CN102455182A - 定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位装置及定位方法。定位装置包括：由步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息的3轴地磁传感器和3轴加速度传感器；存储表示步行者的步幅的步幅数据的EEPROM；基于周期性振动和步幅数据计算步行者的移动量的自主导航控制处理部；基于周期性振动的平均振动方向和方位信息计算步行者的前进方向的自主导航控制处理部；基于周期性振动和方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向的自主导航控制处理部，自主导航控制处理部根据相对于算出的前进方向而算出的每一步的移动方向计算迈出角度，按照随着迈出角度增大而步幅增大的方式修正步幅数据的值，并作为每一步的移动量来计算。

Description

定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及通过自主导航进行步行者的定位的定位装置及定位方法。

背景技术

目前，公知有通过自主导航进行步行者的定位的定位装置。

在这种定位装置中，通常检测伴随步行动作的上下移动来计数步数，并相乘该步数和预先设定的步幅来计算出移动量。

并且，根据地磁传感器或加速度传感器的输出计算移动方向，并在基准位置的位置数据上累计由与上述移动量对应的移动方向构成的移动向量，从而测量步行者的位置。

用在自主导航的定位中的步幅数据通常通过如下的测量处理被设定为适合步行者的值。

即，使步行者在任意的两地点间直线前进，并且对其间的步数进行计数。

并且，该两地点间的距离除以步数之后，将该计算出的值设定为步幅数据。

此外，作为与本发明相关联的现有技术，有专利文献1(JP特开2000-97722号公报)。

专利文献1公开了如下技术：在进行步行者的定位的装置中，根据一步的时间或迈步时的加速度的大小等来修正与步行状态对应的步幅，从而提高自主导航的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于，在通过自主导航按每一步进行步行者的定位的情况下，通过适当修正移动量的误差，从而实现相对于步行者的移动的跟踪性良好，且高精度的定位。

为了达到上述目的，本发明的一个方式是一种定位装置，其特征在于，包括：

自主导航用传感器，由步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息；

步幅数据存储单元，存储了表示步行者的步幅的步幅数据；

移动量计算单元，基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量；

前进方向计算单元，基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向；和

移动方向计算单元，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，

所述移动量计算单元包括迈出角度计算单元，该迈出角度计算单元根据相对于由所述前进方向计算单元计算出的前进方向而由所述移动方向计算单元计算出的每一步的移动方向，计算迈出角度，

所述移动量计算单元按照随着所述迈出角度增大而步幅增大的方式修正所述步幅数据的值，并作为每一步的移动量来计算。

为了达到上述目的，本发明的一个方式是一种定位装置，其特征在于，包括：

自主导航用传感器，由步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息；

卫星定位单元，从定位用卫星接收信号来进行定位；

步幅计算单元，在所述步行者在由所述卫星定位单元分别定位的两地点之间移动的期间内，进行所述周期性振动的测量，并基于所述两地点的位置数据和所述测量结果计算所述步行者的步幅；

步幅数据存储单元，存储表示由所述步幅计算单元计算出的步幅的步幅数据；和

自主导航定位单元，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，并且基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量，并基于计算出的所述移动方向和所述移动量进行定位，

所述步幅计算单元包括迈出角度计算单元，该迈出角度计算单元基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向，并根据相对于该前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

所述步幅计算单元根据所述迈出角度将所述两地点之间设为是移动了锯齿状弯曲的路径，并计算沿着该路径的每一步的步幅。

为了达到上述目的，本发明的一个方式是一种定位方法，其特征在于，该定位方法使用自主导航用传感器和步幅数据存储单元进行步行者的定位，其中，所述自主导航用传感器由所述步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息，所述步幅数据存储单元存储了表示所述步行者的步幅的步幅数据，

该定位方法包括：

移动量计算步骤，基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量；

前进方向计算步骤，基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向；和

移动方向计算步骤，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，

所述移动量计算步骤包括迈出角度计算步骤，在该迈出角度计算步骤中根据相对于所述前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

