JP2009156660A - Portable terminal, program and method for determining traveling direction of pedestrian by using acceleration sensor and geomagnetic sensor - Google Patents

Portable terminal, program and method for determining traveling direction of pedestrian by using acceleration sensor and geomagnetic sensor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable terminal, a program and a method for accurately determining the traveling direction of a pedestrian by using only a geomagnetic sensor mounted to the portable terminal even if the pedestrian walks while he/she carries the portable terminal. <P>SOLUTION: A travel direction determining means of the portable terminal includes: a reference vector deriving means for deriving a gravity vector in the gravity direction from acceleration data, and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector; a coordinate system conversion matrix calculating means for calculating a coordinate system conversion matrix as a combination of rotation matrices along x, y and z axes so as to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of a sensor coordinate system into a world coordinate system; a coordinate system converting means for converting the gravity vector and the geomagnetic vector into the world coordinate system by using the coordinate system conversion matrix; and a direction angle calculating means for calculating an angle between an axis for indicating the north orientation and an approximation line for indicating a positive projection of a trajectory of an acceleration vector group in the world coordinate system to the ground as a direction angle. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度センサ及び地磁気センサを用いて歩行者の進行方向を決定する携帯端末、プログラム及び方法に関する。特に、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術に関する。   The present invention relates to a portable terminal, a program, and a method for determining a traveling direction of a pedestrian using an acceleration sensor and a geomagnetic sensor. In particular, the present invention relates to an autonomous navigation technique for deriving a traveling direction and a current position in real time.

従来、加速度センサ及び方位センサを用いて、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術がある。自律航法技術は、GPS(Global Positioning System)技術と組み合わされて、主にカーナビゲーションシステム(Car Navigation System)に利用されている。カーナビゲーションシステムは、自動車の運転者に対して、正確な進行方向及び現在位置と、目的地への走行経路案内とを、ディスプレイに表示する。   Conventionally, there is an autonomous navigation technique that derives a traveling direction and a current position in real time using an acceleration sensor and a direction sensor. Autonomous navigation technology is combined with GPS (Global Positioning System) technology and is mainly used for a car navigation system. The car navigation system displays, on a display, an accurate traveling direction and current position, and a travel route guide to a destination for a driver of a car.

カーナビゲーションシステムは、GPSによって測位した現在位置情報を、車速パルス又はジャイロのような自律航法技術によって補正する。また、道路地図情報を必要に応じて読み出し、現在の走行経路が道路上と一致するように、進行方向及び現在位置を補正する(投影法によるマップマッチング技術、例えば特許文献1参照)。これにより、センサの誤差によって、現在位置が、道路上でない位置になることを防ぐことができる。   The car navigation system corrects the current position information measured by the GPS by an autonomous navigation technique such as a vehicle speed pulse or a gyro. Further, the road map information is read out as necessary, and the traveling direction and the current position are corrected so that the current travel route coincides with the road (refer to map matching technology based on a projection method, for example, Patent Document 1). As a result, it is possible to prevent the current position from being a position not on the road due to a sensor error.

これに対し、このようなナビゲーション技術を、歩行者の所持する携帯端末に適応したシステムもある。具体的には、検出した歩行者の「歩数」と、その歩行者の「歩幅」とを用いて、始点からの累積的な現在位置を導出する(例えば特許文献2参照)。自律航法技術を歩行者に適応した場合、水平方向の移動以外の加速度成分も検出される。従って、測定される距離は、単純に加速度センサの出力を積分するのではなく、歩数及び歩幅から導出される。   On the other hand, there is a system in which such navigation technology is applied to a portable terminal possessed by a pedestrian. Specifically, a cumulative current position from the starting point is derived using the detected “number of steps” of the pedestrian and the “step length” of the pedestrian (see, for example, Patent Document 2). When the autonomous navigation technology is applied to a pedestrian, acceleration components other than horizontal movement are also detected. Thus, the measured distance is derived from the number of steps and the step length, rather than simply integrating the output of the acceleration sensor.

「歩数」は、携帯端末内の加速度センサによって検出された軸毎の加速度を二乗和の平方根とし(√(x2+y2+z2))、そのピーク−ピーク間を1歩として検出する(例えば特許文献3参照)。「歩幅」は、利用者が予め設定するか、若しくは利用者の身長から推定する。又は、他の技術によれば、歩行者に規定距離を歩行させることによって、その歩幅をキャリブレーションする技術もある(例えば非特許文献1参照)。 The “number of steps” is detected by taking the acceleration for each axis detected by the acceleration sensor in the mobile terminal as the square root of the sum of squares (√ (x 2 + y 2 + z 2 )) and taking the peak-to-peak as one step (for example, (See Patent Document 3). The “step length” is preset by the user or estimated from the height of the user. Alternatively, according to another technique, there is a technique of calibrating the stride by causing a pedestrian to walk a specified distance (see, for example, Non-Patent Document 1).

「進行方向」は、「方位センサ」によって検出される。方位センサとしては、一般に地磁気センサが利用される。地磁気センサを用いて検出した端末の姿勢及び方向を、ディスプレイに3次元表示する技術もある(例えば特許文献4参照)。また、進行方向に交差点を介して複数の道路が存在する場合、その交差点を、現在位置とする技術もある(例えば特許文献5参照)。   The “traveling direction” is detected by the “direction sensor”. As the direction sensor, a geomagnetic sensor is generally used. There is also a technique for three-dimensionally displaying the orientation and direction of a terminal detected using a geomagnetic sensor on a display (see, for example, Patent Document 4). In addition, when there are a plurality of roads through an intersection in the traveling direction, there is a technique in which the intersection is the current position (see, for example, Patent Document 5).

自律航法技術を用いた現在位置の決定について、センサデータの累積的誤差の影響を防ぐために、交差点での右折左折を検出した際に、その交差点を、現在位置の特定のための始点とする技術もある(例えば特許文献6参照)。即ち、方向転換が検出される毎に、センサデータの累積的誤差がリセットされることなり、その後の現在位置の特定に、先の累積的誤差が影響しない。   A technology to determine the current position using autonomous navigation technology, in order to prevent the influence of the cumulative error of sensor data, when the right turn or left turn at the intersection is detected, the intersection is the starting point for specifying the current position (See, for example, Patent Document 6). That is, every time a turn is detected, the cumulative error of the sensor data is reset, and the previous cumulative error does not affect the subsequent specification of the current position.

特開平5−061408号公報JP-A-5-061408 特開平9−089584号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-089584 特開2005−038018号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-038018 特開2004−046006号公報JP 2004-046006 A 特開平3−099399号公報JP-A-3-099399 特開昭63−011813号公報JP 63-011813 A 「Nike+iPodユーザーズガイド」、第27頁、「online」、[平成19年8月31日検索]、インターネット<URL:http://manuals.info.apple.com/ja/nikeipod_users_guide.pdf>"Nike + iPod User's Guide", page 27, "online", [searched August 31, 2007], Internet <URL: http://manuals.info.apple.com/en/nikeipod_users_guide.pdf>

特許文献4に記載された技術によれば、加速度センサ及び地磁気センサを用いて静止状態における方位を導出することができる。静止状態では、加速度センサによって検出される加速度ベクトルは、重力のみを表す。従って、その重力ベクトルとその地磁気ベクトルとを用いて導出される世界座標系から、方位を導出することができる。   According to the technique described in Patent Literature 4, it is possible to derive the azimuth in a stationary state using an acceleration sensor and a geomagnetic sensor. In the stationary state, the acceleration vector detected by the acceleration sensor represents only gravity. Therefore, the direction can be derived from the world coordinate system derived using the gravity vector and the geomagnetic vector.

しかしながら、実際に、歩行者に所持された携帯端末によって方位を導出する場合、手持ち状態のためにセンサによって検出される波形が乱れ、正しい方位を導出することはできない。特に、歩行時に生じる加速度ベクトルは、重力の他に、運動加速度や腕振り運動による遠心力などが合成されたものである。従って、重力方向を決定できないために世界座標系も導出できず、結局、方位を導出することもできない。また、歩行者が手持ちするような携帯端末については、サイズやコストの制約から、カーナビゲーションシステムに搭載されるジャイロセンサを用いることも難しい。   However, when the azimuth is derived by a portable terminal carried by a pedestrian, the waveform detected by the sensor is disturbed due to the handheld state, and the correct azimuth cannot be derived. In particular, the acceleration vector generated during walking is a combination of motion acceleration, centrifugal force due to arm swing motion, and the like in addition to gravity. Therefore, since the direction of gravity cannot be determined, the world coordinate system cannot be derived, and eventually the azimuth cannot be derived. Moreover, it is difficult to use a gyro sensor mounted on a car navigation system for a portable terminal held by a pedestrian due to size and cost constraints.

