CN111183336A - 信息处理装置、信息处理方法和程序 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了高精度且简单地获取来自多个惯性传感器的输出信号。[解决方案]提供一种信息处理装置，在该信息处理装置中设置有用于逐步组合来自多个惯性传感器的输出信号的组合单元；该组合单元一次将聚类为多个集群的多个输出信号逐步组合为一个集群；并且至少一个集群包括多于一个的输出信号。提供一种信息处理方法，该信息处理方法包括通过处理器逐步组合来自多个惯性传感器的输出信号，并且其中，该组合包括一次将聚类为多个集群的输出信号逐步组合为一个集群，并且至少一个集群包括多于一个的输出信号。

Description

信息处理装置、信息处理方法和程序
技术领域
本公开涉及信息处理装置、信息处理方法和程序。
背景技术
近年来，使用惯性传感器的装置和应用程序被广泛使用。此外，提出降低惯性传感器的噪声的许多技术。例如，专利文献1公开了一种容易去除包括多个陀螺仪传感器的陀螺仪传感器单元中的拍频噪声的配置。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2009-186213号
发明内容
本发明要解决的问题
然而，专利文献1公开了一种改进陀螺仪单元传感器的冗余度的技术，并且还假设增加了设计时的负荷。
因此，本公开提出了一种新颖的、更加改进的并且能够容易且更精确地获取与多个惯性传感器相关的输出信号的信息处理装置、信息处理方法和程序。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种信息处理装置，该信息处理装置包括组合单元，该组合单元逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，其中，该组合单元将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且至少一个集群包括多个输出信号。
此外，根据本公开，提供了一种信息处理方法，该信息处理方法包括通过处理器逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，其中，该组合还包括将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且至少一个集群包括多个输出信号。
此外，根据本公开，提供了一种使计算机用作信息处理装置的程序，该信息处理装置包括组合单元，该组合单元逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，其中，该组合单元将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且至少一个集群包括多个输出信号。
本发明的效果
如上所述，根据本公开，可以容易且更精确地获取与多个惯性传感器相关的输出信号。
注意，上述效果不必受到限制，并且除了上述效果之外或者代替上述效果，还可以提供本说明书中描述的任何效果或者可以从本说明书中理解的其他效果。
附图说明
[图1]是描述根据本公开的实施方式的概要的示图。
[图2]是示出根据实施方式的信息处理系统的示例性配置的框图。
[图3]是示出根据实施方式的传感器终端的示例性功能配置的框图。
[图4]是示出根据实施方式的信息处理装置的示例性功能配置的框图。
[图5]是示出根据实施方式的输出信号的组合处理的示例的示图。
[图6]是示出根据实施方式的输出信号的组合处理的示例的示图。
[图7]是描述根据实施方式的包括在集群中的输出信号的组合的示图。
[图8]是描述根据实施方式的用于聚类的动态控制的示图。
[图9]是描述根据实施方式的根据用途的输出信号的组合处理的示图。
[图10]是描述根据实施方式的基于环境状态的允许精度设定的示图。
[图11]是描述根据实施方式的基于应用的特性和用户状态的允许精度设定的视图。
[图12]是描述根据实施方式的噪声改善率的示图。
[图13]是描述根据实施方式的在改变惯性传感器的数量、集群中的输出信号的数量以及步阶的数量的情况下的总噪声改善率的示图。
[图14]是示出当通过根据实施方式的信息处理方法和比较技术模拟组合处理时作为艾伦方差图的噪声特性的示图。
[图15]是示出当通过根据实施方式的信息处理方法和比较技术模拟组合处理时作为艾伦方差图的噪声特性的示图。
[图16]是示出当通过根据实施方式的信息处理方法和比较技术模拟组合处理时作为艾伦方差图的噪声特性的示图。
[图17]是示出根据实施方式的在组合8个陀螺仪传感器时的模拟中的角度随机游走(ARW)和偏置稳定性(零偏稳定性，bias stability)的改善率的示图。
[图18]是示出根据本公开的实施方式的信息处理装置的示例性硬件配置的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有大致相同的功能配置的组成元件将由相同的参考标记表示，并且将不重复相同的描述。
注意，将按以下顺序提供描述。
1.第一实施方式
1.1.概要
1.2.示例性系统配置
1.3.传感器终端的示例性功能配置
1.4.信息处理装置20的示例性功能配置
1.5.合并处理的细节
1.6.基于用途的组合控制
1.7.效果
2.示例性硬件配置
3.结论
<1.第一实施方式>
<<1.1.概要>>
近年来，利用惯性传感器的装置和应用被广泛使用。上述惯性传感器包括例如陀螺仪传感器(也称为陀螺仪)、加速度传感器等。此外，还存在各种陀螺仪传感器和加速度传感器。例如，陀螺仪传感器包括使用半导体制造技术的微机电系统(MEMS)陀螺仪传感器、光学陀螺仪传感器、量子陀螺仪传感器等。
光学陀螺仪传感器和量子陀螺仪传感器精度高但昂贵，并且因此，廉价的MEMS陀螺仪传感器通常用于针对普通消费者的产品中。然而，每个MEMS陀螺仪传感器具有倾向于变化很大的个体精度，并且因此，当使用单个MEMS陀螺仪传感器时，假设可能存在针对使用用途无法获得足够精度的情况。