在所述移动量计算步骤中按照随着所述迈出角度增大而步幅增大的方式修正所述步幅数据的值，并作为每一步的移动量来计算。

为了达到上述目的，本发明的一个方式是一种定位方法，该定位方法使用自主导航用传感器和卫星定位单元并通过自主导航来进行步行者的定位，其中，所述自主导航用传感器由所述步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息，所述卫星定位单元从定位用卫星接收信号来进行定位，

该定位方法包括：

步幅计算步骤，在所述步行者在由所述卫星定位单元分别定位的两地点之间移动的期间内，进行所述周期性振动的测量，并基于所述两地点的位置数据和所述测量结果计算所述步行者的步幅；

步幅数据存储步骤，存储表示由所述步幅计算步骤计算出的步幅的步幅数据；和

自主导航定位步骤，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，并且基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量，并基于计算出的所述移动方向和所述移动量进行定位，

所述步幅计算步骤包括迈出角度计算步骤，在该迈出角度计算步骤中基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向，并根据相对于该前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

在所述步幅计算步骤中根据所述迈出角度将所述两地点之间设为是移动了锯齿状弯曲的路径，并计算沿着该路径的每一步的步幅。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式中的定位装置的整体结构的框图。

图2是说明第1实施方式中的步幅数据的计算方法的图。

图3是说明在(现有技术)不修正步幅数据的情况下按每一步进行定位时总的移动距离被测量得较短的现象的图。

图4A是说明计算每一步的移动方向的方法的图。

图4B是说明计算每一步的移动方向的方法的图。

图5是表示第1实施方式中的移动向量计算处理的顺序的流程图。

图6是表示第1实施方式中的整体定位处理的控制顺序的流程图。

图7A是说明第2实施方式中的步幅数据的计算方法的图。

图7B是说明第2实施方式中的步幅数据的计算方法的图。

图8是表示第2实施方式中的移动向量计算处理的顺序的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

[第1实施方式]

图1是表示本发明的第1实施方式中的定位装置的整体结构的框图。

该定位装置1由步行者保持并对移动的各地点进行定位，并且将各地点的位置数据作为历史数据来保存。

并且，该定位装置1是在地图上实时显示当前地点的装置。

该定位装置1具备：作为自主导航用传感器的3轴地磁传感器15和3轴加速度传感器16；从GPS(全球定位系统)卫星接收信号的GPS接收天线13；作为对从GPS卫星接收的信号进行解调且进行当前位置的定位运算的卫星定位单元的GPS接收部14；进行图像显示的显示部17；进行装置的整体控制的CPU(中央运算处理装置)10；向CPU10提供作业用的存储器空间的RAM(Random Access Memory)11；保存CPU10执行的控制程序或控制数据的EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead Only Memory)12；基于自主导航用传感器的输出计算移动方向和移动量来求出位置数据的自主导航控制处理部20；基于GPS的定位结果修正通过自主导航的定位而之前求出的一连串位置数据的自主导航误差修正处理部21；按时间序列存储定位结果的位置数据的位置数据存储部22；和保存了各地的地图图像的数据的地图数据库18等。

在上述的结构中，CPU10和自主导航控制处理部20构成执行程序的计算机。

GPS接收部14根据来自CPU10的定位指令接收GPS卫星的信号。

并且，GPS接收部14进行规定的定位运算之后计算出当前地点的位置数据。

GPS接收部14向CPU10发送计算出的位置数据。

3轴地磁传感器15是分别检测互相正交的3轴方向的地磁的大小的传感器。

3轴加速度传感器16是分别检测互相正交的3轴方向的加速度的传感器。

这些3轴地磁传感器15和3轴加速度传感器16的传感器信号从模拟信号变换成数字信号之后经由CPU10被传送到自主导航控制处理部20。

自主导航控制处理部20是用于辅助CPU10的运算电路。

并且，自主导航控制处理部20基于3轴地磁传感器15和3轴加速度传感器16的测量数据、和预先设定的步幅数据，按步行者的每一步的步行动作，根据移动方向和移动量计算出位置数据。

