JP2014098613A - ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法 - Google Patents

ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014098613A
JP2014098613A JP2012250205A JP2012250205A JP2014098613A JP 2014098613 A JP2014098613 A JP 2014098613A JP 2012250205 A JP2012250205 A JP 2012250205A JP 2012250205 A JP2012250205 A JP 2012250205A JP 2014098613 A JP2014098613 A JP 2014098613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trajectory
angular velocity
values
value
gyro sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012250205A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5956914B2 (ja
Inventor
Daisuke Kamisaka
大輔 上坂
Shigeki Muramatsu
茂樹 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KDDI Corp
Original Assignee
KDDI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KDDI Corp filed Critical KDDI Corp
Priority to JP2012250205A priority Critical patent/JP5956914B2/ja
Publication of JP2014098613A publication Critical patent/JP2014098613A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5956914B2 publication Critical patent/JP5956914B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

【課題】専用装置を用いることなく必要な較正用パラメータを調整してジャイロセンサを較正することができる角速度測定装置を提供する。
【解決手段】本装置は、ジャイロセンサの較正用パラメータを所定範囲内の値の組に設定するパラメータ設定手段と、設定された値の組毎に、この値の組を有する較正用パラメータを用いて算出された補正後角速度に基づいて、各時点における向きを算出して、向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、設定された値の組毎に、決定された向き転換軌跡上のコーナー位置を決定し、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、算出された誤差が最小又は極小となる値の組を、較正用パラメータの較正結果に決定する較正決定手段とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ジャイロセンサを較正する技術に関する。
ジャイロセンサは、ジャイロスコープとも称され、角速度を検出するセンサである。従来、船、自動車等の自律航法に利用されてきたが、近年は、小型化が進展し、ビデオカメラ等の手振れ検出、ゲーム機のモーションセンシング、更にはナビゲーションシステムや自動運転システムにおいて盛んに活用されている。
ジャイロセンサでは、角速度検出値を利用する際、較正が重要となる。特に、小型化に適しており現在種々の機器に搭載されている振動ジャイロセンサについては、ゼロ点のドリフトが比較的に大きいので適宜の較正が必要となる。
このジャイロセンサの較正について、例えば特許文献１には、慣性測定装置（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ベースの加速度計及びジャイロスコープ）と、位置決めユニット（ＧＰＳ（Global Positioning System）装置）と、カルマンフィルタとを備え、ジャイロコンパスの整合を生成するナビゲーションシステムが開示されている。
また、特許文献２には、ジャイロスコープの出力がジャイロスコープの感度軸に沿って加えられた力及び入力周波数に比例することを利用し、加速度センサを用いてジャイロスコープの感度を補正する較正方法が開示されている。
さらに、非特許文献１には、歩行動作の立脚相においてセンサの速度がゼロとなることを利用してゼロ点補正（ＺＵＰＴ，Zero Velocity Updates）を実施する技術が記載されている。
また、非特許文献２には、センサに対して正確に等しい角速度を付与可能な多軸レートテーブルが開示されている。この多軸レートテーブルは、ジャイロスコープの感度の補正に利用される。
特開２００９−９８１２５号公報 特開２００６−５１４２９４号公報
Ojeda Lauro and Borenstein Johann, "Personal Dead-reckoningSystem for GPS-denied Environments", IEEE International Workshop onSafety, Security, and Rescue Robotics (SSRR2007) Rome Italy, September 27-29, 1-6ページ, 2007年 IDEAL AEROSMITH、「Model 1583 Three-AxisPositioning and Rate Table System」、［online］、［平成２４年１０月１３日検索］、インターネット＜URL: http://ideal-aerosmith.com/pdf/1583.pdf＞
通常、ジャイロセンサの較正は、オフセット及び感度といった較正用パラメータの全てを調整することによって完了する。しかしながら、上述したような従来技術をもってしても、必要な較正用パラメータの全ての調整には、専用装置が必要となっている。
例えば、特許文献１の技術は、ジャイロスコープの較正に、ＧＰＳ等の測位装置を必要とする。即ち、他の専用装置がなければ、ジャイロスコープを較正することができない。
また、非特許文献１のＺＵＰＴ技術は、オフセットのみを較正するものであり、感度を較正することはできない。さらに、継続的な補正を実施するため、センサを歩行者の足先に装着することを前提としている。従って、この技術をジャイロスコープを搭載した携帯端末などに適用する際には利便性の点で問題が生じる。厳密には足先でなくとも完全に静止した期間にＺＵＰＴを実施することは可能であるが、その場合、移動中（静止から静止までの間）は、測位誤差が蓄積し続ける問題が生じる。
また、特許文献２の技術では、ジャイロスコープの感度の較正に、重力がジャイロスコープの感度軸に沿って加わる状態で振動可能なテーブルを用意しなければならない。同様に、非特許文献２の技術も、ジャイロスコープの感度の較正に、多軸レートテーブルといった専用装置を利用する必要があり、利便性の点で問題がある。
そこで、本発明は、専用装置を用いることなく必要な較正用パラメータを調整してジャイロセンサを較正することができる角速度測定装置、較正プログラム、及び較正方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、ジャイロセンサを備えた角速度測定装置であって、
ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段と、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
を有する角速度測定装置が提供される。
この本発明による角速度測定装置では、少なくとも１つのパラメータは、オフセット及び感度であることも好ましく、
向き推定手段は、設定されたオフセット及び感度の値の組毎に、当該蓄積された角速度データから当該オフセットの値を差し引いた上で、当該感度の値によって大きさを補正した補正後角速度を算出することも好ましい。
また、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分における該基準軌跡部分からのずれを直進性誤差として算出する直進性誤差算出手段
を含むことも好ましい。
さらに、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きからのずれを平行性誤差として算出する平行性誤差算出手段
を含むことも好ましい。
さらにまた、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きに直交する向きからのずれを直交性誤差として算出する直交性誤差算出手段
を含むことも好ましい。
また、本発明による角速度測定装置の他の実施形態として、
加速度を測定する加速度センサと、
加速度センサから所定時間内に出力された加速度値に基づいてジャイロセンサが静止状態であるか否かを判定する静止判定手段とを更に有し、
少なくとも１つのパラメータは、オフセットを含み、
パラメータ設定手段は、静止判定手段が真の判定を行った際にジャイロセンサから出力される角速度値に基づいて、当該オフセットにおける較正の際の初期値を設定することも好ましい。
さらに、本発明による角速度測定装置の他の実施形態として、
地磁気を測定する地磁気センサを更に有し、
向き推定手段は、算出された当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出する際、当該向きの初期値を、地磁気センサの出力から算出された絶対方位角に基づいて決定することも好ましい。
本発明によれば、さらに、ジャイロセンサを備えた装置に搭載されたコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムであって、
上記装置は、ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を有しており、
上記プログラムは、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
してコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムが提供される。
本発明によれば、さらにまた、角速度を測定するジャイロセンサを較正するジャイロセンサ較正方法であって、
ジャイロセンサ較正方法は、ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を用いて較正を行うものであり、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する第１のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する第２のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する第３のステップと、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する第４のステップと
を有するジャイロセンサ較正方法が提供される。
本発明の角速度測定装置、較正プログラム、及び較正方法によれば、専用装置を用いることなく必要な較正用パラメータを調整してジャイロセンサを較正することができる。
本発明による角速度測定装置を所持して歩行する状況を説明するための概略図である。 本発明による携帯端末１の一実施形態を示す機能構成図である。 本発明に係る向き転換軌跡を説明するためのグラフ、及び向き転換軌跡におけるコーナー位置を説明するためのグラフである。 直進性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。 平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。 平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。 直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。 直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。 本発明によるジャイロセンサ較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明による角速度測定装置を所持して歩行する状況を説明するための概略図である。尚、図１において、本発明による角速度測定装置の一実施形態として携帯端末１が挙げられているが、角速度測定装置は当然、携帯端末に限定されるものではない。
図１（Ａ）によれば、ユーザは、携帯端末１を所持しながら建物内を歩行している。この携帯端末１は、角速度を測定可能なジャイロセンサ１００及びセンサ出力処理部１２０を備えている。ジャイロセンサ１００から出力される角速度情報を入力したセンサ出力処理部１２０は、ユーザの歩行による進行の向き及びその転換を計測し、決定する。
携帯端末１によれば、このような進行向きの転換の履歴を記録することによって、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置や地磁気センサを利用することなく、ユーザの所在位置の変化又は移動軌跡を把握することが可能となる。特に、工場内やビルの各フロア内等の建物内では、ＧＰＳ電波を捕捉することが困難である場合も多く、検出される地磁気も向き・強度共に乱されている場合も多い。従って、建物内では、ＧＰＳ装置や地磁気センサではなく、ジャイロセンサを利用して位置変化又は移動軌跡を測定することが、より正確な情報を得る点で重要となる。
同じく図１（Ａ）によれば、ユーザは、この携帯端末１を所持しながら建物内を歩行している。ユーザは、具体的に、入り口から建物内に入った後、建物内の廊下を直進したり、廊下の角で進行の向きを転換したり、更には机が真ん中に設置された部屋に入って部屋内を回ったりして、最後に建物の出口に向かう。ここで、歩行経路における進行向きの（曲がり角をなす）転換位置が、後述するコーナー位置に相当する位置となる。
携帯端末１は、このようなユーザの進行向き及びその転換に係る情報として、ジャイロセンサ１００から出力される角速度値を、上述したユーザの歩行中におけるサンプリング時刻毎に、ジャイロ較正部１１にある蓄積部に蓄積する。ジャイロ較正部１１は、これらの蓄積された角速度データを利用して、他の専用装置を用いることなく、ジャイロセンサ１００の較正を実施する。
具体的には、最初に、
ａ）ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となる少なくとも１つの較正用パラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する。
ここで、較正用パラメータは、オフセットＯｆ及び感度Ｓｔとすることができる。
次いで、
