arai b
Post on 31-May-2015
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屋内空間におけるZigBeeの受信信号強度への群集動態が及ぼす影響
Estimation of ZigBee’s RSSI effected byHuman Crowd Behavior in Indoor Space
複雑系工学講座
調和系工学研究室
4年 新井雅也
卒業論文発表
背景
影響
安全安心・空間見守り
ZigBeeの
受信信号強度の計測
群集動態による
受信信号強度への影響
群集動態
ZigBeeの概要
ZigBee・IEEE802.15.4に準拠した仕様・2.4GHz周波数帯・小コスト・小消費電力・群集により受信信号強度が影響
群集が存在しない屋内空間における受信信号強度
群集が存在する屋内空間における受信信号強度
群集動態と受信信号強度の変化
ZigBeeの
受信信号強度の計測
群集動態による
受信信号強度への影響
群集動態
・ 人体への吸収・反射に違い・ 電磁波経路を遮る割合・ 安定した経路パスが存在する割合・ 群集が動くことによる空間の環境が変化
仮説：群集の動態が異なることにより，受信信号強度に変化が生じる
マルチパスフェージングの影響
密度速さ乱雑さ
特徴量
特徴量の範囲
単位占有面積を 人//1 2mM
公共的な空間における人の量の限界
2/0.2 m人
9.05.0 M
建物内の位置・経路などに慣れている心身健康な人が，災害時に移動する速さ 1.2 [m/s]… 人が多く介在する空間においては
早歩きに近いぐらいの速さ
単位面積当たりの人数の限界
速度ベクトルの分布
速さを一定としたとき 速度ベクトルの向きの分布が一様 乱雑さ 大
速度ベクトルの向きの分布に偏り 乱雑さ 小
乱雑さの指標
密度
速さ
乱雑さ
受信信号強度の計測に向けた分割
2.00.62 1.230.08 0.15 0.31
0.7 1.1 1.20
0
Y
O X
Y
XO
小 大
密度
3.6 [m]×3.6 [m]当たりの人数1
速さ
乱雑さ
2 8 164
計測に向けた群集動態のパターン
密度： 1速さ： 0乱雑さ： 0
密度： 2速さ： 0乱雑さ： 0
密度： 4速さ： 0乱雑さ： 0
密度： 8速さ： 0乱雑さ： 0
密度： 16速さ： 0乱雑さ： 0
密度： 1速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 2速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 4速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 8速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 16速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 1速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 2速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 4速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 8速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 16速さ： 0.7 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 1速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 2速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 4速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 8速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 16速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 小
密度： 1速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 2速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 4速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 8速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 大
密度： 16速さ： 1.1 [m/s]乱雑さ： 大
速さ，乱雑さ
密度
全25パターン
1 16842
速さ : 0乱雑さ : 0
速さ : 1.1 [m/s]乱雑さ : 大
速さ : 0.7 [m/s]乱雑さ : 小
速さ : 0.7 [m/s]乱雑さ : 大
速さ : 1.1 [m/s]乱雑さ : 小
密度速さ乱雑さ
計測・分析プロセス
マルチパスフェージングの影響
ZigBeeの
受信信号強度の計測
群集動態による
受信信号強度への影響
群集動態
実験環境
今回は高さ1[m]の位置で計測される受信信号強度のみについて解析
情報科学研究科棟 9階 ラウンジ
実験における群集動態の作り方
速さ: 0, 0.7, 1.1[m/s] 一歩（60cm）のタイミングをメトロノームで指定
密度 実験領域内（3.6m×3.6m）人数： 1, 2, 4, 8, 16人
乱雑さ
小
実験領域内の歩き方
大
緑ライン紺ライン
・通信時間間隔： 50 [msec]・1つのパターンに対する計測時間： 180 [sec]
トラッキングビジョンによる速さと乱雑さの測定
協力者の服装
白衣
赤帽
計測された速さ・乱雑さ
指定した速度・乱雑さ
検証・補正
ビデオファイルから，各協力者の動きをトラッキング
計測により得られた時系列データ密度
トラッキングビジョンによる測定速さ
0.7→0.5
1.1→0.8
速さ，乱雑さ
21 84 16
計測・分析プロセス
ZigBeeの
受信信号強度の計測
群集動態による
受信信号強度への影響
群集動態
密度速さ乱雑さ
受信信号強度
分析手法
計測により得られた受信信号強度の時系列データ
統計的解析手法
周波数解析手法
0
0.5
1
レーダチャートにより表現
・平均値・分散値・中央値
・離散フーリエ解析
平均値・分散値・中央値
0
0.5
1ave
var
med
計測により得られた受信信号強度の時系列データ
平均値
分散値
中央値
離散フーリエ解析
計測により得られた受信信号強度の時系列データ
離散フーリエ解析
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
25パターンの分析結果
密度
速さ
O
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
ave : 平均値var : 分散値med : 中央値f1~f5 : フーリエスペクトルを300の周波数ごとに平均値化した値
乱雑さ 小
乱雑さ 大
21 1684
25パターンの分析結果
密度
速さ
O
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
0
0.5
1ave
var
med
f1
f2
f3
f4
f5
平均値が減少する傾向
分散値が増加する傾向
フーリエスペクトルの分布が変化する
傾向
乱雑さ 小
乱雑さ 大
ave : 平均値var : 分散値med : 中央値f1~f5 : フーリエスペクトルを300の周波数ごとに平均値化した値
21 1684
まとめ
群集動態の特徴量 計測方法の提案
密度、速さ、乱雑の違いによる影響の傾向がみられた
受信信号強度の変化から群集動態の推定を行える可能性がある
密度速さ乱雑さ
受信信号強度
ZigBeeの
受信信号強度の計測
群集動態群集動態による
受信信号強度への影響
分析
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