JP2009115514A - 測位方法、プログラム、測位回路及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】直進時における出力位置の軌跡の連続性や直進性を維持しつつ、右折時や左折時等における出力位置の追従性の問題も解消すること。
【解決手段】携帯型電話機１において、受信したＧＰＳ衛星信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算が行われるとともに、携帯型電話機１の移動方向の変化を検出するジャイロセンサ８０からの検出結果に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での携帯型電話機１の移動方向の変化の有無が判定される。そして、移動方向の変化が無しと判定された場合は、今回の測位演算から過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた多値回帰推定処理が行われて、今回の出力位置が決定される。また、移動方向の変化が有りと判定された場合は、測位演算により求められた測位位置と、推測航法により求められた推測航法位置とを用いた２値平滑化処理が行われて、今回の出力位置が決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、測位方法、プログラム、測位回路及び電子機器に関する。

人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位回路に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。

しかし、測位用衛星からの衛星信号を用いた測位では、いわゆるマルチパスによる影響等、種々の誤差要因が存在しており、測位誤差の発生を回避することが困難であるため、測位誤差を低減させるための様々な技術が考案されている。その一例として、特許文献１には、測位演算により求めた測位位置と、推測航法演算処理により求めた推測航法演算位置との２値平滑化処理を行って、出力位置を決定する技術が開示されている。また、特許文献２には、測位演算により求めた複数の測位位置に対して多値回帰推定処理を行って、出力位置を決定する技術が開示されている。
特開平８−６８６５１号公報 特開２００６−２９２６５３号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、都心部や高架下等、遮蔽物の多い場所においては、測位演算による測位精度が大幅に低下するため、推測航法演算位置との２値平滑化を行ったとしても、出力位置の軌跡が安定せず、連続性や直進性を欠いたものとなる場合があった。

また、特許文献２に開示されている技術では、複数の測位位置を用いた多値回帰推定処理により出力位置を決定するため、特に測位回路の移動状態が直進状態である場合には、出力位置の連続性や直進性が確保されるという利点がある。しかし、右折時や左折時等、測位回路の移動方向が変化した場合には、その移動方向が変化する前の直進時における測位位置が多値回帰推定処理に用いられることに起因して、いわゆる過剰フィルタリングによって出力位置の追従性が劣化するという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、携帯又は移動体に搭載されて間欠的に位置を出力する測位回路が実行する測位方法であって、受信した測位用信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算を行うことと、前記測位回路の移動方向の変化を検出する移動方向変化検出部からの検出信号に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での所定の方向変化条件を満たす移動方向の変化の有無を判定することと、前記判定の結果が無しの場合に、今回の測位演算から前記過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた所定の多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定することと、を含む測位方法である。

また、第９の発明として、携帯又は移動体に搭載されて間欠的に位置を出力する測位回路であって、受信した測位用信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算を行う測位演算部と、前記測位回路の移動方向の変化を検出する移動方向変化検出部からの検出信号に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での所定の方向変化条件を満たす移動方向の変化の有無を判定する判定部と、前記判定部による判定結果が無しの場合に、今回の測位演算から前記過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた所定の多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定する出力位置決定部と、を備えた測位回路を構成してもよい。

この第１の発明等によれば、受信した測位用信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算が行われるとともに、測位回路の移動方向の変化を検出する移動方向変化検出部からの検出信号に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での所定の方向変化条件を満たす移動方向の変化の有無が判定される。そして、判定結果が無しの場合に、今回の測位演算から過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた所定の多値回帰推定処理が行われて、今回の出力位置が決定される。

従って、過去所定期間の間に測位回路の移動方向が変化した場合は、例えば２値平滑化処理を行って出力位置を決定し、移動方向が変化しなかった場合は、多値回帰推定処理を行って出力位置を決定することで、直進時における出力位置の軌跡の連続性や直進性を維持しつつ、右折時や左折時等の移動方向変化時における出力位置の追従性の問題も解消することが可能となる。

また、第２の発明として、第１の発明の測位方法であって、前記判定の結果が無しの場合には、更に、今回の測位演算の結果と前記多値回帰推定処理の結果とを用いた所定の平滑化処理を行って今回の出力位置を決定する測位方法を構成してもよい。

