is possible to reduce the processing time in the estimation unit 14 described below.

推定部14は、環境情報と無線通信情報の関係性を学習した推定モデルに端末候補情報を入力し、端末候補情報に含まれる候補物体のそれぞれについて通信状態を推定し、候補物体のそれぞれの通信状態の推定値を出力する。推定部14は、ニューラルネットワークなどの機械学習や統計的手法により、候補物体それぞれの通信状態を推定できる。The estimation unit 14 inputs the terminal candidate information into an estimation model that has learned the relationship between environmental information and wireless communication information, estimates the communication state for each of the candidate objects included in the terminal candidate information, and outputs an estimated value of the communication state for each of the candidate objects. The estimation unit 14 can estimate the communication state for each of the candidate objects by machine learning such as a neural network or a statistical method.

モデル生成部16は、無線通信端末が環境内を移動したときの環境情報と無線通信情報をあらかじめ取得し、双方の関係性を機械学習によりモデル化する。モデル生成部16は、端末の種類や環境ごとに環境情報と無線通信情報を取得して推定モデルを作成しても良いし、ある端末やある環境にて作成されたモデルに転移学習や統計処理を行うことによって、別の端末や環境に適応可能な推定モデルを作成しても良い。The model generation unit 16 acquires in advance environmental information and wireless communication information when the wireless communication terminal moves within the environment, and models the relationship between the two by machine learning. The model generation unit 16 may acquire environmental information and wireless communication information for each type of terminal and environment to create an estimation model, or may create an estimation model that can be adapted to another terminal or environment by performing transfer learning or statistical processing on a model created for a certain terminal or environment.

モデル選択部17は、モデル生成部16の作成した推定モデルから対象の無線通信端末に対応したモデルを選択して推定部14に入力する。複数の無線通信端末を同時に検出したい場合は、それぞれの無線通信端末に対応したモデルを選択して推定部14に入力してもよい。The model selection unit 17 selects a model corresponding to the target wireless communication terminal from the estimation models created by the model generation unit 16 and inputs the selected model to the estimation unit 14. When it is desired to simultaneously detect multiple wireless communication terminals, a model corresponding to each of the wireless communication terminals may be selected and input to the estimation unit 14.

抽出部15は、無線通信部12から取得した対象の無線通信端末の無線通信情報と推定部14の推定した候補物体それぞれの通信状態の推定値とを比較し、推定精度が最も高くなる候補物体を対象の無線通信端末として特定し、その候補物体の位置、姿勢、および速度などの端末情報を出力する。候補物体の端末情報は端末候補情報から抽出できる。The extraction unit 15 compares the wireless communication information of the target wireless communication terminal acquired from the wireless communication unit 12 with the estimated values of the communication state of each candidate object estimated by the estimation unit 14, identifies the candidate object with the highest estimation accuracy as the target wireless communication terminal, and outputs terminal information such as the position, attitude, and speed of the candidate object. The terminal information of the candidate object can be extracted from the terminal candidate information.

抽出部15の出力する端末情報は、非特許文献1に記載の通信品質予測に用いることができるし、予測部18による未来の通信状態の予測に用いることができる。また、端末情報から無線通信端末または無線通信端末の所有者の行動を抽出して、行動履歴から嗜好などの特徴の推定、あるいは通信を開始するような行動の予測に利用できる。The terminal information output by the extraction unit 15 can be used for the communication quality prediction described in Non-Patent Document 1, and can also be used for predicting future communication conditions by the prediction unit 18. In addition, the behavior of the wireless communication terminal or the owner of the wireless communication terminal can be extracted from the terminal information, and can be used to estimate characteristics such as preferences from the behavior history, or to predict behavior such as starting communication.

予測部18は、抽出部15の抽出した端末情報を用いて未来の通信状態を予測する。予測部18は、例えば、環境情報と無線通信情報の関係性を学習した推定モデルを利用し、推定モデルに端末情報を入力して未来の無線通信情報(通信状態)を予測する。The prediction unit 18 predicts a future communication state using the terminal information extracted by the extraction unit 15. The prediction unit 18, for example, uses an estimation model that has learned the relationship between environmental information and wireless communication information, and inputs the terminal information into the estimation model to predict future wireless communication information (communication state).

