JP3161334B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体無線通信の
分野において、移動体の位置を検出する方式に関するも
のである。特に、移動局で測定される複数の基地局から
の受信電波強度に基づいて、移動局の位置を検出する無
線移動局の位置検出方式に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯電話、ＰＨＳなど複数の無線
ゾーンによってサービスエリアを構成する無線通信方式
においては、移動局の現在位置は、その移動局が位置登
録を行った基地局の無線ゾーンの範囲（または位置登録
した基地局の無線ゾーンを含む複数の無線ゾーンから成
る一斉呼出エリアの範囲）という比較的広い領域でしか
特定することはできなかった。

【０００３】この課題を解決するために、たとえば、
「受信レベル情報に基づいた移動体位置検出に関する一
検討」、電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−２６９（１９
９３）では、複数の基地局の無線ゾーンが重なり合って
いることを利用して、移動局によって受信される複数の
基地局からの受信電波強度と、その位置（Ｘ、Ｙ）のマ
ッピングテーブルから、１台の基地局の無線ゾーンより
も狭い範囲に、移動局の現在位置を特定する方法が提示
されている。

【０００４】以下、その位置検出方式を、図１１を用い
て説明する。位置検出のための基礎データとして、サー
ビスエリア内の各地点において複数基地局から受信した
電波強度を測定し、その測定地点の位置（Ｘ、Ｙ）とそ
こで受信できる基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ
４、ＢＳ５からの電波強度（Ｅ１ Ｅ２ Ｅ３ Ｅ４ Ｅ
５）を対応させて、予めセンタ処理部のデータベースに
蓄積しておく。

【０００５】移動局の位置を検出したい場合には、複数
基地局から受信した電波強度（Ｅ１’ Ｅ２’ Ｅ３’
Ｅ４’ Ｅ５’）をセンタに送信し、センタのデータベ
ースに蓄積されている電波強度のうち最も近いものとの
マッチングを取ることにより移動局の位置（Ｘ’Ｙ’）
を推定する。

【０００６】こうして、「受信レベル情報に基づいた移
動体位置検出に関する一検討」による位置検出方式によ
れば、１基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲で移動局の
位置を推定することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
位置検出方式では、位置データベースの内、最も近い受
信電波強度データを検索して位置を推定するため、推定
される位置は実際に測定した地点に限定されてしまう。

【０００８】また一般に場所を認識するのは、屋内であ
ればフロアや部屋番号、屋外であれば建物名や固有のエ
リア名などで認識することが多く、座標で判断するのは
たいへん不便であることが多い。このように離散値で表
現される位置を検出したい場合、上記の位置検出方法で
は、例えば部屋番号と座標の対応を予め持っておいて、
推定された移動局の位置を部屋番号に変換する方法が考
えられる。

【０００９】しかし、部屋と部屋の境界付近では推定さ
れた位置の誤差が大きく、受信した電波強度から最も近
い地点を特定したとしても誤り率が高くなってしまいど
のくらい答えに信頼性があるのか判断することができな
い。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の移動局
の位置検出方法では、サービスエリアの測定地点におけ
る複数の基地局からの無線電波強度を複数回測定して、
受信電波強度と座標など連続値で表現される位置の関係
を対応付けて保持する電波強度データ記憶部に蓄積し、
位置検出時に電波強度データ記憶部の電波強度データと
位置検出したい地点での受信電波強度の比較を行ない、
位置検出部が電波強度の比較の結果誤差の小さい複数の
電波強度データを基に、加重平均を取るなどの統計的手
法を用いて位置を推定することにより、実際に測定した
地点に限定されることなく測定地点間の距離より狭い範
囲で移動局の位置を推定することができる。

