室内外判定装置及室内外判定方法

专利名称：室内外判定装置及室内外判定方法
技术领域：
本发明涉及进行移动通信终端位于室内还是位于室外的室内外判定的室内外判 定装置及室内外判定方法。
背景技术：
以往，提出了根据电波的接收状态来判定终端位于室内还是位于室外的技术(室 内外判定)。例如，在日本特开2003-333640号公报(专利文献1)和日本特开2003-283509 号公报(专利文献2)中，记载了以下的技术对终端发送而被墙面反射的信号进行检测，来 判定终端的位置是室内还是室外。另外，移动通信终端位于室内还是位于室外的信息是在确定移动通信终端的 定位方法时的重要信息。例如，当移动通信终端位于室内时，不能接收来自GPS(Global Positioning System 全球定位系统)中使用的GPS卫星的电波。因此，仅在判定为移动通 信终端位于室外的情况下进行精度比较高的GPS定位，而在判定为移动通信终端位于室内 的情况下省略GPS定位而进行精度比较低的基站定位等其它定位(替代方式)，由此能够在 维持定位精度的同时缩短定位所需的时间。如上所述，有时希望在考虑了在确定定位方法中使用移动通信终端的室内外判定 结果的情况下，进行与移动通信终端所处的环境对应的室内外判定。例如，当移动通信终端 位于市区(Urban)时，由于设置了多个用于进行基站定位的基站，因此基站定位的精度比 较高。在这种情况下，即使将室外的移动通信终端判定为在室内而省略GPS定位，也很少发 生定位精度急剧劣化的情况。反之，在郊外(Rural)，由于没有怎么设置基站，因此基站定位 的精度比较低。在这种情况下，当将室外的移动通信终端判定为在室内时进行精度比较低 的基站定位，因此定位精度急剧劣化。此外，有时对应于移动通信终端所处的环境(例如天 气、地域、季节、活动等)，根据用户的行为模式，推断出移动通信终端存在位于室内或者位 于室外的倾向。

发明内容
本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种能够根据选择定位方法的 目的等来适当地进行移动通信终端的室内外判定的室内外判定装置及室内外判定方法。为了达到上述目的，本发明的室内外判定装置是进行移动通信终端位于室内还是 位于室外的室内外判定的室内外判定装置，其特征在于具有通信信息取得单元，其取得与 移动通信终端的无线通信相关的通信信息；环境信息取得单元，其取得表示与移动通信终 端相关的环境的环境信息；判定基准设定单元，其根据由环境信息取得单元取得的环境信 息，设定用于进行室内外判定的判定基准；以及判定单元，其根据由判定基准设定单元设定 的判定基准，参照由通信信息取得单元取得的通信信息来进行室内外判定。在本发明的室内外判定装置中，参照通信信息来进行室内外判定，但是设定了根 据与移动通信终端相关的环境进行室内外判定时的判定基准。由此，能够从选择定位方法的目的等观点出发进行与环境对应的室内外判定。具体而言，例如，能够在应该使判定为室 内时的错误(实际为室外)减小的环境下很难判定为室内，此外，在应该使判定为室外时的 错误(实际为室内)减小的环境下很难判定为室外。即，根据本发明的室内外判定装置，能 够根据选择定位方法的目的等适当地进行移动通信终端的室内外判定。具体而言，优选以下情况通信信息取得单元取得与移动通信终端从1个以上的 电波发送源接收到的电波的接收强度相关的值，作为通信信息，判定基准设定单元设定阈 值作为判定基准，判定单元比较与通信信息取得单元取得的接收强度相关的值、和判定基 准设定单元设定的阈值，来进行室内外判定。此外，优选以下情况判定单元利用模式识别的方法，将预先存储的、位于室内的 移动通信终端的通信信息和位于室外的移动通信终端的通信信息，分类为位于室内的移动 通信终端的通信信息类别和位于室外的移动通信终端的通信信息类别，判定由通信信息取 得单元取得的通信信息属于哪一类别，由此进行室内外判定，判定基准设定单元设定进行 分类时的权重作为判定基准。根据这些结构，能够可靠进行移动通信终端的室内外判定，此 外，能够可靠实施本发明。优选以下情况室内外判定装置还具有定位单元，该定位单元根据判定单元的室 内外判定的结果确定针对移动通信终端的定位方法，利用所确定的方法进行对移动通信终 端的定位。根据该结构，能够通过基于室内外判定的适当的定位方法进行移动通信终端的 定位。优选以下情况判定基准设定单元将定位单元针对其它移动通信终端的定位结 果、和环境信息取得单元取得的与其它移动通信终端相关的环境信息关联起来进行预先存 储，根据这些信息设定判定基准。根据该结构，能够设置反映了针对其它移动通信终端的定 位结果的判定基准，从选择定位方法这样的观点来看，能够更适当进行移动通信终端的室 内外判定。但是，本发明除了如上所述能够记述为室内外判定装置的发明以外，还能够如下 所述记述为室内外判定方法的发明。这仅仅是范畴不同，实质上是同一发明，起到相同的作 用和效果。即，本发明的室内外判定方法是进行移动通信终端位于室内还是位于室外的室内 外判定的室内外判定方法，其特征在于包含如下步骤通信信息取得步骤，取得与移动通信 终端的无线通信相关的通信信息；环境信息取得步骤，取得表示与移动通信终端相关的环 境的环境信息；判定基准设定步骤，根据在环境信息取得步骤中取得的环境信息，设定用于 进行室内外判定的判定基准；以及判定步骤，根据在判定基准设定步骤中设定的判定基准， 参照在通信信息取得步骤中取得的通信信息来进行室内外判定。根据本发明，能够根据选择定位方法的目的等观点进行与环境对应的室内外判 定，能够适当地进行移动通信终端的室内外判定。


图1是示出了作为本发明实施方式的室内外判定装置的定位服务器的功能结构 的图。图2是将用于确定室内外判定的阈值的环境信息与数值相关联的表。