为了改进上述点，例如，提出通过组合来自多个MEMS陀螺仪传感器的输出信号来改进检测的角速度的精度的技术。在以上技术中，可以通过成批处理组合与多个MEMS陀螺仪传感器相关的输出信号来降低包括在输出信号中的噪声。根据该技术，可以在使用廉价的MEMS陀螺仪传感器的同时有效地提高角速度的检测精度。
然而，以上技术中的噪声改善率与
Figure BDA0002435022820000031
(N为陀螺仪传感器的数量)成正比。因此，例如，需要100个陀螺仪传感器来降低噪声的数量级。此外，有报道的技术实现了约
Figure BDA0002435022820000032
的改善率，但是很难说获得了足够的改善率。
此外，由于增加陀螺仪传感器的数量导致装置的大型化，因此使用用途受到限制，并且同时处理速度和功耗也增加。
根据本公开的技术思想是通过关注上述点来构思的，并且能够容易且更精确地获取与多个惯性传感器相关的输出信号。为此，根据本公开的实施方式的信息处理装置、信息处理方法和程序具有其中与多个惯性传感器相关的输出信号被逐步组合的特征之一。此时，根据本公开的实施方式的信息处理装置、信息处理方法和程序可以将多个输出信号聚类为多个集群，并且逐步组合每个集群中的上述输出信号。此外，上述集群中的至少一个可以包括多个输出信号。
图1是描述本公开的实施方式的概要的示图。图1示出了其中根据本实施方式的信息处理装置组合N个陀螺仪传感器G_1至G_n的示例性情况。
如上所述，根据本实施方式的信息处理装置具有其中与多个惯性传感器相关的输出信号被逐步组合的特征之一。在图1所示的示例性情况下，根据本实施方式的信息处理装置以S个步骤逐步组合与N个陀螺仪传感器G_1至G_n相关的输出信号。
此时，根据本实施方式的信息处理装置在每个步骤中定义多个集群，并且执行每个集群中的输出信号的组合。例如，在步骤step_1中，信息处理装置形成多个集群：包括4个陀螺仪传感器G_1至G_4的集群C_11；包括一个陀螺仪传感器G_k的集群C_1k；以及包括3个陀螺仪传感器G_n-2至G_n的集群C_1p，并组合每个集群中的输出信号。如图1所示，包括在根据本实施方式的集群中的输出信号的数量在每个集群中可以不同。
随后，信息处理装置在步骤step_2中进一步聚类在步骤step_1中组合的组合输出信号(在下文中也称为组合陀螺仪)，并且进一步组合每个集群中的组合陀螺仪。
在图1所示的示例性情况下，信息处理装置在步骤step_1中还执行以下每个中的组合：包括与集群C_11相关的组合陀螺仪VG_11的集群C_21；包括与集群C_1k相关的组合陀螺仪VG_1k的集群C_2k；以及包括与集群C_1p相关的组合陀螺仪VG_1p的集群C_2t。
因此，根据本实施方式的信息处理装置在每个步骤中重复执行聚类和组合。在图1所示的示例性情况下，信息处理装置在步骤step_S中执行与包括组合陀螺仪VG_s1和VG_s2的集群C_s1相关的组合，并输出最终输出信号FVG。
如上所述，根据本实施方式的信息处理装置具有其中与多个惯性传感器相关的输出信号被逐步组合的特征之一。根据该技术，可以实现超过上述报道中的
Figure BDA0002435022820000041
或
Figure BDA0002435022820000042
的改善率。注意，将单独描述通过根据本实施方式的技术思想实现的改善率的细节。
<<1.2.系统示例性配置>>
接下来，将描述根据本公开的实施方式的信息处理系统的示例性配置。图2是示出根据本实施方式的信息处理系统的示例性配置的框图。参考图1，根据本实施方式的信息处理系统包括传感器终端10和信息处理装置20。此外，传感器终端10和信息处理装置20经由网络30连接以用于相互通信。
(传感器终端10)
根据本实施方式的传感器终端10包括信息处理装置，该信息处理装置包括多个惯性传感器。根据本实施方式的传感器终端将多个惯性传感器的输出信号发送到信息处理装置20。此外，根据本实施方式的传感器终端10可以接收通过信息处理装置20进行组合获得的最终输出信号，并且在相配应用中使用该最终输出信号。
根据本实施方式的传感器终端10可以包括例如移动电话、智能电话、平板或专用装置。此外，根据本实施方式的传感器终端10可以包括例如提供使用诸如增强现实(AR)、虚拟现实(VR)以及混合现实(MR)等的信息呈现技术的应用的可穿戴装置。此外，根据本实施方式的传感器终端10可以包括配备有自动驾驶功能的各种车辆、诸如无人机的航空机身、自主移动机器人等。
(信息处理装置20)
根据本实施方式的信息处理装置20具有组合从传感器终端10接收的与多个惯性传感器相关的输出信号的功能。例如，根据本实施方式的信息处理装置20可以被实现为服务器。
此外，根据本实施方式的信息处理装置20可以包括例如诸如头戴式显示器的可穿戴装置。在这种情况下，例如，信息处理装置20组合从手表类型或专用装置的传感器终端10接收的输出信号，并且可以将所获取的最终输出信号用于相配应用的操作。
(网络30)
网络30具有连接传感器终端10和信息处理装置20的功能。网络30可以包括诸如互联网、电话线路网络以及卫星通信网络的公用线路网络；包括诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)的以太网(注册商标)的各种网络等。此外，网络30可以包括诸如互联网协议-虚拟专用网络(IP-VPN)的专用线路网络。另外，网络30可以包括诸如Wi-Fi(注册商标)和蓝牙(注册商标)的无线通信网络。
在以上中，已经描述了根据本实施方式的信息处理系统的示例性配置。注意，使用图2描述的以上配置仅是示例，并且根据本实施方式的信息处理系统的配置不限于该示例。例如，包括在根据本实施方式的传感器终端10和信息处理装置20中的功能可以由单个装置实现。根据本实施方式的信息处理系统的配置可以根据规格和实际用途灵活地修改。