在后面详细叙述移动方向和移动量的具体的计算方法。

自主导航误差修正处理部21是用于辅助CPU10的运算电路。

并且，自主导航误差修正处理部21在通过GPS进行间歇性定位时，基于GPS的正确的位置数据，分别修正通过自主导航的定位得到的一连串位置数据。

具体而言，在A地点和B地点通过GPS获得正确的位置数据，并在从A地点向B地点移动时通过自主导航的定位获得一连串位置数据的情况下，进行使连接了这些一连串位置数据的移动轨迹整体扩大或缩小以及旋转的修正，以使该移动轨迹的始端和终端分别与作为GPS的定位结果的A地点和B地点的位置数据一致。

通过这种修正，能够将通过自主导航的定位获得的一连串位置数据修正为整体来说误差少的位置数据。

在EEPROM12中保存反复执行基于自主导航的连续性定位和基于GPS的间歇性定位的整体定位处理的程序，作为控制程序的一种。

此外，EEPROM12起到步幅数据存储单元的功能。

此外，EEPROM12保存表示用户步幅的步幅数据12a，作为控制数据的一种。

[步幅数据的计算方法]

图2表示说明第1实施方式中的步幅数据的计算方法的图。

在该图中，椭圆标记表示用户的每一步的踪迹。

在该实施方式中，步幅数据12a是按照如下方式计算后存储在EEPROM12中的。

即，如图2所示，首先，在地点A和地点B通过GPS获得正确的位置数据，并且设用户在地点A和地点B之间进行直线前进的移动。

此时，CPU10基于GPS的定位结果，计算地点A、B间的距离D。

然后，CPU10根据自主导航控制处理部20的运算结果计算地点A、B间的用户的步数N(在图2中是20步)，并通过如下式(1)计算步幅W。

W＝D/N    …(1)

CPU10在定位处理中得到了如上所述的直线前进运动的情况下，或者在设定处理中根据请求使用户进行了如上所述的直线前进运动的情况下，进行如上所述的步幅W的计算处理。

之后，CPU10在EEPROM12中存储表示该步幅W的步幅数据12a。

[对于移动距离被测量得较短的现象的说明]

这里，在使用如上所述那样获得的步幅数据12a来通过自主导航进行了每一步的定位的情况下，说明总的移动距离被测量得较短的现象。

图3表示说明在使用步幅数据12a进行了自主导航的定位的情况下总的移动距离被测量得较短的现象。

图3(a)示出了实际的移动。

图3(b)示出了由自主导航的定位结果所表示的移动。

在该图3中，椭圆标记表示用户的每一步的踪迹。

如图3(a)、(b)所示，在用户因左右脚的迈出方向的不同而进行直线前进的情况下，也会在移动方向上产生角度差。

因此，如图3(a)、(b)的虚线所示，按每一步执行自主导航的定位时，根据移动方向的角度差，即使在用户直线前进的情况下也能获得按每一步以锯齿形移动的定位结果。

并且，若将每一步的移动量作为步幅W来进行自主导航的定位，则可获得如图3(b)所示的定位结果。

但是，如图3(a)所示，设定在EEPROM12中的步幅数据12a的值(步幅W)相当于沿着直线前进方向的每一步的移动量“W”。

因此，比较图3(a)的实际的移动模式和图3(b)的定位结果所示的移动模式可知，若要求移动路径为锯齿形，则总的移动距离D1也会相应地被测量得比实际的移动距离D短。

[移动向量的计算方法]

图4A、图4B表示说明在第1实施方式的定位装置1中计算每一步的移动方向的方法的图。

图5表示第1实施方式的定位装置1中的每一步的移动向量计算处理的流程图。

图4A、图4B的坐标图表示了按时间序列画出3轴加速度传感器16的输出中的水平方向的加速度。

并且，图4A表示了在迈出左脚的一步的动作期间内得到的加速度的坐标图。

此外，图4B表示了在迈出右脚的一步的动作期间内得到的加速度的坐标图。

在第1实施方式中，自主导航控制处理部20进行如下的运算处理后求出每一步的移动向量。

首先，自主导航控制处理部20继续输入3轴加速度传感器16的传感器输出，并从该传感器输出的时间平均中检测重力方向。

然后，自主导航控制处理部20分离传感器输出的垂直方向分量和水平方向分量。

此外，自主导航控制处理部20根据传感器输出的垂直方向分量检测步行时的上下移动，从而确定每一步的动作期间。

并且，基于上述的处理，从传感器输出中以水平方向分量提取一步的动作期间的测量数据。

由此，在迈出了左脚时，获得如图4A所示的测量数据。

此外，在迈出了右脚时，获得如图4B所示的测量数据。

若得到了这样的测量数据，则自主导航控制处理部20例如将连接水平方向分量的原点和离原点最远的坐标点的方向R1、R2作为每一步的移动方向来进行计算(图5的步骤S1：移动方向计算单元)。此外，在定位装置1中，使3轴加速度传感器16的3轴的各方向和3轴地磁传感器15的3轴的各方向相对应。

