JP2010085290A - 位置検出装置、位置検出システム、位置検出方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体に測位データを送信する手段を設けることなく、移動体の外部でその位置を精度よく検出する。
【解決手段】無線タグ３から電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する２以上の測位器２から、受信した信号とその到来方向を含むタグ情報３１を、ネットワークを介して受信する受信部１１と、受信部１１で測位器２から受信したタグ情報３１ごとに、その到来方向と測位器２の位置の情報から算出される、無線タグ３の位置データ３３を取得する位置データ算出部１２と、同じ固有のデータを含むタグ情報３１について、直近の所定の時間に受信したタグ情報３１から算出される位置データ３３を、そのタグ情報３１を検出した測位器２からそのタグ情報３１の位置データ３３で表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、無線タグ３の位置を算出する位置算出部１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出装置、位置検出システム、位置検出方法およびプログラムに関する。より詳しくは、無線タグから送信される電波を受信して、その位置を検出する位置検出に関する。

移動体の位置を検出する技術には、ＧＰＳ（Global Positioning System）による測位や、携帯電話・ＰＨＳなどの端末が発信する電波を、基地局で受信する方位、強度などから測位する方法がある。

ＧＰＳによる測位は、移動体の位置を外部で知るためには、移動体に位置データを送信する手段が必要である。また、衛星の電波が届かない屋内、地下街ではＧＰＳによる測位ができない。端末が発信する電波による測位は、マルチパスや遮蔽などの影響で誤差を生じる。端末が発信する電波による測位について、例えば以下の技術がある。

特許文献１には、受信器と集計ポイントの間が無線であるシステムの受信器に発信器及びＭＰＵを付加した構成で、複数の発信器のうち任意の一つを集計ポイントとできるシステムを提供し、高精度位置検索を可能とする技術が記載されている。特許文献１の技術は、位置検出すべき対象物からの第一の信号をあらかじめ位置確認がなされた複数の位置で無線通信によって受信し、第一の信号の信号強度レベルと複数の既知位置の受信器の属性情報を付加した第二の信号を、第二の信号を集計する集計装置で無線通信によって受信し、集計した第二の信号に含まれる第一の信号の信号強度レベルから対象物の位置を特定する。そして、第二の信号を集計する集計装置の位置を任意に変えられる。

特許文献２の技術は、位置を測位する位置測位機能を搭載した携帯端末で行なわれる位置測位処理方法であって、測位処理結果を算出する方法として、複数の測位計算結果を元に、測位完了のたびに少なくとも最新の２つ以上の測位計算結果から重み付き平均値を算出する第一の処理方法と、複数の測位計算結果を元に、測位完了のたびに過去の重み付き測位処理結果平均に最新測位処理結果を計算要素として追加して重み付き平均値を算出する第二の処理方法と、を選択的に用いる。

特許文献３の技術は、位置検出すべき対象物からの第１の信号と、あらかじめ位置確認がなされた複数の位置からの第２の信号とを受信する受信器と、受信器が受信した第１の信号と第２の信号を用いて、対象物３の位置を検出する位置検出手段とを具備することを特徴とする。

特許文献４の位置検出システムは、移動局の位置を計算して取得した位置検出結果と、前記位置検出結果以前に取得した複数の位置検出結果とを記憶し、前記位置検出結果と前記以前に取得した複数の位置検出結果を比較することで、前記移動局の移動方向を計算し、移動局の複数の移動方向の計算結果から前記移動局の進行方向を推定して得られた進行方向と前記位置検出結果との比較により、異常な位置検出結果を検出する位置検出装置を備える。

特開２００６−１９４７３５号公報 特開２００４−２３３０７１号公報 特開２００２−０９８７４９号公報 特開２００１−２４５３３５号公報

特許文献１の技術は、信号の強度によって対象物の位置を特定するが、マルチパスや遮蔽の影響のため、複数の受信器で受信した信号の強度に応じて平均したのでは、それ以上の精度は得られない。特許文献２の重み付き平均または重み付き移動平均においても、誤差は必ずしもランダムに分散するとは限らないので、正確な位置は分からない。

特許文献４の技術では、異常な位置検出結果を知ることはできるが、それだけでは検出した位置が正しいかどうか、または誤差を評価することはできない。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、移動体に測位データを送信する手段を設けることなく、移動体の外部でその位置を精度よく検出することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る位置検出装置は、
無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する２以上の測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
前記受信手段で前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得手段と、
同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間に受信した前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る位置検出システムは、
本発明の第１の観点に係る位置検出装置と、
無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出し、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報をネットワークを介して前記位置検出装置に送信する２以上の測位器と、
を備えることを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る位置検出方法は、
無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信ステップと、
前記受信ステップで前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得ステップと、
同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間の前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出ステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する２以上の測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
前記受信手段で前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得手段と、
同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間の前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出手段
として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、移動体が備える無線タグの発信する電波によって、移動体の外部でその位置を精度よく検出することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成例を示すブロック図である。図１を参照すると、位置検出システム１００は、位置検出装置１と、測位器２と、無線タグ３から構成される。位置検出装置１は、ネットワークＮを介して測位器２と接続する。また、位置検出装置１は、キーボード等の入力部４と、ディスプレイやプリンタ等の出力部５を備える。

