JP2011027518A

JP2011027518A - 測位装置及びプログラム

Info

Publication number: JP2011027518A
Application number: JP2009172661A
Authority: JP
Inventors: Masao Sanhongi; 正雄三本木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】使用者が意識的に装置本体の姿勢を修正しなくとも、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を良好に受信できるようにする。
【解決手段】測位手段と、を有する測位装置として用いられるコンピュータに、
測位装置本体が移動していることを検出すると、３軸加速度センサにより検出された３軸方向の加速度に基づいて重力方向の加速度を検知するとともに、当該重力方向とは逆方向を天面方向として検出する。そしてＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信する複数のアンテナから、この検出された天面方向と最も近い方向を向いているアンテナを選択し、この選択されたアンテナにて受信された測位用電波に基づいて現在位置を測位する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測位装置及びプログラムに関する。

近年になって、自動車のカーナビゲーションシステムとして採用されているＧＰＳ装置を個人で携帯可能な機器に内蔵させる提案がなされている。例えば、カメラ等において撮影状況関連情報として、ＧＰＳを利用して得られた経度、緯度、高度、及び時刻等の情報を得て、これらの情報を画像と共にフィルムに記録することなどが考えられている。

このＧＰＳ受信機のアンテナ部は常に天空に向ける必要があり、さもないと充分な受信ができず、必要な情報が得られないおそれがある。このような問題はカーナビゲーションシステムでも生じるが、そこにおいては、複数の受信アンテナを搭載し、ダイバーシティとして制御することにより解決を図っている。
このダイバーシティ制御の場合は、各アンテナでの受信状態を調べる必要があり、アンテナ毎に受信回路を設けるか、あるいはひとつの受信回路をアンテナ毎に時分割で用いることが考えられる。しかしながら、前者のようにパラレルに受信状態を調べるようにすると部品点数・コストの増大を招き、後者のようにシリアルに受信状態を調べるようにすると、時間がかかるという問題が生じる。

そこで、こうした個人向け携帯機器本体の姿勢を検知するための姿勢検知センサを設け、ＧＰＳのアンテナ部が略天空を向いていない場合は警告を発する提案がなされた（特許文献１）

特開平８−３３４８２１公報

特許文献１の構成に開示された姿勢検知センサ５０は、その図５に示すごとく、ループ状の空洞部５１と、空洞部５１内を自由に移動できるボール５２と、ボール５２の位置を検出する３個のＬＥＤ５３，５４，５５と、これらのＬＥＤの光を受ける受光素子５６が配置された構成からなる。ＬＥＤ５３，５４，５５をボール５２が無い状態で順次発光させたときの受光素子５６の出力は図６の如くなるが、この出力をＣＰＵ（II）３１に記憶させておき、検出すべき状態の出力と記憶させた出力を比較することで、起倒部２の姿勢、即ち傾きが検出される。

しかしながら、特許文献１に示す構成は、ＧＰＳ衛星の測位用電波を受信するタイミングを使用者が意識して決められるような機器であれば有効である。その受信タイミングになったときにアンテナを天空に向けるように、機器の姿勢を修正すればよいが、常時あるいは使用者の意識にかかわりなく一定タイミングで個人の行動履歴を記録しなければならないような、いわゆるマンナビゲーション装置に適用しようとすると、色々な問題が生じる。
例えば、こうした装置は、個人が手で、あるいは鞄やポケットに入れて持ち歩くことが多いため、意図しない動作やしぐさによりその装置本体の向きがくるくる変わる場合がある。しかも受信タイミングは使用者の意識に係りなく到来するため、装置本体の向き如何によっては受信できない状態が生じ、完全な行動履歴の記録ができなくなる恐れがある。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、使用者が意識的に装置本体の姿勢を修正しなくとも、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を良好に受信できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る測位装置は、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部にて受信された測位用電波に基づいて現在位置を測位する測位手段と、を有する測位装置において、前記アンテナ部が、互いに異なる方向を向いた複数のアンテナと、これら複数のアンテナのいずれかを選択するアンテナ選択手段と、で構成され、さらに、前記装置本体に対して加えられた、互いに直角なる３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、この３軸加速度センサにより検出された加速度に基づいて、前記装置本体が移動しているか否かを検出する移動検出手段と、この移動検出手段により前記装置本体が移動していることを検出している際に、前記３軸加速度センサにより検出された加速度に基づいて重力方向を検知するとともに、当該重力方向とは逆方向を天面方向として検出する天面方向検出手段と、前記複数のアンテナから、この天面方向検出手段により検出された天面方向と最も近い方向を向いているアンテナを選択するように、前記アンテナ選択手段を制御する選択制御手段と、を有することを特徴とする。

前記移動検出手段は、前記３軸加速度検出センサにより検出された加速度のうち、重力加速度を除いた残りの加速度の有無により、前記装置本体が移動しているか否かを検出することが望ましい。
また、前記移動検出手段は、装置本体に加えられる振動によりオンオフする振動検知スイッチからなり、当該スイッチがオンオフしているか否かにより、前記装置本体が移動しているか否かを検出する、ことが望ましい。