ｂ）設定された値又は値の組毎に、設定された値又は値の組を有する少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積部に蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、向きの時間履歴である「向き転換軌跡」を決定する。
ここで、オフセットＯｆ及び感度Ｓｔを較正用パラメータとした場合は、設定されたオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）毎に、蓄積された角速度データωｋからオフセットＯｆｉを差し引いた上で、感度Ｓｔｊによって大きさを補正した補正後角速度ωｋ’を算出する。
次いで、
ｃ）設定されたパラメータの値又は値の組毎に、決定された「向き転換軌跡」上の位置であって向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置Ｐｍを決定し、「向き転換軌跡」上において隣接する２つのコーナー位置Ｐｍの間をなす各「軌跡部分」と、「向き転換軌跡」上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置Ｐｍの間を結んだ、基準となる「基準軌跡部分」とを比較することによって、「向き転換軌跡」の「誤差」を算出する。
ここで、「向き転換軌跡」の「誤差」の形態としては、後に説明するように、
１）直進性誤差、 ２）平行性誤差、 ３）直交性誤差
が挙げられる。
その後、
ｄ）算出された「誤差」が最小又は極小となる値又は値の組を、較正用パラメータの較正結果に決定する。
この較正用パラメータの較正結果は、ジャイロ制御部１１４に出力され、ジャイロ制御部１１４は、この較正結果を用いて、その後のジャイロセンサ１００から出力される角速度値をより正確な値に調整する。
以上説明したように、携帯端末１では、何ら専用装置を用いることなくジャイロセンサを較正することが可能となる。
特に、設定された較正用パラメータの値の組毎に、「向き転換軌跡」の「誤差」を算出することによって、最適な較正用パラメータの値の組を決定することができる。その結果、較正に必要となる較正用パラメータを全て、例えばオフセット及び感度の両方、を較正することが可能となる。
さらに、携帯端末１では、非特許文献１に記載されたゼロ点補正（ＺＵＰＴ）技術のように、センサの保持位置を特定の箇所に限定するといった必要がない。
また、本発明の較正方法は、当然に、図１（Ａ）に示したようなユーザの建物内での移動によって収集・蓄積された角速度データに基づいて実施される形態に限定されない。図１（Ｂ）に示したように、市街地での移動によって収集・蓄積された角速度データに基づいて実施されてもよい。
図１（Ｂ）によれば、ユーザは、携帯端末１を所持しながら市街地の道路（歩道）を直進したり、交差点で進行の向きを転換したり、更には大通りから細い路地に入って通り向けたりして、目的地に向かう。携帯端末１は、このようなユーザの進行向き及びその転換に係る情報として、ジャイロセンサ１００から出力される角速度値を、サンプリング時刻毎にジャイロ較正部１１の蓄積部に蓄積する。ジャイロ較正部１１は、蓄積された角速度データを利用して、他の専用装置を用いることなく、ジャイロセンサ１００の較正を実施することができるのである。
［携帯端末１の機能構成］
図２は、本発明による携帯端末１の一実施形態を示す機能構成図である。
図２によれば、携帯端末１は、ジャイロセンサ１００と、ログ蓄積部１０１と、プロセッサ・メモリとを有する。さらに、加速度センサ１０２及び地磁気センサ１０３を有することも好ましい。ここで、プロセッサ・メモリは、プログラムを実行することによってその機能を実現させる。
また、プロセッサ・メモリは、機能構成部として、パラメータ設定部１１０と、向き推定部１１１と、軌跡評価部１１２と、較正決定部１１３と、ジャイロ制御部１１４と、センサ出力処理部１２０とを有する。また、加速度センサ１０２が搭載された場合、更に静止判定部１１６を有することも好ましい。
ジャイロセンサ１００は、角速度を検出するジャイロスコープであって、向きの転換（変化）を検知・測定する向き転換測定部として機能することができる。ジャイロセンサ１００として、例えば、振動したアームに作用するコリオリ力による構造体の変形から角速度を検出する３軸タイプの振動ジャイロセンサを用いることができる。ここで、構造体は、水晶、圧電セラミックス等の圧電材料を素材として、ダブルＴ型、音叉型、Ｈ型、三角柱、円柱等の形状に形成されたものである。また、構造体を、シリコン等を素材として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で形成することもできる。さらに、ジャイロセンサ１００として、流体式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ等を採用することも可能である。
ログ蓄積部１０１は、ジャイロセンサ１００から出力された角速度値を逐次、例えばサンプリング時刻毎に、蓄積する。ここで、角速度値は、測定時刻（サンプリング時刻）に紐付けられて記録されることが好ましい。
加速度センサ１０２は、加速度測定部であり、例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成された、例えば静電容量方式又はピエゾ抵抗方式による、３軸タイプの加速度計測計とすることができる。加速度センサ１０２として、重力加速度を計測し、携帯端末１を所持したユーザの歩数をカウントすることが可能な加速度センサを用いることも好ましい。
地磁気センサ１０３は、例えば、磁気抵抗（AMR、GMR又はTMR）効果、磁気インピーダンス（MI）効果、フラックスゲート（FG）方式又はホール効果を利用して地磁気を測定する３軸タイプの地磁気計測計とすることができる。尚、この地磁気センサ１０３と加速度センサ１０２とを組み合わせて、携帯端末１の方位を測定する方位測定部とすることも可能である。
パラメータ設定部１１０は、ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となる少なくとも１つの較正用パラメータ（例えばオフセット及び感度）を、所定範囲内の値又は値の組に設定する。特に、較正用パラメータの初期値（パラメータ探索開始値）を、種々の手法又は予めの設定によって決定する。
向き推定部１１１は、設定された較正用パラメータの値又は値の組毎に、設定された値又は値の組を有する少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する。
軌跡評価部１１２は、
ａ）設定された較正用パラメータの値又は値の組毎に、決定された向き転換軌跡上の位置であって向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定するコーナー決定部１１２ａと、
ｂ）向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、向き転換軌跡の誤差を算出する誤差算出部１１２ｂと
を有している。
尚、向き推定部１１１と軌跡評価部１１２とは、パラメータ探索部をなす。パラメータ探索部では、較正用パラメータの値又は値の組毎に、蓄積された角速度データから向き転換軌跡が決定され、決定された向き転換軌跡におけるコーナー位置が決定されて、この向き転換軌跡の誤差が算出されるのである。
また、誤差算出部１１２ｂは、直進性誤差算出部１１２ｂｌと、平行性誤差算出部１１２ｂｐと、直交性誤差算出部１１２ｂｏとを有している。これらの機能構成部における直進性誤差の算出、平行性誤差の算出、及び直交性誤差の算出については、後に図４〜図８を用いて詳細に説明を行う。
較正決定部１１３は、誤差算出部１１２ｂで算出された誤差が最小又は極小となる値又は値の組を、少なくとも１つの較正用パラメータの較正結果に決定する。
