屋内ロケーション管理技術

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あらましスマートデバイスや無線ネットワークが普及し，「いつでも・どこでも・だれでも」情報にアクセスできる環境が整ってきた。それは一方で，人の処理能力をはるかに超える大量の情報洪水をもたらしており，逆に利用者の負荷が少なくないことを意味している。これから求められるのは，人が合わせるシステムではなく，人に合わせてくれるヒューマンセントリックなICTシステムである。著者らは，この実現のために，人の役割が場所や時間によって変わっていくことに着目し，その時々で必要とされるサービスや情報を提供するロケーションアウェアなサービス基盤の研究開発を進めている。ここで重要なのが，人の位置を知ることである。屋外ではGPSによる位置測位が主流であるが，屋内ではGPSのような万能な測位技術はまだ確立されていない。そこで，スマートデバイスなどの汎用の機器を活用した，屋内測位を含めたロケーション管理技術の開発を行った。本稿では，まず研究開発の狙いとロケーションアウェアなサービス基盤の全体像を説明し，その主要技術として，屋内ロケーション管理技術の取組みについて，実証実験などを踏まえて紹介する。 Abstract

Smart devices and wireless networks have become widespread and an environment is gradually being put in place in which information can be accessed anytime, anywhere and by anybody. However, this situation is also causing massive floods of information far beyond the processing capacity of humans. Conversely, this means fairly heavy burdens are imposed on users. What is called for in the future is not a system that humans must adapt to, but a human-centric ICT system that adapts itself to humans. To realize such a system, we have focused on the fact that people s roles change according to their location and time, and are working on research and development of a location-aware service platform that offers the services and information needed at a given time. The point in this concept is to find out the location of people and tailor services accordingly. While positioning by the GPS is the mainstream for outdoor locations, no similar versatile positioning technology has been established for indoor ones. To address this issue, we have developed a technology to manage locations including indoor positioning by making use of general-purpose devices such as smart devices. This paper first explains the aim of the research and development and gives an overall picture of the location-aware service platform. Then, as its key technology, it presents our approach to developing technology to manage indoor locations based on field testing.

● 奥山　敏　　　● 森　信一郎　　　● 小川晃弘

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きな割合を占める「場所」の情報に着目して，場所に応じて最適なサービスを提供するロケーションアウェアサービス基盤技術の開発を行った。本稿では，開発したロケーションアウェアサービス基盤の全体像と，その中の重要な要素技術である屋内ロケーション管理技術の特徴について屋内測位の動向も含めて述べる。更にロケーションアウェアサービス基盤を活用した具体的な実証実験について紹介する。ロケーションアウェアサービス基盤スマート端末の普及により，位置情報を活用した各種サービスが誕生しそのニーズも高まっている。しかし，位置情報の取得，住所やフロア，部屋番号など場所情報への変換，場所に応じたサービスの提供といった一連の処理をアプリケーションごとに開発しなければならず，開発側の負担が大きくサービス構築の敷居が高かった。また，オフィス・公共建物・家庭などの屋内は人の重要な活動の場所である。屋内も屋外同様に場所や状況に応じたサービス提供が必要となるが，屋内ではGPSの電波が受信できないなど，位置の把握が十分にできず，きめ細かいサービス提供ができなかった。これらの課題を解決するために，スマート端末からのセンシング情報に基づいて利用者の場所をロケーションアウェアサービス基盤ま　え　が　き近年，スマートフォンやタブレットなどのスマート端末や，モバイルブロードバンドの急速な普及により，いつでもどこでも手元のスマート端末を通じてアプリケーションや情報などを入手できる環境が整い始めている。しかし，利用者にとっては，大量の情報があふれているため，人が必要な情報を探し当てるのが困難な状況になっており，更にそれらの情報を入手するために様々な操作が必要になるなど，その負担がますます増大している。そこで著者らは，人がICTシステムに合わせるのではなく，人間を中心にしてICTシステムが人に寄り添い，その場，そのとき，その人に合った情報やサービスを自然な形で提供する新しい技術パラダイム「ヒューマンセントリックコンピューティング」の実現を目指している。（1）ヒューマンセントリックコンピューティングの目指す世界を図-1に示す。人は様々な場所を移動しながら生活をしており，場所・時間によって，必要な情報やサービスは異なっている。ヒューマンセントリックコンピューティングでは，人の置かれた状況を把握し，その状況に適合した情報やサービスを提供する。人の状況は，その周りの環境や行動など様々なものがあるが，著者らは最初の取組みとして，大ま　え　が　き図-1 ヒューマンセントリックサービスのイメージ業務サービス温度 GPS RFID 位置情報サービス乗換案内サービスコミュニティサービス健康サービス動画サービスチケット発券サービス検索サービス

