JP2010145180A - 携帯ナビゲーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
ナビゲーション開始位置において、ユーザが進行予定方向に携帯端末3を向けて方向設定ボタンを押圧する進行方向設定操作を受け付けて、その操作時における携帯端末3の方位をユーザの進行予定方向として記憶する進行方向記憶手段32aを備える。また、保持状態における、携帯端末3が向く方位を携帯保持方向として記憶する保持方向記憶手段32bを備える。さらに、ユーザの歩数を検出する歩数検出手段21を備える。また、進行予定方向と携帯保持方向との関係から、ユーザの進行方向を検出する進行方向検出手段23を備える。そして、予め記憶されたユーザの歩幅と、歩数と、ユーザの進行方向とから、ユーザの現在位置を算出し、地図情報とともに表示する。
【選択図】図1
Description
そこで、歩行者向けのナビゲーション装置として、3軸磁気センサと3軸加速度センサとを用いて、歩行者の進行方向および歩数を検出するものが開発されている(下記特許文献2)。これらのセンサを用いれば、携帯端末の姿勢に関係なく、歩行者の進行方向を検出することができる。また、歩行者の歩幅が予め設定されていれば、上記進行方向と歩数とにより、GPS電波が届かない場所でも歩行者の現在位置を算出できる。
携帯端末に設けられ、互いに直交する3軸方向における地磁気の各強度を測定する3軸磁気センサと、
上記携帯端末に設けられ、上記3軸方向における重力加速度の各強度を測定する3軸加速度センサと、
上記3軸方向における、上記地磁気と上記重力加速度との測定値に基づいて、上記携帯端末が向く方位を算出する姿勢算出手段と、
ナビゲーション開始位置において、ユーザが進行予定方向に上記携帯端末を向けて方向設定ボタンを押圧する進行方向設定操作を受け付けて、その操作時における上記携帯端末の方位を上記ユーザの上記進行予定方向として記憶する進行方向記憶手段と、
上記ユーザにより、上記進行方向とは異なる方向に上記携帯端末を向けて保持する動作が行われた後に、その保持状態における上記携帯端末が向く方位を携帯保持方向として記憶する保持方向記憶手段と、
上記3軸加速度センサによって検知された加速度の時間変化に基づいて、上記ナビゲーション開始位置からの上記ユーザの歩数を検出する歩数検出手段と、
上記ユーザが歩行を開始した後に、上記姿勢算出手段によって算出された上記携帯端末の向く方位と、上記進行予定方向および上記携帯保持方向との関係から、上記ユーザの進行方向を検出する進行方向検出手段と、
予め記憶された上記ユーザの歩幅と、上記歩数と、上記進行方向検出手段により検出された上記ユーザの進行方向とから、該ユーザの現在位置を算出し、該現在位置を地図情報とともに表示する現在位置表示手段と、
を備えることを特徴とする携帯ナビゲーション装置にある(請求項1)。
本発明では、ユーザがGPS電波の届かない場所(地下街等)に行く場合、ナビゲーション開始位置にて、ユーザが、進行予定方向に携帯端末を向けて方向設定ボタンを押圧する進行方向設定操作を行う。例えば、ナビゲーションを開始すると当該操作を行うためのメニューが表示画面に表示され、ユーザがこのメニューの指示に従って操作することにより、上記進行方向設定操作が行われる。
この操作を行うことにより、ユーザの進行方向は、地球座標系における、北を0°とし右回りの角度θ1で表示される方位として記憶される。また、携帯端末の、地球座標系に対する姿勢S1(θ1、φ1、η1)が記憶される。
また、GPS受信装置は消費電力が大きいため、上述のようにGPSに頼らずにナビゲーションを行うことにより、携帯端末のバッテリーを長持ちさせることができる。
本発明(請求項1)において、上記ユーザによる、目的地の入力操作を受け付けて、上記ナビゲーション開始位置から上記目的地までの案内経路を、上記地図情報に重ねて表示する案内経路表示手段を備えることが好ましい(請求項2)。