さらに本発明に係るプログラムは、互いに異なる方向を向いているとともに、夫々がＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信する複数のアンテナと、これら複数のアンテナのいずれかを選択するアンテナ選択手段と、で構成されるアンテナ部と、このアンテナ部にて受信された測位用電波に基づいて現在位置を測位する測位手段と、を有する測位装置として用いられるコンピュータに、移動検出手段により前記装置本体が移動していることを検出している際に、３軸加速度センサにより検出された互いに直角なる３軸方向の加速度に基づいて重力方向を検知するとともに、当該重力方向とは逆方向を天面方向として検出するステップと、前記複数のアンテナから、この検出された天面方向と最も近い方向を向いているアンテナを選択するように、前記アンテナ選択手段を制御するステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、測位装置本体の姿勢がいかなる方向を向いても、常に最適な形でＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信することが可能となる。しかも本発明は、３軸加速度センサを付加するだけで、従来のカーナビゲーションシステムのダイバーシティ制御のように部品点数やコスト、計測時間の増大等を招くことなく、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信することができる。

図１は、実施形態１に係る測位装置のブロック図。図２は、図１におけるＣＰＵの処理フローチャート。図３は、実施形態２に係る測位装置のブロック図。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明を適用した測位装置のブロック図である。図において、アンテナ部１は、アンテナ１ａ、１ｂ及び１ｃと、アンテナ切り替えスイッチ２とからなる。
各アンテナ１ａ、１ｂ及び１ｃは、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信するものであり、夫々異なる方向を向いて測位装置本体に設置されている。本実施形態においては、各アンテナは３次元空間において、Ｘ、Ｙ及びＺ軸夫々に沿う方向を向いて設置されている。そしてその中のＹ軸方向が天面方向として設定されている。
もちろん、各アンテナの方向はこれに限るものでなく、かつアンテナの本数も３本に限定されるものでなく、４本以上であってもよい。

アンテナ１ａ、１ｂ及び１ｃは、アンテナ切り替えスイッチ２に接続されている。このアンテナ切り替えスイッチ２は、接続されているアンテナのいずれかを選択し、そこで受信された測位用電波のみ、出力するように構成されている。いずれのアンテナを選択するかは、このアンテナ切り替えスイッチ２に供給される選択信号に基づいて決定される。

このアンテナ切り替えスイッチ２によって選択されたアンテナの測位用電波は、ＧＰＳ受信部３に送られる。このＧＰＳ受信部３は、この測位用電波に含まれる測位用データに基づき、この測位装置本体の現在位置を測位する。
こうして得られた現在位置は、ＣＰＵ４に送られる。

このＣＰＵ４には、プログラムＲＯＭ５、ワークＲＡＭ６、表示部７、入力スイッチ群８及び３軸加速度センサ９が接続される。
ここで、プログラムＲＯＭ５は、ＣＰＵ４にて行なわれる処理手順を示したプログラムを記億するものであり、ワークＲＡＭ６はこの処理を実行する際に用いられるデータを一時的に記億するものである。また表示部７は、これら処理結果やＧＰＳ受信部３から得られた現在位置を表示するものである。そして入力スイッチ群８は、この装置本体の使用者が必要な情報や指令をＣＰＵ４に入力するためのものである。

３軸加速度センサ９は、３次元空間上におけるＸ、Ｙ及びＺ軸夫々に沿う方向の加速度を独立に検出するセンサである。これら３つの軸のうち、Ｙ軸方向が天面方向と逆、つまり重力方向と一致するように構成されている。

図２は、このＣＰＵ４にて実行される処理手順を表わしたフローチャートである。
まず、３軸加速度センサ９にて検出された３軸方向の加速度を取り込む（ステップＳ１）。続いてこれら検出された加速度に基づいて測位装置本体が移動したか否かを判別する（ステップＳ２）。
これは具体的には、Ｙ軸方向は常に一定の加速度（９．８ｍ／Ｓ^２）が重力により加えられており、このＹ軸方向への加速度を減算することにより、測位装置本体に加えられた加速度を取得する。この取得された加速度がゼロであるなら、再び３軸加速度センサ９から加速度を取り込むステップＳ１の動作を繰り返す。逆に、当該取得された加速度がゼロでないなら、装置本体は移動しているものと判断してステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、３軸加速度センサ９により検出されたＸ、Ｙ及びＺの３軸方向のうち重力加速度の検出されている方向、本実施形態においてはＹ軸方向を検出する。
そしてこのＹ軸方向と逆方向、つまり天面方向を検出する（ステップＳ４）。
続いて、アンテナ部１のアンテナ１ａ、１ｂ及び１ｃのうち、検出された天面方向に最も近い方向に設置されたアンテナを選択する（ステップＳ５）。
これによりアンテナ１ａが選択された場合は、アンテナ切り替えスイッチ２に対して、アンテナ１ａをＧＰＳ受信部３に接続させる切り替え制御信号を供給する（ステップＳ６ａ）。また、アンテナ１ｂが選択された場合は、アンテナ切り替えスイッチ２に対して、アンテナ１ｂをＧＰＳ受信部３に接続させる切り替え制御信号を供給する（ステップＳ６ｂ）。さらに、アンテナ１ｃが選択された場合は、アンテナ切り替えスイッチ２に対して、アンテナ１ｃをＧＰＳ受信部３に接続させる切り替え制御信号を供給する（ステップＳ６ｃ）。