【００１１】また、電波強度データ記憶部に蓄積する受
信電波強度と位置座標の内、位置座標を離散値で表現さ
れる位置として蓄積し、位置検出時に電波強度データ記
憶部の電波強度データと位置検出したい受信電波強度の
比較を行ない、位置検出制御部が電波強度の比較の結果
誤差の小さい複数の電波強度データを基に、多数決を取
るなどの統計的手法を用いて位置を推定し、また抽出し
た複数の電波強度データのうち推定した位置の占める割
合などの統計的手法により、得られた位置がどの程度確
からしいか答の信頼性を見積もることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、移動局で測定される複数の基地局からの受信電波強
度に基づいて、ネットワークを介して位置検出装置によ
って移動局の位置を検出する移動体無線通信システムで
あって、複数の測定地点において、複数の基地局からの
受信電波強度を複数回測定して、複数の基地局からの受
信電波強度と座標を含む連続値で表現される位置の関係
を対応付けた電波強度データを、測定地点毎に複数測定
回数分記憶する電波強度データ記憶部と、前記電波強度
データ記憶部に記憶された電波強度データと位置検出地
点での受信電波強度の比較を行ない位置を推定する位置
検出部と、前記位置検出部が電波強度の比較の結果、電
波強度の数学的距離である誤差の小さい複数の電波強度
データを記憶する誤差電波強度データ記憶部とを備え、
前記誤差の小さい複数の電波強度データのみを基に統計
的手法を用いて位置を推定することにより推定位置は実
際に測定した地点に限定されることなく、測定地点の間
隔より狭い範囲で位置を推定する作用を有する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、移動局で測定さ
れる複数の基地局からの受信電波強度に基づいて、ネッ
トワークを介して位置検出装置によって移動局の位置を
検出する移動体無線通信システムであって、複数の測定
地点において複数の基地局からの受信電波強度を複数回
測定して、複数の基地局からの受信電波強度と離散値で
表現される位置の関係を対応付けた電波強度データを、
測定地点毎に複数測定回数分記憶する電波強度データ記
憶部と、前記電波強度データ記憶部に記憶された電波強
度データと位置検出地点での受信電波強度の比較を行な
い、位置を推定する位置検出部と、前記位置検出部が電
波強度の比較の結果、電波強度の数学的距離である誤差
の小さい複数の電波強度データを記憶する誤差電波強度
データ記憶部とを備え、前記誤差の小さい複数の電波強
度データのみを基に統計的手法を用いて離散値で表現さ
れる位置を推定することにより、得られた位置がどの程
度確からしいか答の信頼性を見積もることができる作用
を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１、２に
記載の構成に加え、移動局を使用する人とその人の行動
ルール、または、スケジュールに関する知識を持つ位置
検出知識部を備え、位置検出部が誤差電波強度データ記
憶部内の複数の電波強度データと前記位置検出知識部内
の知識を用いて位置検出を行なうものであり、位置推定
時に人とその人の行動ルール、スケジュールなどに関す
る知識を使うことにより、入室禁止など移動の可能性の
少ないデータを排除することができ、また移動の可能性
の高いデータを選択することができ、位置検出精度を向
上させる作用を有する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項２に構成
おいて、位置検出部が離散値で表現される複数の位置の
接続関係である相互の関係に関する知識を持つ位置検出
知識部を備え、位置検出部が誤差電波強度データ記憶部
内の複数の電波強度データと前記位置検出知識部内の知
識を用いて位置検出を行なうものであり、離散値で表現
される複数の位置の相互の関係に関する知識を用いて、
誤差電波強度データ記憶部内で保持する複数の電波強度
データの内、接続関係が遠いデータを除外の対象にで
き、また部屋の境界付近であるかの判断も可能で、位置
検出精度を向上させる作用を有する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４のいずれかに記載の構成にお
いて、誤差電波強度記憶部内で保持する電波強度データ
の数を、位置検出したい地点での電波強度と、電波強度
データ記憶部内の電波強度データとの誤差の程度により
可変にして位置検出を行なうものであり、誤差電波強度
記憶部に保持している複数の電波強度データのうち誤差
の程度により電波強度データ数を可変にすることによ
り、位置検出精度を向上する作用を有する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４、請求項５のいずれかの構成
において、位置検出部が過去に推定した短期的な位置を
蓄積する位置蓄積部と、誤差電波強度データ記憶部内で
保持する電波強度データを基に推定した位置の妥当性を
判定する履歴判定部を備え、移動局の過去直近の推定さ
れた位置とその時刻と、現在の位置および時刻とから移
動状況を判断し、推定した位置が妥当かどうか判定し妥
当でない場合には再度位置検出のやり直しを行なうもの
であり、短期的な履歴から移動速度や軌跡などを算出
し、推定された位置の妥当性を判断し位置検出精度を向
上する作用を有する。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項６におい
て、過去に推定した短期的な位置を蓄積する代わりに、
短期履歴を基に過去に移動した場所とその頻度など過去
の経験を蓄積する長期履歴を保持し、移動局の過去移動
の経験から推定した位置が妥当かどうか判定し妥当でな
い場合には再度位置検出のやり直しを行なうものであ
り、長期的な履歴から、過去の経験を基にした移動局の
移動範囲の可能性から推定された位置の妥当性を判断し
位置検出精度を向上する作用を有する。

【００１９】（実施の形態１）図を用いて、本発明の無
線移動局の位置検出方式を適用した、実施の形態１にお
ける無線通信システムの動作を説明する。

【００２０】図１は本発明の位置検出方式を適用した無
線通信システム実施の形態１におけるシステム概要構
成、図２は本システムのシステムイメージ、図３は図１
の位置検出部の構成例を示している。

【００２１】図１において、１０１は移動局、１０２は
基地局からの電波強度を測定する電波強度測定部、１０
３は電波強度測定部１０２に測定指示を出したり無線通
信の制御を行なう制御部、１０４は無線通信の送受信を
行なう移動局の送受信部、１０５、１０６、１０７は基
地局、１０８は複数基地局との通信の制御を行なう通信
制御部、１０９は移動局１０１と無線通信の送受信を行
なう送受信部、１１０は移動局１０１と通信制御部１０
８間の通信制御を行なう制御部、１１１は通信制御部１
０８と通信を行なう入出力部、１１２はネットワーク、
１１３は位置情報センタ、１１４はネットワーク１１２
と送受信を行ない位置検出処理を制御する通信制御部、
１１５は通信制御部１１４から制御された位置を検出す
る位置検出装置を示している。

【００２２】図２において、２０１は図１における位置
検出装置を示し、２０２は移動局において複数の測定地
点での、連続値で表現されるその地点の位置情報と複数
の基地局からの受信電波強度からなる電波強度データを
複数回測定して保持する電波強度データ記憶部、２０３
は電波強度データ記憶部２０２の電波強度データと位置
検出したい地点での電波強度の比較を行ない位置を推定
する手段を持つ位置検出部、２０４は複数の誤差の小さ
い電波強度データを保持する誤差電波強度データ記憶部
である。また、電波強度データ記憶部２０２では、図２
のように複数の測定地点（Ｘ1,Ｙ1）、…、（Ｘi,Ｙ
i）、…において、複数基地局からの受信電波強度をそ
れぞれ複数回分保持している。

【００２３】また図３において、３０１は移動局、３０
２、３０３、３０４は基地局、３０５、３０６、３０７
は各基地局の無線ゾーン、３０８は制御局、３０９は位
置検出部、３１０は電波強度データ記憶部を示してい
る。