そこで、本発明は、歩行者が、携帯端末を手持ちで歩行している場合であっても、その携帯端末に搭載された加速度センサ及び地磁気センサを用いて、歩行者の進行方向をできる限り正確に決定する携帯端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses the acceleration sensor and the geomagnetic sensor mounted on the mobile terminal as accurately as possible even when the pedestrian is walking with the mobile terminal handheld. It is an object of the present invention to provide a portable terminal, a program, and a method that are determined.

本発明によれば、3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、加速度データ及び地磁気データから歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段とを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
センサ座標系の重力ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する座標系変換行列算出手段と、
座標系変換行列を用いて、複数の加速度ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換する座標系変換手段と、
世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する方向角算出手段と
を有することを特徴とする。
According to the present invention, the acceleration sensor that outputs the triaxial acceleration data, the geomagnetic sensor that outputs the triaxial geomagnetic data, and the traveling direction determination means that determines the traveling direction of the pedestrian from the acceleration data and the geomagnetic data. A portable terminal possessed by a pedestrian,
The direction of travel determination means is
A reference vector deriving means for deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
A coordinate system conversion matrix calculating means for calculating a coordinate system conversion matrix combining a rotation matrix for each of the x axis, the y axis, and the z axis in order to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system;
Coordinate system conversion means for converting a plurality of acceleration vectors and geomagnetic vectors into a world coordinate system using a coordinate system conversion matrix;
A direction angle calculation means for calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the locus of acceleration vector groups mapped in the world coordinate system on the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle; Features.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、座標系変換行列算出手段は、
重力ベクトルを世界座標系における鉛直下向きに回転移動させる第1の変換行列成分を算出し、
次に、地磁気ベクトルを世界座標系における北向きに回転移動させる第2の変換行列成分を算出し、
第1の変換行列成分及び第2の変換行列成分を合成し、センサ座標系を世界座標系へ変換するための座標系変換行列を算出することも好ましい。
According to another embodiment of the portable terminal of the present invention, the coordinate system transformation matrix calculation means is
Calculating a first transformation matrix component for rotating the gravity vector vertically downward in the world coordinate system;
Next, a second transformation matrix component for rotating the geomagnetic vector in the north direction in the world coordinate system is calculated,
It is also preferable to synthesize the first transformation matrix component and the second transformation matrix component to calculate a coordinate system transformation matrix for transforming the sensor coordinate system to the world coordinate system.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
第1の変換行列成分は、重力ベクトルのyz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Axと、重力ベクトルのxz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Ayとに基づいて算出し、
第2の変換行列成分は、地磁気ベクトルのxy成分を、x軸の正の方向まで回転させる回転行列Azとして算出する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the mobile terminal of the present invention,
The first transformation matrix component is a rotation matrix Ax that rotates the yz component of the gravity vector in the negative z-axis direction, and a rotation matrix Ay that rotates the xz component of the gravity vector in the negative z-axis direction. Based on
It is also preferable that the second transformation matrix component is calculated as a rotation matrix Az that rotates the xy component of the geomagnetic vector to the positive direction of the x axis.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
加速度センサから入力された加速度データを、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎に区分し、進行方向決定手段へ出力する歩行タイミング決定手段と、
進行方向決定手段から出力された、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する方向転換判定手段と
を更に有することも好ましい。
According to another embodiment of the mobile terminal of the present invention,
Gait timing determination means for classifying the acceleration data input from the acceleration sensor for each number of steps or for each time unit based on the number of steps, and outputting to the traveling direction determination means;
It is also preferable to further include a direction change determination unit that determines whether or not the direction change has been made for each step number or the traveling direction for each time unit based on the step number output from the traveling direction determination unit.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
歩行者の歩行の向き、即ち、加速度面の前方を決定する前方決定手段を更に有し、
前方決定手段は、加速度センサから出力された加速度データ列における合成加速度の連続するピーク点のうち大きい方を、加速度面の前方として決定し、その旨を方向転換判定手段へ通知することも好ましい。
According to another embodiment of the mobile terminal of the present invention,
It further has a forward determining means for determining the direction of walking of the pedestrian, that is, the front of the acceleration surface,
Preferably, the forward determining means determines the larger one of the continuous peak points of the composite acceleration in the acceleration data string output from the acceleration sensor as the front of the acceleration surface, and notifies the direction change determining means to that effect.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、基準ベクトル導出手段に入力される加速度データ及び地磁気データについて、所定時間範囲のデータをメモリし、最大値及び最小値から所定割合のデータを除去するフィルタ手段を更に有することも好ましい。   According to another embodiment of the portable terminal of the present invention, the acceleration data and the geomagnetic data input to the reference vector deriving means are memorized in a predetermined time range, and a predetermined ratio of data is removed from the maximum value and the minimum value. It is also preferable to further have a filter means.

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、方向角算出手段から出力された方向角θについて、所定時間範囲の方向角θをメモリし、当該方向角θの前後の変化が所定角度閾値以上となっている方向角θを除去する補正手段を更に有することも好ましい。   According to another embodiment of the portable terminal of the present invention, the direction angle θ output from the direction angle calculation means is memorized for the direction angle θ in a predetermined time range, and the change before and after the direction angle θ is a predetermined angle threshold value. It is also preferable to further have a correction means for removing the directional angle θ as described above.

本発明によれば、3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを、加速度データ及び地磁気データから歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段として機能させる携帯端末用のプログラムであって、
進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
センサ座標系の重力ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する座標系変換行列算出手段と、
座標系変換行列を用いて、複数の加速度ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換する座標系変換手段と、
世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する方向角算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
According to the present invention, an acceleration sensor that outputs triaxial acceleration data and a geomagnetic sensor that outputs triaxial geomagnetic data, and a computer mounted on a portable terminal carried by a pedestrian, the acceleration data And a program for a mobile terminal that functions as a traveling direction determining means for determining a traveling direction of a pedestrian from geomagnetic data,
The direction of travel determination means is
A reference vector deriving means for deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
A coordinate system conversion matrix calculating means for calculating a coordinate system conversion matrix combining a rotation matrix for each of the x axis, the y axis, and the z axis in order to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system;
Coordinate system conversion means for converting a plurality of acceleration vectors and geomagnetic vectors into a world coordinate system using a coordinate system conversion matrix;
Causes the computer to function as a direction angle calculation means for calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the locus of acceleration vector groups mapped in the world coordinate system to the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle It is characterized by that.

本発明によれば、3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末について、加速度データ及び地磁気データから歩行者の進行方向を決定する進行方向決定方法であって、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する第1のステップと、
センサ座標系の重力ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する第2のステップと、
座標系変換行列を用いて、複数の加速度ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換する第3のステップと、
世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する第4のステップと
を有することを特徴とする。
According to the present invention, a mobile terminal possessed by an pedestrian having an acceleration sensor that outputs triaxial acceleration data and a geomagnetic sensor that outputs triaxial geomagnetic data walks from acceleration data and geomagnetic data. A method of determining the direction of travel of a person,
Deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
A second step of calculating a coordinate system transformation matrix that combines rotation matrices for the x-axis, y-axis, and z-axis to transform the gravity vector and geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system;
A third step of converting a plurality of acceleration vectors and geomagnetic vectors into a world coordinate system using a coordinate system conversion matrix;
And a fourth step of calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the trajectory of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle. Features.

本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、センサ座標系を世界座標系に座標系変換をすることによって、加速度データ群の軌跡(近似直線)と北方位との方向角を算出できるので、歩行者が、携帯端末を手持ちで歩行している場合であっても、その携帯端末に搭載された加速度センサ及び地磁気センサを用いて、歩行者の進行方向をできる限り正確に決定することができる。   According to the portable terminal, the program, and the method of the present invention, the direction angle between the locus of the acceleration data group (approximate straight line) and the north direction can be calculated by converting the sensor coordinate system to the world coordinate system. Even when a pedestrian is walking with a portable terminal handheld, the traveling direction of the pedestrian can be determined as accurately as possible using the acceleration sensor and the geomagnetic sensor mounted on the portable terminal. .