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た課題について説明する。現状の屋内測位技術を表-1に示す。測位技術の普及は一般的に測位インフラの普及に連動しているとされており，（6） _表-1のうち，特に既設のインフラを利用できる技術を中心に以下で解説する。（1）無線LANによる測位無線LANを使った屋内測位システムは多くの研究者が研究を進めており，既にスマートフォンで利用されているものもある。無線LANによる測位方式は更に次に示すものがある（表-2）。

・基地局検知方式（Wi-Fi Location Beacon）あらかじめ設置位置が分かっているAP（Access Point：基地局）を携帯端末の無線LAN受信機が検出することで携帯端末の位置を取得する（図-3）。 APの位置が推定位置となるため，スポット的な測位であり，連続的な測位は困難となる。測位精度は数∼数十m程度である。・基地局間距離測定方式携帯端末と複数のAP間の距離を電波の到達時間から推定し，三角法を用いて携帯端末の位置を取得する。連続的な測位が可能であるが，電波のマルチパスによる到達時間誤差が精度に影響を与えるため，屋内での利用は困難である。マルチパス判定し，あらかじめ登録したサービスを端末に送り届けるために必要な一連のサービス基盤技術を開発した。（2）そのアーキテクチャを図-2に示す。端末からのセンシング情報を，あらかじめ定義した領域などの場所情報と比較して場所への出入りを判定する。この情報に基づいてあらかじめ定義したサービスを選択し，端末に対して能動的にサービスを配信・実行する基本機能群を開発した。これにより，時々刻々変化する利用者の場所や状況に応じてタイムリにサービスを切り替えていく統合システムを，端末や通信のレイヤを意識することなく容易に構築できる。場所とサービスの関係定義は，図-2右側に示すように，場所情報（場所の名称と領域を示す座標群）とそれに対応したサービス群を定義する。サービス実行は，サービス配信からの情報に基づいて，実行可能なサービス群をスマート端末のデスクトップに配置する。また，指定によってはアプリケーションの自動実行も可能である。（3）−（5）屋内測位技術の動向と課題本章では，現在の屋内測位の動向と適用に向け屋内測位技術の動向と課題図-2 ロケーションアウェアサービス基盤のアーキテクチャサービス人サービスサービス実行サービス配信場所場所−サービス関係定義（場所，サービス，…）（L1，S11，S12，S22，…）（L2，S21，S23，S31，…） … 場所定義（場所，［座標1］［座標2］，…）（L1，［123,27］［193,27］［193,68］［123,68］）（L2，［392,59］［512,59］［512,94］［392,94］） … 場所判定ロケーション管理ハイブリッド位置センシング位置センシングデータロケーションアウェア_{サービス基盤（端末）} _{サービス基盤（クラウド）}ロケーションアウェア 12 12 S12 S32 23 223 S23 センサ群センサ群スマートイベントバス S S S11 S21 S31 S11 S21 S S2121 S21

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の影響が小さい場所での測位精度は5 ∼ 10 m程度である。・電界強度測定方式複数のAPから放射される電波の強度をいろいろな場所であらかじめ測定して電界強度地図（図-4）として保存しておき，携帯端末で観測された電波の強度情報をその地図情報に照らし合わせ位置を推定する方式である。レイアウトが変わったり，APの位置が変わったりするなど無線の電波強度に変化が起こるような環境変化が起こると，電界強度地図を更新する必要がある。屋内での精度は5 ∼ 10 m程度である。（2） ICタグによる測位（Touch Detection） ICタグの情報をカードリーダで読み取る際，カードリーダの位置から測位を行う方式である。測位精度はカードリーダ設置位置に依存し，10 cm程度である。しかし，カードリーダの設置場所しか測位ができないため，連続的な測位は困難である。（3）自律航法による測位人の動きをスマートフォンに搭載されている加速度センサやジャイロセンサから推定し，相対的に前の状態からの移動量を求める方式がPDR （Pedestrian Dead Reckoning）方式である。PDR