異常検知部19は、抽出部15での推定精度評価時に、推定精度が通常時より低いとき、つまり推定精度が所定値より低いときを異常時として検知する。異常検知部19により、無線通信端末の故障、端末の内部構造(アンテナ位置など)の変化、環境の変化などの検知に利用することが可能である。The anomaly detection unit 19 detects an anomaly when the estimation accuracy is lower than normal, that is, when the estimation accuracy is lower than a predetermined value, during estimation accuracy evaluation by the extraction unit 15. The anomaly detection unit 19 can be used to detect malfunctions of the wireless communication terminal, changes in the internal structure of the terminal (such as the antenna position), changes in the environment, and the like.

なお、端末情報出力システム1は、予測部18と異常検知部19を備えなくてもよい。 In addition, the terminal information output system 1 does not need to be equipped with the prediction unit 18 and the anomaly detection unit 19.

次に、図2のフローチャートを参照し、端末情報出力システム1の処理の流れについて説明する。 Next, referring to the flowchart in Figure 2, the processing flow of the terminal information output system 1 will be explained.

ステップS11にて、収集部11は、センサなどから対象の無線通信端末の存在する環境の環境情報を収集する。In step S11, the collection unit 11 collects environmental information of the environment in which the target wireless communication terminal is located from a sensor or the like.

ステップS12にて、検出部13は、環境情報から候補物体を検出する。検出部13は、複数の候補物体を検出してもよい。In step S12, the detection unit 13 detects a candidate object from the environmental information. The detection unit 13 may detect multiple candidate objects.

ステップS13にて、推定部14は、ステップS12で検出した候補物体のそれぞれについて、通信状態を推定する。In step S13, the estimation unit 14 estimates the communication state for each candidate object detected in step S12.

ステップS14にて、無線通信部12は、対象の無線通信端末の通信状態を取得する。なお、ステップS14の処理は、ステップS11の処理よりも前に行ってもよいし、ステップS11,S12,S13の処理と並列に行ってもよい。In step S14, the wireless communication unit 12 acquires the communication status of the target wireless communication terminal. Note that the processing of step S14 may be performed before the processing of step S11, or may be performed in parallel with the processing of steps S11, S12, and S13.

ステップS15にて、抽出部15は、ステップS13で推定した候補物体それぞれの通信状態の推定値とステップS14で取得した対象の無線通信端末の通信状態の実測値とを比較して、候補物体の中から対象の無線通信端末を特定し、特定した物体の端末情報を環境情報から抽出する。In step S15, the extraction unit 15 compares the estimated communication state of each candidate object estimated in step S13 with the actual measured communication state of the target wireless communication terminal obtained in step S14, identifies the target wireless communication terminal from the candidate objects, and extracts terminal information of the identified object from the environmental information.

ステップS16にて、予測部18は、対象の無線通信端末の端末情報を用いて未来の通信状態を予測する。In step S16, the prediction unit 18 predicts the future communication state using terminal information of the target wireless communication terminal.

次に、本実施形態の効果を実証するために行った実験とその結果を説明する。Next, we will explain the experiments conducted to demonstrate the effectiveness of this embodiment and their results.

実験に用いた無線通信端末は自律移動ロボットであり、図3に示す屋内の実験エリア内をランダムに移動している。実験エリア内には、カメラ110、基地局120、および静止ロボット130を設置した。カメラ110で実験エリアを撮影し、得られた映像情報を環境情報として用いる。基地局120は、自律移動ロボットとの間で無線通信を行う。基地局120から無線通信情報が得られる。実験エリアの中央に設置した静止ロボット130は、対象の自律移動ロボットと同様に候補物体として検出される。静止ロボット130も基地局120との間で無線通信を行ってもよい。The wireless communication terminal used in the experiment is an autonomous mobile robot, which moves randomly within the indoor experimental area shown in Figure 3. A camera 110, a base station 120, and a stationary robot 130 were installed within the experimental area. The experimental area is photographed by the camera 110, and the obtained video information is used as environmental information. The base station 120 performs wireless communication with the autonomous mobile robot. Wireless communication information is obtained from the base station 120. The stationary robot 130 installed in the center of the experimental area is detected as a candidate object, just like the target autonomous mobile robot. The stationary robot 130 may also perform wireless communication with the base station 120.