图3是将用于确定室内外判定的阈值的环境信息与阈值的调整值相关联的表。图4是用于说明估计接收强度时的处理的图。图5是示出了作为本发明实施方式的室内外判定装置的定位服务器的硬件结构 的图。图6是示出了在作为本发明实施方式的室内外判定装置的定位服务器中执行的 处理(室内外判定方法)的流程图。图7是示出了在室内外判定中使用的模式识别方法的概念图。图8是用于说明估计接收强度时的处理的另一个图。
具体实施例方式以下，与附图一起对本发明的室内外判定装置及室内外判定方法的优选实施方式 进行详细说明。此外，在附图的说明中，对相同要素标注相同符号，并省略重复说明。图1中示出了作为本实施方式的室内外判定装置的定位服务器10。定位服务器 10是进行移动通信终端20位于大厦或房屋等建筑物的室内还是位于室外的室内外判定的 装置。而且，定位服务器10是对移动通信终端20的位置进行估计的装置。如后所述，为了 确定估计移动通信终端20的位置的方法，由定位服务器10进行室内外判定。定位服务器10连接对移动通信终端20提供移动通信功能的移动通信系统(蜂窝 通信系统)所包含的多个基站30，可以经由基站30与移动通信终端20之间进行通信。此 外，定位服务器10也可以包含在该移动通信系统中。但是，定位服务器10不一定需要经由 基站30 (即移动通信网)与移动通信终端20之间进行信息的收发，只要通过某种方式与移 动通信终端20之间进行信息的收发即可。具体而言，移动通信终端20相当于例如便携电话机，由与提供移动通信系统的运 营商签订合同的用户使用。移动通信终端20通过与包含在移动通信系统的移动通信网(蜂 窝通信网)中的多个基站30之间进行无线通信，由此具有进行移动通信(蜂窝通信)的功 能。移动通信终端20取得进行室内外判定所需的信息后发送给定位服务器10。进行室内 外判定所需的信息包含与移动通信终端20进行无线通信相关的通信信息。具体取得怎样 的信息进行发送将在后面叙述。此外，移动通信终端20取得用于测定本终端20的位置的信息后发送给定位服 务器10。具体而言，是用于基站定位和GPS定位的信息。所谓基站定位，是指根据与基站 30之间收发的电波相关的信息来进行定位。所谓GPS定位，是指基于从GPS卫星40发送 由移动通信终端20接收的电波所涉及的信息来进行定位。即，移动通信终端20具有对从 GPS卫星40发送的用于定位的信号进行接收的单元。在移动通信终端20中，设置有用于 接收来自GPS卫星的信号的天线，使用该天线进行接收。在进行GPS定位时，移动通信终 端20将关于接收到的来自GPS卫星40的信号的信息发送给定位服务器10。此外，基站定 位和GPS定位的定位运算均在定位服务器10中进行。此外，移动通信终端20构成为具有 CPU(CentralProcessing Unit 中央处理器)、存储器以及无线通信模块等硬件。各基站30是移动通信网中的构成要素，另一方面，可作为发送用于室内外判定的 电波的电波发送源，分别预先确定位置而设置。此外，在各基站30中，设定有基站ID或基 站的位置信息等用于唯一确定基站30的信息，定位服务器10和移动通信终端20能够根据这些信息来确定基站30。此外，各基站30被扇区化，有时还针对每个发送电波的方向设定 有多个扇区(关于扇区也能与上述同样确定)。上述GPS卫星40根据时刻而位于预定的位置，从该位置发送用于定位的定位用信 号。具体而言，在高度大约为2万km的6个环绕轨道上分别配置有4 5个GPS卫星40， 这些GPS卫星40随着时间经过而在环绕轨道上移动。在GPS卫星40发送的定位用信号中， 包含用于区别确定GPS卫星40的识别信息、表示GPS卫星40的轨道的信息以及表示发送 信号的时刻的信息。此处，示出关于本实施方式的定位服务器10的室内外判定的观点。在进行室内外 判定时产生两种错误。即判定为室内时的错误(实际为室外)、和判定为室外时的错误(实 际为室内)。如后所述，在本实施方式的定位服务器10中，根据室内外判定的结果来变更 定位结果。即在判定为室内时省略电波接收比较困难的GPS定位，实施基站定位等替代方 式)，从而缩短定位所需的时间。此处，例如在建筑物密集的市区，所设置的基站30较多(基站30的间隔窄密度 高)，即使在室内也能容易地接收到来自基站30的电波。此外，在市区，GPS卫星的接收环 境较差，即使是在室外GPS定位精度降低的可能性也较高。在这种场所，由于基站定位的精 度较高，因此即使将室外的移动通信终端20判定为室内而省略GPS定位，也很少发生定位 精度急剧劣化的情况。因此，在市区，由判定为室内时的错误所造成的影响较小。另一方面， 在建筑物稀疏的郊外，所设置的基站30较少，在室内很难接收到来自基站30的电波。在这 种场所，由于基站定位的精度比较低，因此当将室外的移动通信终端20判定为室内而省略 GPS定位时，不管是否能利用充分的定位精度进行定位，而基于定位精度较低的定位方法进 行定位。因此，在郊外，由判定为室内时的错误所造成的影响较大，从定位精度的观点出发， 希望将室外的移动通信终端20准确地判定为室外。S卩，如果在定位方法的选择中使用室内外判定，则优选为，与市区相比，在郊外容 易判定为室外。在本实施方式中，如上所述，根据移动通信终端20的环境，在选择定位方法 这样的观点中设定适当的判定基准。接着，对定位服务器10的详细功能进行说明。如图1所示，定位服务器10构成 为具有通信信息取得部11、环境信息取得部12、判定基准设定部13、判定部14以及定位部 15。通信信息取得部11是取得与移动通信终端20中的无线通信相关的通信信息的通 信信息取得单元。通信信息是用于移动通信终端20的室内外判定的信息。例如，通信信息 取得部11取得关于由移动通信终端20从电波发送源接收的电波的接收信息作为通信信 息。接收信息例如是来自基站30的电波的信息。移动通信终端20通过测定从基站30接收 到的电波的接收强度来取得该接收信息。