位置検出装置１は、記憶部１０、受信部１１、位置データ算出部１２および位置算出部１３を備える。記憶部１０は、タグ情報３１、測位器情報３２、位置データ３３および位置情報３４を記憶する。位置算出部１３は、加重平均計算部１４および係数計算部１５を含む。

無線タグ３は、定期的にまたは測位器２が発信する電波に応答して、それぞれ固有の識別符号を含む信号を、電波で送信する。測位器２は、無線タグ３から送信される信号を受信して、その電波の到来方向を検出する。電波の到来方向を検出するには、例えば、複数のアンテナを備えて、各アンテナで受信した信号の位相差から、その位相差を生じる方向を計算する。また、各アンテナで受信する電波の電界強度を考慮してもよい。

測位器２は、無線タグ３が送信する信号を受信すると、その到来方向を検出し、無線タグ３に固有の識別符号と、電波の到来方向を含むデータをタグ情報として、位置検出装置１に送信する。測位器２と位置検出装置１を接続するネットワークＮは、タグ情報を位置検出システム１００に必要な伝送速度で送信できれば特に制限はない。ネットワークＮは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）である。ネットワークＮは、その他、回線交換網、パケット交換網、インターネット、専用線網であってもよい。また、ネットワークＮは有線に限らず、例えば無線ＬＡＮなどの無線通信網でもよい。例えば、ZigBee（登録商標）、Bluetooth（登録商標）などの近距離無線通信などを用いることができる。

位置検出装置１の受信部１１は、測位器２から送信されるタグ情報を受信し、記憶部１０にタグ情報３１として格納する。位置データ算出部１２は、タグ情報３１と測位器情報３２から、タグ情報を検出した測位器２ごとの座標で表されるその無線タグ３の位置を算出する。

図２は、測位器２と無線タグ３の位置関係を表す模式図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は到来方向の直線を含む平面の側面図である。測位器２は、地表Ｅから高さＨの場所に設置されている。無線タグ３は人が所持している場合、地表面から高さｈで地表Ｅに平行な面Ｆ内にあると想定できる。電波の到来方向が方位角θおよび天頂角φで表されるとき、到来方向の直線と高さｈの面Ｆの交わる点を無線タグ３の位置と推定する。測位器２を原点とする座標系ｘ−ｙ−ｚを想定する。交点を座標系ｘ−ｙ−ｚで表した局所座標（ｘ、ｙ、ｚ）を、位置データとする。

図３は、タグ情報３１の例を示す。タグ情報３１には、それを検出した測位器２の識別符号（測位器ＩＤ）、信号に含まれるタグ固有の識別符号（タグＩＤ）、電波の到来方向である方位角と天頂角、および受信時刻を含む。さらに、受信電界強度（ＲＳＳＩ）が含まれる場合がある。方位角は、測位器２に規定されたある方向からの水平面内の角度である。天頂角は、測位器２を通る鉛直線上方からの角度である。天頂角に代えて、水平面からの伏角または仰角としてもよい。また、到来方向は方向余弦で与えられてもよい。

図４は、測位器情報３２の例を示す。測位器情報３２は、測位器ＩＤ、測位器２の経度（Ｌｏｎ）、緯度（Ｌａｔ）、地上高さＨおよび測位器２の方位を含む。測位器２が常に一定の方位、例えば基準線が北向き、に設置される場合は、方位は一定なので、測位器情報３２から省略してもよい。測位器２が、広域な範囲に分布するのでなく、限られた領域に設置される場合は、経度および緯度の代わりに、その領域内の座標で測位器２の位置を表すこともできる。

図１の位置データ算出部１２は、図３に示すようなタグ情報３１と、図４に示すような測位器情報３２から、タグ情報３１ごとに、それを検出した測位器２に付随する局所座標で、無線タグ３の位置を算出する。ここでは、理解を容易にするために、局所座標で表される範囲を水平面と想定しているが、測位器２が斜面に設置されるような場合は、斜面から一定の高さｈに無線タグ３が位置することを想定して、位置データを計算する。その場合、位置データは高さの座標値を含む。

図５は、位置データ３３の例を示す。位置データ３３には、タグ情報３１を受信した時刻、測位器ＩＤ、タグＩＤに対して、その測位器２に付随する局所座標で表される局所ｘ座標、局所ｙ座標が含まれる。さらに、局所ｚ座標を含む場合がある。

