JP2012237719A - 気圧センサを用いて昇降移動状態を推定する携帯装置、プログラム及び方法 - Google Patents
気圧センサを用いて昇降移動状態を推定する携帯装置、プログラム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶手段113と、気圧センサ101によって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する気圧変化検出手段111と、気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する気圧変化速度算出手段112と、気圧変化記憶手段に記憶された平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、昇降状態毎に、気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する昇降状態推定手段114とを有する。
【選択図】図4
Description
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶手段と、
気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する気圧変化検出手段と、
気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する気圧変化速度算出手段と、
気圧変化記憶手段に記憶された平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、昇降状態毎に、気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する昇降状態推定手段と
を有することを特徴とする。
昇降状態とは、[階段・昇り][階段・降り][エスカレータ・昇り][エスカレータ・降り][エレベータ・昇り]及び[エレベータ・降り]であり、
昇降状態推定手段は、昇降状態毎に、気圧変化速度vにおける推定確率fu(v)を、以下のように算出する
昇降状態推定手段によって、所定時間で昇降状態がN回推定された中で、ある昇降状態uがNu回推定された場合、当該昇降状態における重み係数wを、
wu=Nu/N
によって算出する重み係数算出手段を更に有し、
昇降状態推定手段は、昇降状態の推定確率fu(v)毎に、重み係数wuを乗算し、その乗算値Hu(v)が最も高い値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する
Hu(v)=fu(v)×wu
ことも好ましい。
昇降状態推定手段によって当該昇降状態が推定された際に、気圧変化記憶手段に記憶された当該昇降状態の平均vu ̄を、気圧変化速度算出手段よって算出された気圧変化速度vに更新する平均速度更新手段を更に有することも好ましい。
平均速度更新手段は、気圧変化検出手段によって気圧変化が検出されなかった際に、気圧変化記憶手段に対して更新された当該昇降状態の平均vu ̄を、元の平均vu ̄に戻すことも好ましい。
全ての昇降状態の推定確率fu(v)の総和Σa∈Kfa(v)に対する、推定された昇降状態の推定確率fu(v)の割合を、当該昇降状態における推定信頼度ruとして
ru=fu(v)/Σa∈Kfa(v) (K=全ての昇降状態)
算出する推定信頼度算出手段を更に有し、
平均速度更新手段は、推定信頼度ruが所定閾値θ以下である場合、気圧変化記憶手段に記憶された当該昇降状態の平均vu ̄を更新しない
ことも好ましい。
全ての昇降状態の推定確率fu(v)の総和Σa∈Kfa(v)に対する、推定された昇降状態の推定確率fu(v)の割合を、当該昇降状態における推定信頼度ruとして
ru=fu(v)/Σa∈Kfa(v) (K=全ての昇降状態)
算出する推定信頼度算出手段を更に有し、
推定信頼度ruが高いほど、気圧変化記憶手段に記憶された昇降状態毎の分散σu 2を小さくする分散値更新手段と
を更に有することも好ましい。
当該携帯装置は、加速度センサを更に内蔵し、
加速度センサによって計測された時間経過に伴う加速度値から、当該携帯装置を所持したユーザの歩行状態/停止状態を推定する歩行状態推定手段を更に有し、
昇降状態推定手段は、歩行状態推定手段によって推定された歩行状態/停止状態を用いて、以下の昇降状態のいずれかであることを推定する
[歩行状態]+[高度変化有り]=[階段又はエスカレータの昇降]
[歩行状態]+[高度変化無し]=[平地歩行]
[停止状態]+[高度変化有り]=[エレベータの昇降]
[停止状態]+[高度変化無し]=[停止]
ことも好ましい。
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶手段と、
気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する気圧変化検出手段と、
気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する気圧変化速度算出手段と、
気圧変化記憶手段に記憶された平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、昇降状態毎に、気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する昇降状態推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶部を有し、
気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する第1のステップと、
気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する第2のステップと、
気圧変化記憶部に記憶された平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、昇降状態毎に、気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する第3のステップと
を有することを特徴とする。
[平地歩行] :気圧・変化なし (加速度・変化あり)