该电波例如是基站30定期发送的导频信号(报 知信号)所涉及的电波。而且，移动通信终端20从该信号中取得基站ID等确定基站30的 信息，与表示所测定的接收强度的信息关联起来作为接收信息。此外，与电波相关的扇区也 可以包含在接收信息中。移动通信终端20将由此取得的接收信息发送给定位服务器10。 通信信息取得部11通过接收从移动通信终端20发送的接收信息，来取得接收信息。在该接收信息中，还可以包含与从多个基站30接收到的电波相关的信息。如果移 动通信终端20具有的分支的数量为多个，则可以利用1次测定对来自多个基站30的电波的接收强度进行测定。此外，在该接收信息中，还可以包含与在多个不同定时接收到的电波 相关的信息。在从移动通信终端20接收到的接收信息中包含了在不同定时接收到的电波 的接收强度的信息的情况下，通信信息取得部11针对接收信息所包含的每个基站30，根据 相应的多个接收强度来计算统计值(例如，所有定时的接收强度的平均值或中央值)，将该 统计值设为在以下的处理中使用的接收强度。通信信息取得部11将所取得的接收信息输 出到判定部14。环境信息取得部12是取得环境信息(其表示与移动通信终端20相关的环境)的 环境信息取得单元。所谓与移动通信终端20相关的环境，是指进行定位的日期、星期、时 刻、场所(地区)、季节、天气、所在地是市区还是郊外、所在地处的活动等(例如，图2的表 的左栏中所示的信息)。这些信息是对移动通信终端20 (携带该终端的用户)处于室外还 是室内产生影响的信息。例如，如果天气是雨天或者雪天，则用户处于室内的可能性较高。 此外，如果是晴天且星期六等休息日的白天在室外进行活动的场所，则用户处于室外的可 能性较高。环境信息是用于室内外判定的信息，是与取得了通信信息的环境相关的信息。环境信息取得部12例如通过接收从移动通信终端20发送到定位服务器10的环 境信息来取得环境信息。此外，当在移动通信终端20中测定了通信信息后立即将其发送给 定位服务器10等时，环境信息取得部12还可以将与接收到通信信息的定时相关的星期、时 刻等时间信息作为环境信息，通过本身所具有的计时功能等，来自动取得环境信息。环境信 息取得部12将所取得的环境信息输出到判定基准设定部13。此外，还可以将与接收信息所 包含的基站30相关的(预先存储在环境信息取得部12中的)信息作为环境信息。例如， 也可以将与确定接收信息所包含的基站30的信息关联的、预先存储的基站30的位置(场 所或地区、或者表示市区还是郊外的信息)作为环境信息。判定基准设定部13是根据由环境信息取得部12取得的环境信息，设定用于判定 部14进行室内外判定的判定基准的判定基准设定单元。可以通过变更上述判定基准，来控 制判定为室内时的错误率Ei和判定为室外时的错误率Eo。Ei与Eo处于折衷的关系。例 如，在放宽Ei容许的情况下，Ei增加，Eo减少。反之，在严格Ei容许的情况下，Ei减少而 Eo增加。用于进行室内外判定的判定基准例如可以使用阈值。即，如后所述，如果基于通信 信息的值(在后述的例子中为穿透损耗)为阈值以上，则判定为室内，如果低于阈值，则判 定为室外。如果阈值使用较大的值，则仅在穿透损耗较大时判定为室内。此时，判定为室内 都是穿透损耗特别大的情况，可以说确实位于室内，因此其错误率Ei变小。相反，将除了穿 透损耗特别大时以外的情况判定为室外。即，在判定为室外的情况中，通常还包含了室内时 的穿透损耗，因此判定为室外的错误率Eo变大。如果阈值使用特别小的值，则Ei变大而Eo 变小。如上所述，在市区能可靠地判定为室外的移动通信终端20实施GPS定位，除此以 外则省略GPS定位，这样能缩短定位时间，定位精度的劣化也较少。因此，在这种情况下，使 穿透损耗的阈值比通常降低，放宽Ei容许并减少Eo，这样整体的定位性能提高。另一方面，在郊外除了能可靠地判定为室内的移动通信终端20以外实施GPS定 位，除此以外则省略GPS定位，这样能缩短定位时间，定位精度的劣化也比较少。由此，在这 种情况下，使穿透损耗的阈值比通常降低，放宽Ei的容许并减少Eo，这样整体的定位性能提闻。具体而言，如图2的表所示，判定基准设定部13预先存储环境信息与数值相关联 的信息，根据该表来确定阈值。判定基准设定部13根据图2的表对由环境信息取得部12 取得的各环境信息进行数值化并对它们进行合计。合计的值越大，判定基准设定部13越认 为移动通信终端20位于室外处于容易进行GPS定位的状况，将穿透损耗的阈值设为越大的 值。此外，预先进行调整(timing)来决定根据合计值将阈值设为怎样的值。判定基准设定 部13将表示所设定的判定基准的阈值信息输出到判定部14。此外，还可以根据多个环境信息的组合来确定阈值，而不是分别对各个环境信息 进行数值化来进行。例如，如图3所示的表格那样，将环境信息的组合与阈值调整值相关联 地预先存储在判定基准设定部13中。此处，环境信息是包含在接收信息中的基站30的标 识符、来自该基站30的信号的接收强度、时间段、地区、季节以及天气的信息。阈值调整值 是对预先设定并存储在判定基准设定部13中的阈值基准值进行改变的值。判定基准设定 部13对由环境信息取得部12取得的各环境信息、与图3所示表格的各环境信息进行核对， 取得该表格中表示下述阈值调整值的信息，该阈值调整值与由环境信息取得部12取得的 各环境信息一致的环境信息相关联。判定基准设定部13针对预先存储的阈值基准值，进行 基于阈值调整值的调整，确定阈值。预先进行调整来确定阈值基准值、与各环境信息相关联 的阈值调整值、以及用于确定阈值的环境信息。判定部14是根据由判定基准设定部13设定的判定基准，参照由通信信息取得部 11取得的通信信息来进行室内外判定的判定单元。例如，在将接收信息用作通信信息的情 况下，如下进行室内外判定。判定部14根据接收信息计算出穿透损耗。