図１の位置算出部１３は、位置データ３３と測位器情報３２から無線タグ３のより正確な位置を計算する。位置算出部１３のうち、係数計算部１５は、位置データ３３からタグ情報３１ごとに重み付け係数を算出する。タグ情報３１ごとの重み付け係数αjkは、次の式で与えられる。
Ｌjk ＝ SQRT(ｘjk^２ ＋ ｙjk^２)
αjk ＝ Ｌjk^２
ただし、SQRTは（正の）平方根を表す。サフィックスｊは測位器２の番号を表す。サフィックスｋは、同じタグＩＤを有するタグ情報３１の番号を表す。座標（ｘjk，ｙjk）は、そのタグ情報３１を検出した測位器２を原点とする局所座標における位置を表す。Ｌjkは、無線タグ３の位置とタグ情報３１を検出した測位器２の距離である。

ここでは、理解を容易にするために、ｚ座標の値を省略している。ｚ方向の高さが距離Ｌjkに比べて無視できない場合は、ｚjkを含めて距離Ｌjkを計算する。ｚjkは図２の例では、Ｈ−ｈである。図５の係数は、上の式で示す重み付け係数である。

図１の加重平均計算部１４は、位置データ３３、測位器情報３２および重み付け係数を用いて、大域座標における無線タグ３の位置を計算する。測位器２ごとの局所座標の位置（ｘjk，ｙjk）を全測位器に共通な大域座標に変換した位置を（Ｘｉ，Ｙｉ）として、着目する時刻の無線タグ３の位置を
Ｘ ＝ Σ（αｉ・Ｘｉ） ／ Σ（αｉ）
Ｙ ＝ Σ（αｉ・Ｙｉ） ／ Σ（αｉ）
で算出する。同様にＺ座標を算出してもよい。ここでΣは、ｉについて所定の期間における和を表す。ｉは着目するタグの直近の所定の期間に含まれるタグ情報３１の番号を表す。加重平均を算出する所定の期間は、無線タグ３が信号を送信する周期、無線タグ３の移動速度、測位器２の分解能、無線タグ３の信号を同時に受信する測位器２の台数などを考慮して設定する。

加重平均の重み付け係数は、無線タグ３の位置データ３３で表される位置とそれを検知した測位器２の距離の二乗の逆数である。したがって、加重平均で表される位置情報の座標（Ｘ，Ｙ）は、無線タグ３に近い測位器２のタグ情報３１をより大きく評価した値になっている。無線タグ３と測位器２の距離が大きくなるにつれて、直接波と反射波（または回折波）の電界の比が小さくなるので、位置データ３３の誤差が大きくなる。無線タグ３に近い測位器２のデータをより大きく評価することによって、算出する位置の精度が高くなる。

加重平均に算入される位置データ３３は、複数の測位器２から受信したタグ情報３１の値を含みうる。加重平均は、１つの測位器２から受信した２以上のタグ情報３１を含む場合がある。ある測位器２からは該当するタグ情報３１がなく、加重平均に含まれない場合がある。あるタグが発信した１つの送信パケットを、複数の測位器２で受信した場合に、（Ｘｉ，Ｙｉ）はそれらの複数のタグ情報３１から計算された位置情報を含む可能性がある。

加重平均計算部１４は、算出した無線タグ３の位置を、記憶部１０に位置情報３４として格納する。図６は、位置情報３４の例を示す。位置情報３４は、時刻、タグＩＤ、Ｘ座標およびＹ座標（または経度と緯度）から構成される。

位置検出装置１は、入力部４から入力される指令に従って、算出した無線タグ３の位置を出力部５に表示する。例えば、着目する無線タグ３の位置を、地図上に時々刻々表示する。または、ある時刻における無線タグ３の分布を表示することもできる。

図７は、実施の形態１に係る位置検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。受信部１１がタグ情報３１を受信すると（ステップＳ１１）、位置データ算出部１２は、タグ情報３１の電波到来方向と、測位器２の情報から位置データ３３を算出する（ステップＳ１２）。

係数計算部１５は、測位器２と位置データ３３で表される位置の距離に応じた重み付け係数を算出する（ステップＳ１３）。位置算出部１３は、所定の期間の同一の固有ＩＤを有する位置データ３３をリストアップする（ステップＳ１４）。そして、リストアップした位置データ３３と測位器情報３２からそれぞれ大域座標の位置に変換する（ステップＳ１５）。

加重平均計算部１４は、大域座標の位置と係数計算部１５で計算した重み付け係数を用いて、加重平均を算出する（ステップＳ１６）。そして、算出した無線タグ３の位置を位置情報３４として記憶部１０に格納する（ステップＳ１７）。位置検出装置１は、タグ情報受信（ステップＳ１１）から以上の動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態の位置検出装置によれば、移動体が備える無線タグ３の発信する電波によって、移動体の外部でその位置を精度よく検出することができる。