このようにすると、ユーザが目的地を入力することにより、地下街等の、GPS電波が届かない場所で使用した場合でも、その目的地までの案内経路を表示することが可能になる。
上述したように、進行方向設定操作が行われた後、ユーザがポケット等に携帯端末を収納するのであるが、進行方向設定操作が行われた後、すぐに携帯保持方向を測定すると、携帯端末がポケット内で安定していない場合がある。その場合、携帯保持方向を正確に測定できなくなり、ユーザの進行方向を正確に算出できなくなる。
そのため、進行方向設定操作がされた後、歩数検出手段により検出された歩数が予め定められた値(例えば5〜7歩程度)を超えた際に、携帯保持方向を測定して記憶する。これにより、携帯端末が安定してから測定できるため、携帯保持方向を正確に測定できる。
このようにすると、歩行中に携帯端末がポケット等の中で倒れた場合でも、ユーザの進行方向を正確に算出することが可能になる。すなわち、ポケットに携帯端末を例えば縦方向に収納していた場合、携帯端末が倒れて横向きになることがある。この場合、ユーザの進行方向を正確に測定できなくなってしまうが、上記進行方向補正手段を具備することにより、この不具合を回避できる。
具体的には、3軸加速度センサを用いて重力加速度の方向を監視し、重力加速度が急に変化した場合に、携帯端末が倒れたと判断する。そして、倒れた後の携帯端末の姿勢をS’(θ’、φ’、η’)を測定する。S’とS2は、S’=B・S2となる回転行列Bを介して結ばれる。
このようにすると、携帯端末の向く方位を正確に測定しやすくなる。すなわち、上記Y軸は携帯端末の長手方向を向いているため、ユーザが進行方向設定操作を行った場合には、この長手方向(Y軸)を進行予定方向に向けて方向設定ボタンを押すことになる。そのため、ユーザが指し示す方向をそのまま進行予定方向として入力することができる。
本発明の実施例にかかる携帯ナビゲーション装置につき、図1〜図13を用いて説明する。
図1に、本例にかかる携帯ナビゲーション装置1の概念図を示し、図2にブロック図を示す。図1に示すごとく、本例の携帯ナビゲーション装置1は、携帯端末3(図3参照)に設けられ、互いに直交する3軸(X軸,Y軸,Z軸)方向における地磁気Mの各強度を測定する3軸磁気センサ62を備える。
また、携帯端末3に設けられ、上記3軸方向における重力加速度Gの各強度を測定する3軸加速度センサ63を備える。
さらに、3軸方向における、地磁気Mと重力加速度Gとの測定値に基づいて、携帯端末3が向く方位θ(図4参照)を算出する姿勢算出手段20を備える。
そして、ナビゲーション開始位置において、ユーザ7(図5参照)が進行予定方向に携帯端末3を向けて方向設定ボタンを押圧する進行方向設定操作を受け付けて、その操作時における携帯端末3の方位をユーザ7の進行予定方向θ1として記憶する進行方向記憶手段32aを備える。
また、ユーザ7により、進行方向とは異なる方向に携帯端末3を向けて保持する動作(図6参照)が行われた後に、その保持状態における携帯端末3が向く方位を携帯保持方向θ2として記憶する保持方向記憶手段32bを備える。
さらに、3軸加速度センサ63によって検知された加速度の時間変化に基づいて、ナビゲーション開始位置からのユーザ7の歩数を検出する歩数検出手段21を備える(図9参照)。
また、ユーザ7が歩行を開始した後に、姿勢算出手段20によって算出された携帯端末3の向く方位θ3と、進行予定方向θ1および携帯保持方向θ2との関係から、ユーザ7の進行方向θ4を検出する進行方向検出手段23を備える(図9参照)
そして、予め記憶されたユーザ7の歩幅と、歩数と、進行方向検出手段23により検出されたユーザ7の進行方向θ4とから、ユーザ7の現在位置を算出し、現在位置を地図情報とともに表示する現在位置表示手段22を備える(図9、図11参照)。