は短時間であれば高精度な測位が可能であるが，相対的な移動量を推定するため絶対位置の推定結果には誤差が累積する。したがって，単独での連続的な測位は困難である。

（4） IMES（Indoor Messaging System）

GPS衛星と同じ電波形式を用いて，屋内に設置した専用の送信機から位置情報を送信する。これを受けた機器が屋内の数m範囲のエリアを検出し，利用する方式である。宇宙航空研究開発機構（JAXA）が考案した屋内測位技術で各種の実験が表-1 屋内測位技術屋内測位技術測位精度インフラ設置可否備考無線LAN 数∼数十m 既設置利用可 ICタグ（NFCなど） _{（スポット）}1 ∼ 10 cm 既設置利用可カードリーダ_設置場所自律航法数m（短時間）必要なし IMES _{（スポット）}5 ∼ 10 m 設置要屋内向けGPS UWB 十数cm ∼ 1 m 設置要無線通信方式の一つ PHS ∼ 100 m 設置要超音波 1 ∼数cm 設置要可視光/赤外数m 設置要 Pseudolite（スードライト） 10数m 設置要 GPSを補完，屋内利用可能 Bluetooth 1 ∼数m 設置要

NFC：Near Field Communication IMES：Indoor Messaging System UWB：Ultra Wide Band

表-2 無線LANを使った測位技術測位方式概要性能備考基地局検知方式 AP★1_{検知で位置特定} _{1 ∼数十m} _{連続測位不可} 基地局間距離測定方式 APとの距離測定で位置を特定 5 ∼ 10 m★2 _{専用APが必要} 電界強度測定方式 APの電界強度で位置を特定 5 ∼ 10 m 既存APが利用可能 ★1：無線LAN基地局 ★2：電波障壁のない環境下での精度図-3 無線LAN：AP検知方式の概要 SSID通知位置通知ロケーションサーバロケーションサーバ

AP

検知エリア侵入数∼数十m AP検知電波受信

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屋内ロケーション管理技術前章での屋内測位の動向や課題も踏まえ，用途に応じて多様な屋内測位技術を活用し，互いに補完し合いながら目的に応じた屋内の位置測位を検出し，その位置に基づいた管理を行える屋内ロケーション管理技術を開発した。屋内ロケーション管理技術の概要を図-5に示す。活用する測位技術については，スマートフォンおよびこれを利用する環境だけで利用可能な方式を中心に検討を行った。そこで，短時間であれば測位精度が高い自律航法測位と，時間による測位精度の劣化がない無線LANによる測位を組み合わ屋内ロケーション管理技術盛んに行われている。GPSとの親和性は高いが，専用のインフラが必要となり，現在のGPS対応端末も位置情報を受信できるようにする必要がある。このほか，より測位精度が高いUWB（Ultra Wide Band）やBluetooth，超音波などを使った屋内測位の研究も行われている。これらは，専用のインフラが必要となり，その普及が大きな課題となる。以上のように，現在様々な屋内測位の技術が存在するが，屋外のGPSのように一つの測位技術で万能なものはなく，設置する環境やサービスの要求条件などによって選択して利用されているのが現状である。図-4 電界強度測定方式での電界強度地図例図-5 屋内ロケーション管理技術の概要弱 ← 電界強度 → 強距離 Y （m ） APの設置場所 APの設置場所距離 X（m） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -45 -50 -55 -60 -65 -70 -75 ロケーション管理測位情報測位エンジンからの測位情報 Wi-Fi測位 GPS/IMES ICタグ慣性航法測位端末の状態判定各センサからの動作情報動作情報位置（座標） _場所判定（イベント化）場所場所と位置（座標）の関係 Wi-Fi測位：無線LANのアクセスポイントを活用した測位技術

IMES（Indoor Messaging System）：

GPS情報を屋内に拡張する技術場所定義（場所，［座標1］［座標2］，…）環境情報地図情報などハイブリッド位置センシング場所定義情報と位置を照合して，場所の出入りとしてイベント化動作情報に基づく測位・環境情報の組合せ