ジャイロ制御部１１４は、較正決定部１１３で決定された較正結果を用いて、その後のジャイロセンサ１００から出力される角速度信号をより正確な値に調整するべく、入力した較正結果に基づいてセンサ出力処理部１２０を制御する。具体的には、例えば較正用パラメータとしてオフセット及び感度を採用した場合、オフセット及び感度の較正値をセンサ出力処理部１２０に出力し、センサ出力処理部１２０に、この較正値をもってジャイロセンサ１００からの角速度出力値を処理させ、より正確な角速度値を出力させる。
尚、ジャイロ制御部１１４は、オフセット及び感度の較正値をセンサ出力処理部１２０に出力して較正（校正）を実施させる代わりに、又は実施させるとともに、この較正値に基づいて、ジャイロセンサ１００の（ＭＥＭＳ部分等の）機構部分を較正することも可能である。
静止判定部１１６は、加速度センサ１０２から所定時間内に出力された加速度値に基づいて、ジャイロセンサ１００（携帯端末１）が静止状態であるか否かを判定する。この場合、パラメータ設定部１１０は、静止判定部１１６が真の判定を行った際にジャイロセンサ１００から出力される角速度値に基づいて、オフセットにおける較正の際の初期値（探索開始値）を設定することも好ましい。
以上、携帯端末１の一実施形態における機能構成を説明したが、本発明による角速度測定装置は、当然に、この実施形態に限定されるものではない。例えば、誤差算出部１１２ｂにおいて、向き転換軌跡の誤差の算出について、ユーザの移動する環境において想定される向きの変換量（相対方位角の変化分）の１つが所定の角度、例えば４５°、である場合、平行性誤差及び直交性誤差の算出に代えて、この所定の角度（４５°）の向き転換からの誤差を算出することも可能である。
図３（Ａ）は、本発明に係る向き転換軌跡を説明するためのグラフである。また、図３（Ｂ）は、向き転換軌跡におけるコーナー位置を説明するためのグラフである。
［パラメータ初期値設定］
最初に、図３（Ａ）に示したような向き転換軌跡を生成するための手順を説明する。まず、ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となるオフセットＯｆ及び感度Ｓｔ（較正用パラメータ）の初期値（探索開始値）を決定する。
オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０は、静止時のジャイロスコープ１００（図２）からの出力値によって決定可能である。具体的には、静止判定部１１６（図２）が、加速度センサ１０２（図２）から所定時間内に出力された加速度値に基づいて静止状態であると判定した際の、当該所定時間内における、ジャイロスコープ１００から出力された角速度値の平均値を、オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０とすることができる。
ここで、静止判定部１１６は、加速度センサ１０２から所定時間内に出力された加速度値の大きさの標準偏差が所定の閾値Ｖ以下である際、静止状態であると判定することも好ましい。具体的に、出力される加速度値を３軸加速度ベクトルａ＝（ａｘ，ａｙ，ａｚ）とすると、その大きさ｜ａ｜は、
（１） ｜ａ｜＝（ａｘ ２＋ａｙ ２＋ａｚ ２）０.５
となる。所定時間Ｔａ内に検出されたｋ個のサンプルである加速度値をａｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｋ）とし、ａｉの大きさの平均値をａｖ｜ａ｜とすると、次式
（２） （Σｉ（｜ａｉ｜−ａｖ｜ａ｜）２／ｋ）０.５≦Ｖ
の条件が成立する際、静止判定部１１６は、静止状態であると判定することができる。ここで、Σｉは、ｉについての総和（Summation）である。
一方、加速度センサ１０２及び静止判定部１１６を使用しない（できない）場合、ユーザに明示的に（例えばディスプレイに表示する形で）所定時間の静止を指示し、当該所定時間におけるジャイロスコープ１００の出力値の平均値を、オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０とすることができる。または、オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０として、ジャイロスコープの工場出荷時のオフセットを用いてもよい。
感度Ｓｔの初期値Ｓｔ０は、例えば、移動開始から移動終了までの間の相対方位角の最大値と最小値との差が３６０°（度）となるように設定されることができる。この場合、移動は、一方向に直進するだけではなく、例えば何かの周りを一周するような、移動中に全ての相対方位が存在するルートをとるものが好ましい。
または、ユーザに、明示的に（例えばディスプレイに表示する形で）携帯端末１を一定速度で一回転させることを指示し、その一回転の間のジャイロセンサ１００からの出力が３６０°に相当するように、感度Ｓｔの初期値Ｓｔ０を設定することができる。または、感度Ｓｔの初期値Ｓｔ０として、ジャイロスコープの工場出荷時のオフセットを用いてもよい。
以上述べたように、オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０及び感度Ｓｔの初期値Ｓｔ０を決定した後、パラメータ設定部１１０は、初期値Ｏｆ０を含む所定範囲内のオフセット値、及び初期値Ｓｔ０を含む所定範囲内の感度値の組、例えば、
（３） Ｏｆ０−ΔＯｆ≦Ｏｆｉ≦Ｏｆ０＋ΔＯｆ、及び
（４） Ｓｔ０−ΔＳｔ≦Ｓｔｊ≦Ｓｔ０＋ΔＳｔ
を満たすオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎｓ）を設定する。次いで、設定された組（Ｏｆｉ，感度Ｓｔｊ）毎に、向き転換軌跡ＴＲｉｊを生成する。
尚、オフセットＯｆ及び感度Ｓｔの所定範囲は、上式（３）及び（４）に限定されるものではないが、それぞれ初期値Ｏｆ０及び初期値Ｓｔ０を含むものであることが好ましい。
［向き転換軌跡の生成］
次いで、設定された組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）毎に、向き転換軌跡ＴＲｉｊが生成される。向き転換軌跡ＴＲｉｊの生成においては、最初に、設定された組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）を用いて、サンプリング時刻ｔｋ（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎｔ）に紐付けられて蓄積された角速度データωｋから補正後角速度ωｋ’を算出する。具体的には、ｋサンプル目の補正後角速度ωｋ’を、次式
（５） ωｋ’＝（ωｋ−Ｏｆｉ）／Ｓｔｊ
を用いて算出する。
尚、蓄積された角速度データωｋは、ジャイロセンサ１００が３軸タイプである場合、特定の一軸での値とすることができる。この軸の選択においては、例えば、携帯端末１がユーザに装着される態様を想定した上で、ユーザの進行向きの変化を検出し易い軸を選択することも好ましい。また、加速度センサ１０２を用いて決定される進行向きに合わせて、この進行向きの変化を検出し易い軸を選択することも好ましい。
次いで、算出された補正後角速度ωｋ’を用いて、ｋサンプル目の相対方位角ｄｋを、次式
（６） ｄｋ＝ｄｋ−１＋ωｋ’／ｆ
を用いて算出する。ここで、ｆ（Ｈｚ）は、サンプリングレートである。
尚、初期方位角ｄ０については、地磁気センサ１０３、又は地磁気センサ１０３及び加速度センサ１０２、を用いてサンプリング開始時の絶対方位角を求め、この絶対方位角を初期方位角ｄ０とすることも可能である。しかしながら、ジャイロスコープ１００を較正するにあたっては絶対方位は必要ではないため、本実施形態では、簡便のためｄ０＝０とする。また、これにより、ｄｋは相対方位角となる。