図5、図7(A)に示すごとく、地下街等の、GPS電波が届かない場所に行く場合に、ユーザ7は進行予定方向に携帯端末3を向けて方向設定ボタン8を押圧する進行方向設定操作を行う。この操作を受けると携帯ナビゲーション装置1は、操作時における携帯端末3の姿勢S1(θ1、φ1、η1)を測定して記憶する。
具体的には、S2=A・S1となる回転行列を算出する。また、ユーザが歩行を開始した後の、ポケットに入れられた携帯端末の姿勢をS3(θ3、φ3、η3)とする。そして、その状態で仮にユーザが携帯端末を進行方向に向けたとした場合の、その携帯端末の姿勢をS4(θ4、φ4、η4)とする。センサを用いてS3を測定することにより、A−1・S3=S4から、上記姿勢S4(θ4、φ4、η4)を算出することができる。このθ4が、歩行中におけるユーザの進行方向θ4となる。
図8に示すごとく、プログラム31aを開始すると、表示部14(図2参照)に目標地点入力画面を表示する(ステップS1)。その後ステップS2に移り、ユーザ7が目標地点を入力したか否かを判断する。目標地点が入力されるまで上記入力画面を表示し続け、目標地点が入力された場合はYesと判断してステップS3に移る。
その後、ステップS6に移り、ユーザ7が所定歩数歩いたか否かを判定する。所定歩数とは、例えば5〜7歩程度である。ここでYesと判断された場合は、ステップS7に移り、携帯端末3の姿勢S2を、上記数式1を用いて測定し記憶する。このように、所定歩数歩いた後にS2を測定するのは、歩き始めた直後はポケット等に収納されている携帯端末3が不安定な場合があるからである。なお、ユーザ7の歩数は、3軸加速度センサ63(図1、図2参照)が測定した加速度の時間的変化を用いることにより検出する。
その後、ステップS9に移り、ユーザが歩行を開始した後の、携帯端末3の姿勢S3を測定する。そして、A−1・S3=S4から、姿勢S4(θ4、φ4、η4)を算出する。このθ4が、ユーザの進む方向である。
なお、この際、地図に記されている道路から、ユーザ7の現在位置が外れてしまった場合、ユーザ7が道路上に存在するように位置修正する、いわゆるマップマッチング処理を行うことが好ましい。
図示するごとく、ステップS9を処理した後ステップS9aに移り、携帯端末3の姿勢が変化したか否かを判断する。この判断は、3軸加速度センサ62により測定された、重力加速度に基づいて行う。すなわち、重力加速度の向きが急に変動した場合には、携帯端末3の姿勢が変化したと判断され、変動しない場合は、姿勢が変化しないと判断される。
各磁気センサ62は、地磁気を検出する磁気検出素子64を備えている。
各加速度センサ63は、加速度に応じて磁石体631が変位するように構成した磁石体変位ユニット630と、磁石体631の変位を検知する磁気検出ヘッド635とからなる。この磁気検出ヘッド635は、磁気センサ62と同じ仕様の磁気検出素子64を備えている。
本例の各磁気検出素子64は、以上のように、感磁体644の長手方向に作用する磁界の強度に応じた出力信号を、制御回路612を介して外部に出力する。
姿勢S1、S2、S3は、3軸磁気センサ62と3軸加速度センサ63とを用いて正確に求めることができるため、これらを使うことにより、ユーザの進行方向θ4を正確に算出することが可能となる。
このようにすると、ユーザ7が目的地を入力することにより、図11に示すごとく、地下街等の、GPS電波が届かない場所で使用した場合でも、その目的地までの案内経路80を表示することが可能になる。
上述したように、進行方向設定操作が行われた後、ユーザ7がポケット等に携帯端末3を収納するのであるが、進行方向設定操作が行われた後、すぐに姿勢S2を測定すると、携帯端末3がポケット内で安定していない場合がある。その場合、姿勢S2を正確に測定できなくなり、ユーザ7の進行方向θ4を正確に算出できなくなる。