この第２の発明によれば、方向変化条件を満たす移動方向の変化が無しと判定された場合に、今回の測位演算の結果と多値回帰推定処理の結果とを用いた平滑化処理が行われて、今回の出力位置が決定される。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の測位方法であって、所定の推測航法演算処理を行って現在位置を推測することと、前記判定の結果が有りの場合に、今回の測位演算の結果と前記推測された現在位置とを用いた所定の平滑化処理を行って、今回の出力位置を決定することと、を更に含む測位方法を構成してもよい。

この第３の発明によれば、方向変化条件を満たす移動方向の変化が有りと判定された場合に、今回の測位演算の結果と推測航法により推測された現在位置とを用いた平滑化処理が行われて、今回の出力位置が決定される。

また、第４の発明として、第１又は第２の発明の測位方法であって、前記判定の結果が有りの場合に、今回の測位演算から遡って、前記方向変化条件を満たす移動方向の変化が有った前までの測位演算の結果を用いた前記多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定することを更に含む測位方法を構成してもよい。

この第４の発明によれば、方向変化条件を満たす移動方向の変化が有りと判定された場合に、今回の測位演算から、当該方向変化条件を満たす移動方向の変化が有った前までの測位演算の結果を用いた多値回帰推定処理が行われて、今回の出力位置が決定される。測位回路の移動方向が変化して後、直進時における測位位置を用いて多値回帰推定処理を行うことで、過剰フィルタリングを防止することができる。

また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の測位方法であって、前記移動方向変化検出部はジャイロセンサを有して構成され、前記ジャイロセンサの温度変化に対する検出結果の変動特性を補正する所定の補正処理を行って前記ジャイロセンサの検出結果を補正することを更に含む測位方法を構成してもよい。

ジャイロセンサの出力には、外界の温度に依存するバイアスが含まれる。しかし、この第５の発明によれば、ジャイロセンサの温度変化に対する検出結果の変動特性を補正する補正処理によって、ジャイロセンサの検出結果が補正されることになる。

また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の測位方法であって、前記方向変化条件を、前記測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変することを更に含む測位方法を構成してもよい。

この第６の発明によれば、方向変化条件が、測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変される。

また、第７の発明として、第１〜第６の何れかの発明の測位方法であって、前記過去所定期間を、前記測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変することを更に含む測位方法を構成してもよい。

この第７の発明によれば、過去所定期間が、測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変される。

また、第８の発明として、第１〜第７の何れかの発明の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよいし、さらには、第１０の発明として、第９の発明の測位回路を備えた電子機器を構成してもよい。

以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測位回路を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げ、測位システムとしてＧＰＳを用いた場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれらに限定されるわけではない。

１．機能構成
図１は、本実施形態における携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と、表示部７０と、ジャイロセンサ８０と、携帯電話用アンテナ９０と、携帯電話用無線通信回路部１００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０とを備えて構成される。

ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。ＧＰＳ衛星信号は、Ｃ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。

ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の現在位置を測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。

ＲＦ受信回路部２１は、高周波信号（ＲＦ信号）の回路ブロックであり、ＴＣＸＯ４０により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。

ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、衛星捕捉・追尾部３１と、プロセッサとしてのＣＰＵ３３と、メモリとしてのＲＯＭ３５及びＲＡＭ３７とを備えて構成される。尚、本実施形態においては現在位置の測位演算そのものはＣＰＵ３３で実行することとして説明するが、ホストＣＰＵ５０で現在位置を測位演算することとしてもよいのは勿論である。

衛星捕捉・追尾部３１は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号をもとに、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾を行う回路部である。ＧＰＳ衛星信号の捕捉は、擬似的に発生させた拡散符合（レプリカＣ／Ａコード）とＩＦ信号との相関値を算出し、最も振幅が大きい周波数成分及び位相成分を抽出する相関処理によって実現する。