【００２４】本実施の形態による無線通信システムは、
図３に示すように、移動局３０１が、複数の基地局３０
２、３０３、３０４の各無線ゾーン３０５、３０６、３
０７に同時に属するような場合に、移動局３０１におい
て測定される基地局３０２、３０３、３０４の電波信号
の強度をもとに、制御局３０８における位置検出部３０
９、電波強度データ記憶部３１０の機能によって、移動
局３０１の位置を検出するものである。

【００２５】本実施の形態による無線通信システムの動
作は、電波強度データ記憶部２０２に予めサービスエリ
ア内の複数の測定地点での位置情報を、複数の基地局か
らの受信電波強度からなる電波強度データを入力する前
処理と、記憶された電波強度データを基に移動局の位置
を推定する検出処理に分けられる。前処理におけるデー
タ入力方法については、移動局が測定した複数基地局か
らの受信電波強度をその位置情報と共にリアルタイムに
通信することにより入力する方法、オフラインで測定し
た基地局からの受信電波強度データを有線接続してまと
めて入力する方法などあるが、ここでは電波強度データ
記憶部には既に電波強度データが入力されているものと
し、入力方法については言及しない。

【００２６】移動局が位置検出要求を出して移動局現在
位置が推定されるまでの動作を、図４（ａ）のフローチ
ャートを用いて説明する。

【００２７】移動局１０１の制御部１０３は、位置検出
要求を待つ（ステップ４０１）。位置検出要求は、任意
地点におけるユーザの入力指示に従ったタイミング、あ
るいはシステム動作上のタイミング、あるいは一定の時
間間隔で発生するなど任意であるが、位置検出要求を受
け付けると制御部１０３は、電波強度測定指示を出し、
電波強度測定部１０２は複数基地局からの電波強度を測
定する（ステップ４０２）。 ここで、マルチパスによ
るフェージングや環境変化などの外的要因により不安定
な無線電波強度の測定方法については、ある時間間隔内
でまたは複数回測定してその平均を取る、あるいは加重
平均を取る、最大値を取るなど統計的な処理を施す方法
もいろいろ考えられるが、測定方法についてはここでは
言及しない。

【００２８】複数基地局からの電波強度を測定すると、
制御部１０３は、この受信電波強度データを移動局送受
信部１０４から、例えば最大の電波強度である基地局１
０５を選び、これに対し送信する。基地局１０５では、
基地局送受信部１０７で移動局１０１からの受信電波強
度データを受信すると、データの種別を基地局制御部１
１０が判断し、これを入出力部１１１、通信制御部１０
８、ネットワーク１１２を介して位置情報センタ１１３
に送信する（ステップ４０３）。

【００２９】ここで送信される受信電波強度データは、
移動局で受信できる全ての基地局の電波強度、あるいは
ある電波レベルを越える全ての基地局の電波強度、ある
いは電波強度の高いものから順に指定個の基地局数の電
波強度を報告するなどあるが、ここでは簡単のため、上
位４個の基地局の電波強度を報告する場合を例にとって
説明する。

【００３０】受信電波強度データを受けとると、位置情
報センタ１１３は受信電波強度データを通信制御部１１
４に渡し、通信制御部１１４はこれを位置検出装置１１
５に渡し、位置を推定し推定結果を得る（ステップ４０
４）。位置検出装置１１５から得られた推定結果はネッ
トワーク１１２、通信制御部１０８、基地局１０５を介
して移動局１０１に返される（ステップ４０５）。

【００３１】ここで、位置検出装置１１５におけるステ
ップ４０４の位置検出方法について図４（ｂ）のフロー
チャートを用いて説明する。

【００３２】図１における位置検出装置１１５を示す図
２における位置検出装置２０１で、基地局Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３、Ｂ４からそれぞれＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の電波
強度を受信したデータ（（Ｂ１、Ｅ１）、（Ｂ２、Ｅ
２）、（Ｂ３、Ｅ３）、（Ｂ４、Ｅ４））を受け付ける
（ステップ４１１）。

【００３３】電波強度データ記憶部２０２は、複数の測
定地点での、位置情報と複数の基地局からの受信電波強
度からなる電波強度データを持っており、位置検出部２
０３は受信電波強度を電波強度データ記憶部２０２が持
つ各位置での基地局と電波強度との関係と比較する（ス
テップ４１２）。

【００３４】電波強度の比較は数学的距離即ち以下を満
たす任意の距離関数ρにより算出し、その誤差δにより
近さを判定する。

【００３５】集合Ｘの任意の２元ｘ、ｙに対して負でな
い実数ρ（ｘ、ｙ）が一意に対応して、 １）ρ（ｘ、ｘ）＝０、逆にρ（ｘ、ｙ）＝０ならばｘ
＝ｙ ２）ρ（ｘ、ｙ）＝ρ（ｙ、ｘ） ３）任意の３点ｘ、ｙ、ｚに対して、 ρ（ｘ、ｚ）≦ρ（ｘ、ｙ）＋ρ（ｙ、ｚ） を満たす。