そのため、進行方向設定操作がされた後、歩数検出手段21により検出された歩数が予め定められた値(例えば5〜7歩程度)を超えた際に、姿勢S2を測定して記憶する。これにより、携帯端末3が安定してから測定できるため、姿勢S2を正確に測定できる。
このようにすると、歩行中に携帯端末3がポケット等の中で倒れた場合でも、ユーザ7の進行方向θ4を正確に算出することが可能になる。すなわち、ポケットに携帯端末3を例えば縦方向に収納していた場合、携帯端末3が倒れて横向きになることがある。この場合、ユーザ7の進行方向θ4を正確に測定できなくなってしまうが、上記進行方向補正手段27を具備することにより、この不具合を回避できる。
このようにすると、携帯端末3の向く方位を正確に測定しやすくなる。すなわち、Y軸は携帯端末3の長手方向を向いているため、ユーザ7が進行方向設定操作を行った場合には、この長手方向(Y軸)を進行予定方向に向けて方向設定ボタンを押すことになる。そのため、ユーザ7が指し示す方向をそのまま進行予定方向θ1として入力することができる。
2 CPU
3 携帯端末
20 姿勢算出手段
21 歩数検出手段
22 現在位置表示手段
23 進行方向検出手段
32a 進行方向記憶手段
32b 保持方向記憶手段
62 3軸磁気センサ
63 3軸加速度センサ
M 地磁気
G 重力加速度
Claims (4)
- 歩行者を案内する携帯ナビゲーション装置であって、
携帯端末に設けられ、互いに直交する3軸方向における地磁気の各強度を測定する3軸磁気センサと、
上記携帯端末に設けられ、上記3軸方向における重力加速度の各強度を測定する3軸加速度センサと、
上記3軸方向における、上記地磁気と上記重力加速度との測定値に基づいて、上記携帯端末が向く方位を算出する姿勢算出手段と、
ナビゲーション開始位置において、ユーザが進行予定方向に上記携帯端末を向けて方向設定ボタンを押圧する進行方向設定操作を受け付けて、その操作時における上記携帯端末の方位を上記ユーザの上記進行予定方向として記憶する進行方向記憶手段と、
上記ユーザにより、上記進行方向とは異なる方向に上記携帯端末を向けて保持する動作が行われた後に、その保持状態における上記携帯端末が向く方位を携帯保持方向として記憶する保持方向記憶手段と、
上記3軸加速度センサによって検知された加速度の時間変化に基づいて、上記ナビゲーション開始位置からの上記ユーザの歩数を検出する歩数検出手段と、
上記ユーザが歩行を開始した後に、上記姿勢算出手段によって算出された上記携帯端末の向く方位と、上記進行予定方向および上記携帯保持方向との関係から、上記ユーザの進行方向を検出する進行方向検出手段と、
予め記憶された上記ユーザの歩幅と、上記歩数と、上記進行方向検出手段により検出された上記ユーザの進行方向とから、該ユーザの現在位置を算出し、該現在位置を地図情報とともに表示する現在位置表示手段と、
を備えることを特徴とする携帯ナビゲーション装置。 - 請求項1において、上記ユーザによる、目的地の入力操作を受け付けて、上記ナビゲーション開始位置から上記目的地までの案内経路を、上記地図情報に重ねて表示する案内経路表示手段を備えることを特徴とする携帯ナビゲーション装置。
- 請求項1または請求項2において、保持方向記憶手段は、上記進行方向設定操作がされた後、上記歩数検出手段により検出された上記歩数が予め定められた値を超えた際に、上記携帯保持方向を記憶することを特徴とする携帯ナビゲーション装置。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項において、上記重力加速度の測定値の変化に基づいて、上記保持状態における上記携帯端末の姿勢が変化したか否かを判断するとともに、該姿勢が変化したと判断した場合に、上記進行方向検出手段により検出される上記進行方向を補正する進行方向補正手段を備えることを特徴とする携帯ナビゲーション装置。
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