続くステップＳ７において、ＧＰＳ受信部３を起動させるとともに、接続されたアンテナにて受信されたＧＰＳ衛星からの測位用電波に基づく位置測位処理の実行を指示する。そして、このＧＰＳ受信部３にて測位された位置を取得し、装置本体の現在位置として表示部８に表示する（ステップＳ８）。この処理の後に再びステップＳ１の処理に戻り、前述の処理を繰り返す。

このように、本実施形態における測位装置においては、３軸加速度センサ９により検出される加速度から天面方向を割り出し、この天面方向に最も近い方向に設置されたアンテナを選択してＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信するようにしているため、持ち運びすることによって装置本体の向きがくるくる変わったとしても、常に受信に最適なアンテナで受信することができるため、安定して現在位置の測位が可能になる。
また、本実施形態においては、３軸加速度センサ９により、測位装置本体の移動を検出し、この移動が検出された場合のみ、ＧＰＳ受信部３を起動して測位処理を行なわせるように構成されている。これは測位装置の移動が検出されない場合、つまり使用者がいずれかの場所に静止して置いた場合は、移動中の場合と異なり、連続して測位処理を行なったとしても同一の位置が測位されるだけで意味がない。本実施形態では、この静止状態と移動状態とを区別し、移動状態のときのみ測位処理が行なわれるようにすることにより、消費電力を抑えて装置本体の電源に過大な負荷がかからないようにしている。

（実施形態２）
図３は、実施形態２を適用した測位装置のブロック図である。
前述の実施形態１では、装置本体の移動の検出は、３軸加速度センサ９により検出された重力加速度以外の加速度の有無により検出していたが、実施形態２においては、この移動の検出を、３軸加速度センサ９を用いずに行なうものである。
図３に示すとおり、図１に示された構成に加えて振動検知スイッチ１０が付加されている。
このスイッチ１０は、装置本体が静止している状態ではオフとなり、装置本体が移動したとき、それによって生じる振動によってオンオフを繰り返すように構成されている。

ＣＰＵ４は、このスイッチ１０がオンオフを繰り返していると判別された場合に、装置本体が移動していると判断し（ステップＳ２）、ステップＳ３に進む。以降の処理は実施形態１と同じである。

このように本実施形態においては、装置本体の移動の検出は、振動検知スイッチ１０により行なうため、移動検出のためのＣＰＵ４の処理が、３軸加速度センサ９を使用する場合に比べて簡単になる利点がある。

１アンテナ部
１ａ、１ｂ、１ｃアンテナ
２アンテナ切り替えスイッチ
３ＧＰＳ受信部
４ＣＰＵ
５プログラムＲＯＭ
６ワークＲＡＭ
７入力スイッチ群
８表示部
９３軸加速度センサ
１０振動検知スイッチ

Claims

ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信するアンテナ部と、
このアンテナ部にて受信された測位用電波に基づいて現在位置を測位する測位手段と、
を有する測位装置において、
前記アンテナ部が、互いに異なる方向を向いた複数のアンテナと、これら複数のアンテナのいずれかを選択するアンテナ選択手段と、で構成され、
さらに、前記装置本体に対して加えられた、互いに直角なる３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、
前記装置本体が移動しているか否かを検出する移動検出手段と、
この移動検出手段により前記装置本体が移動していることを検出している際に、前記３軸加速度センサにより検出された加速度に基づいて重力方向を検知するとともに、当該重力方向とは逆方向を天面方向として検出する天面方向検出手段と、
前記複数のアンテナから、この天面方向検出手段により検出された天面方向と最も近い方向を向いているアンテナを選択するように、前記アンテナ選択手段を制御する選択制御手段と、
を有する測位装置。
前記移動検出手段は、前記３軸加速度検出センサにより検出された加速度のうち、重力加速度を除いた残りの加速度の有無により、前記装置本体が移動しているか否かを検出する、請求項１記載の測位装置
前記移動検出手段は、装置本体に加えられる振動によりオンオフする振動検知スイッチからなり、当該スイッチがオンオフしているか否かにより、前記装置本体が移動しているか否かを検出する、請求項１記載の測位装置
互いに異なる方向を向いているとともに、夫々がＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信する複数のアンテナと、これら複数のアンテナのいずれかを選択するアンテナ選択手段と、で構成されるアンテナ部と、このアンテナ部にて受信された測位用電波に基づいて現在位置を測位する測位手段と、を有する測位装置として用いられるコンピュータに、
移動検出手段により前記装置本体が移動していることを検出している際に、３軸加速度センサにより検出された互いに直角なる３軸方向の加速度に基づいて重力方向を検知するとともに、当該重力方向とは逆方向を天面方向として検出するステップと、
前記複数のアンテナから、この検出された天面方向と最も近い方向を向いているアンテナを選択するように、前記アンテナ選択手段を制御するステップと、
を実行させるプログラム。