In ITS research field, recently a lot of efforts have been made to develop driving safety support systems (DSSS) for car drivers such as warning to drivers “danger” in potential blind spots at intersections. In this paper, we propose a localization method to estimate the movement trajectories (position, speed and direction) of pedestrians near intersections by using some roadside anchors. In our method, we assume that each pedestrian is equipped with a small device which periodically emits a radio beacon signal and each roadside anchor can receive the signal and measure its received signal strength (RSS). Our method estimates the pedestrian position from RSS at each anchor based on the Maximum Likelihood Estimation (MLE) method. Moreover, to obtain an accurate pedestrian trajectory, our method applies the Bayes’ theorem to a series of estimated positions and reduces estimation errors caused by uncertainty from radio interference and other factors. Through computer simulations with RapLab, we confirmed that our method estimates pedestrian positions within 2m error.

1. 30, Oct, 2009 1 Range-Based Localization for Estimating Pedestrian Trajectory in Intersection with Roadside Anchors Weihua Sun* Hirozumi Yamaguchi** Keiichi Yasumoto** Minoru Ito* *Nara institute of Science and Techonology **Osaka University

2. 30, Oct, 2009 2 Position, Velocity, Direction Position, Velocity, Direction ◆ Overview 事故防止を目的とした歩行者・二輪車の移動軌跡推定法の提案 歩行者・二輪車を発見し、位置・移動軌跡を特定 ・複数のアンカーによりターゲットの移動軌跡を推定 ターゲット：歩行者・二輪車。ビーコンを連続的に発信するデバイスを所持 アンカー：停止中の車両。ターゲットから送られるビーコンの電波強度を測定することでその軌跡を推定

3. 30, Oct, 2009 3 位置 速度 進行方向 位置 速度 進行方向 ◆ 研究の概要 事故防止を目的とした歩行者・二輪車の移動軌跡推定法の提案 歩行者・二輪車を発見し、位置・移動軌跡を特定 ・複数のアンカーによりターゲットの移動軌跡を推定 ターゲット：歩行者・二輪車。ビーコンを連続的に発信するデバイスを所持 アンカー：停止中の車両。ターゲットから送られるビーコンの電波強度を測定することでその軌跡を推定

4. 30, Oct, 2009 4 ◆ A table of contents 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

5. 30, Oct, 2009 5 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

6. 30, Oct, 2009 6 ◆ Research Background(1/2) 歩対車の交通事故を防止する様々な研究がなされている 画像解析による歩行者認識 RFIDを用いたシステム[文献5] GPS携帯＋歩車間通信[文献3]

7. 30, Oct, 2009 7 ◆ 研究背景（その１） 歩対車の交通事故を防止する様々な研究がなされている 画像解析による歩行者認識 RFIDを用いたシステム[文献5] GPS携帯＋歩車間通信[文献3]

9. 電波反射するマルチパスフェージング環境では誤差が大きい

10. 静的ターゲットに対する測位が多い本研究では、交差点で計測した電波強度をもとに、最尤法をもちいて動的ターゲットの軌跡（位置、速度、方向）を推測する手法を提案

12. 電波反射するマルチパスフェージング環境では誤差が大きい

13. 静的ターゲットに対する測位が多い本研究では、交差点で計測した電波強度をもとに、最尤法をもちいて動的ターゲットの軌跡（位置、速度、方向）を推測する手法を提案

14. 30, Oct, 2009 10 ◆ A table of contents 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

15. 30, Oct, 2009 11 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

16. 30, Oct, 2009 12 ◆ 提案手法の設計方針・位置付け 対象は交差点付近と仮定する ･周囲のビルによる反射波 ・車両による遮蔽 電波のばらつきが大きいマルチパスフェージング環境 電波強度は距離に応じ指数的に減衰するため、ワイブル分布でモデル化 ターゲットとなる歩行者・二輪車は動くため、位置を求めるには最尤法を使用 見通しの悪い交差点等で特別な機器に依存せずに、おおよその位置を取得すること おおよその位置がわかる（誤差数m） 交差点全体

17. 30, Oct, 2009 13 ◆ 提案手法の設計方針・位置付け 対象は交差点付近と仮定する ･周囲のビルによる反射波 ・車両による遮蔽 電波のばらつきが大きいマルチパスフェージング環境 電波強度は距離に応じ指数的に減衰するため、ワイブル分布でモデル化 ターゲットとなる歩行者・二輪車は動くため、位置を求めるには最尤法を使用 見通しの悪い交差点等で特別な機器に依存せずに、おおよその位置を取得すること おおよその位置がわかる（誤差数m） 交差点全体