次いで、これらのサンプリング時刻ｔｋ毎の相対方位角ｄｋから、位置ｐｋを決定し、向き転換軌跡ＴＲｉｊを生成する。尚、以下の説明において用いられる位置ｐｋ及びコーナー位置Ｐｍは、向き転換軌跡空間での２つの成分からなる行列である。
図３（Ａ）に、ｘ軸及びｙ軸で規定される向き転換軌跡空間｛（ｘ，ｙ）｝内の位置ｐ０、ｐ１、ｐ２、・・・を示している。このうち、位置ｐ０は原点、即ち、
Figure 2014098613
 に設定されている。
次いで、位置ｐ１及び位置ｐ２は、
Figure 2014098613
Figure 2014098613
 となる。即ち、位置ｐｋは、
Figure 2014098613
 と表される。
向き転換軌跡空間内において、これらの位置ｐｋを順次線分で結んだ経路が、向き転換軌跡ＴＲｉｊとなる。次いで、生成された向き転換軌跡ＴＲｉｊにおけるコーナー位置Ｐｍを決定する。ここで、コーナー位置Ｐｍは、向き転換軌跡ＴＲｉｊ上の位置であって向きの変化による曲がり角をなす位置である。
［コーナー位置Ｐｍの決定］
最初に、時間軸上において、ｋを中心とするウィンドウ｛ｋ−Ｗ，・・・，ｋ＋Ｗ｝を指定し、このウィンドウ内の相対方位角ｄｋ−Ｗ，・・・，ｄｋ＋Ｗの標準偏差をｓｋとする。ここで、Ｗは、指定ウィンドウの幅の半分であり、ｋサンプル目を中心として（ｋ−Ｗ）サンプル目の位置ｐｋ−Ｗから（ｋ＋Ｗ）サンプル目の位置ｐｋ＋Ｗまでの範囲を決定するパラメータである。
図３（Ｂ）に示すように、ｋサンプル目における指定ウィンドウ内の相対方位角の標準偏差ｓｋが、次の３条件（１１）〜（１３）を満たす場合、ｓｋをピークをなすものと見なし、位置ｐｋ（ｓｋ）をコーナー位置Ｐｍと規定する。
（１１） ｓｋ＞ｓｋ−１、且つｓｋ＞ｓｋ＋１
（ｓｋが極大値である）
（１２） ｓｋ＝ｍａｘ（ｓｋ−Ｗ，・・・，ｓｋ＋Ｗ）
（ｓｋが指定ウィンドウ内で最大値である）
（１３） ｓｋ＞Ｄｔｈ
（ｓｋがＤｔｈよりも大きい）
ここで、条件（１２）及び（１３）におけるＷとして、例えば、Ｗ＝ｆとすることができる。また、条件（１３）におけるＤｔｈは、標準偏差ｓｋの下限閾値であり、例えば、固定値Ｄｔｈ＝１４°（ｆ＝５０Ｈｚの場合）、または１回の移動中における最大値の半分（Ｄｔｈ＝ｍａｘ（ｓ０，・・・，ｓｎｔ）／２）とすることができる。
尚、向き転換軌跡ＴＲｉｊの範囲は、予め設定された数、例えば２０個、のコーナー位置Ｐｍを含むまでの範囲とすることができる。または、予め設定された数の位置ｐｋ（サンプル）を含むまでの範囲としてもよい。ここで、後の誤差算出の際の便宜として、向き転換軌跡ＴＲｉｊの２つの端点（移動開始位置ｐ０及び移動終了位置ｐｎｔ）もコーナー位置とする。
また、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおけるコーナー位置Ｐｍの決定は、上述した標準偏差を用いる方法に限定されるものではない。相対方位角の変化による曲がり角をなす位置をコーナー位置Ｐｍと規定する方法であれば採用可能であり、例えば、位置ｐｋでの相対方位角ｄｋにおける、１つ前のサンプリングの位置ｐｋ−１での相対方位角ｄｋ−１からの変化分ωｋ’／ｆが、極大値となる条件を使用することもできる。または、位置ｐｋでの相対方位角ｄｋと、所定時間前の方位角（例えば１秒前のｄｋ−ｆ）との角度差が、所定閾値以上の場合に、位置ｐｋをコーナー位置とすることも可能である。
［誤差算出］
次いで、コーナー位置Ｐｍが決定された向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける誤差を算出・評価する。本実施形態では、この際の評価値として、
（ａ）直進性誤差：直進に相当すべき軌跡部分が、直線分からずれる程度としての誤差
（ｂ）平行性誤差：平行になるべき２つの軌跡部分が、平行からずれる程度としての誤差
（ｃ）直交性誤差：直交すべき２つの軌跡部分が、直交からずれる程度としての誤差
のうちの少なくとも１つを採用する。即ち、最終的な誤差（評価値）は、上記（ａ）〜（ｃ）のうちの１つ又は複数の合計値とすることができる。
以下、上記（ａ）〜（ｃ）の各々について説明する。ここで、向き転換軌跡ＴＲｉｊ上で決定されたコーナー位置Ｐｍの数をｎｃ個とする（即ち、ｍ＝１，２，・・・，ｎｃ）。また、以下の各種誤差の説明において用いられる位置ｐｋ及びコーナー位置Ｐｍも、向き転換軌跡空間での２つの成分からなる行列である。
［直進性誤差］
図４は、直進性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲｉｊの概略図である。
図４には、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐｂとの間の軌跡部分が示されている。ここで、コーナー位置Ｐａ及びＰｂの時間的中点の位置をｐｃとし、コーナー位置Ｐａ及びＰｂの理想的な中点ｐＭを、
（１４） ｐＭ＝（Ｐａ＋Ｐｂ）／２
とすると、この軌跡部分の直進性誤差ＥＳｍは、
（１５） ＥＳｍ＝｜ｐＭ−ｐｃ｜／｜Ｐｂ−Ｐａ｜
と定義される。
即ち、直進性誤差ＥＳｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、これらの２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ「基準軌跡部分」とを比較した際の、各軌跡部分における「基準軌跡部分」からのずれを表す量となっている。
ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲｉｊ（１回の移動分）における直進性誤差ＥＳは、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける全ての軌跡部分の直進性誤差ＥＳｍの平均とすることができる。即ち、
（１６） ＥＳ＝（ＥＳ１＋ＥＳ２＋・・・＋ＥＳｎｃ−１）／（ｎｃ−１）
となる。
［平行性誤差］
図５及び図６は、平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲｉｊの概略図である。
図５（Ａ）及び（Ｂ）には、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐｂとの間の軌跡部分ｂが示されている。また、基準となる基準軌跡部分ａを構成する位置ＰＢ１及びＰＢ２も示されている。
ここで、ａ＝ＰＢ２−ＰＢ１、及びｂ＝Ｐｂ−Ｐａとして、角度φを、
（１７） φ＝ａｒｃｃｏｓ（（ａ・ｂ）／（｜ａ｜｜ｂ｜））
（式（１７）中、・は内積を示す）
とすると、この軌跡部分の平行性誤差ＥＰｍは、
（１８） ＥＰｍ＝φ （φ≦９０（°）の場合）
ＥＰｍ＝１８０−φ （その他の場合）
と定義される。尚、ＥＰｍ＝φとなる場合を図５（Ａ）に示しており、ＥＰｍ＝１８０−φとなる場合を図５（Ｂ）に示している。
ここで、図６（Ａ）、６（Ｂ）及び６（Ｃ）にそれぞれ、ｍ＝４、ｍ＝５及びｍ＝６の場合の基準軌跡部分ａの位置を示す。同図から理解されるように、基準軌跡部分ａを構成する位置ＰＢ１及びＰＢ２は、
（１９） （ＰＢ１，ＰＢ２）＝（Ｐ１，Ｐ２） （ｍが奇数の場合）
（ＰＢ１，ＰＢ２）＝（Ｐ２，Ｐ３） （ｍが偶数の場合）
と設定されることができる。
また、基準軌跡部分ａを、隣接する２つのコーナー位置Ｐａ及びＰｂの間をなす軌跡部分から、向き転換軌跡ＴＲｉｊ上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分とすることも好ましい。式（１９）の設定は、この偶数番目の軌跡部分をとる設定方法に包含される。このように、（２回を含む）偶数回の（理想的には９０°に想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の平行性が、これら偶数回の向き転換前の（理想的には平行となる方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となるのである。