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例えば，医療現場では看護師が病室に入った際に，その病室の患者情報や必要な処置などをスマート端末に提示することで，看護業務の効率や確実性を向上させることが可能になる。また，自社オフィスでは業務アプリケーションだけの利用，移動中には業務データや顧客情報は削除，顧客先では顧客データにアクセスできるといった，モバイル業務環境を提供できる。具体的な適用例として，2012年5月に開催した「富士通フォーラム2012東京」で，実際に来場者の方々にスマートフォンを貸し出して，今回開発した技術を用いたサービスの展示と実証実験を行った。そのサービス概要を図-6に示す。来場者が今いる場所に応じて，会場内の展示案内やステージ案内の通知など，最適な情報やサービスを動的に提供する。具体的には，会場を五つの展示ゾーンに分け，先に述べた屋内ロケーション管理技術によって，まずはある展示ゾーンに入ったことを端末に通知しその展示ゾーンの案内を表示する。展示案内が表示されると，現在の位置情報が逐次アプリケーションに通知され，今の位置と近くの展示情報を表示する。これにより，利用者は端末を見るだけで，今いる展示ゾーン内の場所や近くの展示内容が分かるようになる｛図-7（a）｝。また，休憩コーナーに入ると，専用の各種アプリケーションが配信されて休憩コーナー限定の画面に自動的に切り替わり，ゆっくり専用のアプリケーションやコンテンツを選んで見ることができるようにしている｛図-7（b）｝。これらのサービス利用に当たっては，自律航法や無線LAN測位などで各種端末内のセンサを常時利用していることから，端末のバッテリの効率利用が重要となる。そこで，利用している来場者が端末を見ている，端末を見ずにストラップでぶら下げているなどの状態も監視するようにした。この状況に応じてセンサの検出頻度を変える，端末画面のON/OFFなどを制御して，サービス品質をできるだけ下げずに省電力化も図った。 2日間の会期中，約180名の来場者の方々に評価いただき，展示会場での屋内測位を活用したロケーションアウェアなサービスの可能性を実感していただいた。更に，屋内位置情報とともに，来場者の端末のせることで両要件を満足する測位技術の実現を検討した。無線LANの測位として，前章で述べた方式のうち，基地局検知方式と電界強度測定方式を採用した。また，スマートフォンでも活用でき，より高精度なスポット測位が可能なICタグによる測位方式と，カーナビゲーションなどにも使われている地図情報などの環境情報（Layout Map）も加えて位置を推定することとした。更に，屋外でのGPS測位や，今後インフラ整備が進めばIMESなどの柔軟な統合が可能な構成にした。位置の推定には，各測位方式から得られる情報を利用して重み付けを行い，最終的な重みを各方式による重みの積とすることで各測位結果を統合するハイブリッド位置センシングにより位置を推定した。これにより，環境に応じた最適な測位方式を，その重みに応じて活用することができる。例えば，無線LANの測位の情報が一時的になくなっても，自律航法だけで測位を継続することも可能とした。屋内のロケーション管理は，上記のハイブリッド位置センシングによって提供される測位情報を，図-5に示すあらかじめ登録されている場所定義情報と比較し，必要に応じたイベントを生成することで実現される。適宜新しい位置を座標で通知することも可能であるが，例えばビルのフロアなどの定義されたエリアの単位で，そこに入ったといったイベントで通知することが，先に述べたヒューマンセントリックな環境には重要であり，様々な活用が可能と考えている。ロケーションアウェアサービス基盤はロケーション管理部より出力されたエリアに入ったなどのイベントに基づき，サービスを起動する。利用者はこの繰返しによって場所に最適なサービスを自動的に受けることが可能となる。適　　用　　例先に述べたように，ハイブリッド位置センシングを適用した屋内ロケーション管理は，多様な屋内測位技術を状況に応じて使い分けて位置測位の補完を行う。これにより，個々の測位技術とは独立したサービスの開発が可能となり，様々なシーンでロケーションアウェアなサービスを開発・提供することが可能となる。適　　用　　例