また、ＧＰＳ衛星信号の追尾は、例えば遅延ロックループ（ＤＬＬ（Delay Locked Loop)）として知られるコードループや、位相ロックループ（ＰＬＬ（Phase Locked Loop））として知られるキャリアループ等の回路によって、ＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコード及び搬送波の位相を追尾することで実現する。

図２は、ＲＯＭ３５に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３５には、ＣＰＵ３３により読み出され、ベースバンド処理（図６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム３５１が記憶されている。また、ベースバンド処理プログラム３５１には、多値回帰推定処理として実行される多値回帰推定プログラム３５１１と、２値平滑化処理として実行される２値平滑化プログラム３５１３とがサブルーチンとして含まれている。

ベースバンド処理とは、ＣＰＵ３３が、過去所定期間の間に携帯型電話機１の移動方向が変化したか否かを判定し、その判定結果に基づいて、多値回帰推定処理と２値平滑化処理とを切り替えながら出力位置を決定する処理である。ベースバンド処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。

多値回帰推定処理とは、ＣＰＵ３３が、複数の多値回帰推定の対象とする位置（以下、「多値回帰推定対象位置」と称す。）を用いた公知の多値回帰推定処理を行って、多値回帰推定位置を求める処理である。多値回帰推定処理については、簡単に後述する。

２値平滑化処理とは、ＣＰＵ３３が、２値平滑化の対象とする位置（以下、「２値平滑化対象位置」と称す。）を用いた公知の２値平滑化処理を行って、２値平滑化位置を求める処理である。２値平滑化処理についても、簡単に後述する。

図３は、ＲＡＭ３７に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ３７には、衛星データ３７１と、計測履歴データ３７３とが記憶される。

図４は、衛星データ３７１のデータ構成例を示す図である。衛星データ３７１には、衛星捕捉・追尾部３１により捕捉された各捕捉衛星３７１１それぞれについて、衛星位置３７１２と、衛星移動方向３７１３と、衛星速度３７１４とが対応付けて記憶される。衛星位置３７１２は、例えば地球基準座標系における３次元の座標値として表され、衛星移動方向３７１３は、例えば地球基準座標系における３次元の単位ベクトルとして表される。また、衛星速度３７１４はスカラー量である。

例えば、捕捉衛星「Ｓ２」の衛星位置は（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、衛星移動方向は（Ｘｖ２，Ｙｖ２，Ｚｖ２）、衛星速度は「Ｖ２」である。衛星データ３７１は、ベースバンド処理においてＣＰＵ３３により更新される。

図５は、計測履歴データ３７３のデータ構成例を示す図である。計測履歴データ３７３には、測位演算により測位位置が求められた時刻である測位時刻３７３１と、ジャイロセンサ８０により検出された角速度ベクトル３７３２と、測位演算により求められた速度ベクトル３７３３と、測位演算により求められた測位位置３７３４と、多値回帰推定処理により求められた多値回帰推定位置３７３５と、推測航法演算処理により求められた推測航法演算位置３７３６と、最終的に決定された出力位置３７３７とが対応付けて、測位された新しい順に記憶されていく。

ベースバンド処理では、多値回帰推定処理を行う場合には推測航法演算処理を行わないため、推測航法演算位置３７３６は「−（無し）」とされる。また、推測航法演算処理を行う場合には多値回帰推定処理を行わないため、多値回帰推定位置３７３５は「−（無し）」とされる。

例えば、測位時刻「ｔ１」における角速度ベクトルは（ωｘ１，ωｙ１，ωｚ１）であり、速度ベクトルは（Ｖｘ１，Ｖｙ１，Ｖｚ１）である。また、測位位置は（Ｘｇ１，Ｙｇ１，Ｚｇ１）、多値回帰推定位置は（Ｘｒ１，Ｙｒ１，Ｚｒ１）、推測航法演算位置は「−（無し）」であり、最終的に決定された出力位置は（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）である。計測履歴データ３７３は、ベースバンド処理においてＣＰＵ３３により更新される。

ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり、生成した発振信号をＲＦ受信回路部２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。

ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ５０は、ＣＰＵ３３から入力した出力位置をプロットしたナビゲーション画面を、表示部７０に表示させる。