<<1.3.传感器终端的示例性功能配置>>
接下来，将描述根据本实施方式的传感器终端10的示例性功能配置。图3是示出根据本实施方式的传感器终端10的示例性功能配置的框图。参考图3，根据本实施方式的传感器终端10包括传感器单元110、输入单元120、输出单元130、控制单元140以及通信单元150。
(传感器单元110)
根据本实施方式的传感器单元110包括多个惯性传感器。根据本实施方式的传感器单元110可以包括至少3个惯性传感器或更多个惯性传感器。如上所述，根据本实施方式的惯性传感器包括陀螺仪传感器和加速度传感器。此外，除了MEMS陀螺仪传感器之外，陀螺仪传感器还包括诸如机械陀螺仪传感器、光学陀螺仪传感器、量子陀螺仪传感器等的宽范围的陀螺仪传感器。注意，在以下描述中，将描述对作为根据本实施方式的示例性惯性传感器的MEMS陀螺仪传感器的输出信号进行组合的示例性情况。
此外，除了惯性传感器作为组合对象之外，根据本实施方式的传感器单元110可以包括各种传感器。针对上述传感器，可以示例陀螺仪传感器、加速度传感器、地磁传感器、成像元件以及全球导航卫星系统(GNSS)信号接收器等。
(输入单元120)
根据本实施方式的输入单元120具有检测用户的输入操作的功能。为了实现该功能，根据本实施方式的输入单元120包括键盘、各种按钮、触摸面板等。此外，语音输入也可以包括在以上输入中。在这种情况下，根据本实施方式的输入单元120还包括用于采集声音信息的麦克风。
(输出单元130)
根据本实施方式的输出单元130具有基于控制单元140的控制向用户提供视觉信息和听觉信息的功能。为了实现该功能，根据本实施方式的输出单元130包括呈现视觉信息的显示装置。以上显示装置的示例可以包括液晶显示(LCD)装置、有机发光二极管(OLED)装置、触摸面板等。此外，根据本实施方式的输出单元130包括扬声器、放大器等以输出听觉信息。
(控制单元140)
根据本实施方式的控制单元140具有控制包括在传感器终端10中的各个构成的功能。例如，控制单元140控制各个构成的激活和停止。
此外，控制单元140利用通过信息处理装置20进行组合获得的最终输出信号来控制应用的操作。上述应用可以包括利用以下技术的功能：例如包括行人航位推算(PDR)的各种跟踪/引导技术；以及诸如AR、VR和MR的信息呈现技术。此外，上述应用可以具有利用例如车辆自动驾驶技术和用于包括无人机的航空机体、自主移动机器人等的动态机身控制技术的各种功能。
(通信单元150)
根据本实施方式的通信单元150具有经由网络30与信息处理装置20执行信息通信的功能。具体地，通信单元150向信息处理装置20发送包括在传感器单元110中的惯性传感器的输出信号以及由另一传感器获取的传感器信息。此外，通信单元150接收通过信息处理装置20进行组合获得的最终输出信号。
在以上中，已经描述了根据本实施方式的传感器终端10的示例性功能配置。注意，使用图3描述的上述配置仅是示例，并且根据本实施方式的传感器终端10的功能配置不限于该示例。例如，根据本实施方式的传感器终端10可以不必包括图3所示的所有配置。此外，传感器终端10可以包括例如稍后描述的信息处理装置20的组合单元210和处理控制单元220的功能。根据本实施方式的传感器终端10的功能配置可以根据规格和实际用途灵活地修改。
<<1.4.信息处理装置20的示例性功能配置>>
接下来，将描述根据本实施方式的信息处理装置20的示例性功能配置。图4是示出根据本实施方式的信息处理装置20的示例性功能配置的框图。参考图4，根据本实施方式的信息处理装置20包括组合单元210、处理控制单元220以及终端通信单元230。
(组合单元210)
根据本实施方式的组合单元210具有组合与包括在传感器终端10中的多个惯性传感器相关的输出信号的功能。此时，根据本实施方式的组合单元210具有其中组合单元210将多个输出信号聚类为多个集群，并且逐步组合每个集群中的输出信号的特征之一。
注意，至少一个集群包括多个输出信号，但是如上所述，包括在集群中的输出信号的数量在每个集群中可以不同。根据本实施方式的组合单元210可以针对每个集群，确定在相同步阶中每个集群中包括的输出信号(组合陀螺仪)的数量。
更具体地，根据本实施方式的组合单元210可以通过以下来获取高精度的最终输出信号：进一步聚类在每个集群中组合的输出信号，即组合陀螺仪；以及在每个集群中重复执行输出信号的组合。
此外，根据本实施方式的组合单元210可以动态地确定与输出信号的组合相关的步阶的数量和包括在每个集群中的输出信号(组合陀螺仪)的数量。此时，根据本实施方式的组合单元210可以通过使用例如诸如深度学习的机器学习技术来实现上述处理。
(处理控制单元220)
根据本实施方式的处理控制单元220具有基于最终输出信号的使用来控制由组合单元210进行的输出信号的组合处理的功能。例如，根据本实施方式的处理控制单元220可以根据使用最终输出信号的应用的特性来控制由组合单元210进行的输出信号的组合。
此外，根据本实施方式的处理控制单元220可以根据基于由传感器终端10获取的传感器信息估计的环境状态或用户状态来控制由组合单元210进行的输出信号的组合。上述传感器信息包括例如加速度信息、地磁信息、图像信息等。稍后将单独描述包括在根据本实施方式的处理控制单元220中的功能的细节。
(终端通信单元230)
根据本实施方式的终端通信单元230具有经由网络30与传感器终端10执行信息通信的功能。具体地，终端通信单元230从传感器终端10接收惯性传感器的输出信号和与另一传感器相关的传感器信息。此外，终端通信单元230将通过组合单元210进行组合获得的最终输出信号发送到传感器终端10。