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、歩行者の歩行態様と、加速度変動方向及び地磁気変動方向とを表す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a walking mode of a pedestrian, an acceleration variation direction, and a geomagnetic variation direction.

図1によれば、歩行者は、携帯端末を手持ちにし、その手を前後に振りながら歩行している。このような一般的な歩行態様を横方向から見れば、携帯端末の位置は、円弧を描きながら振り子状に前後に変動している。また、進行方向から見れば、携帯端末の位置は、上下に変動している。   According to FIG. 1, a pedestrian is walking while holding a portable terminal and shaking his / her hand back and forth. If such a general walking mode is seen from the lateral direction, the position of the mobile terminal fluctuates back and forth in a pendulum shape while drawing an arc. Further, when viewed from the traveling direction, the position of the mobile terminal fluctuates up and down.

携帯端末を手持ちした腕における肩部分は、携帯端末の位置変動が描く円弧の回転軸となる。この曲線の変動は、携帯端末に搭載された加速度センサ又は地磁気センサによって検出される。即ち、その回転軸とその円弧とからなる平面(扇形)は、加速度面(加速度ベクトル群の成す面)として表される。携帯端末が手持ちで振られる限り、この加速度面は、進行方向と平行になる。   The shoulder portion of the arm holding the mobile terminal serves as a rotation axis of an arc drawn by the position change of the mobile terminal. This curve variation is detected by an acceleration sensor or a geomagnetic sensor mounted on the portable terminal. That is, a plane (fan shape) composed of the rotation axis and the arc is represented as an acceleration surface (a surface formed by an acceleration vector group). As long as the mobile terminal is shaken by hand, this acceleration plane is parallel to the traveling direction.

また、加速度センサから出力された加速度データを二乗和の平方根(√(x2+y2+z2))を求めることによって、合成加速度が得られる。図1によれば、歩行者に把持された携帯端末の位置として、位置A、位置B及び位置Cが表されている。位置Bは、歩行者の手が真下にある時(最下点)であり、手持ちされた携帯端末の合成加速度は、極大(最大)となる。逆に、位置A及び位置Cは、歩行者の手が最も高い位置にある時(最上点)であり、その合成加速度は、極小(最小)となる。従って、合成加速度が極大となった時の携帯端末の位置は、重力方向を表すこととなる。これによって、加速度データによって、腕振り方向に基づく加速度面と、重力方向とを導出することができる。 Further, by obtaining the square root of the sum of squares (√ (x 2 + y 2 + z 2 )) from the acceleration data output from the acceleration sensor, a combined acceleration can be obtained. According to FIG. 1, the position A, the position B, and the position C are represented as the position of the mobile terminal held by the pedestrian. The position B is when the hand of the pedestrian is directly below (the lowest point), and the combined acceleration of the handheld portable terminal becomes a maximum (maximum). Conversely, position A and position C are when the pedestrian's hand is at the highest position (top point), and the resultant acceleration is minimal (minimum). Therefore, the position of the mobile terminal when the combined acceleration becomes maximum represents the direction of gravity. Thus, the acceleration plane based on the arm swing direction and the gravity direction can be derived from the acceleration data.

更に、歩行者及び携帯端末に対しては、地磁気が到来している。歩行者が、端末を一定の姿勢で保持し、一方向に真っ直ぐ進行している限り、その地磁気のセンサ座標系における到来方向は同じである。しかしながら、歩行者は、手持ちにした携帯端末を前後に振るために、その腕振りに応じて、地磁気の到来方向が、曲線を描いて変動する。この曲線の変動は、携帯端末に搭載された地磁気センサによって検出される。即ち、その軸とその曲線とからなる面は、地磁気面(地磁気ベクトル群の成す面)として表される。   Furthermore, geomagnetism has arrived for pedestrians and mobile terminals. As long as the pedestrian holds the terminal in a constant posture and travels straight in one direction, the arrival direction in the geomagnetic sensor coordinate system is the same. However, in order for a pedestrian to swing his / her portable terminal back and forth, the direction of arrival of geomagnetism varies in a curved manner according to his arm swing. This curve variation is detected by a geomagnetic sensor mounted on the portable terminal. That is, the surface formed by the axis and the curve is represented as a geomagnetic surface (a surface formed by a geomagnetic vector group).

図2は、センサ座標系から世界座標系に変換したイメージ図である。   FIG. 2 is an image diagram converted from the sensor coordinate system to the world coordinate system.

図2によれば、上段にセンサ座標系が表されており、座標系変換によって、後段の世界座標系が表されている。「センサ座標系」とは、加速度センサから得られた3軸の加速度データ(x、y、z)と、地磁気センサから得られた3軸の地磁気データ(x、y、z)とをプロットした、携帯端末に対して固定された直交座標系をいう。地磁気データは、地磁気到来方向と反対側に検出できる。また、携帯端末が図1に表された位置A、位置B及び位置Cにある場合の地磁気及び加速度も、表されている。携帯端末を手持ちした歩行者による腕振り動作に応じて、位置A、位置B及び位置Cの地磁気及び加速度のプロットを結ぶことによって、地磁気面及び加速度面を検出できる。   According to FIG. 2, the sensor coordinate system is represented in the upper stage, and the subsequent world coordinate system is represented by the coordinate system conversion. The “sensor coordinate system” is a plot of triaxial acceleration data (x, y, z) obtained from the acceleration sensor and triaxial geomagnetic data (x, y, z) obtained from the geomagnetic sensor. An orthogonal coordinate system fixed to the mobile terminal. Geomagnetic data can be detected on the side opposite to the direction of arrival of geomagnetism. In addition, the geomagnetism and acceleration when the mobile terminal is at position A, position B, and position C shown in FIG. 1 are also shown. The geomagnetic surface and the acceleration surface can be detected by connecting the geomagnetism and acceleration plots at positions A, B, and C according to the arm swinging motion of a pedestrian holding the mobile terminal.

「世界座標系」とは、重力を示す方向と北を示す方向をそれぞれ特定の軸(x軸、y軸又はz軸)の特定の方向(正又は負)に固定した直交座標系をいう。図2によれば、z軸の負の方向を重力方向に、x軸の正の方向を北方向に固定した直交座標系を、世界座標系と定義している。「座標系変換」とは、センサ座標系で3軸の値を持ったあるベクトルデータを、世界座標系での3軸の値を持ったベクトルデータに変換(回転移動)することをいう。   The “world coordinate system” refers to an orthogonal coordinate system in which the direction indicating gravity and the direction indicating north are fixed to a specific direction (positive or negative) of a specific axis (x axis, y axis or z axis). According to FIG. 2, an orthogonal coordinate system in which the negative direction of the z axis is fixed in the direction of gravity and the positive direction of the x axis is fixed in the north direction is defined as a world coordinate system. “Coordinate system conversion” refers to converting (rotating and moving) certain vector data having three-axis values in the sensor coordinate system into vector data having three-axis values in the world coordinate system.

図2によれば、世界座標系について、重力ベクトルを中心に、加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線(進行方向)が表されている。また、世界座標系におけるx軸は、北方位を表す。従って、当該携帯端末を手持ちにした歩行者の進行方向の方向角は、x軸から見た、加速度ベクトル群の軌跡を表す近似直線との間の角度θによって表される。   According to FIG. 2, an approximate straight line (traveling direction) representing an orthogonal projection of the trajectory of the acceleration vector group on the ground surface is represented around the gravity vector in the world coordinate system. The x axis in the world coordinate system represents the north direction. Therefore, the direction angle in the traveling direction of the pedestrian holding the mobile terminal is represented by an angle θ between the pedestrian and the approximate straight line representing the locus of the acceleration vector group as seen from the x-axis.

図3は、本発明における座標系変換のフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart of the coordinate system conversion in the present invention.

図3によれば、4つの基本ステップが表されている。
(S1)[基準ベクトルの導出]
加速度データから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、その重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する。
(S2)[座標系変換行列の算出]
センサ座標系の重力ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列Aを算出する。
(S3)[座標系変換]
座標系変換行列Aを用いて、単位区間中の加速度ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換する。
(S4)[方向角の算出]
世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表すx軸との成す角を、方向角θとして算出する。
According to FIG. 3, four basic steps are represented.
(S1) [Derivation of reference vector]
A gravity vector in the direction of gravity is derived from the acceleration data, and a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector is selected.
(S2) [Calculation of coordinate system conversion matrix]
In order to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system, a coordinate system conversion matrix A that combines rotation matrices for the x-axis, y-axis, and z-axis is calculated.
(S3) [Coordinate system conversion]
Using the coordinate system conversion matrix A, the acceleration vector and the geomagnetic vector in the unit section are converted into the world coordinate system.
(S4) [Calculation of direction angle]
The angle formed by the approximate straight line representing the orthogonal projection of the locus of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and the x axis representing the north direction is calculated as the direction angle θ.