即ち、平行性誤差ＥＰｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、各軌跡部分から向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である「基準軌跡部分」とを比較し、各軌跡部分の向きにおける「基準軌跡部分」の向きからのずれを表す量となっている。
ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲｉｊ（１回の移動分）における平行性誤差ＥＰは、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける全ての軌跡部分の平行性誤差ＥＰｍの平均とすることができる。即ち、
（２０） ＥＰ＝（ＥＰ１＋ＥＰ２＋・・・＋ＥＰｎｃ−１）／（ｎｃ−１）
となる。
［直交性誤差］
図７及び図８は、直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲｉｊの概略図である。
図７には、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐｂとの間の軌跡部分ｂが示されている。また、基準となる基準軌跡部分ａを構成する位置ＰＢ１及びＰＢ２も示されている。
ここで、ａ＝ＰＢ２−ＰＢ１、及びｂ＝Ｐｂ−Ｐａとすると、この軌跡部分の直交性誤差ＥＯｍは、
（２１） ＥＯｍ＝｜ａｒｃｃｏｓ（（ａ・ｂ）／（｜ａ｜｜ｂ｜））−９０｜
（式（２１）内の単位は、°（度））
と定義される。
ここで、図８（Ａ）、８（Ｂ）及び８（Ｃ）にそれぞれ、ｍ＝２、ｍ＝３及びｍ＝４の場合の基準軌跡部分ａの位置を示す。同図から理解されるように、基準軌跡部分ａを構成する位置ＰＢ１及びＰＢ２は、
（２２） （ＰＢ１，ＰＢ２）＝（Ｐ２，Ｐ３） （ｍが奇数の場合）
（ＰＢ１，ＰＢ２）＝（Ｐ１，Ｐ２） （ｍが偶数の場合）
と設定されることができる。
また、基準軌跡部分ａを、隣接する２つのコーナー位置Ｐａ及びＰｂの間をなす軌跡部分から、向き転換軌跡ＴＲｉｊ上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分とすることも好ましい。式（２２）の設定は、この奇数番目の軌跡部分をとる設定方法に包含される。このように、（１回を含む）奇数回の（理想的には９０°に想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の直交性が、これら奇数回の向き転換前の（理想的には直交する方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となるのである。
即ち、直交性誤差ＥＯｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、各軌跡部分から向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である「基準軌跡部分」とを比較し、各軌跡部分の向きにおける「基準軌跡部分」の向きに直交する向きからのずれを表す量となっている。
ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲｉｊ（１回の移動分）における直交性誤差ＥＯは、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける全ての軌跡部分の直交性誤差ＥＯｍの平均とすることができる。即ち、
（２３） ＥＯ＝（ＥＯ１＋ＥＯ２＋・・・＋ＥＯｎｃ−１）／（ｎｃ−１）
となる。
以上に説明した向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける直進性誤差ＥＳ（式（１６））、平行性誤差ＥＰ（式（２０））、及び直交性誤差ＥＯ（式（２３））のうちの少なくとも１つを採用して、向き転換軌跡ＴＲｉｊの誤差（評価値）Ｅとする。この誤差（評価値）Ｅは、３つの誤差全てを採用した場合、例えば、
（２４） Ｅ＝ＥＳ＋ＥＰ＋ＥＯ
とすることができる。
［較正決定］
較正決定部１１３（図２）は、以上に説明した転換軌跡ＴＲｉｊの誤差Ｅが、最小又は極小となる所定範囲内のオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎｓ）を、オフセット及び感度の較正結果に決定する。
ここで、所定範囲は、例えば上式（３）Ｏｆ０−ΔＯｆ≦Ｏｆｉ≦Ｏｆ０＋ΔＯｆ及び上式（４）Ｓｔ０−ΔＳｔ≦Ｓｔｊ≦Ｓｔ０＋ΔＳｔを満たす、オフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎｓ）のとり得る範囲である。
尚、以上に述べたように、誤差Ｅが所定範囲内において最小値を示すところのオフセット及び感度の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）を較正結果としてもよいし、山登り（Hill Climbing）法等の局所探索法を使用して、誤差Ｅが所定範囲内において極小値を示すところのオフセット及び感度の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）を較正結果としてもよい。山登り法では、現在（初期値）の解の近傍の内で最も成績の良い解が近似解として選ばれ、現在の解よりも近似解の成績の方が良い場合に、近似解と現在の解とが入れ替えられる。この山登り法は、このような近似解の探索が収束した場合にも、新たに初期解を選び直してから再び探索を開始することによって、短時間で精度の良い解を生成可能な方法となっている。
また、較正決定部１１３において、向き転換軌跡ＴＲｉｊをディスプレイ等の表示部に表示させ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を通して、ユーザに、表示させた向き転換軌跡ＴＲｉｊを修正させることも可能である。この場合、適切な形状に修正された向き転換軌跡ＴＲｉｊから逆算して求められるオフセット及び感度の値の組（Ｏｆ，Ｓｔ）を、オフセット及び感度の較正結果とすることができる。または、オフセットＯｆ及び感度Ｓｔを増減させるためのボタン又はスイッチをユーザに操作させ、対応する組（Ｏｆ，Ｓｔ）に相当する、表示された向き転換軌跡ＴＲｉｊを適切な形状にまで変更させて、その時点の組（Ｏｆ，Ｓｔ）を、オフセット及び感度の較正結果とすることもできる。尚、向き転換軌跡ＴＲｉｊの適切な形状とは、例えば、上述した直進性誤差ＥＳ、平行性誤差ＥＰ及び直交性誤差ＥＯができる限り小さくなるような形状である。例えば、ＧＵＩを通して向き転換軌跡ＴＲｉｊの形状を変化させる場合、これらの直進性誤差ＥＳ、平行性誤差ＥＰ及び直交性誤差ＥＯの値を表示することも好ましい。
尚、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける誤差の算出・評価について、ユーザの移動する環境において想定される向きの変換量（相対方位角の変化分）の１つが所定の角度θＴ、例えば４５°、である場合では、
ａ）直進性誤差と、
ｂ）所定の角度θＴの向き転換からの誤差と
を算出し、評価することが可能となる。但し、ｂ）角度θＴの向き転換誤差においては、向き転換軌跡ＴＲｉｊにおける基準軌跡部分ａは、隣接する２つのコーナー位置Ｐａ及びＰｂの間をなす軌跡部分ｂから、向き転換軌跡ＴＲｉｊ上を遡って次に位置する（隣接する）軌跡部分となる。このように、１回の（理想的には角度θＴに想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の誤差が、この１回の向き転換前の（理想的には角度θＴだけ異なる方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となる。