図4は、カメラ110から得られた実験エリアの映像である。図4の映像内には、静止ロボット130と自律移動ロボット140が写っている。検出部13は、静止ロボット130と自律移動ロボット140のそれぞれを候補物体として検出し、端末候補情報として映像上で検出した物体(ロボット)を囲う枠(バウンディングボックス)を得る。バウンディングボックス情報には、枠の中心座標(X,Y)、幅W、高さHの4つの情報が含まれる。バウンディングボックス情報に、検出した物体のクラスや確からしさを含んでもよい。 Figure 4 is an image of the experimental area obtained from the camera 110. The image in Figure 4 shows a stationary robot 130 and an autonomous mobile robot 140. The detection unit 13 detects each of the stationary robot 130 and the autonomous mobile robot 140 as candidate objects, and obtains a frame (bounding box) surrounding the object (robot) detected in the image as terminal candidate information. The bounding box information includes four pieces of information: the center coordinates (X, Y), width W, and height H of the frame. The bounding box information may also include the class and likelihood of the detected object.

自律移動ロボットの無線通信には無線LAN(IEEE802.11ac)を用いた。無線通信部12は、無線通信情報として0.1秒間のRSSIの中央値を計測した。無線通信部12は、基地局120または自律移動ロボットのいずれが備えてもよい。A wireless LAN (IEEE802.11ac) was used for wireless communication of the autonomous mobile robot. The wireless communication unit 12 measured the median RSSI value for 0.1 seconds as wireless communication information. The wireless communication unit 12 may be provided in either the base station 120 or the autonomous mobile robot.

推定部14は、過去1秒間のバウンディングボックス情報と2秒後のRSSIとの関係をあらかじめ学習した推定モデルを用い、カメラ110の映像から検出した候補物体のバウンディングボックス情報を入力して、候補物体ごとのRSSI推定値を出力する。本実験では推定モデルにランダムフォレストを用いた。ランダムフォレスト内の決定木の数は500とした。図4の映像から検出したバウンディングボックス情報を推定モデルに入力すると、静止ロボット130のRSSI推定値と自律移動ロボット140のRSSI推定値が得られる。The estimation unit 14 uses an estimation model that has previously learned the relationship between bounding box information for the past second and RSSI two seconds later, inputs bounding box information for candidate objects detected from the video of the camera 110, and outputs an RSSI estimate for each candidate object. In this experiment, a random forest was used as the estimation model. The number of decision trees in the random forest was 500. By inputting the bounding box information detected from the video of Figure 4 into the estimation model, an RSSI estimate for the stationary robot 130 and an RSSI estimate for the autonomous mobile robot 140 can be obtained.

抽出部15は、候補物体ごとに、RSSI推定値と無線通信部12の計測したRSSI実測値とを比較し、自律移動ロボットを検出したバウンディングボックスを抽出し、端末情報として出力する。候補物体が対象の自律移動ロボットである場合、そのバウンディングボックス情報を推定モデルに入力した際に出力されるRSSI推定値は、他の候補物体のバウンディングボックス情報を入力したときと比べ、無線通信部12の計測したRSSI実測値を精度よく表している。本実験では次式で表されるR scoreを用いて予測精度を評価した。 The extraction unit 15 compares the RSSI estimate value with the actual RSSI value measured by the wireless communication unit 12 for each candidate object, extracts a bounding box in which the autonomous mobile robot is detected, and outputs it as terminal information. If the candidate object is a target autonomous mobile robot, the RSSI estimate value output when the bounding box information is input to the estimation model more accurately represents the actual RSSI value measured by the wireless communication unit 12 than when the bounding box information of other candidate objects is input. In this experiment, the prediction accuracy was evaluated using the R2 score expressed by the following formula.

ここでnはサンプル数、Yiはi番目のサンプルでのRSSIの実測値、ハット付きのYiはランダムフォレストで予測されたRSSIの予測値、YaveはRSSIの実測値の平均値である。R scoreが1に近いほど予測精度が高いことを示す。 Here, n is the number of samples, Yi is the actual RSSI value for the i-th sample, Yi with a hat is the predicted RSSI value predicted by the random forest, and Yave is the average of the actual RSSI values. The closer the R2 score is to 1, the higher the prediction accuracy.