由此，能够将移动方向转换后表现成方位。

另外，每一步的移动方向的计算方法并不限于如上所述那样将连接原点和离原点最远的坐标点的方向作为移动方向的方法。

例如，计算方法可以是从上述的一步的测量数据中求出回归直线后将该回归直线的方向作为移动方向来求出的方法。

例如，计算方法也可以是在垂直方向的加速度减少的期间内将水平方向分量的加速度最大时的加速度方向作为移动方向来求出的方法。

例如，计算方法也可以是将对垂直方向的加速度减少的一定期间的水平方向分量的加速度进行平均后的加速度方向作为移动方向来求出的方法。

接着，自主导航控制处理部20判定在前4步的步行动作中如上述那样计算出的4个移动方向是否分别被判断成直线前进(与后述的平均前进方向所成的角度是否在阈值以下)(步骤S2)。

并且，若存在被判端为直线前进的前4步的移动方向，则自主导航控制处理部20对这4步的移动方向的平均进行计算之后设为平均前进方向(步骤S3：前进方向计算单元)。

在图4A、图4B中，利用符号R0表示了平均前进方向。

在图4A、图4B中，3轴加速度传感器16的y軸方向和平均前进方向R0重叠，方向随着用户的前进方向而产生各种变化。

接着，自主导航控制处理部20计算本次一步的移动方向(在图4A中是方向R1，在图4B中是方向R2)和平均前进方向R0所成的角度θ(在图4A中是角度θ1，在图4B中是角度θ2)(迈出角度计算单元)。

并且，自主导航控制处理部20判定该角度θ是否在阈值以下(例如，在20°以下)(步骤S4)。

该判定用于区分该角度θ是因为左右脚的迈出方向的不同而引起的移动方向的迈出角度还是因为变更了前进方向而引起的角度变化。

若判定的结果是：角度θ在阈值以下且是因为脚的迈出方向的不同而引起的迈出角度，则根据步幅数据12a的值(步幅W)和上述迈出角度θ，如下式(2)那样求出一步的移动量H1(步骤S5：移动量计算单元)。

将一步的移动量H1设为沿着锯齿形步行的每一步的步幅。

将步幅数据12a的值(步幅W)作为看作对锯齿形步行进行平均后的直线前进移动而计算出的一步的步幅。(参照图2)

H1＝W/cosθ…(2)

另一方面，在步骤S2的判定处理中，未获取到前4步的移动方向的数据或者没有判断出前4步的移动方向中哪一个是直线前进的情况下，不能求出平均前进方向R0和迈出角度θ，因此自主导航控制处理部20将本次一步的移动量作为步幅数据12a的值(步幅W)(步骤S6)。

此外，在步骤S4的判定处理中，若本次一步的移动方向和平均前进方向R0所成的角度θ超过阈值，则自主导航控制处理部20判断为角度θ不是迈出角度而是因前进方向的变更而产生的角度。此时，由于迈出角度不清楚，因此自主导航控制处理部20将本次一步的移动量设为步幅数据12a的值(步骤S6)。

然后，自主导航控制处理部20根据如上述那样求出的移动方向和移动量生成移动向量(步骤S7)。

然后，自主导航控制处理部20将该移动向量计算处理视为完成。

如上所述，根据迈出角度θ对步幅数据12的值进行延长修正来计算一步的移动量，因此定位装置1能够降低如图3所示那样通过每一步的自主导航的定位而总的移动距离被测量得较短的定位误差。

[整体定位处理]