操作部６０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０の操作により、通話要求やメールの送受信要求、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなされる。

表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部７０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。

ジャイロセンサ８０は、角速度を検出して携帯型電話機１の進行方向を検出する３軸のセンサ（角速度センサ）であり、検出した３次元の角速度ベクトルをホストＣＰＵ５０に出力する。ジャイロセンサ８０の出力には、いわゆるゼロ点バイアスが含まれている。ゼロ点バイアスは、静止時におけるジャイロセンサ８０の出力値であり、温度変化によって変動する温度依存性がある。

温度「Ｔ」におけるゼロ点バイアス「Ｂ_T」は、例えば次式（１）に示すような２次の温度モデルで表現することができる。

但し、「Ｔ₀」は基準温度、「ｂ_T0」は基準温度「Ｔ₀」におけるゼロ点バイアス、「ｂ₁」は１次の温度係数、「ｂ₂」は２次の温度係数をそれぞれ示している。これらのパラメータ値は、フィールドキャリブレーション等の手法によって予め求めることができる。

ＣＰＵ３３は、ホストＣＰＵ５０を介してジャイロセンサ８０の出力値を取得する。そして、取得した出力値に対して、ゼロ点バイアスを補正する補正処理を行い、補正結果の値でＲＡＭ３７の計測履歴データ３７３を更新する。尚、ＣＰＵ３３ではなく、ホストＣＰＵ５０がバイアスの補正処理を行って、その補正結果の値をＣＰＵ３３に出力する構成としてもよい。

携帯電話用アンテナ９０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。

携帯電話用無線通信回路部１００は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。

ＲＯＭ１１０は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ１２０は、ホストＣＰＵ５０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。

２．処理の流れ
図６は、ＣＰＵ３３によりＲＯＭ３５に記憶されているベースバンド処理プログラム３５１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。

ベースバンド処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、ＣＰＵ３３が、操作部６０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理であり、各種アプリケーションの実行といった各種の処理と並行して行われる処理である。尚、携帯型電話機１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停止とを連動させ、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合にベースバンド処理の実行を開始させることにしてもよい。原則として、測位演算は「１秒」毎に行われるものとする。

また、特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、衛星捕捉・追尾部３１によるＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾等が随時行われている状態にあるものとする。

先ず、ＣＰＵ３３は、衛星捕捉・追尾部３１により捕捉されたＧＰＳ衛星信号及び衛星軌道情報に基づいて、捕捉衛星の衛星位置３７１２、衛星移動方向３７１３及び衛星速度３７１４を算出し（ステップＡ１）、当該捕捉衛星３７１１と対応付けた衛星情報を、ＲＡＭ３７の衛星データ３７１に記憶させる。

次いで、ＣＰＵ３３は、ステップＡ１で算出した衛星情報に基づいて、例えば最小二乗法を用いた測位演算を行って測位位置３７３４を求め（ステップＡ３）、ＲＡＭ３７の計測履歴データ３７３に記憶させる。また、ＣＰＵ３３は、測位演算において、捕捉衛星と携帯型電話機１の相対速度に基づいて携帯型電話機１の速度ベクトル３７３３を求め、計測履歴データ３７３に記憶させる。

その後、ＣＰＵ３３は、計測履歴データ３７３に記憶されている最新及び過去Ｎ−１個の計Ｎ個分の測位時刻３７３１に対応する角速度ベクトル３７３２から、当該Ｎ個分の各測位時刻３７３１における角速度の大きさを算出する（ステップＡ５）。具体的には、角速度ベクトル３７３２の３次元の成分の２乗和の平方根を算出して、当該測位時刻における角速度の大きさとする。

そして、ＣＰＵ３３は、算出したＮ個分の角速度の大きさが全て所定の閾値未満であるか否かを判定し（ステップＡ７）、全て閾値未満であると判定した場合は（ステップＡ７；Ｙｅｓ）、当該Ｎ個分の測位時刻３７３１において携帯型電話機１は直進状態であったものと判断し、計測履歴データ３７３に記憶されている当該Ｎ個分の測位位置３７３４を多値回帰推定対象位置とする（ステップＡ９）。