図5に、RSSIの推定値と実測値を10秒間ずつ比較したときの評価結果を示す。図5では、自律移動ロボットの評価結果を実線でプロットし、静止ロボットの評価結果を点線でプロットした。図5より、いずれの時間においても、自律移動ロボットのバウンディングボックス情報を推定モデルに入力した場合の方がR scoreが大きいことから、自律移動ロボットが対象の無線通信端末であることが分かる。 Fig. 5 shows the evaluation results when comparing the estimated RSSI value and the actual measured value for 10 seconds each. In Fig. 5, the evaluation results for the autonomous mobile robot are plotted with a solid line, and the evaluation results for the stationary robot are plotted with a dotted line. As can be seen from Fig. 5, the R2 score is larger when the bounding box information of the autonomous mobile robot is input to the estimation model at any time, which shows that the autonomous mobile robot is the target wireless communication terminal.

続いて、予測部18に、対象の無線通信端末として認識されたバウンディングボックス情報、つまり抽出部15が抽出したバウンディングボックス情報(端末情報)を入力し、2秒先のRSSIを予測した。図6では、RSSIの予測値を点線、RSSIの実測値を実線で示している。この時の二乗平均平方根誤差(RMSE)は1.97dBであった。図より未来の通信状態(RSSI)の予測が可能であることが分かる。 Next, the bounding box information recognized as the target wireless communication terminal, i.e., the bounding box information (terminal information) extracted by the extraction unit 15, was input to the prediction unit 18, and the RSSI for two seconds ahead was predicted. In Figure 6, the predicted RSSI value is shown by a dotted line, and the actual measured RSSI value is shown by a solid line. The root mean square error (RMSE) at this time was 1.97 dB. It can be seen from the figure that it is possible to predict future communication conditions (RSSI).

さらに、基地局120の位置を移動したときの予測誤差を調べた。基地局120の位置を移動して環境が変化したときに取得した自律移動ロボットのバウンディングボックス情報を図3の環境に対応した推定モデルに入力してRSSIを予測した場合のRMSEは6.36dBであり、予測誤差が大きくなった。予測誤差の変化に基づいて環境変化などの異常を検知できる。 Furthermore, we investigated the prediction error when the position of the base station 120 was moved. When the bounding box information of the autonomous mobile robot obtained when the position of the base station 120 was moved and the environment changed was input into the estimation model corresponding to the environment in Figure 3 to predict the RSSI, the RMSE was 6.36 dB, and the prediction error was large. Anomalies such as environmental changes can be detected based on the change in prediction error.

以上説明したように、本実施形態の端末情報出力システム1は、無線通信端末の存在する空間をセンシングした環境情報を収集する収集部11と、無線通信端末の無線通信品質を測定した実測値を取得する無線通信部12と、環境情報から無線通信端末の候補物体を検出する検出部13と、環境情報と無線通信品質との関係性を機械学習した予測モデルを用いて、環境情報を予測モデルに入力して候補物体ごとの無線通信品質の推定値を出力する推定部14と、候補物体ごとの推定値と実測値とを比較し、最も推定精度の高い候補物体に関する端末情報を環境情報から抽出する抽出部15を備える。これにより、環境情報の中に存在する対象の無線通信端末の端末情報を抽出でき、通信品質の予測に用いることが可能となる。As described above, the terminal information output system 1 of this embodiment includes a collection unit 11 that collects environmental information obtained by sensing the space in which the wireless communication terminal exists, a wireless communication unit 12 that acquires actual values obtained by measuring the wireless communication quality of the wireless communication terminal, a detection unit 13 that detects candidate objects of the wireless communication terminal from the environmental information, an estimation unit 14 that uses a prediction model that has learned the relationship between the environmental information and the wireless communication quality by machine learning, inputs the environmental information into the prediction model, and outputs an estimated value of the wireless communication quality for each candidate object, and an extraction unit 15 that compares the estimated value and the actual measurement value for each candidate object, and extracts terminal information related to the candidate object with the highest estimation accuracy from the environmental information. This makes it possible to extract terminal information of the target wireless communication terminal present in the environmental information and use it to predict communication quality.