なお、重み付け係数は、位置データ３３ごとに計算するのでなく、無線タグ３について所定の期間の測位器２ごとの位置データ３３の平均に対して算出し、その値を次の所定の期間に適用する方法でもよい。また、所定の期間の位置データ３３の平均を移動平均としてもよい。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１では、無線タグ３と測位器２の距離の二乗に反比例する重み付け係数を用いて、直近の所定の期間の位置データ３３から加重平均によって、無線タグ３の位置を算出した。簡易には、加重平均に代えて、直近の所定の期間において重み付け係数が最大の位置データ３３を採用して、位置情報３４を算出してもよい。

これは、直近の所定の期間において、重み付け係数が最大の位置データ３３について、係数を１に設定し、その他の位置データ３３の係数を０に設定して、前述の加重平均を計算することに相当する。

重み付け係数最大値の位置データ３３を採用する方法では、加重平均に比べて誤差の最大値は大きくなるものの、平均的には加重平均で算出した位置情報３４と大差ない値が得られる。実質的には加重平均を計算せず、係数が最大の位置データ３３を採用して大域座標に変換するだけなので、計算量を少なくできる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成例を示すブロック図である。実施の形態２の位置検出装置１は、図１に示す実施の形態１の構成に加えて、ＲＳＳＩフィルタ１７、速度フィルタ１８および範囲フィルタ１９を備える。また、記憶部１０に、電界しきい値３５、移動しきい値３６および範囲情報３７を含む。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

実施の形態２では、受信電界強度に応じてタグ情報３１をふるい分けて、位置計算に算入しないタグ情報３１を除外する。また、現実的に発生しえないと推定される位置を表す位置データ３３を位置計算から除外する。さらに、測位器２の検出範囲を超えている位置データ３３を位置計算から除外する。

実施の形態２では、測位器２が送信するタグ情報３１に、測位器２で検出した受信電界強度（ＲＳＳＩ）を含む。ＲＳＳＩフィルタ１７は、受信電界強度ＲＳＳＩが所定の値以下のタグ情報３１を位置データ計算から除外する。位置データ算出部１２は、ＲＳＳＩフィルタ１７を通過したタグ情報３１について、位置データ３３を算出する。

速度フィルタ１８は、無線タグ３ごとに、また測位器２ごとに、最新の位置データ３３が直近の位置データ３３からの移動速度が所定の範囲内にあるかどうかを判断する。最新の位置データ３３で表される位置の移動量をその時間で除した値が、想定される範囲を超えている場合は、その位置データ３３を位置計算から除外する。すなわち、位置データ３３が、無線タグ３を保持する移動体が通常の速度を大きく超えなければ到達できない位置を示すとき、その位置データ３３を除外する。

図９は、受信電界強度のしきい値と移動速度のしきい値の例を示す。「電界しきい値」は受信電界強度のしきい値を示す。また、「移動しきい値」は、移動速度のしきい値を示す。図９の例では、それらのしきい値が測位器２の識別符号ごとに設定されている。受信すべき電界強度は測位器２の分布にもよる。また、測位器２の周囲の条件によって、電波の到来方向を正しく検出できる限界の受信電界強度が変わりうる。受信電界強度のしきい値は、位置検出システム１００で一律に設定してもよい。

移動速度のしきい値についても、図９の例では、測位器２ごとに設定されている。測位器２が設置されている場所によって、移動体の最大速度は変化しうる。例えば、歩行のみか、自転車等での移動があり得るか、はげしい運動が想定されるかなどで、最大速度は変化する。それに応じて、測位器２ごとに移動速度のしきい値を設定してもよい。移動速度のしきい値は、位置検出システム１００で一律に設定してもよい。

速度フィルタ１８は、最新の位置データ３３を直前の１つの位置データ３３とだけ比較するのではなく、直近の複数の位置データ３３と比較することが望ましい。例えば、直近の複数の位置データ３３の移動平均と比較する。直前の１つの位置データ３３だけでは、いずれが真の位置に近いか判断できない場合がある。ある測位器２について直近の位置データ３３が少ないときに、移動量がしきい値を越えている場合は、ふるい分けを保留して、位置データ３３が増加してから、まとまった集団を採用し、１点だけ離れたような位置データ３３を除外してもよい。

図８の範囲フィルタ１９は、位置データ３３の位置が測位器２ごとに定められた範囲の外にある場合に、その位置データ３３を位置計算から除外する。測位器２ごとの範囲は、移動体が到達しうる限界、または、測位器２が検出すべき限界である。例えば、崖や段差などによって限界づけられて、その先には到達できない場合がある。また、無線タグ３を保持する移動体が入れない場所の境界を示す場合がある。