各ステップについて、詳細に説明する。   Each step will be described in detail.

(S1)[基準ベクトルの導出]
加速度センサ及び地磁気センサから、単位区間における複数の加速度観測データ及び地磁気観測データが入力される。例えば、以下のように表される。これらデータの組合せは、単位区間について少なくとも3つ以上が入力される。
加速度観測データ:(x,y,z
地磁気観測データ:(x,y,z
(S1) [Derivation of reference vector]
A plurality of acceleration observation data and geomagnetism observation data in a unit section are input from the acceleration sensor and the geomagnetic sensor. For example, it is expressed as follows. At least three or more combinations of these data are input for the unit section.
Acceleration observation data: (x a , y a , z a )
Geomagnetic observation data: (x m , y m , z m )

携帯端末は、歩行者に手持ちされ且つ腕振り動作にさらされている。このとき、進行方向と平行に、複数の加速度ベクトルからなる加速度面が検出される。腕振り運動中の加速度には、重力のほか、腕の運動加速度や遠心力などが合成されており、そのベクトルが示す方向は、重力方向(鉛直下向き)とは必ずしも一致しない。しかし、歩行者の腕が最下点に到達した瞬間において検出される合成加速度は、重力と、その重力と同一方向の遠心力との和にほぼ等しい。従って、複数の加速度ベクトルの中で、最下点となる点での加速度ベクトルは、その大きさを除いて、重力ベクトルであると見なすことができる。尚、最下点は歩行タイミングと等しい。更に、複数の地磁気ベクトルの中で、その重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択することができる。導出された重力ベクトル及び地磁気ベクトルを基準ベクトルとして、以下のS2及びS3によって、センサ座標系から世界座標系へ変換する。   The portable terminal is hand-held by a pedestrian and exposed to an arm swinging motion. At this time, an acceleration plane composed of a plurality of acceleration vectors is detected in parallel with the traveling direction. In addition to gravity, acceleration of arm swing motion, acceleration of arm motion, centrifugal force, and the like are combined, and the direction indicated by the vector does not necessarily match the direction of gravity (vertically downward). However, the combined acceleration detected at the moment when the arm of the pedestrian reaches the lowest point is approximately equal to the sum of gravity and the centrifugal force in the same direction as the gravity. Therefore, the acceleration vector at the lowest point among the plurality of acceleration vectors can be regarded as a gravity vector except for its magnitude. The lowest point is equal to the walking timing. Furthermore, a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector can be selected from among a plurality of geomagnetic vectors. Using the derived gravity vector and geomagnetic vector as a reference vector, the sensor coordinate system is converted to the world coordinate system by the following S2 and S3.

(S2)[座標系変換行列の算出]
(S21)重力ベクトルをz軸の負の方向へ回転させる第1の変換行列成分、回転行列AyAxを算出する。
(S211)重力ベクトルのyz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Axを算出する。
(S2) [Calculation of coordinate system conversion matrix]
(S21) A first transformation matrix component for rotating the gravity vector in the negative z-axis direction, a rotation matrix AyAx, is calculated.
(S211) A rotation matrix Ax for rotating the yz component of the gravity vector to the negative direction of the z axis is calculated.

図4は、S211における座標系変換を表すイメージ図である。   FIG. 4 is an image diagram showing the coordinate system conversion in S211.

(S211−1)重力ベクトルから、x成分を除く、yz成分ベクトルを取り出す。このベクトルは、重力ベクトルのyz平面への正射影である。
11=(0,y,z
(S211−2)x軸を中心に回転させ、yz成分ベクトルが、z軸の負の方向と一致するまで回転させる。
12=(0,0,−|V11|)
(S211−3)V11とV12との間のなす角を算出する。
なす角(rad)=arccos((V11・V12)/(|V11|・|V12|))
(S211−4)回転行列での回転は、回転軸の正方向を向いて時計回りとなる。従って、算出されたなす角を、時計回りの回転角に変換する。
y≦0: 回転角βx(rad)=なす角
y>0: 回転角βx(rad)=2π−なす角
(S211-1) A yz component vector excluding the x component is extracted from the gravity vector. This vector is an orthogonal projection of the gravity vector onto the yz plane.
V 11 = (0, y a , z a )
(S211-2) Rotate around the x axis until the yz component vector matches the negative direction of the z axis.
V 12 = (0, 0, − | V 11 |)
(S211-3) for calculating the angle formed between the V 11 and V 12.
Angle formed (rad) = arccos ((V 11 · V 12 ) / (| V 11 | · | V 12 |))
(S211-4) The rotation in the rotation matrix turns clockwise in the positive direction of the rotation axis. Therefore, the calculated angle is converted into a clockwise rotation angle.
y ≦ 0: rotation angle βx (rad) = angle formed y> 0: rotation angle βx (rad) = 2π−angle formed

(S211−5)回転行列Axを算出する。

Figure 2009156660
(S211-5) A rotation matrix Ax is calculated.
Figure 2009156660

(S211−6)観測データに、算出したx軸回転を適用する。

Figure 2009156660
(S211-6) The calculated x-axis rotation is applied to the observation data.
Figure 2009156660

(S212)次に、重力ベクトルのxz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Ayを算出する。 (S212) Next, a rotation matrix Ay for rotating the xz component of the gravity vector to the negative direction of the z-axis is calculated.

図5は、S212における座標系変換を表すイメージ図である。   FIG. 5 is an image diagram showing the coordinate system conversion in S212.

(S212−1)S212におけるx軸回りの回転適用後のベクトルから、y成分を除く、xz成分ベクトルを取り出す(当該ベクトルのxz平面への正射影)。
21=(x',0,z')
(S212−2)y軸を中心に回転させ、xz成分ベクトルが、z軸の負の方向と一致するまで回転させる。
22=(0,0,−|V21|)
(S212−3)V21とV22とのなす角を算出する。
なす角(rad)=arccos((V21・V22)/(|V21|・|V22|))
(S212−4)回転行列での回転は、回転軸の正方向を向いて時計回りとなる。従って、算出されたなす角を、時計回りの回転角に変換する。
x≧0: 回転角βy(rad)=なす角
x<0: 回転角βy(rad)=2π−なす角
(S212-1) An xz component vector excluding the y component is extracted from the vector after applying rotation around the x-axis in S212 (orthographic projection of the vector onto the xz plane).
V 21 = (x a ′, 0, z a ′)
(S212-2) Rotate around the y-axis until the xz component vector coincides with the negative direction of the z-axis.
V 22 = (0, 0, − | V 21 |)
(S212-3) to calculate the angle between V 21 and V 22.
Angle formed (rad) = arccos ((V 21 · V 22 ) / (| V 21 | · | V 22 |))
(S212-4) The rotation in the rotation matrix is clockwise in the positive direction of the rotation axis. Therefore, the calculated angle is converted into a clockwise rotation angle.
x ≧ 0: rotation angle βy (rad) = angle formed x <0: rotation angle βy (rad) = 2π−angle formed

(S212−5)回転行列Ayを算出する。

Figure 2009156660
(S212-5) A rotation matrix Ay is calculated.
Figure 2009156660

(S22)次に、S21で算出された地磁気ベクトルをx軸の正の方向へ(北方向をx軸の正の方向へ)回転させる第2の変換行列成分、回転行列Azを算出する。具体的には、回転行列Azは、地磁気ベクトルのxy成分を、z軸を中心に、x軸の正の方向まで回転させる回転行列である。 (S22) Next, a second transformation matrix component, a rotation matrix Az, for rotating the geomagnetic vector calculated in S21 in the positive x-axis direction (north direction in the positive x-axis direction) is calculated. Specifically, the rotation matrix Az is a rotation matrix that rotates the xy component of the geomagnetic vector about the z axis to the positive direction of the x axis.

図6は、S22における座標系変換を表すイメージ図である。   FIG. 6 is an image diagram showing the coordinate system conversion in S22.