所谓穿透损耗，是 指在建筑物位于移动通信终端20与电波发送源之间的情况下、尤其是移动通信终端20位 于建筑物中或附近的情况下，由于该建筑物的影响而造成的到达移动通信终端20的电波 的衰减量。判定部14判断计算出的穿透损耗是否大于等于作为由判定基准设定部13设定的 判定基准的阈值，如果大于等于阈值，则判定为移动通信终端20位于室内。另一方面，如果 小于阈值，则判定为移动通信终端20位于室外。这是基于如下情况如果移动通信终端20 位于室内则将产生一定程度以上的穿透损耗。可以使用任意方法来计算穿透损耗，但是作为例子采用以下的方法进行计算。首 先，判定部14取得表示由移动通信终端20接收到与通信信息相关的电波的位置的位置信 息。此处与取得的位置信息相关的位置可以不一定是精度高的位置，可以是精度较低的 (例如，误差为几十m 几百m左右的)粗略位置。此处取得的位置信息例如是表示纬度 和经度等位置坐标的信息。判定部14例如通过根据由通信信息取得部11接收到的接收信 息，估计(计算)移动通信终端20的位置，由此取得位置信息。具体而言，可以将由接收信 息表示的接收强度最强的基站30的坐标位置设为移动通信终端20的位置。表示基站30 的坐标位置的信息预先存储在判定部14中。此外，也可以将由接收信息表示的接收强度最 强的基站30的扇区的中心坐标位置设为移动通信终端20的位置。表示基站30的扇区的 中心坐标位置的信息预先存储在判定部14中。此外，判定部14也可以通过上述以外的方法来估计移动通信终端20的位置。例 如，也可以进行后述的基站定位(运算)。此外，判定部14也可以不估计移动通信终端20的位置，而通过从移动通信终端20接收位置信息来取得移动通信终端20的位置。该情况 下，移动通信终端20具有对本终端进行定位的功能，与接收信息相关联地将位置信息发送 到定位服务器10。此外，判定部14也可以从移动通信终端20以外的装置接收移动通信终 端20的位置信息。判定部14估计下述电波的接收强度，该电波的接收强度与由如上所述取得的位 置信息所表示的位置对应，来自由通信信息取得部11接收到的接收信息所表示的基站。由 判定部14估计的电波的接收强度是与由位置信息表示的位置对应的电波的接收强度的理 论值。图4中示出了由所取得的位置信息表示的位置41。但是，如上所述取得的位置信息 所表示的位置41 (有时)是粗略位置，因此可能与移动通信终端20实际所处的位置42不 同。考虑到上述情况，希望由判定部14估计的接收强度不是由位置信息表示的位置处的电 波的接收强度(的理论值)，而是代表了包含由位置信息表示的位置在内的周围区域的值。 从这种观点出发，具体而言，判定部14以如下方式估计电波的接收强度。判定部14设定以位置信息所表示的位置为基准的预定范围。例如，如图4所示， 判定部14以位置信息所表示的位置41为中心，将预定半径圆的范围43(评价圆43)设定 为该预定范围。评价圆43的半径例如使用考虑上述情况而预先设定并存储在判定部14中 的值(例如IOOm等)。此外，该值也可以设为与基站30的通信区域或位置信息的估计方法 对应的值。即，也可以将上述预定范围设为与基站30的通信区域相应，或者与位置信息所 涉及的位置的估计方法相应。具体而言，评价圆43的半径值可使用由接收信息表示的基站30中的、由接收信息 表示的接收强度最强的基站30的小区半径的值。所谓小区半径，是指基站30覆盖的通信 区域，根据基站30的电波强度或基站30的设置间隔等针对每个基站30而确定。在如上所 述确定评价圆43时，在判定部14中预先存储表示各基站30的小区半径值的信息，参照该 值来确定评价圆43。此外，也可以将该地域中的基站30的所有小区半径的平均值、或由接 收信息表示的基站30的小区半径的平均值设为评价圆43的半径值。上述情况是考虑到小 区半径越大，由判定部14估计的位置的精度越差。此外，也可以是，当位置信息的估计是以基站30的位置进行估计时确定评价圆43 的半径值为500m，当以扇区的中心位置进行估计时确定评价圆43的半径值为200m等(判 定部14预先将估计方法与评价圆43的半径值相关联地存储)。即，越是精度高的定位方 法，半径值越小。此时，根据表示位置信息的估计方法的信息来确定评价圆43的半径值。在 移动通信终端20中进行位置估计时，将表示位置信息的估计方法的信息与位置信息结合 从移动通信终端20发送到定位服务器10的判定部14。上述情况是考虑到所估计的位置精 度与位置信息的估计方法对应的情况。接着，判定部14在评价圆43中的多个位置处设定评价点44(坐标)。例如如图4 所示，以位置信息表示的位置41为基准，在一定方向(例如南北方向和东西方向)等间隔 地设置评价点44。评价点44之间的间隔I例如可以使用预先设定并存储在判定部14中的 值(系统参数)、或根据评价圆43的半径值计算的值。例如，根据评价点间隔I =评价圆半 径/n(n为存储在判定部14中的值(系统参数)，例如10等)的式子进行计算。此外，评价 点44还可以包含位置信息表示的位置41。此外，作为比上述方法更高精度的评价点设定的方法，存在以下方法。首先，判定部14预先存储与位置对应的、由移动通信终端从发送源接收的电波的接收强度。具体而 言，事先对整个基站30覆盖的区域进行栅格化，在各栅格中对来自所有基站30的无线信号 的电场强度(在该栅格中移动通信终端20接收的电场强度)进行估计。也可以用后述那 样的方法进行栅格化。电场强度的估计需要考虑离基站30的距离、栅格的地形、地理特征、 建筑物的形状、建筑物的材质等要素来进行。预先将所估计的各栅格中的所有基站的估计 信号强度记录在判定部14能参照的数据库中。作为该数据库的结构，记录有各栅格的位置坐标、各栅格中的所有基站的标识符 以及来自各基站的估计信号电场强度等。该数据库由网络管理员等事先测定、或者使用计 算机仿真等生成。