これからの位置情報取得について GPS(DGPS) 屋内(超音波) コスト削減(ROSUM,AZIM) KG発表 2003/12/4

アウトライン 背景 問題意識 目的 位置取得技術の解説 評価 映画による検証 まとめ

背景 位置取得技術の増加 位置情報を用いたアプリケーションの増加

問題意識 多様な位置情報取得技術の存在 アプリケーションに適切な位置情報取得技術を用いなければならない

目的 位置情報アプリケーションの開発の際に，適切な位置取得技術を使用するための知識を得る ミドルウェアで，解決しようとしている人がいる．

位置取得技術の解説

GPS まず，一般的によく知られている位置取得技術であるGPSを紹介します． （口頭で）

GPS 全世界どこでも使える！ GPSとは 特徴 複数のGPS衛星から三点測量し，地球上の絶対座標の取得 通常屋内では使用不可 精度は半径10m 電波の遅延により誤差が発生 電離層遅延 対流圏遅延

3点測量 一点に定まる この円は立体になっている

GPSでの問題・解決① GPSは10mの誤差 GPSの誤差を補正 DGPSなど

Differential GPS DGPSとは 位置が分かる基準局のGPS測量のずれを基に誤差修正 特徴 1m程度に誤差修正 補正電波の届かない場所では使用不可 山の中 SkyFix XP （Thales GeoSolutions） 水平方向で10cm、垂直方向で15cmの誤差

GPSでの問題・解決② 屋内では使えない 別のインフラを用いる gpsOneなど

gpsOne ｇｐｓOneとは GPSと携帯基地局からの電波を併用し三点測量で位置特定

gpsOne 建物や携帯基地局の少ない田舎では、三つの衛星で三点測量

gpsOne 建物が多くGPSが使えない場所の多い都会では、三つの携帯電波塔で三点測量

ここまで 問題 ここから 全世界を対象とした位置取得技術 屋内では，精度が粗い 屋内で，正確な位置取得をする技術 超音波・無線電波・床圧・RFID

Cricket MIT http://nms.lcs.mit.edu/projects/cricket/ 超音波 Cricket MIT http://nms.lcs.mit.edu/projects/cricket/ Active Bat AT&T Laboratories Cambridge http://www.uk.research.att.com/bat/

超音波センサ 細かい粒度で位置を取得できる 超音波とは 1万6千ヘルツ以上で、人間の耳に感じない音波 特徴 誤差数ミリの高精度 風や温度の影響 遮蔽物に弱い

Active Bat 2/4 設備 特徴 人 超音波発信機 天井 複数の超音波受信機 誤差3cmの精度で3次元の位置情報の取得 人 超音波発信機 天井 複数の超音波受信機 特徴 誤差3cmの精度で3次元の位置情報の取得 3つのセンサによる傾きの取得

Cricket 設備 天井に送信機を設置 ユーザは受信機を携帯 RF(418 MHz AM) 超音波センサ 精度は数cm 受信機 送信機 部屋の天井などには，右側にあるBeaconを5mおきとか，位置情報をとりたい粒度に合わせて設置します． Beaconには，無線電波発信機と，超音波発生器が取り付けられています． ユーザは，写真の左側にあるListenerと呼ばれるデバイスを持ちます． Listener側には無線電波受信機と，超音波受信機があります． -- http://nms.lcs.mit.edu/projects/cricket/ TinyOS 受信機 送信機

Cricket 手法 送信機から無線電波と超音波を発信 受信機は無線電波と超音波を受信 送信機の発する無線電波のデータにより，自分がどこにいるかを検出 天井 あ 送信機 RF＆超音波 受信機

画像解析 Ｅａｓｙ Living Microsoft Research http://research.microsoft.com/easyliving/

画像解析 ユーザは機器を持たないでよい 特徴 複数台のカメラを用いると，10cm程度の粒度で位置情報の取得が可能 ユーザが背景と同一化

Easy Living 手法 複数のカメラを設置 個々のカメラは撮影している画像の色のヒストグラムを保持 後でこれはユーザが入ってきたとき背景を削除するためです

Easy Living カメラの撮影エリアに入ったユーザの色のヒストグラムを解析

圧力センサ The Aware Home Georgia Institute of Technology http://www.awarehome.gatech.edu/

圧力センサ 床に埋め込んで，人の有無を特定できる 特徴 屋外でも使用可能 個人も特定可能 圧力センサを用いて，「屋内で，人の位置を特定する」技術です 精度は，SmartFloorの配置によって荒くすることも細かくすることも可能です． センサの配置によって，精度を変えることができる．

Smart Floor 設備 手法 圧力センサ付の床を設置 歩くときに，床にかかる圧力を測定 圧力のかかり方で個人を判別（93%の識別率） 上の図のように，圧力センサを埋め込んだ床のパネルを用意し， それを敷き詰めます． そして，人がこの床の上を歩きます． そのとき，圧力センサによって圧力を検知します． そのときの圧力が，下の図です． 圧力のかかり方のパターンとしては， 最初の方では，かかとがついて，後の方では，つま先で 圧力がかります． このパターンを分類することにより，個人を特定します． 論文に書かれていた実験結果では93%の識別率を達成していました． -- 論文の中で，「履き物は結果に影響しない」と書いてあった Paper http://www.awarehome.gatech.edu/publications/floor-short.pdf http://citeseer.nj.nec.com/rd/32704246%2C271128%2C1%2C0.25%2CDownload/http://citeseer.nj.nec.com/cache/papers/cs/13815/ftp:zSzzSzftp.cc.gatech.eduzSzpubzSzgvuzSztrzSz2000zSz00-02.pdf/orr00smart.pdf（LONG）