在以上中，已经描述了根据本实施方式的信息处理装置20的示例性功能配置。注意，使用图4描述的上述功能配置仅是示例，并且根据本实施方式的信息处理装置20的功能配置不限于该示例。如上所述，包括在根据本实施方式的组合单元210和处理控制单元220中的功能也可以被实现为包括在传感器终端10中的功能。在这种情况下，传感器终端10和信息处理装置20可以被实现为单个装置。另一方面，在通过信息处理装置20实现输出信号的组合处理的情况下，可以有效地减少传感器终端10上的处理负荷。根据本实施方式的信息处理装置20的功能配置可以根据规格和实际用途灵活地修改。
<<1.5组合处理的细节>>
接下来，将详细描述根据本实施方式的由组合单元210进行的输出信号的组合处理。如上所述，根据本实施方式的组合单元210通过逐步执行输出信号的聚类和组合，使得能够获取高精度的最终输出信号。
这里，将在使用具体示例的同时描述由组合单元210进行的上述组合处理。图5是示出根据本实施方式的输出信号的组合处理的示例的示图。在图5所示的示例性情况下，组合单元210在3个步阶中组合与8个陀螺仪传感器G_1至G_8相关的输出信号，以获取最终输出信号FVG。
具体地，在步骤step_1中，组合单元210生成包括陀螺仪传感器G_1至G_3的集群C_11、包括陀螺仪传感器G_4的集群C_12、包括陀螺仪传感器G_5和G_6的集群C_13以及包括陀螺仪传感器G_7和G_8的集群C_14，并且组合每个集群中的输出信号。
此外，在步骤step_2中，组合单元210生成包括与集群C_11相关的组合陀螺仪VG_11的集群C_21和包括与集群C_12至C_14相关的组合陀螺仪VG_12至VG_14的集群C_22，并且在每个集群中执行进一步的组合。
此外，在步骤step_3中，组合单元210生成包括与集群C_21相关的组合陀螺仪VG_21和与集群C_22相关的组合陀螺仪VG_22的集群C_31，并获取最终输出信号FVG。
因此，包括在根据本实施方式的集群中的输出信号(组合陀螺仪)的数量可以不同于包括在相同步骤中的另一集群中的输出信号的数量。在本实施方式中，组合单元210可以动态地控制聚类和步骤的数量，使得可以获得具有更高精度的最终输出信号。
另一方面，包括在根据本实施方式的集群中的输出信号(组合陀螺仪)的数量在每个步骤中可以是恒定的。图6是示出根据本实施方式的输出信号的组合处理的示例的示图。在图6所示的示例中，类似于图5所示的示例，组合单元210在三个步阶中组合与8个陀螺仪传感器G_1至G_8相关的输出信号，并获取最终输出信号FVG。
另一方面，在图6所示的示例性情况下，组合单元210对在每个步阶中包括在集群中的输出信号(组合陀螺仪)的数量进行共同设置。具体地，组合单元210在步骤step_1中生成每个包括两个输出信号的集群C_11至C_14，并且在步骤step_2中生成每个包括两个组合陀螺仪的集群C_21和C_22。此外，在步骤step_3中，组合单元210生成包括两个组合陀螺仪的集群C_31，并获取最终输出信号FVG。
此外，在本实施方式中，组合单元210可以动态地确定包括在每个集群中的输出信号(组合陀螺仪)的组合。在这种情况下，根据本实施方式的组合单元210可以通过使用诸如深度学习的机器学习技术来确定可以以更高的精度获取最终输出信号的组合。
图7是描述包括在根据本实施方式的集群中的输出信号的组合的示图。图7示出了在从8个陀螺仪传感器G_1至G_8生成4个集群并且每个集群包括两个陀螺仪传感器的情况下各个集群可以具有的组合，。
此时，包括在每个集群中的陀螺仪传感器G_1至G_8的组合的数量为8C2＝8！/(8-2)！*2！，即28个组合。根据本实施方式的组合单元210可以通过由使用机器学习技术获得与以上组合相关的最优解来获得具有更高精度的最终输出信号。
图8是描述根据本实施方式的用于聚类的动态控制的示图。图8示出了其中组合单元210在使用与图6的情况相同数量的陀螺仪传感器和相同数量的步阶时组合输出信号的示例性情况。另一方面，与图6的示例不同，组合单元210在步骤step_2中生成包括组合陀螺仪VG_11和VG_14的集群C_21以及包括组合陀螺仪VG_12和VG_13的集群C_22，并且在图8所示的示例性情况下执行相应组合陀螺仪的组合。
因此，根据本实施方式的组合单元210可以在处理期间动态地改变聚类，而与步骤无关。根据包括在根据本实施方式的组合单元210中的上述功能，例如，即使在一些陀螺仪传感器的精度由于一些原因而改变的情况下，也可以执行更适合于每种情况的聚类，并且可以提高最终输出信号的精度。
此外，例如，在一些陀螺仪传感器的精度大大降低的情况下，组合单元210可以在聚类或组合中不使用这种陀螺仪传感器的输出信号。根据包括在组合单元210中的上述功能，通过从组合处理中排除具有低精度的输出信号，可以提高所获取的最终输出信号的精度。
<<1.6.基于使用用途的组合控制>>
接下来，将详细描述根据本实施方式的基于输出信号的使用用途的组合控制。如上所述，根据本实施方式的处理控制单元220可以基于输出信号的使用用途来控制由组合单元210进行的输出信号的组合。
根据本实施方式的处理控制单元220可以基于例如使用最终输出信号的应用的特性以及基于传感器信息估计的环境状态或用户状态，来控制由组合单元210执行的组合处理。
更具体地，根据本实施方式的处理控制单元220可以基于与输出信号相关的允许精度来控制由组合单元210进行的组合处理。这里，上述允许精度表示在使用组合之后的最终输出信号的应用中可以允许的精度的阈值。
图9是描述根据本实施方式的根据使用用途的输出信号的组合处理的示图。图9示出了其中组合单元210执行与图6中示出的情况类似的聚类和组合处理的示例性情况。
在这种情况下，当在每个步骤中与每个集群相关的组合处理中输出信号(组合陀螺仪)的精度满足允许精度时，根据本实施方式的处理控制单元220将输出信号传送给与允许精度相配的应用。
在图9所示的示例性情况下，例如，在通过步骤step_1中与集群C_14相关的组合处理而使得输出信号的精度满足特定应用的允许精度的情况下，处理控制单元220将输出信号作为最终输出信号FVG_1传送给应用。