【００３６】例えば一般的な距離の概念であるユークリ
ッド距離を用いた場合について距離の計算方法を説明す
る。位置検出装置２０１は電波強度の強い基地局から上
位４つの基地局であるＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４からそれ
ぞれＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の電波強度を受信し、その
電波強度データ（（Ｂ１、Ｅ１）、（Ｂ２、Ｅ２）、
（Ｂ３、Ｅ３）、（Ｂ４、Ｅ４））と電波強度データ記
憶部で保持するｊ番目の電波強度データ（（ＢＳj1、Ｅ
j1）、（ＢＳj2、Ｅj2）、（ＢＳj3、Ｅj3）、（ＢＳj
4、Ｅj4））（ただしＢＳj1、ＢＳj2、ＢＳj3、ＢＳj4
はｊ番目の電波強度データの測定地点（Ｘi、Ｙi）で受
信した電波強度の強い基地局から上位４つの基地局であ
り、Ｅj1、Ｅj2、Ｅj3、Ｅj4はそれぞれこれら基地局か
ら受信した電波強度を示す）との距離は、比較する基地
局が全て一致している場合、即ちＢ１＝ＢＳj1、Ｂ２＝
ＢＳj2、Ｂ３＝ＢＳj3、Ｂ４＝ＢＳj4の場合、

【００３７】

【数１】

【００３８】を使って計算できる。また、比較する基地
局が全て一致していない場合も、一致していない基地局
の電波強度を０として追加し、容易に距離すなわち誤差
を計算することができる。

【００３９】こうして算出された誤差を判定の結果、誤
差電波強度データ記憶部２０４にその時の座標位置と算
出された誤差δを記憶するが、誤差電波強度記憶部２０
４で保持するデータ数が特定数のｋ（ｋは２以上の整
数）に満たない間は（ステップ４１３）、位置検出部２
０３はその地点の位置座標（ｘ、ｙ）と算出された誤差
δを誤差電波強度記憶部２０４に保存する（ステップ４
１４）。

【００４０】誤差電波強度データ記憶部２０４で保持す
る電波強度データ数がｋに達した場合（ステップ４１
３）、位置検出部２０３は算出された誤差δと誤差電波
強度データ記憶部２０４内で保持するｋ個の電波強度デ
ータと比較し、δが小さければ誤差電波強度データ記憶
部２０４で保持する最大の誤差を持つ電波強度データを
その時の座標（ｘ、ｙ）及び誤差δに置き換える（ステ
ップ４１５）。これを全てのデータを比較するまで繰り
返す（ステップ４１６）。

【００４１】こうして電波強度データ記憶部２０２で保
持するデータ全てについて比較判定すると、位置検出部
２０３は誤差電波強度データ記憶部２０４で保持するｋ
個の電波強度データを基に位置を推定する。推定方法
は、ｋ個の平均を取る、誤差δの値や基地局からの電波
強度により加重平均を取るなど統計的な処理を施す方法
がいろいろ考えられる。

【００４２】ここでは簡単のため電波強度データ記憶部
２０２で保持するデータ全てについて比較判定する方法
について説明したが、基地局ＩＤなどにより比較データ
を絞り込み、処理を高速化するなどの手法は容易に考え
られる。

【００４３】また本実施の形態においてはｋを特定数
（２以上の整数）として固定した例について説明した
が、誤差電波強度データ記憶部２０４で保持する電波強
度データの最大数をｍとし、誤差の程度によりｋを可変
にする方法について説明する。ｋ＝５の場合、誤差電波
強度データ記憶部２０４で以下のような５組の座標デー
タと誤差を保持しており、誤差の小さい順に並んでいる
ものとする。

【００４４】1. ((33,24), 2.57) 2. ((31,22), 4.61) 3. ((34,22), 4.78) 4. ((31,57), 16.12) 5. ((34,59), 18.34) これら５組の電波強度データの内、それぞれの誤差の差
は、 となり第３組と第４組の誤差に大きな差があることがわ
かる。

【００４５】このような場合第４組以下のデータは誤差
の開きが大きく信頼性が低いと判断できる。例えば誤差
の差が５以上であればそれ以降のデータは対象としない
とすると、ｋ＝３として３個の電波強度データから位置
を推定することにより位置検出の精度を向上させること
ができる。

【００４６】このようにして、位置検出部が電波強度デ
ータ記憶部の電波強度データと位置検出したい受信電波
強度の比較を行ない、位置検出部が誤差電波強度記憶部
で保持する誤差の小さい複数の電波強度データによって
位置を検出することにより、推定位置は実際に測定した
地点に限定されることなく、測定地点の間隔より狭い範
囲で位置を推定することができる。

【００４７】また、誤差電波強度データ記憶部に保持し
ている複数の電波強度データのうち誤差の程度により電
波強度データ数を可変にし、位置検出精度を向上するこ
とができる。

【００４８】位置検出の精度は、前処理における測定地
点の間隔に依存し、一般的には、前処理で測定ポイント
数を増やしたり、同じ測定ポイントでも測定回数を増や
すことによって、精度を向上させることができる。

【００４９】位置検出要求は、自分の位置を知りたい場
合は移動局から要求を出し、位置管理センタなどでユー
ザの位置管理をしている場合は位置管理センタから、ま
たネットワーク１１２を介して有線または無線ユーザか
ら要求を出す場合などいろいろな構成が考えられる。ま
た今回は位置検出装置を位置情報センタに置き、位置を
検出する方法について説明したが、位置検出装置につい
ても移動局または基地局に設置する、またはネットワー
ク１１２を介した有線または無線ユーザの側に設置する
などいろいろな構成が考えられるが、本実施の形態同様
これらは容易に実現可能であることがわかる。