18. 30, Oct, 2009 14 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

19. 30, Oct, 2009 15 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

20. 30, Oct, 2009 16 ワイブル分布 物体の強度、時間に対する劣化現象や寿命の統計によく用いられる分布[文献4] データはある指標に対し指数的に変化、正規分布に従わない 電波強度も距離に対し指数的に減衰 C・α・β・mは定数 確率 受信強度 P 条件付確率密度 （受信強度対平均受信強度の比） 送受信点間距離 r

21. 30, Oct, 2009 17 最尤法 確率モデルの未知パラメータを推定する方法 要素が互いに独立した集合 {z0,z1,…,zn}（受信電波強度対平均電波強度の比）から r（送受信点間距離） を推定する場合 尤度関数 関数値が大きいほど、r の値が真実に近い r以外の値はすべて既知の場合、rの一元関数となり、関数を最大値にするr を求めればよい 受信電波強度 Pi の場合、距離 rの確率

22. 30, Oct, 2009 18 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

23. 30, Oct, 2009 19 アンカー2 （進入後止まる車） ターゲットから受信したビーコ ンを蓄積し、各ビーコンの受 信電力を記録 ◆ 提案手法の流れ 交差点で、複数アンカーがターゲットの送信したビーコンを受信する時、測定した 電波強度をワイブル分布でモデル化し、最尤法を用いてターゲットの移動軌跡を 推定する 推定時 ターゲット P2 P3・・・ 受信電力 各アンカーは測定した受信電力強度の集合を交換 P2 P1 P3・・・ アンカー1 （止まっている車） 最尤法で位置・速度・進行方向を推定

25. 30, Oct, 2009 21 ◆ 軌跡推定部分の詳細（その２） ＜位置＞ ＜受信強度＞ ＜位置＞ ＜受信強度＞ ・・・ (xanc, 1, yanc, 1) (xanc, l, yanc, l) Pn, 1 Pn, l P1, 1 P1, l ・・・ ・・・ ・・・ 位置推定するには、最 低3つアンカーが必要 アンカー ・・・ 1 3 2 全アンカー(1~l)がビーコン(1~n)を受信した場合、受信強度の集合P=(P1,1..Pn, l) それぞれの条件付確率密度を掛け合わせる = L(x, y, v, a) v,aはビーコン履歴で得られるため、L(x,y,v,a)はx,yを変数とする二元関数 L(x, y, v, a)を最大にする（x, y)は推定位置

26. 30, Oct, 2009 22 ◆ 発表内容 研究背景 提案する軌跡推定手法について 設計方針と位置付け ワイブル分布・最尤法の説明 提案手法の詳細 評価実験 まとめと今後の課題

27. 30, Oct, 2009 23 ◆ 評価実験 対象領域 道路幅20mの十字路（中心の座標が（100,100）） 受信電力測定シミュレータ 電波伝搬解析ソフトRapLab（構造計画研究所）を使用 その他設定 推定は過去2秒のビーコンを用いて行う

28. 30, Oct, 2009 24 ◆ RapLabの様子と路側機設置箇所 (90, 110) (110, 110) (90, 90) (110, 90) RapLabの様子 アンカー設置箇所

29. 30, Oct, 2009 25 ◆ 評価実験：周囲の状況による違い 電波を反射 建物あり 建物なし ターゲットは4m/sで180度の方向に等速直線運動をする（遅い自転車を想定）

30. 30, Oct, 2009 26 ◆ 実験結果：伝搬特性の違い 受信強度 P 建物なし 送受信点間距離 r z = P/P 受信強度 P 建物あり 送受信点間距離 r z = P/P

31. 30, Oct, 2009 27 ◆ 実験結果：推定精度の違い 建物なし 1.77m Y=90 X=90 X=110 推定位置 実際の位置 速度（長さ） 方向（角度） 平均誤差:1.14m, 0.42m/s, 37.5deg 最大誤差:1.77m, 1m/s 建物あり 3.64m Y=90 X=90 X=110 推定位置 実際の位置 速度（長さ） 方向（角度） 最大誤差:3.64m, 2.5m/s 平均誤差:2.29m, 1.75m/s, 37.5deg

32. 30, Oct, 2009 28 ◆ まとめと今後の課題 まとめ 主に交差点を対象とした歩行者・二輪車の移動軌跡推定手法の提案 道路幅に対して誤差は小さい 位置誤差1~2m 速度誤差0.4~1.75m (10%~35%) 角度誤差40度未満 今後の課題 様々な状況での評価実験 角度、速度が変化する場合の推定精度 アンカー数と推定精度との相関