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公開番号2025016032
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119037
出願日2023-07-21
発明の名称無線通信システム、測定装置、無線通信方法、および無線通信用プログラム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人九州大学
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類G06N 20/00 20190101AFI20250124BHJP(計算;計数)
要約【課題】伝搬チャネル情報(CSI)から対象エリア内の物体の位置を座標として判定し、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することを抑制できる無線通信システムを提供する。
【解決手段】本開示の無線通信システムは、送信機と、受信機と、無線捕捉装置と、測定装置とを備える。測定装置は、複数の測定領域に分割された対象エリアにおいて、測定領域の1つに物体を配置した場合の教師用CSIを、複数の測定領域のすべてについて測定する。複数の測定領域のそれぞれが、対象エリアを分割するように定められた複数の判定領域のいずれに属するかを特定する。教師用CSIと、判定領域のラベルとを対応付けた教師データから学習モデルを作成する。教師用CSIと、該測定において物体が配置された位置座標とを対応付けた教師データから回帰関数を作成する。学習モデルと回帰関数を用いて新たに入力されるCSIから物体の物体の位置座標を判定する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
送信機と受信機の間で送受信される無線フレームに含まれる伝搬チャネル情報に基づき対象エリアに配置された物体の位置を検出する無線通信システムであって、
前記送信機と、
前記受信機と、
前記無線フレームを捕捉する無線捕捉装置と、
前記無線捕捉装置が捕捉した無線フレームに基づき伝搬チャネル情報を測定する測定装置と、
を備え、
前記測定装置は、
複数の測定領域に分割された前記対象エリアにおいて、前記測定領域の１つに物体を配置した場合の教師用伝搬チャネル情報を、前記複数の測定領域のすべてについて測定する教師データ測定処理と、
前記複数の測定領域のそれぞれが、前記対象エリアを分割するように定められた複数の判定領域のいずれに属するかを特定する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、前記判定領域のラベルとを対応付けた第１の教師データを作成する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、該測定において物体が配置された位置座標とを対応付けた第２の教師データを作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定する学習モデルを前記第１の教師データを用いて作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を座標として判定する回帰関数を前記第２の教師データを用いて前記判定領域ごとに作成する処理と、
前記学習モデルを用いて、新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定するラベル判定処理と、
判定されたラベルが示す判定領域に対応する回帰関数を用いて、前記新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置座標を判定する座標判定処理と、
を実行するように構成される、無線通信システム。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記複数の測定領域のそれぞれは、複数の配置点を含み、
前記教師データ測定処理は、前記複数の測定領域ごとに、前記教師用伝搬チャネル情報を、前記配置点のすべてについて測定する処理を含む、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記複数の判定領域は、前記対象エリアを囲む壁側に配置される壁側領域と、前記壁側領域の内側に配置される内側領域とを含み、前記壁側領域は前記内側領域よりも小さく設定される、請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数の判定領域は、前記送信機が有するアンテナと前記受信機が有するアンテナとを結ぶ直線が通過する通過領域と、通過しない非通過領域とを含み、前記非通過領域は、前記通過領域よりも小さく設定される、請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記測定装置は、
前記教師データ測定処理において物体が配置された位置座標に物体を配置した場合の伝搬チャネル情報を、前記複数の測定領域のすべてについて測定し、確認用の伝搬チャネル情報とする処理と、
前記学習モデルを用いて、前記確認用の伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定する処理と、
判定されたラベルが示す判定領域に対応する回帰関数を用いて、前記確認用の伝搬チャネル情報から物体の位置座標を判定する処理と、
判定された物体の位置座標を、対応する測定において物体が配置された位置座標と比較し、検出誤差を前記複数の測定領域のすべてについて算出する処理と、
算出された前記検出誤差を前記複数の測定領域のすべてについて平均化し、前記対象エリア全体における平均誤差を求める処理と、
算出された前記検出誤差を前記判定領域ごとに平均化し、前記判定領域ごとの平均誤差を求める処理と、
前記判定領域ごとの平均誤差を前記対象エリア全体における平均誤差と比較する処理と、
前記比較に基づき、前記判定領域ごとの平均誤差がそれぞれ規定値以下である場合に、
前記対象エリアを分割する前記複数の判定領域および該判定領域に対応する前記回帰関数を前記ラベル判定処理および前記座標判定処理において採用する処理と、
をさらに実行するように構成される、請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
送信機と受信機の間で送受信される無線フレームに含まれる伝搬チャネル情報を測定し対象エリアに配置された物体の位置を検出する測定装置であって、
複数の測定領域に分割された前記対象エリアにおいて、前記測定領域の１つに物体を配置した場合の教師用伝搬チャネル情報を、前記複数の測定領域のすべてについて測定する教師データ測定処理と、
前記複数の測定領域のそれぞれが、前記対象エリアを分割するように定められた複数の判定領域のいずれに属するかを特定する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、前記判定領域のラベルとを対応付けた第１の教師データを作成する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、該測定において物体が配置された位置座標とを対応付けた第２の教師データを作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定する学習モデルを前記第１の教師データを用いて作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を座標として判定する回帰関数を前記第２の教師データを用いて前記判定領域ごとに作成する処理と、