【００５０】（実施の形態２）図５を用いて、本発明の
無線移動局の位置検出方式を適用した、実施の形態２に
おける無線通信システムの動作を説明する。

【００５１】図５において、５０１は実施の形態１にお
ける図１の位置検出装置を示し、５０２は移動局におい
て、複数の測定地点での、離散値で表現されるその地点
の位置情報と複数の基地局からの受信電波強度からなる
電波強度データを複数回測定して保持する電波強度デー
タ記憶部、５０３は前記電波強度データ記憶部の電波強
度データと位置検出したい地点での電波強度の比較を行
ない位置を推定する手段を持つ位置検出部、５０４は複
数の誤差の小さい電波強度データを保持する誤差電波強
度データ記憶部、５０５は無線移動局を使用する人とそ
の人の行動ルール、スケジュールなどに関する知識を持
つ位置検出知識部である。また、電波強度データ記憶部
５０２では、図５のように複数の測定地点（Ｘ1,Ｙ
1）、…、（Ｘi,Ｙi）、…において、複数基地局からの
受信電波強度をそれぞれ複数回分保持している。

【００５２】本実施の形態における位置検出方式を適用
した無線通信システムは、実施の形態１の構成のうち、
電波強度データ記憶部５０２や、そこから誤差電波強度
データ記憶部５０４で一時的に保持する座標など連続値
で表現される位置を、地域名や部屋番号、部屋名など離
散値で表現される位置に適用した例について説明する。
その他システムの基本的な構成については実施の形態１
と同様であり、動作の流れは図４のフローチャートと同
様である。

【００５３】以下、離散値で表現される位置を検出する
動作を図５を参照しながら図４のフローチャートを用い
て説明する。ここでは離散値で表現される位置として、
部屋番号を例にとり説明する。また図４のフローチャー
トの処理のうち、ステップ４０３までは第１の実施例と
同じである。

【００５４】実施の形態１と同様に、位置検出部５０３
は受信電波強度データと電波強度データ記憶部５０２で
保持する各地点での電波強度データを順に比較し、位置
検出部５０３で算出された誤差を判定の結果、誤差電波
強度データ記憶部５０４にその時の部屋番号と算出され
た誤差δを記憶するが、誤差電波強度データ記憶部５０
４で保持するデータ数が特定数ｋ（ｋは２以上の整数）
に満たない間は（ステップ４１３）、位置検出部５０３
はその地点の部屋番号と算出された誤差δを誤差電波強
度データ記憶部５０４に保存する（ステップ４１４）。

【００５５】誤差電波強度データ記憶部５０４で保持す
る電波強度データ数がｋに達した場合（ステップ４１
３）、位置検出部５０３は算出された誤差δと誤差電波
強度データ記憶部５０４内で保持するｋ個の電波強度デ
ータと比較し、δが小さければ誤差電波強度データ記憶
部５０４で保持する最大の誤差を持つ電波強度データを
その時の部屋番号及び誤差δに置き換える（ステップ４
１５）。これを全てのデータを比較するまで繰り返す
（ステップ４１６）。

【００５６】こうして電波強度データ記憶部５０２で保
持するデータ全てについて比較判定すると、位置検出部
５０３は誤差電波強度データ記憶部５０４で保持するｋ
個の電波強度データ基に位置を推定する。

【００５７】推定方法は、単純には多数決を取るなどの
方法が考えられるが、ここではさらに推定した位置のｋ
個に対する比率から、どのくらいの割合でその位置の推
定が確からしいか答の信頼性を見積もることができる。

【００５８】例えばｋ＝５の時、誤差電波強度データ記
憶部５０４の５個のデータ全てがある１つの部屋番号ｒ
ｏｏｍ２０１を示していた場合、検出位置はｒｏｏｍ２
０１でほぼ間違いないと判断できる。

【００５９】また、５個のデータのうち３個はｒｏｏｍ
２０１、２個はｒｏｏｍ２０２であったとすると、６０
％の割合でｒｏｏｍ２０１、４０％の割合でｒｏｏｍ２
０２、したがって、おそらくｒｏｏｍ２０１にいるがｒ
ｏｏｍ２０２かも知れないという判断が可能である。

【００６０】また、位置推定時に位置検出知識部５０５
の移動局を使用する人とその人の行動ルール、スケジュ
ールなどに関する知識を使うことによりさらに検出精度
を上げることができる。

【００６１】図６に検出する部屋の構成例を、図７に位
置検出知識部５０６の知識として、図６の各部屋に移動
局を持つ人がどのくらい関わりを持っているかという知
識を使って位置を推定する方法について説明する。

【００６２】図７の知識の表のうち、記号は部屋と人の
関わり合いを示すもので、各記号は以下のように定めら
れているものとする。

【００６３】 ◎：頻繁に出入りする部屋 ○：時々出入りする部屋 ×：入室禁止、またはほとんど出入りしない部屋 ある人、例えば吉田さんの位置を検出したい場合、ｋ＝
５で、検出処理の結果、誤差電波強度データ記憶部５０
４のｋ個の電波強度データのうち３個のデータがｒｏｏ
ｍ２０１、２個はｒｏｏｍ２０２であったとすると、図
７の表の知識から、吉田さんはｒｏｏｍ２０１は応接室
でほとんど出入りする可能性がないことが考えられるた
め検出位置はｒｏｏｍ２０２の第一会議室であると推定
することができる。

【００６４】また位置検出知識部５０６として、他のシ
ステム、例えば会議室予約システムや個人またはグルー
プスケジュール管理システムなどと連携して位置を推定
する方法について、図８の会議室予約システムを例に推
定方法を説明する。