次いで、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３５に記憶されている多値回帰推定プログラム３５１１を読み出して実行することで、多値回帰推定処理を行う（ステップＡ１１）。多値回帰推定処理は、例えば特開２００６−２９２６５３号公報に開示されている技術を用いて実現することができる。

簡単に説明すると、多値回帰推定処理では、各多値回帰推定対象位置それぞれに対して重み付けを行う。重み「ｗ」は、例えば当該多値回帰推定対象位置（測位位置）を求めるために使用した捕捉衛星の信号強度や、天空配置の指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution Of Precision）値等に基づいて決定することが可能である。捕捉衛星の信号強度が大きい多値回帰推定対象位置や、ＰＤＯＰ値が小さい多値回帰推定対象位置は、測位誤差が小さい（信頼性が高い）と考えられるため、当該多値回帰推定対象位置に対しては、大きな重み「ｗ」を設定するようにする。

そして、設定した重み「ｗ」を用いて、次式（２）〜（５）に従って多値回帰推定位置３７３５を求め、ＲＡＭ３７の計測履歴データ３７３に記憶させる。

但し、「ｐ_r」は多値回帰推定位置、「ｔ」は測位時刻、「ｉ（＝１，２，・・・，Ｎ）」は多値回帰推定対象位置の番号、「ｐ_i」は多値回帰推定対象位置、「ｗ_i」は多値回帰推定対象位置に設定された重みをそれぞれ示している。

多値回帰推定処理を行った後、ＣＰＵ３３は、計測履歴データ３７３に記憶されている最新の測位位置３７３４及び多値回帰推定位置３７３５を、２値平滑化対象位置とする（ステップＡ１３）。そして、ＲＯＭ３５に記憶されている２値平滑化プログラム３５１３を読み出して実行することで、２値平滑化処理を行う（ステップＡ１５）。２値平滑化処理は、例えば特開平８−６８６５１号公報に開示されている技術を用いて実現することができる。

簡単に説明すると、次式（６）に従って２値平滑化位置を求めて出力位置３７３７に決定し、ＲＡＭ３７の計測履歴データ３７３に記憶させる。

但し、「ｐ」は２値平滑化位置、「ｐ_r」は多値回帰推定位置、「ｐ_g」は測位位置、「ｍ」及び「ｎ」は定数である。

２値平滑化処理を行った後、ＣＰＵ３３は、計測履歴データ３７３に記憶されている最新の出力位置３７３７をホストＣＰＵ５０に出力する（ステップＡ１７）。そして、操作部６０に対してユーザにより測位終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＡ１９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。

一方、ステップＡ７において、Ｎ個分の角速度のうち１つでも閾値以上となった角速度が存在したと判定した場合は（ステップＡ７；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、当該Ｎ個分の測位時刻３７３１において携帯型電話機１の移動方向が変化したものと判断し、推測航法演算処理を行って推測航法演算位置３７３６を求めて（ステップＡ２１）、計測履歴データ３７３に記憶させる。推測航法演算位置３７３６は、例えば計測履歴データ３７３に記憶されている前回の出力位置３７３７と、最新の速度ベクトル３７３３とを用いて求めることができる。

その後、ＣＰＵ３３は、計測履歴データ３７３に記憶されている最新の測位位置３７３４及び推測航法演算位置３７３６を２値平滑化対象位置とする（ステップＡ２３）。そして、ＲＯＭ３５に記憶されている２値平滑化プログラム３５１３を読み出して実行することで、２値平滑化処理を行う（ステップＡ２５）。

ステップＡ２５の２値平滑化処理では、ＣＰＵ３３は、式（６）における多値回帰推定位置「ｐ_r」を推測航法演算位置「ｐ_e」に置き換えて２値平滑化位置「ｐ」を算出し、当該２値平滑化位置「ｐ」を出力位置３７３７に決定して、計測履歴データ３７３に記憶させる。２値平滑化処理を行った後、ＣＰＵ３３は、ステップＡ１７へと処理を移行する。