接着，说明由定位装置1执行的整体定位处理的控制顺序。

图6表示该整体定位处理的流程图。

在整体定位处理中，连续进行自主导航的定位，另一方面，通过GPS的间歇性接收来进行定位。

并且，通过GPS的定位来确定自主导航的定位的基准地点(起点)，或者修正通过自主导航的定位得到的一连串位置数据。

若开始整体定位处理，则首先CPU10对下一次执行GPS的定位(GPS卫星的信号接收)为止的计时时间进行复位(步骤S11)。

CPU10对3轴加速度传感器16和3轴地磁传感器15的传感器输出进行采样并发送给自主导航控制处理部20(步骤S12)。

并且，CPU10判定是否经过了进行GPS的定位(GPS卫星的信号接收)的计时时间(步骤S13)。

其结果，若未到达进行GPS的定位的计时时间，则CPU10利用自主导航控制处理部20，通过上述的移动向量计算处理来计算出用户的一步的移动向量(步骤S14)。

然后，CPU10在通过上一次定位获得的位置数据上相加该移动向量来计算当前的位置数据(步骤S15)。

由这些步骤S14、S15的处理构成自主导航定位单元。

然后，CPU10从自主导航控制处理部20接收当前的位置数据后，使位置数据存储部22在时间序列上存储这些数据(步骤S16)。

进而，CPU10进行在地图上表示当前位置的内容的描绘处理，使显示部17进行该图像显示(步骤S17)。

之后，处理再次回到步骤S12。

也就是说，在到达进行GPS的定位的间歇性时间为止，反复进行步骤S12～S17的处理，从而连续地执行基于自主导航的定位。

然后，进行用户的每一步的移动地点的定位，从而在地图图像上实时地显示该移动地点的变化。

为了进行每一步的定位，即使是用户在十字路口转弯的情况，也能够以良好的跟踪性求出表示该前进方向的变化的位置数据。

并且，在地图图像中基于位置数据进行该移动地点的显示。

另一方面，若在步骤S13的判定处理中判定出经过了进行GPS的定位的间歇性计时时间，则处理跳过步骤S12～S17的循环处理。

之后，CPU10向GPS接收部14发送信号接收的指令后使其接收GPS卫星的信号(步骤S18)。

之后，CPU10向GPS接收部14发送定位指令之后使其计算当前位置(步骤S19)。

之后，CPU10从GPS接收部14接收位置数据。

若从GPS接收部14接收了位置数据，则CPU10接着从GPS接收部14读出表示该位置数据的定位精度的精度信息。

之后，在由GPS接收部14计算位置数据时，CPU10判定是否获得了规定以上的精度(步骤S20)。

这里，作为精度信息，例如可以应用DOP(Dilution of Precision)值或者GST(GNSS Pseudorange Error Statistics)。

并且，若是规定以上的精度，则CPU10进入下一个步骤，另一方面，若不是规定以上的精度，则CPU10不使用该GPS的位置数据，而是回到步骤S12。

若是规定以上的精度而进入到下一个步骤，则CPU10判定GPS的定位是否为第一次且还未注册起点(步骤S21)。

并且，若还没有注册起点，则CPU10将通过本次GPS定位获得的位置数据注册为起点(步骤S22)。

之后，处理回到步骤S12。

另一方面，若起点已完成注册，则CPU10将通过本次GPS定位获得的位置数据注册为终点(步骤S23)。

这里，起点和终点是通过GPS定位获取了位置数据的地点，且相当于通过连续的自主导航的定位逐次累计移动向量而求出位置数据的区间的起点与终点的地点。

注册起点之后，将该起点作为基准地点，在起点的位置数据上逐次累加通过自主导航的定位处理计算出的移动向量，从而求出自主导航的定位的一连串位置数据。

若进行了终点的注册，则CPU10接着向自主导航误差修正处理部21发送存储在位置数据存储部22中的起点至终点的一连串位置数据。

之后，CPU10进行这些一连串位置数据(移动轨迹)的修正处理、以及若有可能的话进行步幅数据的修正处理(步骤S24)。

在步骤S24的处理中的位置数据的修正处理中，CPU10首先进行使在时间序列上结合了一连串位置数据的移动轨迹整体扩大或缩小以及旋转的处理，以使上述移动轨迹的始端和终端与通过GPS定位获得的起点和终点的位置重叠。