上記説明した端末情報出力システム1の備える各装置には、例えば、図7に示すような、中央演算処理装置(CPU)901と、メモリ902と、ストレージ903と、通信装置904と、入力装置905と、出力装置906とを備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、CPU901がメモリ902上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、端末情報出力システム1の備える各装置が実現される。このプログラムは磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも、ネットワークを介して配信することもできる。Each of the devices included in the terminal information output system 1 described above can be, for example, a general-purpose computer system including a central processing unit (CPU) 901, memory 902, storage 903, communication device 904, input device 905, and output device 906, as shown in Figure 7. In this computer system, each of the devices included in the terminal information output system 1 is realized by the CPU 901 executing a predetermined program loaded onto the memory 902. This program can be recorded on a computer-readable recording medium such as a magnetic disk, optical disk, or semiconductor memory, or can be distributed via a network.

1…端末情報出力システム
11…収集部
12…無線通信部
13…検出部
14…推定部
15…抽出部
16…モデル生成部
17…モデル選択部
18…予測部
19…異常検知部
20…端末情報出力装置
110…カメラ
120…基地局
130…静止ロボット
140…自律移動ロボット
Reference Signs List 1: Terminal information output system 11: Collection unit 12: Wireless communication unit 13: Detection unit 14: Estimation unit 15: Extraction unit 16: Model generation unit 17: Model selection unit 18: Prediction unit 19: Anomaly detection unit 20: Terminal information output device 110: Camera 120: Base station 130: Stationary robot 140: Autonomous mobile robot

Claims (7)

無線通信を行う無線通信端末の端末情報を出力する情報出力システムであって、
前記無線通信端末の存在する空間をセンシングした環境情報を収集する収集装置と、
前記無線通信端末の無線通信品質を測定した実測値を取得する通信装置と、
前記環境情報から前記無線通信端末の候補物体を検出する検出部と、
前記環境情報と無線通信品質との関係性を機械学習した予測モデルを用いて、前記環境情報を前記予測モデルに入力して前記候補物体ごとの無線通信品質の推定値を出力する推定部と、
前記候補物体ごとの前記推定値と前記実測値とを比較し、最も推定精度の高い前記候補物体に関する端末情報を前記環境情報から抽出する抽出部を備える
情報出力システム。
An information output system for outputting terminal information of a wireless communication terminal that performs wireless communication,
A collection device that collects environmental information by sensing a space in which the wireless communication terminal exists;
a communication device for acquiring an actual measurement value of wireless communication quality of the wireless communication terminal;
a detection unit that detects a candidate object of the wireless communication terminal from the environmental information;
an estimation unit that uses a prediction model that has been machine-learned to understand a relationship between the environmental information and wireless communication quality, inputs the environmental information into the prediction model, and outputs an estimated value of wireless communication quality for each of the candidate objects;
an extraction unit that compares the estimated value and the actual measured value for each candidate object, and extracts terminal information related to the candidate object with the highest estimation accuracy from the environmental information.
請求項1に記載の情報出力システムであって、
前記環境情報と前記無線通信品質とを教師データとして入力し、前記環境情報と前記無線通信品質との関係性を機械学習して前記予測モデルを生成するモデル生成装置を備える
情報出力システム。
The information output system according to claim 1,
an information output system comprising: a model generation device that inputs the environmental information and the wireless communication quality as training data, and performs machine learning on a relationship between the environmental information and the wireless communication quality to generate the prediction model.
請求項1または2に記載の情報出力システムであって、
前記端末情報を入力し、前記無線通信端末の未来の無線通信品質を予測する予測装置を備える
情報出力システム。
3. The information output system according to claim 1,
An information output system comprising a prediction device that inputs the terminal information and predicts future wireless communication quality of the wireless communication terminal.
請求項1ないし3のいずれかに記載の情報出力システムであって、
前記推定値と前記実測値とを比較して得られた前記推定精度に基づいて異常を検知する異常検知装置を備える
情報出力システム。
4. The information output system according to claim 1,
An information output system comprising: an anomaly detection device that detects an anomaly based on the estimation accuracy obtained by comparing the estimated value with the actual measured value.
無線通信を行う無線通信端末の端末情報を出力する情報出力方法であって、
収集装置が、前記無線通信端末の存在する空間をセンシングした環境情報を収集し、
通信装置が、前記無線通信端末の無線通信品質を測定した実測値を取得し、
コンピュータが、
前記環境情報から前記無線通信端末の候補物体を検出し、
前記環境情報と無線通信品質との関係性を機械学習した予測モデルを用いて、前記環境情報を前記予測モデルに入力して前記候補物体ごとの無線通信品質の推定値を出力し、
前記候補物体ごとの前記推定値と前記実測値とを比較し、最も推定精度の高い前記候補物体に関する端末情報を前記環境情報から抽出する
情報出力方法。
An information output method for outputting terminal information of a wireless communication terminal that performs wireless communication, comprising:
A collection device collects environmental information obtained by sensing a space in which the wireless communication terminal exists;
A communication device acquires an actual measurement value obtained by measuring a wireless communication quality of the wireless communication terminal;
The computer
Detecting a candidate object for the wireless communication terminal from the environmental information;
using a prediction model that has been machine-learned to understand the relationship between the environmental information and wireless communication quality, inputting the environmental information into the prediction model and outputting an estimated value of wireless communication quality for each of the candidate objects;
the estimated value and the actual measured value for each of the candidate objects are compared, and terminal information relating to the candidate object with the highest estimation accuracy is extracted from the environmental information.
無線通信を行う無線通信端末の端末情報を出力する情報出力装置であって、
前記無線通信端末の存在する空間をセンシングした環境情報から前記無線通信端末の候補物体を検出する検出部と、
前記環境情報と無線通信品質との関係性を機械学習した予測モデルを用いて、前記環境情報を前記予測モデルに入力して前記候補物体ごとの無線通信品質の推定値を出力する推定部と、
前記候補物体ごとの前記推定値と前記無線通信端末の無線通信品質を測定した実測値とを比較し、最も推定精度の高い前記候補物体に関する端末情報を前記環境情報から抽出する抽出部を備える
情報出力装置。
An information output device that outputs terminal information of a wireless communication terminal that performs wireless communication,
a detection unit that detects a candidate object of the wireless communication terminal from environmental information obtained by sensing a space in which the wireless communication terminal exists;
an estimation unit that uses a prediction model that has been machine-learned to understand a relationship between the environmental information and wireless communication quality, inputs the environmental information into the prediction model, and outputs an estimated value of wireless communication quality for each of the candidate objects;
an extraction unit that compares the estimated value for each candidate object with an actual measurement value of wireless communication quality of the wireless communication terminal, and extracts terminal information related to the candidate object with the highest estimation accuracy from the environmental information.
請求項6に記載の情報出力装置の各部としてコンピュータを動作させるプログラム。 A program for causing a computer to operate as each part of the information output device described in claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2024100879A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16
WO2024100889A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16 日本電信電話株式会社 Communication quality prediction device, communication quality prediction method, and program