【００６５】検出する部屋の構成例は図６と同じとし、
図８に会議室予約システム内で持つ各会議室予約状況の
データを持つものとする。午後２時頃、吉田さんの位置
を検出しようとした場合、ｋ＝５で、検出の結果、誤差
電波強度データ記憶部５０４のうち３個の電波強度デー
タがｒｏｏｍ２０４、２個はｒｏｏｍ２０２であったと
する。

【００６６】会議室予約システムと連携している位置検
出知識部５０６は、図８に示すように、各会議室毎にに
会議室の予約時間とその時間使用する人またはグループ
を管理している。吉田さんは午後２時頃は、第一会議室
でシステム仕様検討会に参加予定になっている。この知
識から吉田さんの位置はｒｏｏｍ２０２の第一会議室で
あると推定される。

【００６７】さらに位置検出知識部５０５として、離散
値で表現される複数の位置の相互の関係に関する知識を
利用して位置を推定する方法について、図９の部屋の隣
接グラフを例に推定方法を説明する。検出する部屋の構
成例は図６と同じとし、図９に図６の部屋の構成を基に
した部屋の隣接グラフの例を示している。

【００６８】隣接関係は、接する面積や壁の厚さなどに
より部屋と部屋の結び付きすなわち電波の通りやすさが
異なる。部屋の隣接関係は隣接する長さや部屋の重心か
らの距離などによりそれらを考慮した接続関係も考えら
れるが、ここでは簡単のため、廊下部分を除いて部屋が
隣あっていれば接続関係があるとしてグラフ化した例に
ついて説明する。

【００６９】ある人、例えば吉田さんの位置を検出した
い場合、ｋ＝５で、検出処理の結果、誤差電波強度デー
タ記憶部５０４のうち３個のデータがｒｏｏｍ２０５、
１個はｒｏｏｍ２０６、１個はｒｏｏｍ２０２であった
とすると、図９の隣接グラフから、誤差電波強度データ
記憶部５０４のデータ数が１個であるｒｏｏｍ２０２は
他のｒｏｏｍ２０５およびｒｏｏｍ２０６と隣接してお
らず、誤ったデータであると推測できる。

【００７０】その結果、吉田さんはおそらくｒｏｏｍ２
０５にいるがｒｏｏｍ２０５に隣接するｒｏｏｍ２０６
に近い所にいるのではないかと推定できる。

【００７１】このようにして、位置検出時に電波強度記
憶部 の電波強度データと位置検出したい受信電波強度
の比較を行ない、位置検出制御部が誤差電波強度記憶部
で保持する比較誤差の小さい複数の電波強度データから
統計的手法を用いて位置を推定し、複数の電波強度デー
タのうち推定した位置の占める割合などの統計的手法に
より、得られた位置がどの程度確からしいか答の信頼性
を見積もることができる また、人とその人の行動ルール、スケジュールなどに関
する知識を使うことにより、入室禁止など移動の可能性
の少ないデータを排除することができ、また移動の可能
性の高いデータを選択することができ、位置検出精度を
向上させることができる。

【００７２】さらに位置推定時に、離散値で表現される
複数の位置の相互の関係に関する知識を用いて、誤差電
波強度データ記憶部内で保持する複数の電波強度データ
の内、接続関係が遠いデータを除外の対象にでき、また
部屋の境界付近であるかの判断も可能で、位置検出精度
を向上させることができる。

【００７３】位置検出の精度は、前処理における測定地
点の間隔に依存し、一般的には、前処理で測定ポイント
数を増やしたり、同じ測定ポイントでも測定回数を増や
すことによって、精度を向上させることができる。

【００７４】またここでは簡単のため電波強度データ記
憶部２０２で保持するデータ全てについて比較判定する
方法について説明したが、実施の形態１と同様に基地局
ＩＤなどにより比較データを絞り込み、処理を高速化す
るなどの手法は容易に考えられる。

【００７５】（実施の形態３）図１０を用いて、本発明
の無線移動局の位置検出方式を適用した、実施の形態３
における無線通信システムの動作を説明する。

【００７６】図１０において、７０１は実施の形態１に
おける図１の位置検出装置を示し、７０２は移動局にお
いて、複数の測定地点での、連続値で表現されるその地
点の位置情報と複数の基地局からの受信電波強度からな
る電波強度データを保持する電波強度データ記憶部、７
０３は前記電波強度データ記憶部の電波強度データと位
置検出したい地点での電波強度の比較を行ない位置を推
定する手段を持つ位置検出部、７０４は複数の誤差の小
さい電波強度データを保持する誤差電波強度データ記憶
部、７０５は過去に推定した位置を蓄積する位置蓄積
部、７０６は位置蓄積部７０５のデータを基に位置を判
定する履歴判定部を示している。

【００７７】本実施の形態における位置検出方式を適用
した無線通信システムは、実施の形態１および２の場合
の構成に加えて、位置検出装置２０１または５０１にお
いて、位置蓄積部７０５、位置判定部７０６を備えるこ
とを特徴とする。システムの基本的な構成については実
施の形態１および２と同様であり、動作の流れは図４の
フローチャートと同様である。

【００７８】以下、位置を検出する動作を、実施の形態
１の位置座標を検出する方法を例に、図１０を参照しな
がら説明する。

【００７９】実施の形態１と同様に、位置検出部７０３
は受信電波強度データと電波強度データと誤差電波強度
データ記憶部７０２で保持する各地点での電波強度デー
タを順に比較し、全てについて比較判定すると、位置検
出部７０３は誤差電波強度データ記憶部７０４で保持す
るｋ個（ｋは２以上の整数）の電波強度データを基に位
置を推定する。