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から推奨コースの誘導など，様々な活用が可能と考えている。む　　す　　びヒューマンセントリックなICT環境の早期実現に向けた取組みとして，ロケーションアウェアサービス基盤と，重要な要素技術となる屋内測位の動向と課題を踏まえた屋内ロケーション管理技術にむ　　す　　び利用状況や，リアルタイムなバッテリ残量などの端末状況を情報として二次活用することも考慮した。そこで，これらの大量なデータから多様な分析に生かすべく，位置情報を活用した新しいクラウドサービス「SPATIOWL（スペーシオウル）」（7）と連携して，これらの情報を逐次蓄積するようにした。これによって，来場者の動線管理なども把握でき，展示レイアウトやエリアの混み具合など 77番ブース富士通フォーラムの会場は，四つの「展示ゾーン」と「休憩ゾーン」から構成テーマステージテーマステージサブステージ会場全体図入口出口出口休憩ゾーンプロダクト・サービス・テクノロジービジネス暮らしと社会ユビキタスビジネスゾーン ※ 展示ゾーンでは，便利に活用 Nice!ボタン …お気に入りの展示ブースが見つかったら押してみましょう。リストをタップすると，展示ブースの詳細が表示されます。あなたの移動に合わせてリストが自動で変わります。リストをタップおすすめ一覧イベントのお知らせ返却のお知らせお知らせ機能

ゾーンが変わると

自動的にコンテンツが切り替わる

休憩ゾーンでは，ゆっくり楽しむイベント一覧 …会場の各ステージで行われるイベント情報の一覧です。富士通のCM …富士通のCM映像をご覧いただけます。ひと休みしながら，ゆっくりどうぞ！ Nice!一覧 …あなたが「Nice!」を押した展示のリストが確認できます。全展示一覧 …会場内すべての展示に関する詳細情報を見ることができます。 …おすすめの展示ブース（デモ）をまとめています。図-6 富士通フォーラム2012東京でのロケーションアウェアサービス概要（b）休憩ゾーンで変わるデスクトップ画面（a）展示ゾーンごとの展示紹介と現在位置表示画面図-7 スマートフォンによる実証実験場面

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http://pr.fujitsu.com/jp/news/2012/05/15-2.html （3）富士通：スマートフォンを安全に業務で利用可能と

するアプリケーション実行基盤技術を開発． http://pr.fujitsu.com/jp/news/2012/08/31-1.html （4） H. Ito et al.：Application Push & Play - Proposal

on Dynamic Execution Environment Combined with Personal Devices and Cloud Computing．IWIN （International Workshop on Informatics），p.96-102 （September 2011）．（5）松本達郎ほか：コンテキストデスクトップ技術． FUJITSU，Vol.63，No.5，p.531-536（2012）．（6）神谷泉：測位技術の調査とICタグ，UWBの測位への応用．国土地理院時報，第106集，p.31-36（2005）．（7）玉井恭平ほか：位置情報サービスのためのアプリケーション基盤．FUJITSU，Vol.64，No.1，p.32-37 （2013）．ついて，実証実験も含めて紹介した。今後，本技術の実用化を早期に進めるべく，適用場所に応じた測位技術を組み合わせ，屋内・屋外でシームレスに活用できるロケーション管理として，運用管理面も含めたシステム化を進める。そして，富士通が提唱している「ヒューマンセントリック・インテリジェントソサエティ」の実現に向け，状況に応じたサービス基盤の高度化に向けた研究・開発を進める予定である。参考文献（1）飯田一朗ほか：ヒューマンセントリックコンピューティングの全体像．FUJITSU，Vol.62，No.5，p.489-494 （2011）．（2）富士通：場所に応じてスマート端末に最適なサービスを提供する基盤技術を開発．森　信一郎（もり　しんいちろう）ヒューマンセントリックコンピューティング研究所ヒューマンソリューション研究部所属現在，位置情報に関する業務に従事。小川晃弘（おがわ　あきひろ）コンバージェンステクノロジー本部サービス開発統括部所属現在，SPATIOWLサービスの開発に従事。著者紹介奥山　敏（おくやま　さとし）ヒューマンセントリックコンピューティング研究所所属現在，モバイルソリューション・サービスの基盤技術の研究開発に従事。