该数据库通常还可以利用与用于下述测位系统的数据库相同的数据库， 该测位系统利用数据库核对来估计移动通信终端20的位置。接着，判定部14比较该存储的接收强度与由通信信息取得部11取得的接收信息 相关的接收强度，根据比较结果取得位置信息。具体而言，判定部14核对由移动通信终端 20测定而取得的、在移动通信终端20与基站30之间收发的电波的信号强度(接收强度)、 与记录在该数据库中的估计信号电场强度，计算与所测定的信号强度一致程度最高的栅 格。作为一致程度的计算方法，例如也可以使用以下等方法求出由移动通信终端20测定 的数据与记录在数据库中的估计信号电场强度之间的欧几里德距离，将欧几里德距离小的 栅格设为一致程度高的栅格。欧几里德距离的计算方法如下针对在移动通信终端20中测 定的各基站30，分别计算所测定的信号强度与记录在数据库中的同一基站30中的估计信 号电场强度之间的差分，将在移动通信终端20中测定的所有基站30的各个差分的平方和 的平方根设为欧几里德距离。通信信息取得部11将计算出的一致程度最高的栅格的位置 坐标(例如栅格的中心点)设定为位置信息。但是，由通信信息取得部11计算的上述位置信息也可以不是与一个位置相关的 信息。此时，例如分别计算数据库的各栅格中的一致程度，将一致程度最高的η个栅格的位 置坐标设定为位置信息。η可以是由网络管理员等事先设定的参数，例如n= 10等。如图 8所示，在将上述位置设为位置信息的情况下，也可以将这些位置用作上述评价点44。判定 部14如下所述处理上述评价点44，估计与位置信息所表示的位置对应的电波的接收强度。此外，如图8所示，判定部14如果可以通过(除上述的利用与所存储的接收强度 进行比较的方法以外的)上述那样的方法取得位置信息所表示的位置41，则将位置41作为 基准，设定预定的范围，仅在设定的范围内计算上述的一致程度，实施评价点44的设定。此 时，例如也可以使用与上述范围设定方法相同的方法来进行范围的设定。接着，判定部14在各评价点44上，计算来自接收信息所示出的基站30的电波的 接收强度(的理论值)。此处所计算的理论值是假设移动通信终端20在该地点处于建筑物 外(=室外)而计算得到的值。判定部14参照预先存储在判定部14中的表示各基站30 的位置的信息，计算各基站30与评价点44之间的距离。接着，根据该距离以及预先存储在 判定部14中的各基站30的电波的发送强度，来计算接收强度。在该计算中，使用了例如奥 村-秦等的电波传播模型(例如参照“M. Hata，“Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services,，，IEEETrans. Veh. Technol. , VT-29, No. 3, pp. 317-325, Aug. 1980.)。电波传播模型的参数使用预先调整的存储在判定部14中的参数。判定部14 针对由接收信息表示的各基站30以及各评价点44，计算接收强度。
判定部14针对每个基站30计算各评价点44处的接收强度的统计值(例如，所有 评价点44处的接收强度的平均值或中央值)。判定部14也可以将由此计算出的每个基站 30的统计值作为与位置信息所表示的位置对应的电波的接收强度。此外，判定部14对各 基站30的统计值进一步计算统计值(例如，针对所有基站30的接收强度的平均值或中央 值)。判定部14也可以将由此计算出的一个统计值作为与位置信息所表示的位置对应的电 波的接收强度。在由此将接收强度设为一个值的情况下，将由通信信息取得部11取得的接 收信息的接收强度也设为一个值。此时，通信信息取得部11计算与包含在接收信息中的各 基站30对应的接收强度的值的统计值(例如，针对所有基站30的接收强度的平均值或中 央值)，将该统计值设为与接收信息相关的接收强度的值。此外，判定部14进行的接收强度的估计也可以不如上所述针对每个(建筑物影 响的估计的)处理来进行计算，而是预先计算与位置对应的来自各基站30的电波的接收 强度而存储在判定部14中，根据该信息进行接收强度的估计。具体而言，例如，首先，将服 务区(移动通信终端20能够进行移动通信的区域。此外，也可以将把服务区划分为多个 的各区域设为计算对象)划分为nXm大小的栅格。此处，nXm为预先设定的参数，例如为 150mX200m等的大小。而且，将各栅格的中心点作为(预先确定的)评价点，与上述同样地 计算该评价点处的来自各基站30的电波的接收强度。此时，将计算对象的基站30设为包 含在服务区中的所有基站30。此外，也可以将距评价点为一定距离(例如IOOOm等)的范 围中的所有基站30设为计算对象的基站30。在定位服务器10 (的数据库等)中预先存储了作为如上所述计算出的各评价点处 的每个基站30的电波的接收强度的信息。具体而言，将识别各评价点的标识符、评价点的 位置以及每个基站30的电波的接收强度的值分别关联起来进行存储。判定部14读出包含 在所确定的评价圆43中的评价点的每个基站30的电波的接收强度的信息，与上述同样地 估计与位置信息所表示的位置对应的接收强度。判定部14比较所估计出的接收强度的值(估计接收强度)和接收信息所表示的 电波的接收强度的值(实测接收强度)。具体而言，判定部14通过从估计接收强度中减去 实测接收强度来得到差分值，来对这些值进行比较。待比较的估计接收强度与实测接收强 度分别对应(例如估计接收强度和实测接收强度两者都是一个值、或者估计接收强度和实 测接收强度两者都是每个基站30的值)，因此进行分别对应的值之间的减法。得到与估计 接收强度及实测接收强度的数量相同数量的减法结果。接着，判定部14根据上述比较结果来估计穿透损耗。具体而言，判定部14对估计 接收强度与实测接收强度之间的差分值乘以系数，来估计电波的穿透损耗(表示穿透损耗 的指标值)。上述系数为预先存储在判定部14中的系统参数。