【００８０】位置検出装置７０１において、位置蓄積部
７０５は、過去に位置検出部７０３によって求められた
すべての移動局の位置座標を、移動局ごとに時系列デー
タとして、タイムスタンプとともに記憶している。

【００８１】位置検出部７０３では、誤差電波強度デー
タ記憶部７０４で保持するｋ個の座標データを基に移動
局の位置座標を求め、これが履歴判定部７０６へと渡さ
れる。

【００８２】履歴判定部７０６では、位置蓄積部７０５
に蓄積されている、移動局の過去の位置履歴を参照しな
がら、位置検出部７０３で推定された移動局の現在位置
の座標が妥当か否かを判断する。

【００８３】判断基準としてはさまざまな方法がありう
るが、たとえば、過去直近の推定された位置とその時刻
と、現在の位置および時刻とから移動速度を算出し、こ
の速度が移動局を携帯しているユーザにとって妥当なも
のか否かで判断したり、また、過去の位置履歴の軌跡を
描き、この軌跡の示す移動方向からの逸脱の度合（移動
ベクトルのなす角度など）で、妥当性を判断するなどの
方法が考えられる。

【００８４】また、過去の位置履歴を用いて位置の妥当
性を判断する方法を実施の形態２の離散値で表現される
位置を検出する場合に適用した場合、位置蓄積部７０５
で蓄積されるタイムスタンプと部屋番号などの履歴情報
は、過去直近の推定された位置とその時刻を蓄積する短
期履歴と、例えば６カ月間程度の比較的長期間を対象と
し、短期履歴を基に過去に移動した場所とその頻度など
過去の経験を蓄積する長期履歴に分けて蓄積することが
考えられる。短期履歴は、上と同様に移動速度や軌跡か
ら推定された位置の妥当性を判断する方法が考えられ
る。一方長期履歴では、誤差電波強度データ記憶部７０
４のｋ個の電波強度データのうち、全体に占める比率が
低い位置情報を持つ電波強度データについては、長期履
歴から判断して過去に履歴がなければ、ほとんど行く可
能性が少ないとしてそのデータを判定からはずして精度
を上げるなどの方法が考えられる。

【００８５】ｋ個全ての場合に妥当でないと判断される
と、位置検出部７０３は移動局に対して再度電波強度報
告要求を出すなどして位置検出のやり直しを行なうこと
ができる。

【００８６】このようにして、本実施の形態による位置
検出方式を適用した無線通信システムでは、基地局の電
界分布に大きなゆらぎがあった場合などにおいて、短期
的な履歴から移動速度や軌跡などを算出し、推定された
位置の妥当性を判断することができる。

【００８７】また長期的な履歴から、過去の経験を基に
した移動の可能性から、推定された位置の妥当性を判断
することができる。またそれでもなお位置推定処理部で
求められた移動局の位置精度の信頼性が低いことが予想
される際に、再度移動局での測定をやり直して、位置推
定を繰り返すことにより位置検出の精度と信頼性を向上
させることができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明による位置検出方式によれば、第
１に、座標など連続値で表現される位置を検出したい場
合に、位置検出部が電波強度データ記憶部の電波強度デ
ータと位置検出したい受信電波強度の比較を行ない、位
置検出部が誤差電波強度記憶部で保持する誤差の小さい
複数の電波強度データによって位置を検出することによ
り、推定位置は実際に測定した地点に限定されることな
く、測定地点の間隔より狭い範囲で位置を推定すること
ができる。また第２に、移動局における複数基地局の受
信電波強度を複数個位置検出に用いることにより、部屋
などの離散値で表現される位置を検出でき、またその推
定された位置がどの程度確からしいか答の信頼性を見積
もることができる。

【００８９】第３に、位置推定時に人とその人の行動ル
ール、スケジュールなどに関する知識を使うことによ
り、入室禁止など移動の可能性の少ないデータを排除す
ることができ、また移動の可能性の高いデータを選択す
ることができ、位置検出精度を向上させることができ
る。

【００９０】第４に、離散値で表現される複数の位置の
接続関係である相互の関係に関する知識を用いて、誤差
電波強度データ記憶部内で保持する複数の電波強度デー
タの内、接続関係が遠いデータを除外の対象にでき、ま
た部屋の境界付近であるかの判断も可能で、位置検出精
度を向上させることができる。

【００９１】第５に、誤差電波強度データ記憶部に保持
している複数の電波強度データのうち誤差の程度により
電波強度データ数を可変にし、位置検出精度を向上する
ことができる。

【００９２】第６に、短期的な履歴から移動速度や軌跡
などを算出し、推定された位置の妥当性を判断し位置検
出精度を向上することができる。

【００９３】第７に、長期的な履歴から、過去の経験を
基にした移動の可能性から推定された位置の妥当性を判
断し位置検出精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムの構成例図

【図２】第１の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおける位置検出装置の構成例図

【図３】第１の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムのシステムイメージ図

【図４】（ａ）第１の実施の形態による位置検出方式を
適用した無線通信システムにおける位置検出処理のフロ
ーチャート （ｂ）第１の実施の形態による位置検出方式を適用した
無線通信システムにおける位置検出処理の位置検出装置
におけるフローチャート

【図５】第２の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおける位置検出装置の構成例図

【図６】第２の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおいて位置検出をする部屋の構成
例図

【図７】第２の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおいて部屋と人の関わり度合を示
す知識の例図

【図８】第２の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおいて連携する会議室予約システ
ムの予約状況の例図