之后，CPU10将该修正处理后的移动轨迹的各地点的位置数据存储在位置数据存储部22中，作为修正后的位置数据。

进而，每一步的锯齿形移动轨迹被修正为：由通过其中央的圆滑的线表示移动轨迹。

此外，在步骤S24的处理中的步幅数据的修正处理中，CPU10判定是否能够判断从起点至终点用户进行了直线前进。

之后，在能够判断为直线前进的情况下，CPU10利用从起点至终点的距离除以其间的步数后，计算出新的步幅数据12a。

之后，CPU10使EEPROM12存储新的步幅数据。

接着，CPU10存储进行了GPS定位的时间之后，对下一次执行GPS定位的计时时间进行复位(步骤S25)。

并且，CPU10为了将刚刚通过GPS定位获得的位置数据作为下一个起点，在步骤S23中，将注册为终点的位置数据重新注册为起点(步骤S26)。

若重新注册了起点，则处理回到步骤S12。

之后，直到到达下一个GPS的定位时间为止，再次通过步骤S12～S17的循环处理来反复执行自主导航的定位。

如上所述，根据该第1实施方式的定位装置1，在自主导航的定位中，按每一步的步行动作进行定位来计算位置数据。

因此，即使是用户在十字路口转弯的情况，也能够以良好的跟踪性求出该前进方向的变化所表示的位置数据，并在地图图像中显示该移动地点。

此外，若按每一步进行自主导航的定位，则在现有技术中会包含总的移动距离比实际的移动距离短的定位误差。

相对于此，根据该第1实施方式的定位装置1，根据移动方向的迈出角度θ修正步幅数据12a的值，从而求出一步的移动量。

因此，可降低如上所述的定位误差，从而实现高精度的自主导航的定位。

具体而言，如上述的式(2)那样修正步幅W后求出一步的移动量H1，因此定位装置1能够适当去除因基于左右脚的迈出方向的不同的移动方向的迈出角度θ引起的定位误差。

此外，根据该第1实施方式的定位装置1，移动方向是根据3轴加速度传感器16的水平方向分量的测量数据求出的。

并且，移动方向的迈出角度θ是根据平均多步的移动方向而得到的平均移动方向、和本次一步的移动方向的差异求出的。

由于是这样的构成，因此能够比较容易地计算出移动方向的迈出角度θ。

此外，在该第1实施方式的定位装置1中，步幅数据12a被设定为用户在两地点间移动时的该两地点间的距离除以移动步数而得到的值。

因此，通过与现有技术相同的方法可容易地设定步幅。

此外，该第1实施方式的定位装置1通过GPS定位获取基准地点的位置数据，并在该位置数据上累计基于自主导航用传感器的输出计算出的每一步的移动向量，从而求出成为自主导航的定位结果的位置数据。

因此，通过自主导航的定位求出绝对坐标中的位置数据。

[第2实施方式]

第2实施方式的定位装置1在自主导航的定位中，并不是考虑移动方向的迈出角度θ来修正每一步的移动量，而是在求出用户的步幅时考虑上述迈出角度θ来计算步幅，并将该值设定为步幅数据12a。

省略说明与第1实施方式相同的结构。

[步幅数据的计算方法]

图7A、图7B表示说明第2实施方式中的步幅数据的计算方法的图。

在图7A、图7B中，利用椭圆标记表示了用户的每一步的踪迹。

在第2实施方式中，如以下方式那样计算出步幅数据12a后将其存储在EEPROM12中。

即，如图7A所示，首先，在地点A和地点B通过GPS获取正确的位置数据，并且设用户在地点A和地点B之间进行直线前进的移动。

在第2实施方式中，在如上所述的用户的移动期间内，如在第1实施方式的自主导航的定位处理中进行的那样，计算出每一步的迈出角度θ1、θ2、……。

并且，求出这些迈出角度θ1、θ2、……的平均值、即平均迈出角度θ。

另外，由于这些迈出角度θ1、θ2、……应该是大致相同的角度，因此可以代表任一个而表示为平均迈出角度θ。

CPU10基于GPS的定位结果，计算出地点A、B间的距离D。

之后，CPU10根据自主导航控制处理部20的运算结果，计算出地点A、B间的用户的步数N(在图7A中是20步)(步数计数单元)。

之后，CPU10根据下述式(3)计算步幅W。

W＝W1/cosθ＝(D/N)/cosθ…(3)