前記学習モデルを用いて、新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定するラベル判定処理と、
判定されたラベルが示す判定領域に対応する回帰関数を用いて、前記新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置座標を判定する座標判定処理と、
を実行するように構成される、測定装置。
【請求項７】
送信機と受信機の間で送受信される無線フレームに含まれる伝搬チャネル情報に基づき対象エリアに配置された物体の位置を検出する無線通信方法であって、
前記無線フレームに基づき前記伝搬チャネル情報を測定する測定装置が、
複数の測定領域に分割された前記対象エリアにおいて、前記測定領域の１つに物体を配置した場合の教師用伝搬チャネル情報を、前記複数の測定領域のすべてについて測定することと、
前記複数の測定領域のそれぞれが、前記対象エリアを分割するように定められた複数の判定領域のいずれに属するかを特定することと、
前記教師用伝搬チャネル情報と、前記判定領域のラベルとを対応付けた第１の教師データを作成することと、
前記教師用伝搬チャネル情報と、該測定において物体が配置された位置座標とを対応付けた第２の教師データを作成することと、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定する学習モデルを前記第１の教師データを用いて作成することと、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を座標として判定する回帰関数を前記第２の教師データを用いて前記判定領域ごとに作成することと、
前記学習モデルを用いて、新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定することと、
判定されたラベルが示す判定領域に対応する回帰関数を用いて、前記新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置座標を判定することと、
を含む、無線通信方法。
【請求項８】
送信機と受信機の間で送受信される無線フレームに含まれる伝搬チャネル情報を測定し対象エリアに配置された物体の位置を検出する測定装置に実行させる無線通信用プログラムであって、
測定装置に、
複数の測定領域に分割された前記対象エリアにおいて、前記測定領域の１つに物体を配置した場合の教師用伝搬チャネル情報を、前記複数の測定領域のすべてについて測定する教師データ測定処理と、
前記複数の測定領域のそれぞれが、前記対象エリアを分割するように定められた複数の判定領域のいずれに属するかを特定する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、前記判定領域のラベルとを対応付けた第１の教師データを作成する処理と、
前記教師用伝搬チャネル情報と、該測定において物体が配置された位置座標とを対応付けた第２の教師データを作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定する学習モデルを前記第１の教師データを用いて作成する処理と、
入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を座標として判定する回帰関数を前記第２の教師データを用いて前記判定領域ごとに作成する処理と、
前記学習モデルを用いて、新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置を前記判定領域のラベルとして判定するラベル判定処理と、
判定されたラベルが示す判定領域に対応する回帰関数を用いて、前記新たに入力される伝搬チャネル情報から物体の位置座標を判定する座標判定処理と、
を実行させるプログラムを含む、無線通信用プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線装置間で通信される無線信号の伝搬路情報から、対象エリア内の物体の位置を検出する技術に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、伝搬チャネル情報（ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、以下ＣＳＩ）測定手段と学習モデル生成手段とを備え、ＣＳＩ測定手段から新たに入力するＣＳＩを学習モデルに入力し、対象エリア内の物体の有無を検出する技術が開示されている。
【０００３】
一方、非特許文献１では、ＣＳＩから対象エリア内の物体の位置を検出する技術が開示されている。そこでは物体をある位置に配置した場合のＣＳＩと、該物体の位置座標とを教師データとする機械学習を行う。これにより、取得したＣＳＩから物体の位置座標を判定する回帰関数を作成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０３４８７８号公報
【非特許文献】
【０００５】
“ＲｕｉＺｈｏｕ、ｅｔａｌ．、 “Ｄｅｖｉｃｅ－ＦｒｅｅＰｒｅｓｅｎｃｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＷｉｔｈＳＶＭａｎｄＣＳＩＦｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ”、ＩＥＥＥＳＥＮＳＯＲＳＪＯＵＲＮＡＬ、ＶＯＬ．１７、ＮＯ．２３、ＤＥＣＥＭＢＥＲ１、２０１７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、物体の位置を検出する上述の方法においては、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することが知られる。
【０００７】
本開示は上述の問題を解決するため、伝搬チャネル情報から対象エリア内の物体の位置を座標として判定し、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することを抑制できる無線通信システムを提供することを第一の目的とする。
【０００８】
また本開示は、伝搬チャネル情報から対象エリア内の物体の位置を座標として判定し、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することを抑制できる測定装置を提供することを第二の目的とする。
【０００９】
また本開示は、伝搬チャネル情報から対象エリア内の物体の位置を座標として判定し、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することを抑制できる無線通信方法を提供することを第三の目的とする。
【００１０】
また本開示は、伝搬チャネル情報から対象エリア内の物体の位置を座標として判定し、対象エリア内で局所的に大きな検出誤差が発生することを抑制できる無線通信用プログラムを提供することを第四の目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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