(S22−1)地磁気観測データに、S211で算出したx軸回転を適用する。

Figure 2009156660
(S22-1) The x-axis rotation calculated in S211 is applied to the geomagnetic observation data.
Figure 2009156660

(S22−2)次に、S601によって算出された地磁気ベクトルに、S212で算出したy軸回転を適用する。

Figure 2009156660
(S22-2) Next, the y-axis rotation calculated in S212 is applied to the geomagnetic vector calculated in S601.
Figure 2009156660

(S22−3)次に、S602によって算出された地磁気ベクトルから、z成分(鉛直成分)を除く、xy成分(地表面成分)ベクトルを取り出す(当該ベクトルのxy平面への正射影)。
31=(x'',y'',0)
(S22−4)そして、x軸の正の方向に一致するように、回転先ベクトルを導出する。
32=(|V31|,0,0)
(S22−5)V31及びV32のなす角を算出する。
なす角(rad)=arccos((V31・V32)/(|V31|・|V32|))
(S22−6)回転行列での回転は、回転軸の正方向を向いて時計回りとなる。従って、算出されたなす角を、時計回りの回転角に変換する。
y≧0: 回転角βz(rad)=なす角
y<0: 回転角βz(rad)=2π−なす角
(S22-3) Next, an xy component (ground surface component) vector excluding the z component (vertical component) is extracted from the geomagnetic vector calculated in S602 (orthographic projection of the vector onto the xy plane).
V 31 = (x m '' , y m '', 0)
(S22-4) Then, a rotation destination vector is derived so as to coincide with the positive direction of the x-axis.
V 32 = (| V 31 |, 0, 0)
(S22-5) to calculate the angle of the V 31 and V 32.
Angle formed (rad) = arccos ((V 31 · V 32 ) / (| V 31 | · | V 32 |))
(S22-6) The rotation in the rotation matrix is clockwise in the positive direction of the rotation axis. Therefore, the calculated angle is converted into a clockwise rotation angle.
y ≧ 0: rotation angle βz (rad) = angle formed y <0: rotation angle βz (rad) = 2π−angle formed

(S22−7)回転行列Azを算出する。

Figure 2009156660
(S22-7) A rotation matrix Az is calculated.
Figure 2009156660

(S23)回転行列AyAx及び回転行列Azに基づいて、センサ座標系を世界座標系へ変換するための座標系変換行列Aを算出する。
回転行列A=AzAyAx
(S23) A coordinate system conversion matrix A for converting the sensor coordinate system to the world coordinate system is calculated based on the rotation matrix AyAx and the rotation matrix Az.
Rotation matrix A = AzAyAx

(S3)[座標系変換]
単位区間中の加速度観測データ(x,y,z)それぞれに対して、前述の座標系変換行列を乗算する。
センサ座標系での加速度観測データ S=(x,y,z
世界座標系での加速度 S=(xg,yg,zg
=A・S
(S3) [Coordinate system conversion]
Each acceleration observation data (x a , y a , z a ) in the unit section is multiplied by the coordinate system conversion matrix described above.
Acceleration observation data in the sensor coordinate system S = (x a , y a , z a )
Acceleration S g of the world coordinate system = (xg a, yg a, zg a)
S g = A · S

(S4)[方向角の算出]
世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影から算出した近似直線と、北方位を表すx軸との成す角を、方向角として算出する。
(S4) [Calculation of direction angle]
The angle formed by the approximate straight line calculated from the orthogonal projection of the trajectory of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and the x axis representing the north direction is calculated as the direction angle.

ここで、前述した図3のフローチャートに対して、具体的な数値を代入して説明する。   Here, specific numerical values are substituted into the flowchart of FIG. 3 described above.

(S1)[基準ベクトルの導出]
以下の観測データが、基準ベクトルとして選択されたとする。

Figure 2009156660
(S1) [Derivation of reference vector]
Assume that the following observation data is selected as a reference vector.
Figure 2009156660

(S2)[座標系変換行列の算出]
(S211)回転行列Axを算出する。

Figure 2009156660
(S2) [Calculation of coordinate system conversion matrix]
(S211) A rotation matrix Ax is calculated.
Figure 2009156660

(S212)回転行列Ayを算出する。

Figure 2009156660
(S212) A rotation matrix Ay is calculated.
Figure 2009156660

(S22)回転行列Azを算出する。

Figure 2009156660
(S22) A rotation matrix Az is calculated.
Figure 2009156660

(S23)座標系回転行列Aを算出する。

Figure 2009156660
(S23) A coordinate system rotation matrix A is calculated.
Figure 2009156660

(S3)[座標系変換]
センサ座標系の任意の加速度観測データを、座標系変換行列Aで変換することによって、以下のような世界座標系の地表面成分(xy成分)を算出する。

Figure 2009156660
(S3) [Coordinate system conversion]
By converting arbitrary acceleration observation data in the sensor coordinate system with the coordinate system conversion matrix A, the following ground surface component (xy component) in the world coordinate system is calculated.
Figure 2009156660

(S4)[方向角の算出]
前述した地表面成分から、加速度ベクトル群の軌跡を表す近似直線を導出する。図7は、以下の近似直線を表すグラフである。

Figure 2009156660
この近似直線は、y=axとすると、aは、最小二乗法により、以下のように求められる。
a=0.58 (S4) [Calculation of direction angle]
An approximate straight line representing the locus of the acceleration vector group is derived from the above-described ground surface component. FIG. 7 is a graph showing the following approximate straight line.
Figure 2009156660
Assuming that y = ax, this approximate straight line is obtained as follows by the least square method.
a = 0.58

一般に、直線y=axがx軸に対してなす角θは、
tanθ=aより、θ=arctan(a)
と表される。
ここでは、北(x軸の正の方向)から時計回りを正の角度、反時計回りを負の角度とした方向角を求めるため、近似直線の傾きaが負の場合にθが正になるよう、
θ=arctan(−a)
とする。方向角は、−90°〜+90°である(+90°と−90°は、方向角としては同一)。
θ=arctan(−0.58)=−30(deg)
In general, the angle θ formed by the straight line y = ax with respect to the x-axis is
From tan θ = a, θ = arctan (a)
It is expressed.
Here, in order to obtain a direction angle from north (positive direction of the x-axis) with a clockwise angle as a positive angle and a counterclockwise direction as a negative angle, θ is positive when the slope a of the approximate line is negative. Like,
θ = arctan (−a)
And The direction angle is −90 ° to + 90 ° (+ 90 ° and −90 ° are the same as the direction angle).
θ = arctan (−0.58) = − 30 (deg)

方向角θは、進行方向を示す近似直線が南北方向に対して成す角である。進行方向は、無向直線であり前後の区別が無い。このとき、北を0度とした時計回りの方位角(0〜360°)を導出するために、近似直線の前方(又は後方)を決定する必要がある(尚、この決定は、後述する図8の前方決定部107によって実現される)。
方位角は、世界座標系の地表面(xy平面)において、進行方向を示す近似直線の前方が、どの「象限」にあるかによって、以下の通り確定することができる。
(a)近似直線の前方が第一象限にある場合、方位角=θ+360である。
(b)近似直線の前方が第二又は第三象限にある場合、方位角=θ+180である。
(c)近似直線の前方が第四象限にある場合、方位角=θである。
The direction angle θ is an angle formed by the approximate straight line indicating the traveling direction with respect to the north-south direction. The traveling direction is an undirected straight line, and there is no distinction between front and rear. At this time, in order to derive a clockwise azimuth angle (0 to 360 °) with 0 degrees north, it is necessary to determine the front (or rear) of the approximate line (this determination will be described later). 8 forward determination unit 107).
The azimuth angle can be determined as follows depending on which “quadrant” is in front of the approximate straight line indicating the traveling direction on the ground surface (xy plane) of the world coordinate system.
(A) When the front of the approximate straight line is in the first quadrant, the azimuth angle = θ + 360.
(B) When the front of the approximate line is in the second or third quadrant, the azimuth angle = θ + 180.
(C) When the front of the approximate straight line is in the fourth quadrant, the azimuth angle = θ.