３．実験結果
図７は、多値回帰推定処理のみを用いて出力位置を決定した場合（従来の処理）の実験結果の一例を示す図であり、図８は、本実施形態の処理で出力位置を決定した場合の実験結果の一例を示す図である。携帯型電話機１を携行したユーザが、点Ｐ１から出発して点Ｐ２まで移動する場合の各測位時刻における出力位置をプロットした結果を示している。尚、多値回帰推定対象位置の個数Ｎは「５個」として計算を行った。

従来の処理では、携帯型電話機１の移動方向が変化した部分において、出力位置の追従性が劣化していることがわかる。これは、携帯型電話機１の移動方向が変化する前の直進時における測位位置が多値回帰推定処理に用いられたことに起因している。一方、本実施形態の処理では、過去所定期間の間に携帯型電話機１の移動方向変化を検出した場合には、多値回帰推定処理ではなく２値平滑化処理を行うようにしたことで、上述した出力位置の追従性の問題が解消され、出力位置の軌跡が真の軌跡とほぼ完全に重なっていることがわかる。

図９は、図８の実験結果に対応する角速度の大きさを示すグラフであり、横軸が測位時刻「ｔ」、縦軸が角速度の大きさ「ω」をそれぞれ示している。このグラフを見ると、ｔ＝１５、２５、３５の時に角速度「ω」が非常に大きくなっており、これらの測位時刻において携帯型電話機１の移動方向が変化したことがわかる。尚、ゼロ点バイアスに対する補正処理を行ったことで、直進時における角速度「ω」は概ね「０」となっている。

また、図１０は、図９の角速度を積分することで得られた携帯型電話機１の移動方向を示すグラフであり、横軸が測位時刻「ｔ」、縦軸が移動方向「θ」をそれぞれ示している。このグラフを見ると、ｔ＝１５、２５、３５の時に移動方向「θ」がそれぞれ「９０°」、「１８０°」、「２７０°」となっており、図８の実験結果における携帯型電話機１の移動方向の変化が再現されていることが確認できる。

４．作用効果
本実施形態によれば、携帯型電話機１において、受信したＧＰＳ衛星信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算が行われるとともに、携帯型電話機１の移動方向の変化を検出するジャイロセンサ８０からの検出結果に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での携帯型電話機１の移動方向の変化の有無が判定される。そして、移動方向の変化が無しと判定された場合は、今回の測位演算から過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた多値回帰推定処理が行われて、今回の出力位置が決定される。また、移動方向の変化が有りと判定された場合は、測位演算により求められた測位位置と、推測航法演算処理により求められた推測航法演算位置とを用いた２値平滑化処理が行われて、今回の出力位置が決定される。

過去所定期間の間に携帯型電話機１の移動方向が変化した場合は、２値平滑化処理を行って出力位置を決定し、移動方向が変化しなかった場合は、多値回帰推定処理を行って出力位置を決定することで、携帯型電話機１の直進時における出力位置の軌跡の連続性や直進性を維持しつつ、右折時や左折時等の移動方向変化時における出力位置の追従性の問題も解消することが可能となる。

５．変形例
５−１．電子機器
本発明は、測位回路を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。

５−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。

５−３．処理の分化
ＣＰＵ３３が行う処理の一部又は全部を、ホストＣＰＵ５０が行うことにしてもよい。具体的には、ＣＰＵ３３が、衛星捕捉・追尾部３１により捕捉されたＧＰＳ衛星信号から航法メッセージや時刻情報等を復号してホストＣＰＵ５０に出力する。そして、ホストＣＰＵ５０が、ＣＰＵ３３から入力した情報を用いて測位演算を行うとともに、ジャイロセンサ８０の出力に基づいて携帯型電話機１の移動方向の変化を検出して、多値回帰推定処理と２値平滑化処理とを切り替えながら出力位置を決定する。

５−４．移動方向が変化しなかった場合の処理
上述した実施形態では、過去所定期間に携帯型電話機１の移動方向の変化が無かったと判定した場合に、多値回帰推定処理を行った後、最新の測位位置と多値回帰推定位置とを用いた２値平滑化処理を行うものとして説明したが、この２値平滑化処理を省略することにしてもよい。具体的には、図６のベースバンド処理のステップＡ１３及びＡ１５を省略し、ステップＡ１１の多値回帰推定処理で求めた多値回帰推定位置を出力位置に決定する。