測位器２が検出すべき限界は、測位器２が指向性を有する場合や、壁面などに設置されて検出すべき範囲が限定される場合などがある。また、測位器２の分布によって、ある測位器２の検出できる範囲に多数の測位器２が存在する場合に、検出する必要がない範囲を設定して、誤差が大きいと想定される範囲のデータを初めから除外することも考えられる。その場合、境界は測位器２を中心とする所定の半径の円弧を含むことがある。

図１０は、測位器２ごとの対象範囲を設定するデータの例を示す。上述のとおり、対象範囲は測位器２ごとに設定されている。図１０の例では、測位器２を原点とする局所座標系で、ｘ座標の上限Ｕｘと下限Ｌｘ、ｙ座標の上限Ｕｙと下限Ｌｙ、および境界線が設定されている。境界線は例えば、局所座標の関数で表される。図１０の例では、半径ｒ１の円や半径ｒ２の円が設定されている。測位器２ごとの対象範囲に円弧を含む場合、係数計算部１５で重み付け係数を計算するときに、距離の二乗を計算するので、そのときに、範囲外の位置データ３３を除外することができる。

ＲＳＳＩフィルタ１７、速度フィルタ１８および範囲フィルタ１９を備えることによって、誤差が大きいことが推定されるタグ情報３１や位置データ３３を、位置の計算から除外することができる。その結果、位置算出部１３で算出する無線タグ３の位置として、より精度の高い値が得られる。

なお、実施の形態１および２では、全ての測位器２は等価であって、単純に無線タグ３が送信する信号を受信し、その電波の到来方向を検出するだけの構成を想定した。位置検出装置１の機能の一部を測位器２に備える構成も可能である。例えば、ＲＳＳＩフィルタ１７を測位器２に備えて、所定の電界強度以上の信号だけを位置検出装置１に送信するように構成してもよい。また、範囲フィルタ１９の機能の一部を測位器２に備えることもできる。電波の到来方向の範囲（方位角と天頂角）を測位器２ごとに設定して、検出した到来方向がその範囲内の信号だけを位置検出装置１に送信するように構成することができる。

図１１は、実施の形態２に係る位置検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。図１１の動作は、図７の動作にＲＳＳＩフィルタ１７、速度フィルタ１８および範囲フィルタ１９の動作を追加した構成になっている。実施の形態１と同じ処理ステップは、同じ符号を付して示す。

受信部１１がタグ情報３１を受信すると（ステップＳ１１）、ＲＳＳＩフィルタ１７は、タグ情報３１に含まれる受信電界強度がしきい値より大きいか否か判断する（ステップＳ２１）。受信電界強度がしきい値より大きい場合は（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、位置データ３３を算出する（ステップＳ１２）。受信電界強度がしきい値以下の場合は（ステップＳ２１；ＮＯ）、そのタグ情報３１を位置計算から除外する（ステップＳ３１）。そして、タグ情報受信（ステップＳ１１）に戻って動作を繰り返す。

位置データ算出部１２は、タグ情報３１の電波到来方向と、測位器２の情報から位置データ３３を算出する（ステップＳ１２）。範囲フィルタ１９は、位置データ３３の位置が測位器２に設定された範囲にあるかどうか判断する（ステップＳ２２）。位置が所定の範囲内にあれば（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、移動速度を計算する（ステップＳ２３）。位置が所定の範囲を超えている場合は（ステップＳ２２；ＮＯ）、そのタグ情報３１を位置計算から除外して（ステップＳ３１）、タグ情報受信（ステップＳ１１）に戻る。

速度フィルタ１８は、無線タグ３ごとに、また測位器２ごとに、最新の位置データ３３が直近の位置データ３３からの移動速度を計算し（ステップＳ２３）、その値が所定の範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ２４）。移動速度が規定値未満の場合は（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、重み付け係数を計算する（ステップＳ１３）。移動速度が規定値以上の場合は（ステップＳ２４；ＮＯ）、そのタグ情報３１を位置計算から除外して（ステップＳ３１）、タグ情報受信（ステップＳ１１）に戻る。

重み付け係数を計算した（ステップＳ１３）後は、実施の形態１の処理と同様である（ステップＳ１４〜ステップＳ１７）。

なお、図１１の処理では、速度フィルタ処理（ステップＳ２３、ステップＳ２４）の前に、範囲フィルタ１９の処理を行う構成を説明した。前述のように、速度フィルタ１８の処理を行ったのちに、範囲フィルタ１９の処理を行ってもよい。