近似直線の前方は、合成加速度の連続するピーク点のうち大きい方に特定することができる。歩行により発生する加速度の大きさは、体の左右で対称であるが、携帯端末は、片手(体の中央から左右どちらかに偏った位置)で保持するため、左右非対称に検出される。例えば、歩行者が、右手に携帯端末を把持している場合に、右足で地面を蹴った際の加速度の大きさと、左足で地面を蹴った際の加速度の大きさとは、異なって検出される。この場合、右足で地面を蹴った際の加速度は、左足で地面を蹴った際の加速度よりも大きい。通常、人間の歩行は、手と足とが連動しており、例えば右手が前に出ている時に、右足が地面を蹴り出している。そのために、携帯端末を把持した側の足で地面を蹴ったと判断できれば、そのときの携帯端末は、前方に位置していると判断できる。   The front of the approximate straight line can be specified as the larger one of the continuous peak points of the combined acceleration. Although the magnitude of acceleration generated by walking is symmetric on the left and right sides of the body, the mobile terminal is detected asymmetrically because it is held with one hand (a position biased to the left or right from the center of the body). For example, when a pedestrian is holding a mobile terminal with his right hand, the magnitude of acceleration when kicking the ground with the right foot and the magnitude of acceleration when kicking the ground with the left foot are detected differently. . In this case, the acceleration when kicking the ground with the right foot is larger than the acceleration when kicking the ground with the left foot. Usually, in human walking, a hand and a foot are interlocked. For example, when the right hand is in front, the right foot kicks out the ground. Therefore, if it can be determined that the ground has been kicked with the foot on the side holding the mobile terminal, it can be determined that the mobile terminal at that time is positioned forward.

図8は、本発明の携帯端末における機能構成図である。   FIG. 8 is a functional configuration diagram of the mobile terminal according to the present invention.

図8によれば、携帯端末1は、マイクロプロセッサ部10と、地磁気センサ11と、加速度センサ12と、GPS部13と、地図情報記憶部14と、ディスプレイ部15とを有する。   According to FIG. 8, the mobile terminal 1 includes a microprocessor unit 10, a geomagnetic sensor 11, an acceleration sensor 12, a GPS unit 13, a map information storage unit 14, and a display unit 15.

地磁気センサ11は、3軸方向(前後方向、左右方向及び上下方向)の地磁気の方向を測定する。地磁気センサ11は、検出コイルを分離し、分離した検出コイルからそれぞれ検出された値を出力する。   The geomagnetic sensor 11 measures the direction of geomagnetism in three axial directions (front-rear direction, left-right direction, and up-down direction). The geomagnetic sensor 11 separates the detection coils and outputs values detected from the separated detection coils.

加速度センサ12は、加速度、即ち単位時間当たりの速度の変化を検出する。携帯端末の傾きを検出することができる3軸タイプの場合、3次元の加速度を検出でき、地球の重力(静的加速度)の計測にも対応できる。   The acceleration sensor 12 detects acceleration, that is, a change in speed per unit time. In the case of the three-axis type that can detect the tilt of the mobile terminal, three-dimensional acceleration can be detected, and measurement of the gravity (static acceleration) of the earth can be supported.

GPS部13は、基準の現在位置となる緯度経度情報を測位する。測位された現在位置を基準点として、歩行者の現在位置を、歩数、歩幅及び進行方向によって積算することができる。   The GPS unit 13 measures latitude and longitude information that is the current position of the reference. Using the measured current position as a reference point, the current position of the pedestrian can be integrated according to the number of steps, the step length, and the traveling direction.

地図情報記憶部14は、例えば道路地図のような走行経路を表す地図情報を記憶する。また、ディスプレイ部15は、マイクロプロセッサ部10から出力された進行方向及び現在位置を、地図情報と共に表示する。これにより、歩行者に対してナビゲーション機能を提供する。   The map information storage unit 14 stores map information representing a travel route such as a road map. The display unit 15 displays the traveling direction and the current position output from the microprocessor unit 10 together with the map information. This provides a navigation function for pedestrians.

マイクロプロセッサ部10は、歩行タイミング決定部101と、進行方向決定部102と、方向転換判定部103と、歩幅決定部104と、移動量積算部105と、現在位置決定部106と、前方決定部107として機能させるプログラムを実行する。   The microprocessor unit 10 includes a walking timing determination unit 101, a traveling direction determination unit 102, a direction change determination unit 103, a stride determination unit 104, a movement amount integration unit 105, a current position determination unit 106, and a front determination unit. A program that functions as 107 is executed.

歩行タイミング決定部101は、加速度センサ12から出力された加速度データ列を、単位区間毎、例えば歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の、加速度データに分割する。ここで、単位区間とは、歩行タイミング決定部の決定した歩行タイミングを含み、1つ前の歩行タイミングと1つ次の歩行タイミングを含まない任意の幅を持った区間である。単位区間には歩行タイミングを含めて、少なくとも3組以上の加速度データが含まれる。例えば、合成加速度の変化、即ち移動時の揺れ具合から歩数を算出することもできる。   The walking timing determination unit 101 divides the acceleration data string output from the acceleration sensor 12 into acceleration data for each unit section, for example, for each number of steps, or for each time unit based on the number of steps. Here, the unit section is a section having an arbitrary width that includes the walking timing determined by the walking timing determination unit and does not include the previous walking timing and the first walking timing. The unit section includes at least three sets of acceleration data including walking timing. For example, the number of steps can be calculated from the change in the combined acceleration, that is, the degree of shaking during movement.

進行方向決定部102は、所定時間毎に、地磁気センサ11からの地磁気データと、歩行タイミング決定部101からの加速度データとから、進行方向を決定する。本発明は、この進行方向決定部102における進行方向の特定方法に基づく。   The traveling direction determination unit 102 determines the traveling direction from the geomagnetic data from the geomagnetic sensor 11 and the acceleration data from the walking timing determination unit 101 at predetermined time intervals. The present invention is based on the method of specifying the traveling direction in the traveling direction determination unit 102.

前方決定部107は、加速度センサ12から出力された加速度データ列から、歩行者の歩行の向き、即ち、加速度面の前方を決定する。加速度面の前方は、合成加速度の大きさによって特定することができる。例えば、携帯端末を把持した側の足で地面を蹴ったとき、加速度が大きくなり、その携帯端末は前方に位置していると判断できる。   The forward determination unit 107 determines the direction of walking of the pedestrian, that is, the front of the acceleration plane, from the acceleration data string output from the acceleration sensor 12. The front of the acceleration surface can be specified by the magnitude of the combined acceleration. For example, when the ground is kicked with the foot on the side holding the mobile terminal, the acceleration increases, and it can be determined that the mobile terminal is positioned forward.

方向転換判定部103は、進行方向決定部102から進行方向のデータを受け取り、前方決定部107から前方の向きのデータを受け取る。方向転換判定部103は、メモリを有し、進行方向及び向きのデータを時間経過に応じて記憶する。そして、方向転換判定部103は、メモリに記憶された一定の時間範囲の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する。   The direction change determination unit 103 receives data on the traveling direction from the traveling direction determination unit 102 and receives data on the forward direction from the front determination unit 107. The direction change determination unit 103 has a memory and stores data on the direction of travel and the direction as time passes. And the direction change determination part 103 determines whether the direction change was made about the advancing direction of the fixed time range memorize | stored in memory.

歩幅決定部104は、歩行タイミング決定部101から1歩分の加速度データを受け取り、1歩毎の歩幅を決定する。決定された歩幅は、移動量積算部105へ出力される。尚、歩幅決定部104は、その歩幅の情報を方向転換判定部103にも出力する。   The stride determination unit 104 receives acceleration data for one step from the walking timing determination unit 101, and determines the stride for each step. The determined stride length is output to the movement amount accumulating unit 105. The stride length determination unit 104 also outputs the stride information to the direction change determination unit 103.

移動量積算部105は、進行方向決定部102から進行方向の情報を受け取り、歩幅決定部104から歩幅の情報を受け取る。そして、移動量積算部105は、1歩分の進行方向及び歩幅を積算する。現在位置決定部106は、地図情報記憶部14から地図情報を取得し、積算された移動量から現在位置を特定する。現在位置決定部106は、方向転換判定部103が方向転換したと判定すれば、地図情報における近傍の交差点の位置を現在位置として決定する。また、方向転換していないと判定すれば(直進したと判定すれば)、マップマッチングによって投影された位置を、現在位置として決定する。   The movement amount accumulating unit 105 receives the traveling direction information from the traveling direction determining unit 102 and the stride information from the stride determining unit 104. Then, the movement amount accumulation unit 105 accumulates the traveling direction and the stride for one step. The current position determination unit 106 acquires map information from the map information storage unit 14 and identifies the current position from the accumulated movement amount. If the current position determination unit 106 determines that the direction change determination unit 103 has changed direction, the current position determination unit 106 determines the position of a nearby intersection in the map information as the current position. If it is determined that the direction has not changed (if it is determined that the vehicle has moved straight), the position projected by map matching is determined as the current position.