对于表示电波的穿透损耗的 该值，在所有基站30中取接收强度的统计值的情况下是一个值，而在使用了每个基站30的 接收强度的差分值的情况下是每个基站30的值。此外，判定部14通过判断表示电波的穿透损耗的上述值是否大于等于从判定基 准设定部13输入的阈值，来进行移动通信终端20的室内外判定。判定部14将室内外判定 的结果通知给定位部15。定位部15是如下的定位单元其根据判定部14的室内外判定的结果来确定针对 移动通信终端20的定位方法，利用所确定的方法对移动通信终端20进行定位。在判定部14将室内外判定的结果视为移动通信终端20位于室外的情况下，定位部15认为GPS定位 有效而执行GPS定位。另一方面，在判定部14将室内外判定的结果视为移动通信终端20 位于室内的情况下，认为GPS定位无效而执行基站定位。如下进行GPS定位。定位部15接收从移动通信终端20发送到定位服务器10的、 移动通信终端20从GPS卫星40接收到的信号的信息。接着，定位部15根据该信息计算 GPS卫星40的位置、从移动通信终端20到GPS卫星40的距离等，计算移动通信终端20的 位置。此外，在该计算中，也可以使用由移动通信终端20从蜂窝通信系统取得而发送到定 位服务器10的、表示GPS卫星40的位置等的辅助数据。定位部15例如向移动通信终端20 输出表示移动通信终端20的位置的信息，作为定位结果信息。定位部15在利用GPS定位 计算移动通信终端20的位置失败的情况下，执行基站定位。如下进行基站定位。所谓基站定位，具体而言，是指以下所示的处理。定位部15 接收从移动通信终端20发送到定位服务器10的基站定位用信息。基站定位用信息例如是 由移动通信终端20测定而取得的、表示在移动通信终端20与基站30之间收发的电波的传 输延迟(例如RTT =Round Trip Time 往返时间)或电波的衰减量的信息(或者也可以是 为了计算这些信息而测定的信息)、以及确定基站30或扇区的信息(基站ID、扇区ID)。定 位部15根据上述电波的传送延迟等信息，计算移动通信终端20与基站30之间的距离，参 照基站30的位置信息等，计算移动通信终端20的位置。此处，在定位服务器10中，预先存 储表示基站30的位置或扇区的方向的信息。定位部15将计算出的表示移动通信终端20的位置的信息作为定位结果信息，例 如输出到移动通信终端20。此外，关于基站定位，可以以与GPS定位相比相对快的时间进行 定位处理。图5中示出了定位服务器10的硬件结构。如图5所示，定位服务器10构成为包含 具有以下等硬件的计算机CPU 101、作为主存储装置的RAM (Random Access Memory 随机 存取存储器)102、ROM (Read OnlyMemory 只读存储器)103、用于进行通信的通信模块104 以及硬盘等辅助存储装置105。这些构成要素通过程序等进行动作，从而能够发挥上述的定 位服务器10的功能。接着，使用图6的流程图，对在本实施方式的定位服务器10中执行的处理(室内 外判定方法)进行说明。首先，由移动通信终端20接收来自基站30的电波，将表示接收到的电波的接收强 度(信号强度)以及该基站30的接收信息作为通信信息发送到定位服务器10。可以从移动 通信终端20侧自发地进行电波的接收以及接收信息的发送，也可以响应于来自定位服务 器10的请求进行。在定位服务器10中，由通信信息取得部11对接收信息进行接收(S01， 通信信息取得步骤)。从通信信息取得部11将接收信息输出到判定部14。接着，由判定部14根据接收信息来估计穿透损耗(S04，判定步骤)。穿透损耗是 用于进行移动通信终端20的室内外判定的信息。另一方面，在定位服务器10中，由环境信息取得部12取得移动通信终端20的(接 收到与接收信息相关的电波的时间和场所的)环境信息(S02，环境信息取得步骤)。可以 与上述接收信息独立地通过从移动通信终端20进行接收来取得环境信息，也可以取得与 包含在接收信息中的基站30相关的信息、或与接收到接收信息的定时相关的信息作为环境信息。所取得的环境信息被从环境信息取得部12输出到判定基准设定部13。接着，由判定基准设定部13根据上述的环境信息，来设定用于判定部14进行室内 外判定的判定基准(S03，判定基准设定步骤)。具体而言，如上所述确定阈值。表示所设定 的判定基准的信息被从判定基准设定部13输出到判定部14。接着，根据由判定基准设定部13设定的判定基准，由判定部14进行移动通信终端 20的室内外判定(S05，判定步骤)。具体而言，通过比较所计算出的穿透损耗与作为判定基 准的阈值，来进行室内外判定。当判断为穿透损耗在阈值以上时，判断为移动通信终端20 位于室内，当判断为穿透损耗小于阈值时，判断为移动通信终端20位于室外。表示判定部 14的判定结果的信息被从判定部14输出到定位部15。在判定结果为移动通信终端20位于室外的情况下(S06的否)，由定位部15进行 GPS定位(运算)(S07，定位步骤)。此外，对于用于进行GPS定位运算的、移动通信终端20 从GPS卫星40接收的定位用信号所涉及的信息，可以在该时刻由定位服务器10向移动通 信终端20请求而取得，也可以从移动通信终端20在该时刻之前进行发送。当定位部15的GPS定位运算成功时(S08的否)，由定位部15例如向移动通信终 端20输出表示所计算出的移动通信终端20的位置的信息，作为定位结果的信息，结束处 理。在判定部14的判定结果为移动通信终端20位于室内的情况下(S06的是)，由定 位部15进行移动通信终端20的基站定位(运算)(S09，定位步骤)(此时，不进行GPS定 位)。此外，在定位部15进行的GPS定位运算不成功的情况下(S08的是)，也由定位部15 进行移动通信终端20的基站定位(运算)(S09，定位步骤)。