［ジャイロセンサの較正方法］
図９は、本発明によるジャイロセンサ較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。
（Ｓ９００）ジャイロセンサ１００から出力された角速度データ｛ω｝を蓄積する。
（Ｓ９０１）パラメータ探索ループ（ステップＳ９０１〜Ｓ９０９）を開始する。このループでは、最初、オフセットＯｆの初期値Ｏｆ０をＯｄｅｆとし、感度Ｓｔの初期値Ｓｔ０をＳｄｅｆとし、次に、順次、所定範囲内におけるオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎｓ）を設定していく。
（Ｓ９０２）次に、向き変換軌跡ＴＲｉｊ生成ループ（ステップＳ９０２〜Ｓ９０６）を開始する。各ループでは、各サンプリング時刻ｔｋ（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎｔ）において、相対方位角ｄｋ、及び向き転換軌跡空間での位置ｐｋを算出する。ここで、サンプリングレートをｆ、相対方位角ｄｋの初期値ｄ０を０、位置ｐｋの初期値ｐ０＝０とする。
（Ｓ９０３）ｋサンプル目の補正後角速度ωｋ’＝（ωｋ−Ｏｆｉ）／Ｓｔｊを算出する。
（Ｓ９０４）ｋサンプル目の相対方位角ｄｋ＝ｄｋ−１＋ωｋ’／ｆを算出する。
（Ｓ９０５）向き転換軌跡空間での位置ｐｋ＝ｐｋ−１＋（ｓｉｎ（ｄｋ），ｃｏｓ（ｄｋ））を算出する。
（Ｓ９０６）ｋ＝０，１，２，・・・，ｎｔの各ｋ値についてループを実行し、ｋ＝ｎｔのループが終了すれば、向き変換軌跡ＴＲｉｊ生成ループを終了とする。
（Ｓ９０７）生成された向き変換軌跡ＴＲｉｊにおけるコーナー位置Ｐｍを検出する（検出されたコーナー位置をＰ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎｃとする）。
（Ｓ９０８）生成された向き変換軌跡ＴＲｉｊ（コーナー位置Ｐｍ）の誤差（評価値）Ｅを算出する。
（Ｓ９０９）極小値をとる誤差Ｅを有する向き変換軌跡ＴＲｉｊが決定した段階で向き変換軌跡ＴＲｉｊ生成ループを終了する。
（Ｓ９１０）極小値をとる誤差Ｅを有する向き変換軌跡ＴＲｉｊにおけるオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）を、オフセット及び感度の較正結果に決定する。
（Ｓ９１１）較正結果として決定されたオフセット及び感度の値の組（Ｏｆｉ，Ｓｔｊ）をもって、ジャイロセンサを較正する。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、角速度測定装置自体が取得した角速度データから、設定された較正用パラメータ毎に向き変換軌跡を規定し、向き変換軌跡の誤差（評価値）に基づいて較正結果を取得する。その結果、何ら専用装置を用いることなく、ジャイロセンサを較正することが可能となる。
また、較正を角速度測定装置自体での処理によって実施するので、較正を、短時間で且つ当該装置の事情に沿った形でより適切に、実施することができる。また、設定された較正用パラメータ毎に向き転換軌跡を評価するので、較正に必要となる較正用パラメータを全て、例えばオフセット及び感度の両方、を較正することが可能となる。
さらに、センサの保持位置を特定の箇所に限定するといった必要がない。これにより、本発明による角速度測定装置の実施形態として、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、電子書籍、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)のようなユーザインタフェース装置、いわゆる携帯型情報機器が採用可能となる。
以上に述べた本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば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。
１ 携帯端末
１００ ジャイロセンサ
１０１ ログ蓄積部
１０２ 加速度センサ
１０３ 地磁気センサ
１１ ジャイロ較正部
１１０ パラメータ設定部
１１１ 向き推定部
１１２ 軌跡評価部
１１２ａ コーナー決定部
１１２ｂ 誤差算出部
１１２ｂｌ 直進性誤差算出部
１１２ｂｏ 直交性誤差算出部
１１２ｂｐ 平行性誤差算出部
１１３ 較正決定部
１１４ ジャイロ制御部
１１６ 静止判定部
１２０ センサ出力処理部

Claims (9)

  1. ジャイロセンサを備えた角速度測定装置であって、
    前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段と、
    前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
    設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
    設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
    前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
    を有することを特徴とする角速度測定装置。
  2. 前記少なくとも１つのパラメータは、オフセット及び感度であり、
    前記向き推定手段は、設定されたオフセット及び感度の値の組毎に、当該蓄積された角速度データから当該オフセットの値を差し引いた上で、当該感度の値によって大きさを補正した補正後角速度を算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の角速度測定装置。
  3. 前記軌跡評価手段は、
    当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分における該基準軌跡部分からのずれを直進性誤差として算出する直進性誤差算出手段
    を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の角速度測定装置。
  4. 前記軌跡評価手段は、
    当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きからのずれを平行性誤差として算出する平行性誤差算出手段
    を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の角速度測定装置。
  5. 前記軌跡評価手段は、
    当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きに直交する向きからのずれを直交性誤差として算出する直交性誤差算出手段
    を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の角速度測定装置。
  6. 加速度を測定する加速度センサと、
    前記加速度センサから所定時間内に出力された加速度値に基づいて前記ジャイロセンサが静止状態であるか否かを判定する静止判定手段と
    を更に有し、
    前記少なくとも１つのパラメータは、オフセットを含み、
    前記パラメータ設定手段は、前記静止判定手段が真の判定を行った際に前記ジャイロセンサから出力される角速度値に基づいて、当該オフセットにおける較正の際の初期値を設定する
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の角速度測定装置。