以上説明したように、本実施の形態２の位置検出装置によれば、誤差が大きいことが推定されるタグ情報３１や位置データ３３を、位置の計算から除外することができる。その結果、位置算出部１３で算出する無線タグ３の位置として、より精度の高い値が得られる。

なお、ＲＳＳＩフィルタ１７、速度フィルタ１８および範囲フィルタ１９は、全てを同時に備えなくてもかまわない。それぞれは独立の働きをするので、対象の位置検出に合わせて、任意に組み合わせた構成とすることができる。ＲＳＳＩフィルタ１７を備えない構成は、ＲＳＳＩフィルタのしきい値が０であることに等価である。速度フィルタ１８を備えない構成は、移動速度のしきい値が極めて大きいことと同じと見なすことができる。範囲フィルタ１９を備えない場合は、対象の範囲が測位器２の検出限界以上であることと同じと見なすことができる。

図１２は、図１または図８に示す位置検出装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。位置検出装置１は、図１２に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。

制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラム３０に従って、前述の位置検出装置１の処理を実行する。

主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラム３０をロードし、制御部２１の作業領域として用いられる。

外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラム３０を予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。図１または図８の記憶部１０は、外部記憶部２３に構成される。位置検出処理を行っているときは、それらのデータの一部は主記憶部２２に記憶されて制御部２１の作業に用いる。

操作部２４はキーボード及びマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボード及びポインティングデバイス等を内部バス２０に接続するインターフェース装置から構成されている。操作部２４を介して、位置を検出する無線タグ３の識別符号および測位器２に関する情報が入力され、制御部２１に供給される。また、位置検出の結果を表示する指令が入力される。操作部２４は、図１または図８の入力部４に相当する。

表示部２５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）又はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、測位器２に関する情報と、検出した無線タグ３の位置などを表示する。表示部２５は、図１または図８の出力部５の例である。その他、出力部５として、プリンタなどを備えてもよい。

送受信部２６は、ネットワークＮを経由してタグ情報３１を測位器２から受信する。また、測位器２の状態を診断する指令を送信する。測位器２に受信電界強度のしきい値などを送信する場合もある。送受信部２６は、図１または図８の受信部１１を構成する。

図１または図８の受信部１１、位置データ算出部１２、位置算出部１３、加重平均計算部１４、係数計算部１５、ＲＳＳＩフィルタ１７、速度フィルタ１８および範囲フィルタ１９の処理は、プログラム３０が、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６などを資源として用いて処理することによって実行する。

（実施例）
図１３Ａないし図１５Ｄは、ある場所に複数の測位器２を配置して、実際に無線タグ３の位置検出を行った結果を示す。図１３Ａおよび図１３Ｂは、位置データ３３を単純に移動平均した値を示す。移動平均で計算した位置データ３３を小さい菱形の点で表す。図１３Ａは、３点の移動平均データである。実際に歩行した経路を、大きい四角の点で表す。図１３Ｂは、４台の測位器２で検出した、８ポイントの位置データ３３の移動平均データである。実際に歩行した経路を、三角の点で表す。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、移動平均で計算された位置は、歩行経路に比べて、かなり内側に偏っている。歩行経路の外側の四隅では特に差が大きい。

図１４Ａないし図１４Ｄは、測位器２ごとの位置データ３３の移動平均を計算した結果を示す。それぞれ、実際の歩行経路を大きい四角の点で表す。移動平均した値を、小さい菱形の点で表す。図１４Ａは、図の横軸の負の軸上に配置された測位器２で検出した位置データ３３の移動平均である。図１４Ｂは、図の縦軸の負の軸上に配置された測位器２で検出した位置データ３３の移動平均である。図１４Ｃは、図の横軸の正の軸上に配置された測位器２で検出した位置データ３３の移動平均である。図１４Ｄは、図の縦軸の正の軸上に配置された測位器２で検出した位置データ３３の移動平均である。それぞれ、８ポイントの移動平均を計算したものである。

図１４Ａないし図１４Ｄに示すように、測位器２ごとの位置データ３３の移動平均で計算した位置はそれぞれ、測位器２の方に偏って現れる。測位器２から遠い歩行ポイントに対しては、誤差が大きい。

図１５Ａ〜図１５Ｄは、所定の期間の長さを変えて、本発明の方法で位置を計算した結果を示す。測位器２の配置と、歩行経路は、図１４Ａないし図１４Ｄと同じである。図１５Ａは、細分化指定区間（加重平均を算出する対象の期間）が１００msec、図１５Ｂは、細分化指定区間が３００msec、図１５Ｃは、細分化指定区間が５００msec、図１５Ｄは、細分化指定区間が１０００msecである。無線タグ３から信号を送信する周期は、１７０msecである。いずれも、計算した結果を小さい菱形の点で、実際の歩行経路を大きい四角の点で表す。