本発明の特徴となる進行方向決定部102は、フィルタ部1021と、基準ベクトル導出部1022と、座標系変換行列算出部1023と、座標系変換部1024と、方向角算出部1025と、補正部1026とを有する。フィルタ部1021及び補正部1026は、本発明について本質的な機能では無いが、これによって進行方向の精度を向上させることができる。   The traveling direction determination unit 102, which is a feature of the present invention, includes a filter unit 1021, a reference vector derivation unit 1022, a coordinate system conversion matrix calculation unit 1023, a coordinate system conversion unit 1024, a direction angle calculation unit 1025, and a correction unit. 1026. The filter unit 1021 and the correction unit 1026 are not essential functions of the present invention, but can improve the accuracy of the traveling direction.

基準ベクトル導出部1022は、複数の加速度データから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する。   The reference vector deriving unit 1022 derives a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration data, and selects a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector.

座標系変換行列算出部1023は、センサ座標系の重力ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列Aを算出する。具体的には、座標系変換行列算出部1023は、重力ベクトルを、z軸の負の方向へ回転させる第1の変換行列成分である回転行列AyAxを算出する。回転行列AyAxは、重力ベクトルのyz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Axと、その重力ベクトルのxz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Ayとに基づいて算出される。   The coordinate system conversion matrix calculation unit 1023 generates a coordinate system conversion matrix A that combines rotation matrices for the x-axis, y-axis, and z-axis to convert the gravity vector and geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system. calculate. Specifically, the coordinate system conversion matrix calculation unit 1023 calculates a rotation matrix AyAx that is a first conversion matrix component for rotating the gravity vector in the negative z-axis direction. The rotation matrix AyAx is based on a rotation matrix Ax that rotates the yz component of the gravity vector to the negative direction of the z axis and a rotation matrix Ay that rotates the xz component of the gravity vector to the negative direction of the z axis. Calculated.

次に、座標系変換行列算出部1023は、地磁気ベクトルを、x軸の正の方向へ回転させる第2の変換行列成分である回転行列Azを算出する。回転行列Azは、回転行列AyAxを適用した後の地磁気ベクトルのxy成分を、x軸の正の方向まで回転させる回転行列として算出する。   Next, the coordinate system conversion matrix calculation unit 1023 calculates a rotation matrix Az that is a second conversion matrix component for rotating the geomagnetic vector in the positive x-axis direction. The rotation matrix Az is calculated as a rotation matrix for rotating the xy component of the geomagnetic vector after applying the rotation matrix AyAx to the positive direction of the x axis.

そして、座標系変換行列算出部1023は、回転行列AyAx及び回転行列Azに基づいて、センサ座標系を世界座標系へ変換するための座標系変換行列A=AzAyAxを算出する。   Then, the coordinate system conversion matrix calculation unit 1023 calculates a coordinate system conversion matrix A = AzAyAx for converting the sensor coordinate system to the world coordinate system based on the rotation matrix AyAx and the rotation matrix Az.

座標系変換部1024は、座標系変換行列を用いて、単位区間中の加速度ベクトル及び地磁気ベクトルを、世界座標系に変換する。   The coordinate system conversion unit 1024 converts the acceleration vector and the geomagnetic vector in the unit section into the world coordinate system using the coordinate system conversion matrix.

方向角算出部1025は、世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡を地表面に射影した近似直線と、北方位を表すx軸との成す角を、方向角として算出する。例えば、最小二乗法など既知の方法を用いて、直線状に近似する。   The direction angle calculation unit 1025 calculates, as a direction angle, an angle formed by an approximate straight line obtained by projecting the locus of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and the x axis representing the north direction. For example, a linear method is approximated using a known method such as a least square method.

フィルタ部1021は、基準ベクトル導出部1022に入力される加速度データ及び地磁気データについて、所定時間範囲のデータをメモリし、最大値及び最小値から所定割合のデータを除去する。即ち、突飛なデータを除去することができる。   The filter unit 1021 stores data in a predetermined time range for acceleration data and geomagnetic data input to the reference vector deriving unit 1022, and removes a predetermined ratio of data from the maximum value and the minimum value. In other words, unexpected data can be removed.

補正部1026は、方向角算出部1025から出力された方向角θについて、所定時間範囲の方向角θをメモリし、当該方向角θの前後の変化が所定角度閾値以上となっている方向角θを除去する。   The correction unit 1026 stores the direction angle θ in a predetermined time range for the direction angle θ output from the direction angle calculation unit 1025, and the direction angle θ in which a change before and after the direction angle θ is equal to or greater than a predetermined angle threshold value. Remove.

例えば、以下の表7のように、1つのデータだけが前後のデータよりも突飛な値、例えば60°(所定角度閾値)以上振れていた場合、そのデータを除去する。

Figure 2009156660
For example, as shown in Table 7 below, when only one data is swung more than a previous value, such as 60 ° (predetermined angle threshold), the data is removed.
Figure 2009156660

また、補正部1026は、除去されたデータについて、以下の表8のように、時間的に前後に算出された単位区間の方向角θの平均によって補完することも好ましい。

Figure 2009156660
Further, the correction unit 1026 preferably supplements the removed data with an average of the direction angles θ of the unit sections calculated before and after in time as shown in Table 8 below.
Figure 2009156660

更に、補正部1026は、蓄積した複数の方向角θの変化が、平均化することも好ましい。以下の表9によれば、一定範囲の方向角θ毎に、平均化したものである。

Figure 2009156660
Further, the correction unit 1026 preferably averages the accumulated changes in the plurality of direction angles θ. According to Table 9 below, the values are averaged for each direction angle θ within a certain range.
Figure 2009156660

以上、詳細に説明したように、本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、センサ座標系を世界座標系に座標系変換をすることによって、加速度データ群の軌跡(近似直線)と北方位との方向角を算出できるので、歩行者が、携帯端末を手持ちで歩行している場合であっても、その携帯端末に搭載された加速度センサ及び地磁気センサを用いて、歩行者の進行方向をできる限り正確に決定することができる。   As described above in detail, according to the mobile terminal, the program, and the method of the present invention, the trajectory (approximate straight line) of the acceleration data group and the north direction are obtained by performing the coordinate system conversion from the sensor coordinate system to the world coordinate system. The direction angle of the pedestrian can be calculated by using the acceleration sensor and the geomagnetic sensor mounted on the portable terminal even when the pedestrian is walking with the portable terminal held by hand. It can be determined as accurately as possible.

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。   According to the various embodiments of the present invention described above, those skilled in the art can easily make various changes, modifications and omissions within the scope of the technical idea and the viewpoint of the present invention. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

歩行者の歩行態様と、加速度変動方向及び地磁気変動方向とを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the walk mode of a pedestrian, an acceleration fluctuation direction, and a geomagnetic fluctuation direction. センサ座標系から世界座標系に変換したイメージ図である。It is the image figure converted from the sensor coordinate system to the world coordinate system. 本発明における座標系変換のフローチャートである。It is a flowchart of coordinate system conversion in the present invention. S211における座標系変換を表すイメージ図である。It is an image figure showing the coordinate system conversion in S211. S212における座標系変換を表すイメージ図である。It is an image figure showing the coordinate system conversion in S212. S22における座標系変換を表すイメージ図である。It is an image figure showing the coordinate system conversion in S22. 近似直線の例を表すグラフである。It is a graph showing the example of an approximate line. 本発明の携帯端末における機能構成図である。It is a functional block diagram in the portable terminal of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 携帯端末
10 マイクロプロセッサ部
101 歩行タイミング決定部
102 進行方向決定部
1021 フィルタ部
1022 基準ベクトル導出部
1023 座標系変換行列算出部
1024 座標系変換部
1025 方向角算出部
1025 補正部
103 方向転換判定部
104 歩幅決定部
105 移動量積算部
106 現在位置決定部
107 前方決定部
11 地磁気センサ
12 加速度センサ
13 GPS部
14 地図情報記憶部
15 ディスプレイ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Portable terminal 10 Microprocessor part 101 Walking timing determination part 102 Travel direction determination part 1021 Filter part 1022 Reference vector derivation part 1023 Coordinate system conversion matrix calculation part 1024 Coordinate system conversion part 1025 Direction angle calculation part 1025 Correction part 103 Direction change determination part 104 Step Determining Unit 105 Travel Amount Accumulating Unit 106 Current Position Determining Unit 107 Forward Determining Unit 11 Geomagnetic Sensor 12 Acceleration Sensor 13 GPS Unit 14 Map Information Storage Unit 15 Display Unit