此外，类似地，在通过在步骤step_2中执行与集群C_22相关的组合处理而使得输出信号的精度满足应用的允许精度的情况下，处理控制单元220可以将输出信号作为最终输出信号FVG_2传送给应用。
此外，在通过在步骤step_3中执行与集群C_31相关的组合处理而使得输出信号的精度满足应用的允许精度的情况下，处理控制单元220将输出信号作为最终输出信号FVG_n传送给应用。
因此，当在组合处理中输出信号的精度满足允许精度时，根据本实施方式的处理控制单元220可以将输出信号传送给应用。根据包括在根据本实施方式的处理控制单元220中的上述功能，可以有效地缩短与输出信号的组合相关的处理时间，并且可以实现具有较小延迟的响应。
此外，在输出信号满足允许精度的情况下，根据本实施方式的处理控制单元220可以终止由组合单元210执行的输出信号的组合处理。根据包括在根据本实施方式的处理控制单元220中的上述功能，可以缩短处理时间并进一步减少处理负荷。
注意，根据本实施方式的允许精度可以基于例如应用的特性、环境状态、用户状态等来设置。图10是描述基于环境状态的允许精度设定的示图。
图10示出了在相同应用APP1中使用对应于不同水平的允许精度的最终输出信号的示例性情况。这里，应用APP1可以包括例如利用GNSS等的导航应用。
在这种情况下，根据本实施方式的处理控制单元220可以基于从传感器信息估计的环境状态来设置允许精度的不同水平，并且可以控制由组合单元210执行的组合处理。
具体地，由于GNSS等的灵敏度在被建筑物包围的区域、室内、地下等中降低，因此需要使用具有高精度的最终输出信号以便维持导航精度。因此，在由传感器终端10获取的传感器信息S1指示GNSS的灵敏度低的情况下，根据本实施方式的处理控制单元220使组合单元210执行组合处理直到最后步骤，并且可以将具有更高精度的最终输出信号FVG_n传送给应用APP1。
另一方面，由于GNSS的灵敏度在位于室外等具有良好全景视野的区域中变高，因此即使具有相对低精度的最终输出信号也可以是允许的。因此，在由传感器终端10获取的传感器信息S1指示GNSS的灵敏度高的情况下，当组合输出信号满足允许精度时，根据本实施方式的处理控制单元220可以将最终输出信号FVG传送给应用APP1。在图10所示的示例性情况下，处理控制单元220将在步骤step_1的步阶中获取的最终输出信号FVG_1传送给应用APP1。
图11是描述基于应用的特性和用户状态的允许精度设定的视图。图11示出了其中在两个应用APP2和APP3中使用对应于不同水平的允许精度的最终输出信号的示例性情况。这里，应用APP2可以包括例如使用PDR技术的导航系统，并且应用APP3可以包括在诸如就座状态等用户的运动强度相对较低的情况下使用的VR应用。
在这种情况下，根据本实施方式的处理控制单元220基于每个应用的特性、根据传感器信息估计的用户状态等来设置不同水平的允许精度，并且可以控制由组合单元210执行的组合处理。
具体地，在与PDR相关的应用APP2中，假设用户U经常执行诸如步行等的大动作的运动。因此，需要使用高精度的最终输出信号以便提高要提供的信息的精度。
因此，根据基于应用APP2的特性和通过由传感器终端10获取的传感器信息S3所指示的用户U的运动强度的水平的预设的允许精度，根据本实施方式的处理控制单元220使组合单元210执行组合处理到最终步骤，并且然后处理控制单元220可以将具有更高精度的最终输出信号FVG_n传送给应用APP1。
另一方面，在用户的运动强度相对较低的情况下使用的应用APP3中，可能存在即使具有相对较低精度的最终输出信号也是可接受的情况。因此，当基于根据应用APP3的特性和通过由传感器终端10获取的传感器信息S4所指示的用户U的运动强度的低而预设的允许精度，组合输出信号满足允许精度时，根据本实施方式的处理控制单元220可以将最终输出信号FVG传送给应用APP1。在图11所示的示例性情况中下，处理控制单元220将在步骤step_1中获得的最终输出信号FVG_1传送给应用APP1。
如上所述，通过根据本实施方式的处理控制单元220，可以根据每个应用的特性、环境状态以及用户状态来动态地控制由组合单元210执行的组合处理。根据包括在根据本实施方式的处理控制单元220中的上述功能，通过根据每个情况适当地选择与精度和处理时间相关的优先级，可以向用户提供更有价值的功能。
<<1.7.效果>>
接下来，将详细描述根据本实施方式的由技术思想提供的效果。如上所述，在其中通过成批处理组合与多个惯性陀螺仪相关的输出信号的技术的情况下，存在噪声改善率为
Figure BDA0002435022820000131
的报道情况。在下文中，将上述技术定义为本实施方式的比较技术。
这里，将研究通过根据本实施方式的信息处理方法获得的噪声改善率。图12是描述根据本实施方式的噪声改善率的示图。图12示出了将8个陀螺仪传感器G_1至G_8两个两个地聚类并在3个步骤中执行组合的情况下的改善率。
这里，将通过步骤step_1中的组合获得的改善率定义为a，并且将包括在每个集群中的输出信号的数量定义为M。然后，可以根据
Figure BDA0002435022820000132
计算从步骤step_1中的各个集群中的组合结果获得的总噪声改善率。
类似地，假设将通过步骤step_2中的组合获得的改善率定义为b，则从步骤step_2中的各个集群的组合结果获得的总噪声改善率为
Figure BDA0002435022820000133
此外，假设将通过步骤step_3中的组合获得的改善率定义为c，则从步骤step_3中的相应集群的组合结果获得的总噪声改善率为
Figure BDA0002435022820000134
这里，在假设满足a＝b＝c的情况下，可以将以上表达式修改为
Figure BDA0002435022820000135
注意，这个表达式中的指数表示步骤的数量。换句话说，在步骤的数量被定义为S的情况下，根据本实施方式的总噪声改善率将是