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212607A (en) 2008-02-29 2009-09-17 Fujitsu Ltd Communication device and method for determining arrangement
JP2019195136A (en) 2018-05-02 2019-11-07 日本電気株式会社 Management device, data extraction method, and program
WO2020217457A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 日本電信電話株式会社 Communication system and base station

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212607A (en) 2008-02-29 2009-09-17 Fujitsu Ltd Communication device and method for determining arrangement
JP2019195136A (en) 2018-05-02 2019-11-07 日本電気株式会社 Management device, data extraction method, and program
WO2020217457A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 日本電信電話株式会社 Communication system and base station

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUDO, R. et al.,Using vision-based object detection for link quality prediction in 5.6-GHz channel,EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking,Volume 2020, article number 207,2020年10月19日,pages 1-21
岡本 浩尚 OKAMOTO, H. et al.,ミリ波通信における深度画像からのリアルタイムスループット推定 Realtime Throughput Estimation Using Depth Images for mmWave Communications,電子情報通信学会技術研究報告 Vol.116 No.276 IEICE Technical Report,日本,一般社団法人電子情報通信学会 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
岡本 浩尚 OKAMOTO, H. et al.,ミリ波通信制御のためのオンライン機械学習を用いた深度画像からのスループット推定 Throughput Estimation Using Online Machine Learning Algorithm from Depth-images for mmWave Communication,電子情報通信学会技術研究報告 Vol.115 No.473 IEICE Technical Report,日本,一般社団法人電子情報通信学会 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

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