[階段・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化あり)
[階段・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化あり)
[平地停止] :気圧・変化なし (加速度・変化なし)
[エスカレータ・昇り]:気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エスカレータ・降り]:気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
図2(b)のグラフは、[階段・昇り]における気圧の変化を表す。ここで、気圧値は、比較的長い時間間隔(200〜1000)で、比較的緩く(気圧変化が低速)、且つ、段々に、変化していることが理解できる。
図2(c)のグラフは、[エスカレータ・昇り]における気圧の変化を表す。ここで、気圧値は、(a)及び(b)との中間の時間間隔(100〜600)で、比較的緩く(気圧変化が低速)、且つ、滑らかに、変化していることが理解できる。
このような、時間経過に伴う気圧の変化は、移動設備(階段、エスカレータ又はエレベータ)によって明確に違いが生じる。
(1)「エレベータ」の気圧変化速度の正規分布によれば、気圧変化速度の平均値vは、比較的高速(例えばv=3[Pa/s])であって、分散値σ2は比較的小さい(σ=1.2)。
(2)「階段」の気圧変化速度の正規分布によれば、気圧変化速度の平均値vは、比較的低速(例えばv=2[Pa/s])であって、分散値σ2も比較的大きい(σ=1.8)。
(3)「エスカレータ」の気圧変化速度の正規分布によれば、気圧変化速度の平均値vは、階段とエレベータの中間の速度(例えばv=2.4[Pa/s])であって、分散値σ2も中間の値(σ=1.5)となっている。
このように、昇降状態が異なれば、単位時間当たりの気圧変化速度も異なることとなる。
[所定閾値θp未満]
[平地歩行] :気圧・変化なし (加速度・変化あり)
[平地停止] :気圧・変化なし (加速度・変化なし)
[所定閾値θp以上]
[階段・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化あり)
[階段・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化あり)
[エスカレータ・昇り]:気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エスカレータ・降り]:気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
v=(pt+tp−pt)/tp
pt :時刻tにおける気圧値
pt+tp:時刻tから単位時間tp経過後の時刻t+tpにおける気圧値
算出された気圧変化速度vは、昇降状態推定部114へ出力される。
[v>0の場合]:気圧が上昇
[階段・降り]
[エスカレータ・降り]
[エレベータ・降り]
[v<0の場合]:気圧が下降
[階段・昇り]
[エスカレータ・昇り]
[エレベータ・昇り]
f(vt)=α・vt-1+(1−α)・f(vt-1)
但し、f(vt)は、時刻tにおける指数移動平均フィルタ後の値である。その後、同様に、指数移動平均に基づく気圧変化速度vを算出していく。
vu ̄:気圧変化記憶部に記憶された昇降状態uにおける気圧変化速度の平均値
σu:気圧変化記憶部に記憶された昇降状態uにおける気圧変化速度の分散値
v:気圧変化速度算出部から出力された気圧変化速度
fu(v):当該気圧変化速度における、当該昇降状態uの推定確率
G=√(Gx2+Gy2+Gz2)
Gx:x軸の加速度値
Gy:y軸の加速度値
Gz:z軸の加速度値
歩行状態:分散値σが大きい
停止状態:分散値σが小さい
従って、歩行状態/静止状態を判定する最も簡単な実施形態としては、以下のように区分することができる。
分散値σが所定閾値θw以上である:[歩行状態]
分散値σがθw未満である :[停止状態]
[所定閾値θp未満]+[歩行状態]
[平地歩行] :気圧・変化なし (加速度・変化あり)
[所定閾値θp未満]+[停止状態]
[平地停止] :気圧・変化なし (加速度・変化なし)
[所定閾値θp以上]+[歩行状態]
[階段・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化あり)
[階段・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化あり)
[所定閾値θp以上]+[停止状態]
[エスカレータ・昇り]:気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エスカレータ・降り]:気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・昇り] :気圧・下降変化あり(加速度・変化なし)
[エレベータ・降り] :気圧・上昇変化あり(加速度・変化なし)
wu=Nu/N
算出された重み係数wuは、昇降状態推定部114へ戻される。
Hu(v)=fu(v)×wu
そして、その乗算値Hu(v)が最も高い値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する。
(S61の時間範囲)昇降状態が6回推定された中で、N平地歩行は3回推定されたために、重み係数w平地歩行=3/6=0.50が、f平地歩行(v)に乗算される。また、N階段・昇りは2回推定されたために、重み係数w階段・昇り=2/6=0.33が、f階段・昇り(v)に乗算される。更に、Nエスカレータ昇りは1回推定されたために、重み係数wエスカレータ昇り=1/6=0.16が、fエスカレータ昇り(v)に乗算される。
(S62の時間範囲)昇降状態が6回推定された中で、N階段・昇りは2回推定されたために、重み係数w階段・昇り=2/6=0.33が、f階段・昇り(v)に乗算される。更に、Nエスカレータ昇りは4回推定されたために、重み係数wエスカレータ昇り=4/6=0.66が、fエスカレータ昇り(v)に乗算される。
S63以降も、同様に算出される。
ru=fu(v)/Σa∈Kfa(v) (K=全ての昇降状態)
σu 2=σ2 u×β/ru
β:0<β≦θβ
101 気圧センサ
102 加速度センサ
111 気圧変化検出部