此外，对于用于进行基站定位运算的、移动通信终端20与基站30之间收发的信号 所涉及的信息，可以在该时刻由定位服务器10向移动通信终端20请求来取得，也可以从移 动通信终端20在该时刻之前进行发送。此外，在上述的室内外判定的处理时，在作为粗略 位置的计算进行了与基站定位运算同样的运算处理的情况下，也可以将表示粗略位置的信 息作为定位结果的信息，而并不一定要在该时刻进行定位运算。当定位部15的基站定位运算成功时，由定位部15例如向移动通信终端20输出表 示所计算出的移动通信终端20的位置的信息，作为定位结果的信息，结束定位处理。此外， 当定位部15的基站定位运算失败时，将表示定位处理失败的情况作为定位结果信息，例如 输出到移动通信终端20，结束定位处理。以上是在本实施方式的定位服务器10中执行的处理。如上所述，在本实施方式中，参照通信信息来进行室内外判定，但是根据与移动通 信终端20相关的环境，设定进行室内外判定时的判定基准。因此，能够从选择定位方法的 目的等观点出发进行与环境对应的室内外判定。具体而言，例如，可以在应该使判定为室内 时的错误(实际为室外)减小的环境下很难判定为室内，此外，在应该使判定为室外时的错 误(实际为室内)减小的环境下很难判定为室外。即，根据本实施方式，能够根据定位方法 的选择目的等来适当进行移动通信终端20的室内外判定。而且，如果具有如本实施方式的定位服务器10那样进行定位的定位单元，则通过 基于室内外判定的适当定位方法来进行移动通信终端的定位。但是，在本实施方式中，室内 外判定以进行移动通信终端20的定位为前提，但是进行室内外判定不一定限于进行定位的情况，也可以单独进行，或以定位以外的处理为前提进行室内外判定。此外，如上所述，在本实施方式中，进行室内外判定处理的主体是定位服务器10， 但是进行该处理的主体也可以是移动通信终端20。即，此时，也可以为移动通信终端20完 全具有本发明的功能的结构。此时，将室内外判定处理等所需的信息预先发送给移动通信 终端20。此外，在上述例子中，通信信息是移动通信终端20与基站30之间收发的电波所涉 及信息，但是也可以是除此以外的信息。即，通信信息是关于移动通信终端20的无线通信 的信息，如果能用于移动通信终端20的室内外判定，则也可以是除了从电波发送源取得的 信息以外的信息。例如，也可以使用确定RFID(Radio Frequency Identification 射频识 别)标签等无线标签的信息。此时，移动通信终端20具有利用(近距离)无线通信读取无 线标签的信息的功能，从无线标签中读取确定该无线标签的信息(例如标签名称)。无线标 签设置在作为定位对象的服务区内的各种场所，移动通信终端20可以从与本终端的位置 对应的无线标签中读取确定该无线标签的信息。移动通信终端20将确定所读取的无线标 签的信息、以及表示在读取无线标签时接收到的电波的接收强度的信息作为通信信息，发 送给定位服务器10。通信信息取得部11通过接收从移动通信终端20发送的通信信息，来 取得通信信息。此时，在定位服务器10中，与确定无线标签的信息(标签名称)相关联地，预先保 持了表示该无线标签是设置在室内还是设置在室外的信息。该信息由定位服务器10的管 理员等预先输入。通信信息取得部11从移动通信终端20接收由移动通信终端20从无线标签读取 的标签名称。通信信息取得部11将所取得的接收信息输出到判定部14。接着，判定部14根据从移动通信终端20接收到的信息，参照表示上述无线标签 是设置在室内还是设置在室外的信息，判断由移动通信终端20读取了标签名称的无线标 签处于室内还是室外。判定部14根据该判断，来判断移动通信终端20的室内外。具体而 言，在由移动通信终端20读取了标签名称的无线标签的任意一个处于室内、且以阈值以上 的接收强度接收到其中的任意一个的情况下，判定为移动通信终端20处于室内。与使用了 图2的表的上述方法同样地，由判定基准设定部13来设定上述的阈值。在上述中，示出了 RFID标签的例子，但是也可以将通过其它的近距离无线通信(例如，蓝牙)读取的信息用于 室内外的判定。此外，也可以使用无线LAN的接入点进行同样的判定。在上述的例子中，通过将基于通信信息的值与阈值进行比较来进行室内外判定， 但是也可以通过其它方法来进行室内外判定。例如，也可以通过模式识别的方法进行室内 外判定。模式识别(PM =Pattern Matching 模式匹配，PR =Pattern Recognition 模式识 别)是指如下的处理在能够将识别对象分类为几个概念(类别)时，使所观测到的模式与 这些概念中的一个对应。观测到的模式称作特征矢量(FV=Feature Vector)。对于类别的 归属，需要从已知的学习用样本集合中，作为知识而学习特征矢量与类别之间的概率性对 应关系。即，在定位服务器10中预先存储多个位于室内的移动通信终端20的通信信息以 及位于室外的移动通信终端20的通信信息(这些通信信息是通过在掌握了是室外还是室 内的状态下进行测定等而得到的)，将这些作为模式识别的学习用样本。具体而言，作为用于模式识别的通信信息，存在穿透损耗、与移动通信终端20所接收的电波相关的基站30的 数量、以及移动通信终端20所接收到的电波的电波强度的平均值等。例如，如图7所示，假设在坐标轴上存在位于室外的移动通信终端20的通信信息 的数据(特征矢量)、以及位于室内的移动通信终端20的通信信息的数据(特征矢量)(在 图7中，室内的数据用较淡的点示出，室外的数据用较浓的点示出)。在将室外类别和室内 类别的判定错误的权重设为相同的情况下，由图7的实线Ll示出的曲线为基于学习的知 识，通过该曲线，类别划分的错误变得最少。判定基准设定部13将由模式识别进行室内类别和室外类别的分类时的权重，设 定为室内外判定的判定基准。关于权重的设定，例如可以与使用了图2的表的上述方法同 样地进行。