Figure BDA0002435022820000136
然而，以上表达式中的N表示惯性传感器的数量。
接下来，参考图13，将提供在改变惯性传感器的数量、集群中的输出信号的数量以及步骤的数量的情况下的总噪声改善率的描述。在图13中，从左起依次提供惯性传感器的总数量、集群中的输出信号的数量(M)、步骤的数量(S)、MS以及包括在最终输出信号中的噪声(1/总改善率)。此外，关于噪声，提供了使用比较技术(方法1)和根据本实施方式的信息处理方法(方法2)的两种情况。
如图13所示，在比较技术中，由于所有的惯性传感器通过成批处理组合，因此无论惯性传感器的数量如何，改善率都是恒定的。另一方面，发现通过根据本实施方式的信息处理方法获得的总改善率与步骤的数量成比例地增加。
例如，将图13中的惯性传感器的总数量为8个的情况与惯性传感器的总数量为9个的情况进行比较，尽管惯性传感器的总数量几乎相同，但是惯性传感器的总数量为8个的情况由于具有大量步骤而表现出更高的总噪声改善率。
此外，比较惯性传感器的总数量为16个的情况下的两段数据，发现步骤的数量增加得越多，总改善率改善得越多，并且噪声降低得越有效。另一方面，在减少步骤的数量的情况下，处理时间加快，并且因此，可以基于上述允许精度适当地确定步骤的数量。
接下来，将详细描述比较技术与根据本实施方式的信息处理方法之间的改善率的差异。例如，在惯性传感器的总数量为8个的情况下，并且在每个步骤中的改善率a为2的情况下，从比较技术的成批处理获得的输出信号的噪声由下面的表达式(1)表示。另一方面，在通过根据本实施方式的信息处理方法组合相同数量的惯性传感器的情况下(M＝2和S＝3)，最终输出信号的噪声由下面的表达式(2)表示。
[数学1]
Figure BDA0002435022820000141
Figure BDA0002435022820000142
因此，在惯性传感器的总数量相同的情况下，在比较技术中噪声降低到1/4，而在根据本实施方式的信息处理方法中噪声可以降低到1/8。换句话说，根据本实施方式，可以通过使用8至16个惯性传感器来降低噪声的数量级。另一方面，在比较技术中需要50个惯性传感器来降低噪声的数量级，并且因此，可以说：通过本实施方式的信息处理方法，可以实现比较技术的5倍的改善率。
此外，在通过根据本实施方式的信息处理方法组合4个惯性传感器的情况下(M＝2和S＝2)，最终输出信号的噪声由表达式(3)表示如下。
[数学2]
Figure BDA0002435022820000151
换句话说，根据本实施方式的信息处理方法，通过使用数量为一半的4个惯性传感器，可以实现在比较技术中通过使用8个惯性传感器而获得的改善率。因此，根据本实施方式的信息处理方法，可以进一步使安装惯性传感器的传感器终端10小型化，并且可以根据各种用途广泛地使用传感器终端10。
接下来，将描述与根据本实施方式的信息处理方法的效果相关的模拟结果。图14至图16是示出当通过根据本实施方式的信息处理方法和比较技术模拟组合处理时由艾伦方差图表示的噪声特性的示图。注意，MEMS陀螺仪传感器被选择为与模拟相关的惯性传感器。
在图14至图16中，分别示出了各个陀螺仪传感器、陀螺仪传感器的平均以及通过比较技术组合和通过根据本实施方式的信息处理方法组合而获得的输出信号的噪声特性。
图14示出了组合两个MEMS陀螺仪传感器时的模拟结果。在组合两个MEMS陀螺仪传感器的情况下，根据本实施方式的信息处理方法中的步骤的数量自动变为1。因此，根据本实施方式的信息处理方法和比较技术在图14中以相同值绘制。
此外，图15示出了组合4个MEMS陀螺仪传感器时的模拟结果。这里，在集群中的输出信号的数量(M)＝2；并且步骤的数量(S)＝2的条件下执行模拟。如图15所示，在使用根据本实施方式的信息处理方法的模拟结果中，与比较技术相比，曲线向下移动，并且发现噪声被有效地降低。
此外，图16示出了组合8个MEMS陀螺仪传感器时的模拟结果。这里，在集群中的输出信号的数量(M)＝2；并且步骤的数量(S)＝3的条件下执行模拟。在这种情况下，在使用根据本实施方式的信息处理方法的模拟结果中，与比较技术相比，曲线图向下大幅偏移，并且发现由于步骤的数量的增加，噪声被更有效地降低。
此外，图17是示出在组合以上8个MEMS陀螺仪传感器时的模拟中的角度随机游走(ARW)和偏置稳定性的改善率的示图。
参考图17，通过根据本实施方式的信息处理方法获得的ARW和偏置稳定性的改善率分别显示出8.02和8.44的记录。因此，根据本实施方式，发现获得了几乎与上述改善率的算术表达式一致的结果，即，
Figure BDA0002435022820000152
在以上中，已经描述了根据本实施方式的信息处理方法所提供的效果。如上所述，根据本实施方式的信息处理方法，通过逐步组合多个惯性传感器，可以有效地提高输出信号的精度。此外，根据基于本实施方式的信息处理方法，可以用较少数量的惯性传感器维持输出信号的目标精度。
注意，在以上描述中，已经将MEMS陀螺仪传感器用作惯性传感器的情况作为示例进行了描述，但是根据本实施方式的惯性传感器不限于该示例。根据本实施方式的信息处理方法还适用于加速度传感器和光学陀螺仪传感器以及量子陀螺仪传感器等。此外，根据本实施方式的信息处理方法还适用于例如提高通过使用振动器或时钟测量的信息的精度的情况。根据本实施方式的信息处理方法作为提高传感器的精度的有效技术可广泛应用。
<2.示例性硬件配置>
接下来，将描述在根据本公开的实施方式的传感器终端10和信息处理装置20中共有的示例性硬件配置。图18是示出根据本公开的实施方式的信息处理装置20的示例性硬件配置的框图。参考图18，信息处理装置20包括例如CPU 871、ROM 872、RAM 873、主机总线874、桥接器875、外部总线876、接口877、输入装置878和输出装置879、存储器880、驱动器881、连接端口882以及通信装置883。注意，这里示出的硬件配置是示例，并且可以省略一些组成元件。此外，可以进一步包括除了本文所示的组成元件之外的组成元件。