図１５Ａ〜図１５Ｄに示すように、本発明の方法で計算した位置は、いずれの測位器２の方にも偏ることがなく、実際の歩行経路よりも大幅に小さくなることもない。図１３Ａ〜図１４Ｄに比べて、実際の歩行経路に近く、位置検出の精度が高いと言える。これは、加重平均が、無線タグ３に近い測位器２のデータを重視して、遠い測位器２のデータによって変動を補正するように働くからである。

その他、本発明の好適な変形として、以下の構成が含まれる。

本発明の第１の観点に係る位置検出装置について、
好ましくは、前記位置算出手段は、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離の二乗の逆数を、前記距離に応じた係数として、前記加重平均を計算することを特徴とする。

または、前記位置算出手段は、前記距離に応じた係数を、前記直近の所定の時間において、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離が最小のものを１に設定し、その直近の所定の時間のその余のタグ情報については０に設定して、前記加重平均を計算してもよい。

好ましくは、最新の前記タグ情報の位置データで表される位置と、直近の所定の個数の同じ固有のデータを有する前記タグ情報の位置データで表される位置との距離が、所定の値を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出手段の対象から除外する速度フィルタを備え、
前記位置算出手段は、前記速度フィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

好ましくは、前記タグ情報の位置データで表される位置が、そのタグ情報を検出した測位器から所定の範囲を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出手段の対象から除外する範囲フィルタを備え、
前記位置算出手段は、前記範囲フィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

前記範囲フィルタは、前記タグ情報を検出した測位器から一定の距離の部分を、前記位置算出手段の対象から除外する所定の範囲に含んでもよい。

好ましくは、前記無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信する受信電界強度を取得し、その受信電界強度が、所定の値以下のタグ情報を前記位置算出手段の対象から除外するＲＳＳＩフィルタを備え、
前記位置算出手段は、前記ＲＳＳＩフィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

本発明の第３の観点に係る位置検出方法について、
好ましくは、前記位置算出ステップは、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離の二乗の逆数を、前記距離に応じた係数として、前記加重平均を計算することを特徴とする。

または、前記位置算出ステップは、前記距離に応じた係数を、直近の所定の時間において、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離が最小のものを１に設定し、その直近の所定の時間のその余のタグ情報については０に設定して、前記加重平均を計算してもよい。

好ましくは、最新の前記タグ情報の位置データで表される位置と、直近の所定の個数の同じ固有のデータを有する前記タグ情報の位置データで表される位置との距離が、所定の値を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出ステップの対象から除外する速度除外ステップを備え、
前記位置算出ステップは、前記速度除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

好ましくは、前記タグ情報の位置データで表される位置が、そのタグ情報を検出した測位器から所定の範囲を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出ステップの対象から除外する範囲除外ステップを備え、
前記位置算出ステップは、前記範囲除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

前記範囲除外ステップは、前記タグ情報を検出した測位器から一定の距離の部分を、前記位置算出ステップの対象から除外する所定の範囲に含んでもよい。

好ましくは、前記無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信する受信電界強度を取得し、その受信電界強度が、所定の値以下のタグ情報を前記位置算出ステップの対象から除外する電界強度除外ステップを備え、
前記位置算出ステップは、前記電界強度除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４および内部バス２０などから構成される位置検出装置１の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのプログラム３０を、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する位置検出装置１を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで位置検出装置１を構成してもよい。

また、位置検出装置１の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(ＢＢＳ：Bulletin Board System)にプログラム３０を掲示し、ネットワークを介してプログラム３０を配信してもよい。そして、プログラム３０を起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成例を示すブロック図である。 測位器と無線タグの位置関係を表す模式図である。 タグ情報の例を示す図である。 測位器情報の例を示す図である。 位置データの例を示す図である。 位置情報の例を示す図である。 実施の形態１に係る位置検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成例を示すブロック図である。 受信電界のしきい値と移動速度のしきい値の例を示す図である。 測位器ごとの対象範囲を設定するデータの例を示す図である。 実施の形態２に係る位置検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。 位置検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 ３点の位置データを移動平均した値を示す図である。 ８点の位置データを移動平均した値を示す図である。 負の横軸上の測位器で検出した位置データの移動平均を計算した結果を示す図である。 負の縦軸上の測位器で検出した位置データの移動平均を計算した結果を示す図である。 正の横軸上の測位器で検出した位置データの移動平均を計算した結果を示す図である。 正の縦軸上の測位器で検出した位置データの移動平均を計算した結果を示す図である。 細分化指定区間が１００msecの場合の加重平均の例を示す図である。 細分化指定区間が３００msecの場合の加重平均の例を示す図である。 細分化指定区間が５００msecの場合の加重平均の例を示す図である。 細分化指定区間が１０００msecの場合の加重平均の例を示す図である。

