角度情報を用いたBLE測位の高精度化に関する検討

情報処理学会

抄録

近年，様々なモノやセンサーは，省電力で扱える Bluetooth Low Energy（BLE）を利用して位置を推定することが一般的になってきている．高精度測位を行うために角度情報の併用が考えられるが，Bluetooth5.1 に標準化された信号の方位計測機能を利用した測位については，まだ細かく検討されていない．角度情報を利用するためには，BLE の送受信機に複数のアンテナを搭載し，アンテナ間の位相差を求めなければならない．しかし，コストを抑えるために，BLE 受信機には複数のアンテナに対して受信モジュールが 1 つしかなく，複数のアンテナからの信号を同時に受信できない．この問題を解決するために，無変調の Constant Tone Extension （CTE）を通常の信号パケットの後続に追加することで，アンテナを切り替えてそれぞれの位相を取得可能にした．本論文では，BLE 機器において角度情報を取得する際に必要不可欠な信号の位相差と CTE に関して，位相差は線形回帰を用いることで角度の算出又は誤差の校正を検討し，CTE の長さ，スロット時間，書き込み時間，アンテナ数などの様々なパラメータを変更することで精度の比較を行う．また，MUSIC 法を用いた角度推定についても検討する．実験によって，最適なパラメータ選択において，角度測定誤差を 5.7°まで，平均水平測位誤差を 25cm 程度に抑えることを確認できた．

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