(CPU 871)
CPU 871用作例如算术处理装置或控制装置，并且基于记录在ROM 872、RAM 873、存储器880或可移除记录介质901中的各种程序来控制各个组成元件的全部或部分操作。
(ROM 872、RAM 873)
ROM 872是存储由CPU 871读取的程序、用于算术运算的数据等的装置。RAM 873临时或永久地存储例如由CPU 871读取的程序、在执行该程序时适当变化的各种参数等。
(主机总线874、桥接器875、外部总线876以及接口877)
CPU 871、ROM 872以及RAM 873经由例如能够执行高速数据传输的主机总线874彼此连接。另一方面，主机总线874经由桥接器875连接到例如执行相对低速数据传输的外部总线876。此外，外部总线876经由接口877连接到各种组成元件。
(输入装置878)
作为输入装置878，例如，使用鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关、控制杆等。此外，作为输入装置878，可以使用能够通过利用红外线或其他无线电波来发送控制信号的远程控制器(在下文中称为遥控器(remocon))。此外，输入装置878包括诸如麦克风的语音输入装置。
(输出装置879)
输出装置879是能够以视觉或听觉方式向用户通知获取的信息的装置，并且包括例如阴极射线管(CRT)、LCD、有机EL等的显示装置，诸如扬声器、耳机等的音频输出装置，打印机、移动电话、传真机等。此外，根据本公开的输出装置879包括能够输出触觉刺激的各种振动装置。
(存储器880)
存储器880是存储各种数据的装置。作为存储器880，例如，使用诸如硬盘驱动器(HDD)的磁存储装置、半导体存储装置、光学存储装置、磁光存储装置等。
(驱动器881)
驱动器881例如是读取记录在诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等的可移除记录介质901上的信息，或者将信息写入可移除记录介质901中的装置。
(可移除记录介质901)
可移除记录介质901包括例如DVD介质、Blu-ray(注册商标)介质、HD/DVD介质、各种半导体存储介质等。无需提及，可移除记录介质901可以包括例如：其上安装有非接触IC芯片的IC卡；电子装置等。
(连接端口882)
连接端口882是用于连接例如诸如通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口、小型计算机系统接口(SCSI)、RS-232C端口或光学音频终端等的外部连接装置902的端口。
(外部连接装置902)
外部连接装置902包括例如打印机、便携式音乐播放器、数字照相机、数字摄像机、IC记录器等。
(通信装置883)
通信装置883包括用于提供到网络的连接的通信装置，并且包括例如：用于有线或无线LAN的通信卡、蓝牙(注册商标)或无线USB(WUSB)；用于光通信的路由器；用于非对称数字用户线(ADSL)的路由器；各种通信调制解调器等。
<3.结论>
如上所述，实现根据本公开的实施方式的信息处理方法的信息处理装置20具有其中与多个惯性传感器相关的输出信号被逐步组合的特征之一。此外，根据本公开的实施方式的信息处理装置20可以将多个输出信号聚类为多个集群，并且逐步组合每个集群中的输出信号。此外，以上集群中的至少一个集群可以包括多个输出信号。根据该配置，可以容易且更精确地获取与多个惯性传感器相关的输出信号。
尽管已经参考附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的技术范围不限于该示例。显而易见的是，本公开的技术领域中的普通技术人员可以容易地在权利要求中描述的技术思想的范围内构思各种修改示例或改进示例，并且应当理解，这些示例也包括在本公开的技术范围内。
另外，本说明书中描述的效果仅是说明性或示例性的，而不是限制性的。即，除了上述效果之外或代替上述效果，根据本公开的技术可以提供对本领域技术人员来说从本说明书的描述中显而易见的另一效果。
注意，以下配置也包括在本公开的技术范围内。
(1)一种信息处理装置，包括
组合单元，逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，组合单元将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且
至少一个集群包括多个输出信号。
(2)根据以上(1)的信息处理装置，
其中，惯性传感器包括陀螺仪传感器。
(3)根据以上(1)或(2)的信息处理装置，
其中，组合单元进一步聚类在每个集群中组合的输出信号，并且进一步组合在所形成的每个集群中的输出信号。
(4)根据以上(1)至(3)中任一项的信息处理装置，
其中，组合单元针对每个集群，确定在相同步阶中包括在每个集群中的输出信号的数量。
(5)根据以上(1)至(4)中任一项的信息处理装置，
其中，组合单元动态地确定与输出信号的组合相关的步阶的数量和包括在每个集群中的输出信号的数量。
(6)根据以上(1)至(5)中任一项的信息处理装置，
其中，组合单元基于机器学习技术执行聚类。
(7)根据以上(1)至(6)中任一项的信息处理装置，还包括
处理控制单元，基于输出信号的使用用途来控制由组合单元进行的输出信号的组合。
(8)根据以上(7)的信息处理装置，
其中，处理控制单元根据使用输出信号的应用的特性来控制由组合单元进行的输出信号的组合。
(9)根据以上(7)或(8)的信息处理装置，
其中，处理控制单元基于根据传感器信息估计的环境状态或用户状态来控制由组合单元进行的输出信号的组合。
(10)根据以上(9)的信息处理装置，
其中，传感器信息包括加速度信息、地磁信息以及图像信息中的至少任何一个。