如图7B所示，W1是沿着平均前进方向的一步的移动量。

此外，W表示沿着锯齿形移动方向的一步的移动量。

之后，CPU10将该步幅W作为步幅数据12a而存储在EEPROM12中。

计算上述的步幅W的程序和CPU10构成步幅计算单元。

[移动向量的计算方法]

图8表示第2实施方式的移动向量计算处理的流程图。

在第2实施方式中，在步幅数据12a中设定表示沿着每一步的锯齿形移动方向的移动量的步幅。

由此，CPU10不需要在自主导航的定位中计算移动方向的迈出角度θ来修正步幅。

因此，在第2实施方式的移动向量计算处理中，与第1实施方式相同，CPU10首先计算一步的移动方向之后(步骤S31)，直接作为一步的移动量而应用步幅数据12a的值(步骤S32)。

之后，CPU10根据该移动方向和移动量来生成移动向量(步骤S33)，并结束该移动向量计算处理。

[整体定位处理]

在整体定位处理中，在修正步幅数据12a的处理(图6的步骤S24：步幅计算单元)中应用上述的步幅数据的计算方法。

此外，在移动向量计算处理(图6的步骤S14)中应用上述方法。

其他的处理通过与第1实施方式相同的定位处理来实现。

如上所述，根据该第2实施方式的定位装置1，考虑由左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向的迈出角度θ来设定步幅数据12a。

因此，即使在使用该步幅数据12a求出每一步的移动量，从而按每一步进行自主导航的定位的情况下，也可降低总的移动距离被测量得较短的定位误差，从而可实现高精度的自主导航的定位。

具体而言，根据每一步的移动方向的迈出角度θ，如上述的式(3)那样求出步幅W。

由此，根据该步幅W适当求出每一步的移动量，从而能够高精度地实现每一步的自主导航的定位。

另外，本发明并不限于上述实施方式，可进行各种变更。

例如，在第1实施方式中计算一步的移动量时，用步幅数据的值除以迈出角度θ的余弦值来求出，但是也可以按照根据迈出角度θ获得类似的移动量的其他函数式来求出。

此外，在第1实施方式中将步幅数据设定成固定的数据，但是也可以在根据重力方向的加速度变化的大小等改变步幅数据的值的基础上，进行对应于迈出角度θ的算术来计算出一步的移动量。

此外，在第2实施方式中，用沿着平均前进方向的一步的宽度W1除以迈出角度θ的余弦值而求出了步幅W，但是也可以按照根据迈出角度θ获得类似的步幅的其他函数式来求出。

此外，在上述实施方式中，在求出每一步的迈出角度θ时，基于加速度传感器的输出从平均前进方向和每一步的移动方向的差异中求出了迈出角度θ，但是也可以使用陀螺仪测量每一步的左右摆动动作来求出迈出角度。

另外，在不超出发明的宗旨的范围内，实施方式所示的细节内容可进行适当变更。

Claims (9)

1.一种定位装置，其特征在于，包括：

自主导航用传感器，由步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息；

步幅数据存储单元，存储了表示步行者的步幅的步幅数据；

移动量计算单元，基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量；

前进方向计算单元，基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向；和

移动方向计算单元，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，

所述移动量计算单元包括迈出角度计算单元，该迈出角度计算单元根据相对于由所述前进方向计算单元计算出的前进方向而由所述移动方向计算单元计算出的每一步的移动方向，计算迈出角度，

所述移动量计算单元按照随着所述迈出角度增大而步幅增大的方式修正所述步幅数据的值，并作为每一步的移动量来计算。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