【図９】第２の実施の形態による位置検出方式を適用し
た無線通信システムにおいて部屋間接続グラフ例図

【図１０】第３の実施例による位置検出方式を適用した
無線通信システムにおける位置検出装置の構成例図

【図１１】従来の位置検出方式を適用した無線通信シス
テムの構成例図

【符号の説明】

１０１ 移動局 １０２ 電波強度測定部 １０３ 移動局制御部 １０４ 移動局送受信部 １０５ 基地局 １０６ 基地局 １０７ 基地局 １０８ 通信制御部 １０９ 基地局送受信部 １１０ 基地局制御部 １１１ 基地局入出力部 １１２ ネットワーク １１３ 位置情報センタ １１４ 通信制御部 １１５ 位置検出装置 ２０１ 位置検出装置 ２０２ 電波強度データ記憶部 ２０３ 位置検出部 ２０４ 誤差電波強度データ記憶部 ２０５ 最大誤差記憶部 ３０１ 移動局 ３０２ 基地局 ３０３ 基地局 ３０４ 基地局 ３０５ 基地局３０２の無線ゾーン ３０６ 基地局３０３の無線ゾーン ３０７ 基地局３０４の無線ゾーン ３０８ 制御局 ３０９ 位置検出部 ３１０ 電波強度データ記憶部 ５０１ 位置検出装置 ５０２ 電波強度データ記憶部 ５０３ 位置検出部 ５０４ 誤差電波強度データ記憶部 ５０５ 最大誤差記憶部 ５０６ 位置検出知識部 ７０１ 位置検出装置 ７０２ 電波強度データ記憶部 ７０３ 位置検出部 ７０４ 誤差電波強度データ記憶部 ７０５ 最大誤差記憶部 ７０６ 位置蓄積部 ７０７ 履歴判定部

フロントページの続き (72)発明者 山口 一晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 久保 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−231473（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−107583（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−304525（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−70481（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−294287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 G01S 5/00 - 5/14

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動局で測定される複数の基地局からの
   受信電波強度に基づいて、ネットワークを介して位置検
   出装置によって移動局の位置を検出する移動体無線通信
   システムであって、 複数の測定地点において、複数の基地局からの受信電波
   強度を複数回測定して、複数の基地局からの受信電波強
   度と座標を含む連続値で表現される位置の関係を対応付
   けた電波強度データを、測定地点毎に複数測定回数分記
   憶する電波強度データ記憶部と、 前記電波強度データ記憶部に記憶された電波強度データ
   と位置検出地点での受信電波強度の比較を行ない位置を
   推定する位置検出部と、前記位置検出部が電波強度の比較の結果、電波強度の数
   学的距離である 誤差の小さい複数の電波強度データを記
   憶する誤差電波強度データ記憶部とを備え、 前記誤差の小さい複数の電波強度データのみを基に 統計
   的手法を用いて位置を推定することを特徴とする位置検
   出装置。
2. 【請求項２】 移動局で測定される複数の基地局からの
   受信電波強度に基づいて、ネットワークを介して位置検
   出装置によって移動局の位置を検出する移動体無線通信
   システムであって、 複数の測定地点において、複数の基地局からの受信電波
   強度を複数回測定して、複数の基地局からの受信電波強
   度と離散値で表現される位置の関係を対応付けた電波強
   度データを、測定地点毎に複数測定回数分記憶する電波
   強度データ記憶部と、 前記電波強度データ記憶部に記憶された電波強度データ
   と位置検出地点での受信電波強度の比較を行ない、位置
   を推定する位置検出部と、前記位置検出部が電波強度の比較の結果、電波強度の数
   学的距離である 誤差の小さい複数の電波強度データを記
   憶する誤差電波強度データ記憶部とを備え、、前記誤差の小さい複数の電波強度データのみを基に 統計
   的手法を用いて離散値で表現される位置を推定すること
   を特徴とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記位置検出部が、移動局を使用する人
   とその人の行動ルール、または、スケジュールに関する
   知識を持つ位置検出知識部を備え、位置検出部が誤差電
   波強度データ記憶部に記憶された複数の電波強度データ
   と前記位置検出知識部内の知識を用いて位置検出を行な
   うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位
   置検出装置。
4. 【請求項４】 前記位置検出部が、離散値で表現される
   複数の位置の接続関係である相互の関係に関する知識を
   持つ位置検出知識部を備え、位置検出部が誤差電波強度
   データ記憶部に記憶された複数の電波強度データと前記
   位置検出知識部の知識を用いて位置検出を行なうことを
   特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 誤差電波強度記憶部に記憶する電波強度
   データの数を、位置検出地点での電波強度と、電波強度
   データ記憶部に記憶された電波強度データとの誤差の程
   度により可変にして位置検出を行なうことを特徴とする
   請求項１から４のいずれかに記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記位置検出部が過去に推定した短期的
   な位置を蓄積する位置蓄積部と、誤差電波強度データ記
   憶部に記憶された電波強度データを基に推定した位置の
   妥当性を判定する履歴判定部を備え、移動局の過去直近
   の推定された位置とその時刻と、現在の位置および時刻
   とから移動状況を判断し、推定した位置が妥当かどうか
   判定し妥当でない場合には再度位置検出のやり直しを行
   なうことを特徴とする請求項１から請求項５にいずれか
   に記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記位置蓄積部が、過去に推定した短期
   的な位置を蓄積する代わりに、短期履歴を基に過去に移
   動した場所とその頻度など過去の経験を蓄積する長期履
   歴を保持し、移動局の過去移動の経験から推定した位置
   が妥当かどうか判定し妥当でない場合には再度位置検出
   のやり直しを行なうことを特徴とする請求項６記載の位
   置検出装置。