５−５．移動方向が変化した場合の処理
上述した実施形態では、過去所定期間に携帯型電話機１の移動方向の変化が有ったと判定した場合に、最新の測位位置と推測航法演算位置とを用いて２値平滑化処理を行うものとして説明したが、その代わりに、最新の測位位置と前回の測位位置とを用いて２値平滑化処理を行うことにしてもよい。

また、携帯型電話機１の移動方向が変化してから直進状態に移行した後の測位位置を用いて、多値回帰推定処理を行うことにしてもよい。図１１に、この場合にＣＰＵ３３が行う処理の一例である第２ベースバンド処理の流れを示すフローチャートを示す。尚、図６のベースバンド処理と同一のステップについては同一の符号を付し、ベースバンド処理とは異なる部分を中心に説明する。

第２ベースバンド処理では、ステップＡ７において、Ｎ個分の角速度のうち１つでも閾値以上となった角速度が存在したと判定した場合は（ステップＡ７；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、計測履歴データ３７３を参照し、最新の測位位置から遡って、角速度の大きさが閾値以上となった測位時刻の前までの測位位置を多値回帰推定対象位置とする（ステップＢ１）。そして、ＲＯＭ３５に記憶されている多値回帰推定プログラム３５１１を読み出して実行することで、多値回帰推定処理を行う（ステップＢ３）。

その後、ＣＰＵ３３は、最新の測位位置及びステップＢ３で求めた多値回帰推定位置を２値平滑化対象位置とする（ステップＢ５）。そして、ＲＯＭ３５に記憶されている２値平滑化プログラム３５１３を読み出して実行することで２値平滑化処理を行い（ステップＢ７）、求めた２値平滑化位置を出力位置に決定して、ステップＡ１７へと処理を移行する。

尚、第２ベースバンド処理においても、ステップＢ５及びＢ７を省略し、ステップＢ３の多値回帰推定処理で求めた多値回帰推定位置を出力位置に決定することにしてもよいことは勿論である。

５−６．ジャイロセンサのバイアス補正
上述した実施形態では、２次の温度モデルを用いてジャイロセンサ８０のゼロ点バイアスの補正処理を行うものとして説明したが、３次以上の温度モデルを用いてゼロ点バイアスの補正処理を行うこととしてもよい。この場合は、フィールドキャリブレーション等の手法によって、３次以上の温度係数を予め求めておく必要がある。

また、図１２に示すように、携帯型電話機１に地磁気センサ等の方位センサを設けておき、ＧＰＳの測位演算により求められた方位情報と、地磁気センサにより検出された方位情報と、ジャイロセンサにより検出された角速度情報を積分することで得られる方位情報とを用いて所定の推定演算を行い、その推定値をジャイロセンサにフィードバックすることで、ジャイロセンサのバイアス補正を行うことにしてもよい。推定演算としては、例えばカルマンフィルタを用いることができ、この場合は、方位情報をカルマンフィルタの観測値（入力値）とすればよい。

５−７．移動方向変化の有無の判定
また、ジャイロセンサ８０のゼロ点バイアス補正を行うことなく、検出された角速度の差分に基づいて携帯型電話機１の移動方向変化の有無を判定することにしてもよい。具体的には、各測位時刻において、当該測位時刻における角速度と、その直前の測位時刻における角速度との差分を算出する。そして、過去所定期間の間に角速度の差分が所定の閾値以上となった測位時刻が存在した場合に、携帯型電話機１の移動方向変化が有ったものと判定する。これは、角加速度によって移動方向変化の有無を判定することと等価である。

５−８．方向変化条件
上述した実施形態では、角速度の閾値判定における閾値を固定値とするものとして説明したが、例えば携帯型電話機１の移動速度に応じてこの閾値を可変にすることにしてもよい。携帯型電話機１が高速で移動しているほど、移動方向変化を機敏に検出することが必要となるため、移動速度が大きいほど角速度の閾値を小さくすることにすれば好適である。