Claims (9)

3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、前記加速度データ及び前記地磁気データから歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段とを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
前記進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
センサ座標系の前記重力ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する座標系変換行列算出手段と、
前記座標系変換行列を用いて、前記複数の加速度ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、前記世界座標系に変換する座標系変換手段と、
前記世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する方向角算出手段と
を有することを特徴とする携帯端末。
An acceleration sensor that outputs triaxial acceleration data; a geomagnetic sensor that outputs triaxial geomagnetic data; and a traveling direction determination means that determines a traveling direction of a pedestrian from the acceleration data and the geomagnetic data. A portable terminal owned by a person,
The traveling direction determination means includes
A reference vector deriving means for deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
Coordinate system conversion matrix calculation means for calculating a coordinate system conversion matrix that combines rotation matrices for the x-axis, y-axis, and z-axis to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system When,
Coordinate system conversion means for converting the plurality of acceleration vectors and the geomagnetic vector into the world coordinate system using the coordinate system conversion matrix;
Direction angle calculating means for calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the trajectory of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle; A mobile terminal characterized by.
前記座標系変換行列算出手段は、
前記重力ベクトルを前記世界座標系における鉛直下向きに回転移動させる第1の変換行列成分を算出し、
次に、前記地磁気ベクトルを前記世界座標系における北向きに回転移動させる第2の変換行列成分を算出し、
前記第1の変換行列成分及び前記第2の変換行列成分を合成し、前記センサ座標系を前記世界座標系へ変換するための座標系変換行列を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の携帯端末。
The coordinate system conversion matrix calculation means includes:
Calculating a first transformation matrix component for rotationally moving the gravity vector vertically downward in the world coordinate system;
Next, a second transformation matrix component for rotating the geomagnetic vector in the north direction in the world coordinate system is calculated,
2. The coordinate system conversion matrix for converting the sensor coordinate system into the world coordinate system is calculated by combining the first conversion matrix component and the second conversion matrix component. Mobile devices.
第1の変換行列成分は、前記重力ベクトルのyz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Axと、その重力ベクトルのxz成分を、z軸の負の方向まで回転させる回転行列Ayとに基づいて算出し、
第2の変換行列成分は、前記地磁気ベクトルのxy成分を、x軸の正の方向まで回転させる回転行列Azとして算出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の携帯端末。
The first transformation matrix component includes a rotation matrix Ax that rotates the yz component of the gravity vector in the negative z-axis direction, and a rotation matrix Ay that rotates the xz component of the gravity vector in the negative z-axis direction. And based on
3. The mobile terminal according to claim 1, wherein the second transformation matrix component is calculated as a rotation matrix Az that rotates the xy component of the geomagnetic vector to a positive direction of the x-axis.
前記加速度センサから入力された前記加速度データを、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎に区分し、前記進行方向決定手段へ出力する歩行タイミング決定手段と、
前記進行方向決定手段から出力された、前記歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する方向転換判定手段と
を更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の携帯端末。
The acceleration data input from the acceleration sensor is divided for each number of steps, or for each time unit based on the number of steps, and the walking timing determining means for outputting to the traveling direction determining means,
The apparatus further comprises direction change determination means for determining whether or not the direction change has been made for each of the number of steps output from the direction of travel determination means or for each time unit based on the number of steps. Item 4. The mobile terminal according to any one of Items 1 to 3.
歩行者の歩行の向き、即ち、加速度面の前方を決定する前方決定手段を更に有し、
前記前方決定手段は、前記加速度センサから出力された加速度データ列における合成加速度の連続するピーク点のうち大きい方を、加速度面の前方として決定し、その旨を前記方向転換判定手段へ通知することを特徴とする請求項4に記載の携帯端末。
It further has a forward determining means for determining the direction of walking of the pedestrian, that is, the front of the acceleration surface,
The forward determination means determines the larger one of the continuous peak points of the composite acceleration in the acceleration data string output from the acceleration sensor as the front of the acceleration surface, and notifies the direction change determination means to that effect. The mobile terminal according to claim 4.
前記基準ベクトル導出手段に入力される前記加速度データ及び前記地磁気データについて、
所定時間範囲のデータをメモリし、最大値及び最小値から所定割合のデータを除去するフィルタ手段を更に有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の携帯端末。
About the acceleration data and the geomagnetic data input to the reference vector deriving means,
6. The portable terminal according to claim 1, further comprising a filter unit that stores data in a predetermined time range and removes a predetermined ratio of data from a maximum value and a minimum value.
前記方向角算出手段から出力された前記方向角θについて、
所定時間範囲の方向角θをメモリし、当該方向角θの前後の変化が所定角度閾値以上となっている方向角θを除去する補正手段を更に有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の携帯端末。
For the direction angle θ output from the direction angle calculation means,
7. The apparatus according to claim 1, further comprising correction means for storing a direction angle θ in a predetermined time range and removing the direction angle θ in which a change before and after the direction angle θ is equal to or greater than a predetermined angle threshold. The portable terminal of any one of Claims.
3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを、前記加速度データ及び前記地磁気データから前記歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段として機能させる携帯端末用のプログラムであって、
前記進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
センサ座標系の前記重力ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する座標系変換行列算出手段と、
前記座標系変換行列を用いて、前記複数の加速度ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、前記世界座標系に変換する座標系変換手段と、
前記世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する方向角算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯端末用のプログラム。
A computer having an acceleration sensor that outputs triaxial acceleration data and a geomagnetic sensor that outputs triaxial geomagnetic data, and is mounted on a portable terminal carried by a pedestrian is obtained from the acceleration data and the geomagnetic data. A program for a portable terminal that functions as a traveling direction determining means for determining a traveling direction of the pedestrian,
The traveling direction determination means includes
A reference vector deriving means for deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
Coordinate system conversion matrix calculation means for calculating a coordinate system conversion matrix that combines rotation matrices for the x-axis, y-axis, and z-axis to convert the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into the world coordinate system When,
Coordinate system conversion means for converting the plurality of acceleration vectors and the geomagnetic vector into the world coordinate system using the coordinate system conversion matrix;
The computer functions as a direction angle calculation means for calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the trajectory of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system to the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle. A program for a portable terminal characterized by causing the program to be executed.
3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末について、前記加速度データ及び前記地磁気データから前記歩行者の進行方向を決定する進行方向決定方法であって、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する第1のステップと、
センサ座標系の前記重力ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、世界座標系に変換するために、x軸、y軸及びz軸毎の回転行列を組み合わせた座標系変換行列を算出する第2のステップと、
前記座標系変換行列を用いて、前記複数の加速度ベクトル及び前記地磁気ベクトルを、前記世界座標系に変換する第3のステップと、
前記世界座標系にマッピングされた加速度ベクトル群の軌跡の地表面への正射影を表す近似直線と、北方位を表す軸との成す角を、方向角として算出する第4のステップと
を有することを特徴とする携帯端末の進行方向決定方法。
A portable terminal having an acceleration sensor that outputs triaxial acceleration data and a geomagnetic sensor that outputs triaxial geomagnetic data, and the progress of the pedestrian based on the acceleration data and the geomagnetic data. A traveling direction determination method for determining a direction,
Deriving a gravity vector in the direction of gravity from a plurality of acceleration vectors and selecting a geomagnetic vector corresponding to the gravity vector;
A second step of calculating a coordinate system transformation matrix combining a rotation matrix for each of the x-axis, y-axis, and z-axis to transform the gravity vector and the geomagnetic vector of the sensor coordinate system into a world coordinate system;
A third step of converting the plurality of acceleration vectors and the geomagnetic vector into the world coordinate system using the coordinate system conversion matrix;
And a fourth step of calculating an angle formed by an approximate straight line representing an orthogonal projection of the locus of the acceleration vector group mapped in the world coordinate system onto the ground surface and an axis representing the north direction as a direction angle. A method for determining a traveling direction of a mobile terminal.
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