(11)根据以上(7)至(10)中任一项的信息处理装置，
其中，处理控制单元基于与输出信号相关的允许精度来控制由组合单元进行的输出信号的组合。
(12)根据以上(11)的信息处理装置，
其中，当在组合单元进行的输出信号的逐步组合处理中输出信号满足允许精度时，处理控制单元将输出信号传送给与允许精度相配的应用。
(13)根据以上(12)的信息处理装置，
其中，在输出信号满足允许精度的情况下，处理控制单元终止由组合单元执行的输出信号的组合处理。
(14)根据以上(1)至(13)中任一项的信息处理装置，
其中，组合单元组合与至少三个以上惯性传感器相关的输出信号。
(15)根据以上(1)至(14)中任一项的信息处理装置，还包括
多个惯性传感器。
(16)一种信息处理方法，包括
通过处理器逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，组合还包括将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且
至少一个集群包括多个输出信号。
(17)一种程序，该程序使计算机用作
信息处理装置，包括组合单元，该组合单元逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，组合单元将多个输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个集群中的输出信号，并且
至少一个集群包括多个输出信号。
参考标记列表
10 传感器终端
110 传感器单元
120 输入单元
130 输出单元
140 控制单元
150 通信单元
20 信息处理装置
210 组合单元
220 处理控制单元
230 终端通信单元
30 网络

Claims (17)

1.一种信息处理装置，包括
组合单元，被配置为逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，所述组合单元将多个所述输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个所述集群中的所述输出信号，并且
至少一个所述集群包括多个所述输出信号。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述惯性传感器包括陀螺仪传感器。
3.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述组合单元进一步聚类在每个所述集群中组合的所述输出信号，并且进一步组合在所形成的每个所述集群中的所述输出信号。
4.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述组合单元针对每个所述集群确定在相同步阶中每个所述集群中包括的所述输出信号的数量。
5.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述组合单元动态地确定与所述输出信号的组合相关的步阶的数量和每个所述集群中包括的所述输出信号的数量。
6.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述组合单元基于机器学习技术执行所述聚类。
7.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：
处理控制单元，被配置为基于所述输出信号的使用用途来控制由所述组合单元进行的所述输出信号的组合。
8.根据权利要求7所述的信息处理装置，
其中，所述处理控制单元根据使用所述输出信号的应用的特性来控制由所述组合单元进行的所述输出信号的组合。
9.根据权利要求7所述的信息处理装置，
其中，所述处理控制单元根据基于传感器信息估计的环境状态或用户状态来控制由所述组合单元进行的所述输出信号的组合。
10.根据权利要求9所述的信息处理装置，
其中，所述传感器信息包括加速度信息、地磁信息以及图像信息中的至少任一个。
11.根据权利要求7所述的信息处理装置，
其中，所述处理控制单元基于与所述输出信号相关的允许精度来控制由所述组合单元进行的所述输出信号的组合。
12.根据权利要求11所述的信息处理装置，
其中，当在由所述组合单元进行的所述输出信号的逐步组合处理中所述输出信号满足所述允许精度时，所述处理控制单元将所述输出信号传送给与所述允许精度相配的应用。
13.根据权利要求12所述的信息处理装置，
其中，在所述输出信号满足所述允许精度的情况下，所述处理控制单元终止由所述组合单元执行的所述输出信号的组合处理。
14.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述组合单元组合与至少三个以上所述惯性传感器相关的所述输出信号。
15.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括
多个所述惯性传感器。
16.一种信息处理方法，包括
通过处理器逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，所述组合还包括将多个所述输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个所述集群中的所述输出信号，并且
至少一个所述集群包括多个所述输出信号。
17.一种程序，所述程序使计算机用作信息处理装置，所述信息处理装置包括组合单元，所述组合单元被配置为逐步组合与多个惯性传感器相关的输出信号，
其中，所述组合单元将多个所述输出信号聚类为多个集群，并逐步组合每个所述集群中的所述输出信号，并且
至少一个所述集群包括多个所述输出信号。
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