５−９．過去所定期間
また、角速度の閾値ばかりでなく、移動方向変化の有無の判定に用いる角速度の個数（すなわち過去所定期間）を可変にすることにしてもよい。携帯型電話機１が高速で移動している場合を想定すると、ある一定の期間に携帯型電話機１の移動方向が変化する可能性は、移動速度が低速の場合に比べて高くなるものと考えられる。従って、携帯型電話機１の移動速度が大きいほど、現在から遡ってより少ない個数の角速度を用いて（過去所定期間を短くして）移動方向変化の有無を判定することにすれば好適である。

携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。 ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。 ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。 衛星データのデータ構成例を示す図。 計測履歴データのデータ構成例を示す図。 ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。 従来の処理による実験結果の一例を示す図。 本実施形態の処理による実験結果の一例を示す図。 携帯型電話機の角速度の変化を示すグラフ。 携帯型電話機の移動方向の変化を示すグラフ。 第２ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。 ジャイロセンサのバイアス補正の一例を示す図。

符号の説明

１ 携帯型電話機 、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 衛星捕捉・追尾部、
３３ ＣＰＵ、 ３５ ＲＯＭ、 ３７ ＲＡＭ、 ４０ ＴＣＸＯ、
５０ ホストＣＰＵ、 ６０ 操作部、 ７０ 表示部、 ８０ ジャイロセンサ、
９０ 携帯電話用アンテナ、 １００ 携帯電話用無線通信回路部、 １１０ ＲＯＭ、１２０ ＲＡＭ

Claims (10)

1. 携帯又は移動体に搭載されて間欠的に位置を出力する測位回路が実行する測位方法であって、
   受信した測位用信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算を行うことと、
   前記測位回路の移動方向の変化を検出する移動方向変化検出部からの検出信号に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での所定の方向変化条件を満たす移動方向の変化の有無を判定することと、
   前記判定の結果が無しの場合に、今回の測位演算から前記過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた所定の多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定することと、
   を含む測位方法。
2. 前記判定の結果が無しの場合には、更に、今回の測位演算の結果と前記多値回帰推定処理の結果とを用いた所定の平滑化処理を行って今回の出力位置を決定する請求項１に記載の測位方法。
3. 所定の推測航法演算処理を行って現在位置を推測することと、
   前記判定の結果が有りの場合に、今回の測位演算の結果と前記推測された現在位置とを用いた所定の平滑化処理を行って、今回の出力位置を決定することと、
   を更に含む請求項１又は２に記載の測位方法。
4. 前記判定の結果が有りの場合に、今回の測位演算から遡って、前記方向変化条件を満たす移動方向の変化が有った前までの測位演算の結果を用いた前記多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定することを更に含む請求項１又は２に記載の測位方法。
5. 前記移動方向変化検出部はジャイロセンサを有して構成され、
   前記ジャイロセンサの温度変化に対する検出結果の変動特性を補正する所定の補正処理を行って前記ジャイロセンサの検出結果を補正することを更に含む請求項１〜４の何れか一項に記載の測位方法。
6. 前記方向変化条件を、前記測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変することを更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の測位方法。
7. 前記過去所定期間を、前記測位回路が携帯又は移動体に搭載されることにより移動される速度に応じて可変することを更に含む請求項１〜６の何れか一項に記載の測位方法。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 携帯又は移動体に搭載されて間欠的に位置を出力する測位回路であって、
   受信した測位用信号を用いて間欠的に現在位置の測位演算を行う測位演算部と、
   前記測位回路の移動方向の変化を検出する移動方向変化検出部からの検出信号に基づいて、今回の測位演算から過去所定期間の間での所定の方向変化条件を満たす移動方向の変化の有無を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果が無しの場合に、今回の測位演算から前記過去所定期間の間の測位演算の結果を用いた所定の多値回帰推定処理を行って、今回の出力位置を決定する出力位置決定部と、
   を備えた測位回路。
10. 請求項９に記載の測位回路を備えた電子機器。

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