在将所述步幅数据所表示的步幅设为W、将所述迈出角度设为θ、将修正后的步幅设为D时，所述移动量计算单元以

D＝W/cosθ

的关系式为基准，计算相对于每一步的移动方向的移动量。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

所述自主导航用传感器具有检测加速度的加速度传感器和检测地磁的地磁传感器，

所述前进方向计算单元基于由所述加速度传感器检测出的水平方向分量的多步的加速度变化和由所述地磁传感器检测出的地磁，计算平均的前进方向，

所述移动方向计算单元基于由所述加速度传感器检测出的水平方向的一步的加速度变化和由所述地磁传感器检测出的地磁，计算一步的移动方向，

所述迈出角度计算单元将所述平均的前进方向和所述一步的移动方向的差异作为所述迈出角度来计算。

4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

步行者在两地点间进行了直线前进时，所述步幅数据被设定为该两地点间的距离除以该两地点间的移动所需的步数而得到的值。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

所述定位装置包括从定位用卫星接收信号来进行定位的卫星定位单元，

在通过所述卫星定位单元的定位获得的基准地点的位置数据上累计由通过所述移动量计算单元计算出的移动量以及通过所述移动方向计算单元计算出的移动方向构成的移动向量，从而进行各移动地点的定位。

6.一种定位装置，其特征在于，包括：

自主导航用传感器，由步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息；

卫星定位单元，从定位用卫星接收信号来进行定位；

步幅计算单元，在所述步行者在由所述卫星定位单元分别定位的两地点之间移动的期间内，进行所述周期性振动的测量，并基于所述两地点的位置数据和所述测量结果计算所述步行者的步幅；

步幅数据存储单元，存储表示由所述步幅计算单元计算出的步幅的步幅数据；和

自主导航定位单元，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，并且基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量，并基于计算出的所述移动方向和所述移动量进行定位，

所述步幅计算单元包括迈出角度计算单元，该迈出角度计算单元基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向，并根据相对于该前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

所述步幅计算单元根据所述迈出角度将所述两地点之间设为是移动了锯齿状弯曲的路径，并计算沿着该路径的每一步的步幅。

7.根据权利要求6所述的定位装置，其特征在于，

所述步幅计算单元包括步数计数单元，该步数计数单元基于所述自主导航用传感器的输出，对所述两地点间的步数进行计数，

在将所述两地点间的距离设为D、将所述步数设为N、将所述迈出角度设为θ、将步幅设为W时，所述步幅计算单元以

W＝(D/N)/cosθ

的关系式为基准，计算所述步幅。

8.一种定位方法，其特征在于，该定位方法使用自主导航用传感器和步幅数据存储单元进行步行者的定位，其中，所述自主导航用传感器由所述步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息，所述步幅数据存储单元存储了表示所述步行者的步幅的步幅数据，

该定位方法包括：

移动量计算步骤，基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量；

前进方向计算步骤，基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向；和

移动方向计算步骤，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，

所述移动量计算步骤包括迈出角度计算步骤，在该迈出角度计算步骤中根据相对于所述前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

在所述移动量计算步骤中按照随着所述迈出角度增大而步幅增大的方式修正所述步幅数据的值，并作为每一步的移动量来计算。

9.一种定位方法，其特征在于，该定位方法使用自主导航用传感器和卫星定位单元并通过自主导航来进行步行者的定位，其中，所述自主导航用传感器由所述步行者保持并输出伴随该步行者的移动的周期性振动和方位信息，所述卫星定位单元从定位用卫星接收信号来进行定位，

该定位方法包括：

步幅计算步骤，在所述步行者在由所述卫星定位单元分别定位的两地点之间移动的期间内，进行所述周期性振动的测量，并基于所述两地点的位置数据和所述测量结果计算所述步行者的步幅；

步幅数据存储步骤，存储表示由所述步幅计算步骤计算出的步幅的步幅数据；和

自主导航定位步骤，基于所述周期性振动和所述方位信息计算由步行者的左右脚的迈出方向的不同而引起的每一步的移动方向，并且基于所述周期性振动和所述步幅数据计算步行者的移动量，并基于计算出的所述移动方向和所述移动量进行定位，

所述步幅计算步骤包括迈出角度计算步骤，在该迈出角度计算步骤中基于所述周期性振动的平均振动方向和所述方位信息计算步行者的前进方向，并根据相对于该前进方向的所述每一步的移动方向计算迈出角度，

在所述步幅计算步骤中根据所述迈出角度将所述两地点之间设为是移动了锯齿状弯曲的路径，并计算沿着该路径的每一步的步幅。

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