112 気圧変化速度算出部
113 気圧変化記憶部
114 昇降状態推定部
115 歩行状態推定部
116 重み係数算出部
117 推定信頼度算出部
118 平均速度更新部
119 分散値更新部
12 アプリケーション処理部
Claims (11)
- 気圧センサを内蔵した携帯装置であって、
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶手段と、
前記気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する気圧変化検出手段と、
前記気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する気圧変化速度算出手段と、
前記気圧変化記憶手段に記憶された前記平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、前記昇降状態毎に、前記気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する昇降状態推定手段と
を有することを特徴とする携帯装置。 - 前記昇降状態推定手段によって、所定時間で昇降状態がN回推定された中で、ある昇降状態uがNu回推定された場合、当該昇降状態における重み係数wを、
wu=Nu/N
によって算出する重み係数算出手段を更に有し、
前記昇降状態推定手段は、前記昇降状態の推定確率fu(v)毎に、前記重み係数wuを乗算し、その乗算値Hu(v)が最も高い値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する
Hu(v)=fu(v)×wu
ことを特徴とする請求項2に記載の携帯装置。 - 前記重み係数算出手段は、前記気圧変化検出手段によって気圧変化が検出されなかった際に、前記重み係数をリセットすることを特徴とする請求項3に記載の携帯装置。
- 前記昇降状態推定手段によって当該昇降状態が推定された際に、前記気圧変化記憶手段に記憶された当該昇降状態の平均vu ̄を、前記気圧変化速度算出手段よって算出された気圧変化速度vに更新する平均速度更新手段を更に有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の携帯装置。
- 前記平均速度更新手段は、前記気圧変化検出手段によって気圧変化が検出されなかった際に、前記気圧変化記憶手段に対して更新された当該昇降状態の平均vu ̄を、元の平均vu ̄に戻すことを特徴とする請求項5に記載の携帯装置。
- 全ての昇降状態の推定確率fu(v)の総和Σa∈Kfa(v)に対する、推定された昇降状態の推定確率fu(v)の割合を、当該昇降状態における推定信頼度ruとして
ru=fu(v)/Σa∈Kfa(v) (K=全ての昇降状態)
算出する推定信頼度算出手段を更に有し、
前記平均速度更新手段は、前記推定信頼度ruが所定閾値θ以下である場合、前記気圧変化記憶手段に記憶された当該昇降状態の平均vu ̄を更新しない
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の携帯装置。 - 全ての昇降状態の推定確率fu(v)の総和Σa∈Kfa(v)に対する、推定された昇降状態の推定確率fu(v)の割合を、当該昇降状態における推定信頼度ruとして
ru=fu(v)/Σa∈Kfa(v) (K=全ての昇降状態)
算出する推定信頼度算出手段を更に有し、
前記推定信頼度ruが高いほど、前記気圧変化記憶手段に記憶された昇降状態毎の分散σu 2を小さくする分散値更新手段と
を更に有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の携帯装置。 - 当該携帯装置は、加速度センサを更に内蔵し、
前記加速度センサによって計測された時間経過に伴う加速度値から、当該携帯装置を所持したユーザの歩行状態/停止状態を推定する歩行状態推定手段を更に有し、
前記昇降状態推定手段は、前記歩行状態推定手段によって推定された歩行状態/停止状態を用いて、以下の昇降状態のいずれかであることを推定する
[歩行状態]+[高度変化有り]=[階段又はエスカレータの昇降]
[歩行状態]+[高度変化無し]=[平地歩行]
[停止状態]+[高度変化有り]=[エレベータの昇降]
[停止状態]+[高度変化無し]=[停止]
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の携帯装置。 - 気圧センサを内蔵した携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶手段と、
前記気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する気圧変化検出手段と、
前記気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する気圧変化速度算出手段と、
前記気圧変化記憶手段に記憶された前記平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、前記昇降状態毎に、前記気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する昇降状態推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯装置用のプログラム。 - 気圧センサを内蔵した携帯装置を用いた昇降状態推定方法であって、
昇降状態毎に、その昇降状態時における気圧変化速度に基づく平均vu ̄及び分散σu 2を予め記憶した気圧変化記憶部を有し、
前記気圧センサによって計測された時間経過に伴う気圧値について、所定時間範囲に所定閾値以上で変化したか否かを検出する第1のステップと、
前記気圧変化検出手段によって真と判定された際、当該気圧値における気圧変化速度vを算出する第2のステップと、
前記気圧変化記憶部に記憶された前記平均vu ̄及び分散σu 2を用いて、前記昇降状態毎に、前記気圧変化速度vにおける正規確率分布を算出し、最も高い確率値となる昇降状態を、当該昇降状態として推定する第3のステップと
を有することを特徴とする昇降状態推定方法。
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