符号の説明

１ 位置検出装置
２ 測位器
３ 無線タグ
４ 入力部
５ 出力部
１０ 記憶部
１１ 受信部
１２ 位置データ算出部
１３ 位置算出部
１４ 加重平均計算部
１５ 係数計算部
１７ ＲＳＳＩフィルタ
１８ 速度フィルタ
１９ 範囲フィルタ
２１ 制御部
２２ 主記憶部
２３ 外部記憶部
２４ 操作部
２５ 表示部
２６ 送受信部
３０ プログラム
３１ タグ情報
３２ 測位器情報
３３ 位置データ
３４ 位置情報
３５ 電界しきい値
３６ 移動しきい値
３７ 範囲情報
１００ 位置検出システム

Claims (16)

1. 無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する２以上の測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
   前記受信手段で前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得手段と、
   同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間に受信した前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出手段と、
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置算出手段は、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離の二乗の逆数を、前記距離に応じた係数として、前記加重平均を計算することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置算出手段は、前記距離に応じた係数を、前記直近の所定の時間において、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離が最小のものを１に設定し、その直近の所定の時間のその余のタグ情報については０に設定して、前記加重平均を計算することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 最新の前記タグ情報の位置データで表される位置と、直近の所定の個数の同じ固有のデータを有する前記タグ情報の位置データで表される位置との距離が、所定の値を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出手段の対象から除外する速度フィルタを備え、
   前記位置算出手段は、前記速度フィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
5. 前記タグ情報の位置データで表される位置が、そのタグ情報を検出した測位器から所定の範囲を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出手段の対象から除外する範囲フィルタを備え、
   前記位置算出手段は、前記範囲フィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の位置検出装置。
6. 前記範囲フィルタは、前記タグ情報を検出した測位器から一定の距離の部分を、前記位置算出手段の対象から除外する所定の範囲に含む、ことを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
7. 前記無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信する受信電界強度を取得し、その受信電界強度が、所定の値以下のタグ情報を前記位置算出手段の対象から除外するＲＳＳＩフィルタを備え、
   前記位置算出手段は、前記ＲＳＳＩフィルタで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の位置検出装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の位置検出装置と、
   無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出し、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報をネットワークを介して前記位置検出装置に送信する２以上の測位器と、
   を備えることを特徴とする位置検出システム。
9. 無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得ステップと、
   同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間の前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出ステップと、
   を備えることを特徴とする位置検出方法。
10. 前記位置算出ステップは、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離の二乗の逆数を、前記距離に応じた係数として、前記加重平均を計算することを特徴とする請求項９に記載の位置検出方法。
11. 前記位置算出ステップは、前記距離に応じた係数を、直近の所定の時間において、前記タグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離が最小のものを１に設定し、その直近の所定の時間のその余のタグ情報については０に設定して、前記加重平均を計算することを特徴とする請求項９に記載の位置検出方法。
12. 最新の前記タグ情報の位置データで表される位置と、直近の所定の個数の同じ固有のデータを有する前記タグ情報の位置データで表される位置との距離が、所定の値を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出ステップの対象から除外する速度除外ステップを備え、
    前記位置算出ステップは、前記速度除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の位置検出方法。
13. 前記タグ情報の位置データで表される位置が、そのタグ情報を検出した測位器から所定の範囲を越えた場合に、その最新のタグ情報を、前記位置算出ステップの対象から除外する範囲除外ステップを備え、
    前記位置算出ステップは、前記範囲除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
    ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の位置検出方法。
14. 前記範囲除外ステップは、前記タグ情報を検出した測位器から一定の距離の部分を、前記位置算出ステップの対象から除外する所定の範囲に含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の位置検出方法。
15. 前記無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信する受信電界強度を取得し、その受信電界強度が、所定の値以下のタグ情報を前記位置算出ステップの対象から除外する電界強度除外ステップを備え、
    前記位置算出ステップは、前記電界強度除外ステップで除外された前記タグ情報の位置データを含めずに前記加重平均を計算する、
    ことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の位置検出方法。
16. コンピュータを、
    無線タグから電波で送信される固有のデータを含む信号を受信して、その電波の到来方向を検出する２以上の測位器から、前記受信した信号とその到来方向を含むタグ情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
    前記受信手段で前記測位器から受信したタグ情報ごとに、その到来方向と前記測位器の位置の情報から算出される、前記無線タグの位置データを取得する位置データ取得手段と、
    同じ固有のデータを含む前記タグ情報について、直近の所定の時間の前記タグ情報から算出される位置データを、そのタグ情報を検出した測位器からそのタグ情報の位置データで表される位置までの距離に応じた係数で重み付けした加重平均を計算して、前記無線タグの位置を算出する位置算出手段
    として機能させることを特徴とするプログラム。

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