判定部14根据所设定的上述权重，通过模式识别的方法，将预先存储的、位于室 内的移动通信终端20的通信信息和位于室外的移动通信终端20的通信信息，分类成位于 室内的移动通信终端的通信信息类别和位于室外的移动通信终端的通信信息类别，判定由 通信信息取得部11取得的通信信息属于哪一类别。判定部14可以通过对利用分类计算出 的曲线与判定对象的通信信息进行比较，来判定属于哪一类别而进行室内外判定。例如，当 一方(例如室外类别)的判定错误权重增加时，在实线Ll上类别判定的错误变大。此时， 当用虚线L2进行分类时，类别判定的错误变为最少。虚线L2是室外类别的权重增加时的 学习知识。在上述实施方式中，判定基准设定部13所进行的判定基准的设定没有使用其它 移动通信终端20的定位结果，但是也可以如下那样使用其它移动通信终端20的定位结果。 判定基准设定部13将通过由上述图6的流程图所示的处理得到的针对移动通信终端20的 定位结果、与由环境信息取得部取得的与该移动通信终端20相关的环境信息关联起来进 行存储。定位结果例如存储为(与判定部14的判定不同的)室内外判定的结果。在GPS定 位成功的情况下，存储为移动通信终端20位于室外的可能性较高(与判定部14的判定结 果无关)。在GPS定位失败的情况下，存储为移动通信终端20位于室内的可能性较高(与 判定部14的判定结果无关)。此外，此处，与定位结果关联存储的用作环境信息的信息，是 表示移动通信终端20所处服务区的基站30或扇区的信息、以及表示移动通信终端20从各 基站30接收到的电波的接收强度的信息等。判定基准设定部13比较由环境信息取得部12取得的环境信息(即所处服务区的 基站30或扇区、以及接收强度的信息)、和预先与定位结果相关联存储的环境信息。判定基 准设定部13参考与由环境信息取得部12取得的环境信息近似(一致)的环境信息相关联 的定位结果，来确定判定基准。例如，在处于同一基站30的同一扇区的移动通信终端20的 数据中，与接收强度较近(例如相关系数在一定值以上)的环境信息相关联的定位结果的 一半以上位于室内的可能性较高(即GPS定位失败)，降低穿透损耗的阈值(即容易判定为 室内)。根据上述结构，能够设置反映了针对其它移动通信终端20的定位结果的判定基 准，从选择定位方法这样的观点来看，能更适当地进行移动通信终端20的室内外判定。
权利要求
一种室内外判定装置，其进行移动通信终端是位于室内还是位于室外的室内外判定，其中，该室内外判定装置具有通信信息取得单元，其取得与所述移动通信终端的无线通信相关的通信信息；环境信息取得单元，其取得表示与所述移动通信终端相关的环境的环境信息；判定基准设定单元，其根据由所述环境信息取得单元取得的环境信息，设定用于进行所述室内外判定的判定基准；以及判定单元，其根据由所述判定基准设定单元设定的判定基准，参照由所述通信信息取得单元取得的通信信息来进行所述室内外判定。
2.根据权利要求1所述的室内外判定装置，其特征在于，所述通信信息取得单元取得与所述移动通信终端从1个以上的电波发送源接收到的 电波的接收强度相关的值，作为所述通信信息，所述判定基准设定单元设定阈值作为所述判定基准，所述判定单元比较与所述通信信息取得单元取得的所述接收强度相关的值、和所述判 定基准设定单元设定的阈值，来进行所述室内外判定。
3.根据权利要求1所述的室内外判定装置，其特征在于，所述判定单元利用模式识别方法，将预先存储的、位于室内的移动通信终端的通信信 息和位于室外的移动通信终端的通信信息，分类为位于室内的移动通信终端的通信信息类 别和位于室外的移动通信终端的通信信息类别，判定所述通信信息取得单元取得的通信信 息属于哪一类别，由此进行所述室内外判定，所述判定基准设定单元设定进行所述分类时的权重作为所述判定基准。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的室内外判定装置，其特征在于，该室内外判定 装置还具有定位单元，该定位单元根据所述判定单元的所述室内外判定的结果来确定针对 所述移动通信终端的定位方法，利用所确定的方法进行对所述移动通信终端的定位。
5.根据权利要求4所述的室内外判定装置，其特征在于，所述判定基准设定单元将所 述定位单元针对其它移动通信终端的定位结果、和所述环境信息取得单元取得的与其它移 动通信终端相关的环境信息关联起来进行预先存储，根据这些信息来设定所述判定基准。
6.一种室内外判定方法，进行移动通信终端是位于室内还是位于室外的室内外判定， 其中，所述室内外判定方法包含以下步骤通信信息取得步骤，取得与所述移动通信终端的无线通信相关的通信信息； 环境信息取得步骤，取得表示与所述移动通信终端相关的环境的环境信息； 判定基准设定步骤，根据在所述环境信息取得步骤中取得的环境信息，设定用于进行 所述室内外判定的判定基准；以及判定步骤，根据在所述判定基准设定步骤中设定的判定基准，参照在所述通信信息取 得步骤中取得的通信信息来进行所述室内外判定。
全文摘要
本发明提供一种室内外判定装置及室内外判定方法。根据选择定位方法的目的等适当地进行移动通信终端的室内外判定。定位服务器(10)是进行移动通信终端(20)位于室内还是位于室外的室内外判定的室内外判定装置，其具有通信信息取得部(11)，其取得与移动通信终端(20)的无线通信相关的通信信息；环境信息取得部(12)，其取得表示与移动通信终端(20)相关的环境的环境信息；判定基准设定部(13)，其根据环境信息设定用于进行室内外判定的判定基准；以及判定部(14)，其根据所设定的判定基准参照通信信息来进行所述室内外判定。
文档编号H04W64/00GK101924990SQ201010205229
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月13日 优先权日2009年6月16日
发明者小田恭弘, 沈纪恽 申请人:株式会社Ntt都科摩