NaviGeta 玉川大学 http://siio.ele.eng.tamagawa.ac.jp/projects/ RFIDタグ NaviGeta 玉川大学 http://siio.ele.eng.tamagawa.ac.jp/projects/

RFIDタグ RFIDタグとは 特徴 アクティブ・タグ パッシブ・タグ 安価 耐環境性（油・薬品） パッシブタグは半永久的に使用可能 最近のはやり！ RFIDタグとは アクティブ・タグ 内蔵電池によりデータの送信 パッシブ・タグ アンテナからの電波を元に，データを送る 特徴 安価 耐環境性（油・薬品） パッシブタグは半永久的に使用可能 アクティブタグには電池寿命がある

NaviGeta 設備 床に15cmおきにRFIDタグを埋設 履き物にRFIDリーダを装着

NaviGeta 手法 AAA CCC BBB 履き物のRFIDリーダが，床に埋め込まれたRFIDタグを検知

ここまで 問題 これから 屋内で，正確な位置取得をする技術 デバイスが高価 大量に必要 屋内で，安価なデバイスを用いた精度の粗い位置取得技術 放送電波・方位センサ・無線電波

RTP ROSUM http://www.rosum.com/ 放送電波（TV・ラジオ） RTP ROSUM http://www.rosum.com/

放送電波（TV・ラジオ） 既存のインフラを使えるので，安上がり 特徴 建物内でも届く電波特性 既存の電波塔を使用するので基盤整備費用を抑えられる 5～10mの誤差 海、山などでは使用不可 TVインフラに依存 海、山などでは使用不可

Rosum Positioning Technology 手法 TV電波とTV受信機を使って三点測量 特徴 5～10mの誤差

Azim 名古屋大学 http://www.inagaki.nuie.nagoya-u.ac.jp/ 方位センサ Azim 名古屋大学 http://www.inagaki.nuie.nagoya-u.ac.jp/

方位センサ 北からのずれがわかる 方位センサとは 地磁気を利用し地球上での方位を取得 特徴 磁場の影響を受けやすい

Azim 手法 特徴 方位センサを用いてランドマークの方位を2つ計測 交点を求めることで位置を特定可能 屋内外に問わず数メートルの誤差で位置取得が可能 指し示したランドマークの情報を設定 θ’ θ

無線電波 RADAR Microsoft Research http://research.microsoft.com/~bahl/MS_Projects/projects.html

無線電波 SFCの無線LANインフラでも位置情報をとれる 特徴 既存の無線LANインフラを利用できる 2～3mの精度 １

RADAR 設備 無線のベースステーションを設置 手法 280の場所で，無線強度のパターンを測定 ベースステーション

RADAR BS2 BS1 BS3

評価

評価 評価基準 想定環境 アプリケーション作成者からみた評価機軸 20階建てのホテルにインフラを敷設する場合 環境側がユーザのIDを取得可能か？ ユーザが身に付けなければならないデバイスの大きさ 粒度 機材の値段 想定環境 20階建てのホテルにインフラを敷設する場合 ＊GPSの衛星はすでにあるとする

環境側がユーザのIDを取得可能か？ センシング技術 GPS × Active Bat ○ Cricket × Easy Living × 　　センシング技術　　 GPS × Active Bat ○ Cricket × Easy Living × Smart Floor ○ NaviGeta × ROSUM × Azim × RADAR ×

ユーザが身に付けなければならないデバイスの大きさ 　　センシング技術 Easy Living Smart Floor RADAR GPS Active Bat Cricket Azim ROSUM NaviGeta なし 0.1mm 1mm 1cm 10cm

粒度 センシング技術 Active Bat Cricket NaviGeta Easy Living Smart Floor Azim 　　センシング技術 Active Bat Cricket NaviGeta Easy Living Smart Floor Azim RADAR GPS ROSUM 10m 1mm 1m 10cm 1cm

機材の値段 センシング技術 GPS ROSUM Azim NaviGeta RADAR Easy Living Smart Floor 　　センシング技術　　 GPS　　　　　　　　　　　 ROSUM Azim NaviGeta RADAR Easy Living Smart Floor Active Bat Cricket 10万 100万 1000万 1億 10億

検証 「エネミーオブアメリカ」 このシーンを実現するための位置取得技術を考察 位置情報を利用して人を追跡 どんな機器を使用するか ドン・シンプソン/ジェリー・ブラッカイマー製作 位置情報を利用して人を追跡 このシーンを実現するための位置取得技術を考察 どんな機器を使用するか その機器を使用した場合の総額

ここで映画

主人公につけられた機器 仮説2 ・GPS受信機 仮説1 仮説3 ・RFタグ ・TV電波受信機 室内で，主人公をトラックする 仮説1 　アクティブタグで，主人公の動きが頻繁に更新されることから，発信感覚は0．1秒以下． 　環境にRFリーダが偏在． 　RFタグ2000円 x 6 + RFリーダ100,000 x 500 x 20 = 約10億 仮説2 　GPS中継器 100,000 * 10 + 無線送信機 10,000 + 基地局 100 = 約10,00,000 仮説3 　レシーバー（想定）　10,000円 + 使用料 10,000 = 約2万円 仮説1 ・RFタグ 仮説3 ・TV電波受信機

ビルにある位置取得技術 仮説４ ・圧力センサ 圧力センサ 1000*30*20 = 約60万

まとめ 適切な位置取得技術を選べるようになったかなー？？ 世界中を飛び回る村井先生をトラッキングできるかなー 君も実はトラッキングされてるかもしれない…