  7. 地磁気を測定する地磁気センサを更に有し、
    前記向き推定手段は、算出された当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出する際、当該向きの初期値を、前記地磁気センサの出力から算出された絶対方位角に基づいて決定する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の角速度測定装置。
  8. ジャイロセンサを備えた装置に搭載されたコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムであって、
    前記装置は、前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を有しており、
    前記プログラムは、
    前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
    設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
    設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
    前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするジャイロセンサ較正プログラム。
  9. 角速度を測定するジャイロセンサを較正するジャイロセンサ較正方法であって、
    前記ジャイロセンサ較正方法は、前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を用いて較正を行うものであり、
    前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する第１のステップと、
    設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する第２のステップと、
    設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する第３のステップと、
    前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する第４のステップと
    を有することを特徴とするジャイロセンサ較正方法。
JP2012250205A 2012-11-14 2012-11-14 ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法 Active JP5956914B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250205A JP5956914B2 (ja) 2012-11-14 2012-11-14 ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250205A JP5956914B2 (ja) 2012-11-14 2012-11-14 ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014098613A true JP2014098613A (ja) 2014-05-29
JP5956914B2 JP5956914B2 (ja) 2016-07-27

Family

ID=50940734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012250205A Active JP5956914B2 (ja) 2012-11-14 2012-11-14 ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5956914B2 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016010562A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 カシオ計算機株式会社 データ解析装置及びデータ解析方法、データ解析プログラム
JP2016503488A (ja) * 2012-10-12 2016-02-04 クアルコム，インコーポレイテッド ジャイロスコープの調整およびジャイロカメラのアライメント
KR20160102124A (ko) 2015-02-19 2016-08-29 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체 장치, 반도체 장치에 있어서의 보정 방법 및 카메라 모듈의 보정 방법
KR20160108146A (ko) * 2015-03-06 2016-09-19 삼성전자주식회사 모션 센서의 측정 정확도를 향상시키기 위한 전자 장치 및 그 방법
CN106771365A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 杭州集普科技有限公司 一种角速度传感器标定用执行装置及标定方法
WO2017168654A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 パイオニア株式会社 測定装置、測定方法、及び、プログラム
WO2017168588A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 パイオニア株式会社 測定装置、測定方法、及び、プログラム
JP2018105938A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 キヤノン株式会社 撮像装置、交換レンズおよびそれらの制御方法
US10627237B2 (en) 2017-10-20 2020-04-21 Sharp Kabushiki Kaisha Offset correction apparatus for gyro sensor, recording medium storing offset correction program, and pedestrian dead-reckoning apparatus
CN111902693A (zh) * 2018-03-15 2020-11-06 西斯纳维 用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法
CN113834500A (zh) * 2021-09-16 2021-12-24 东莞安普川自动化技术有限公司 一种使用多自由度设备校准轨迹传感器的方法及系统
WO2024014306A1 (ja) * 2022-07-14 2024-01-18 株式会社Ｊｖｃケンウッド 補正システム、端末装置、プログラム

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0735636A (ja) * 1993-07-22 1995-02-07 Clarion Co Ltd ナビゲーション装置の角度センサの感度補正方法
JPH07190797A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Suzuki Motor Corp 車両用ジャイロ補正装置
JPH08285621A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Omron Corp ナビゲーション装置
JPH09152341A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Fujitsu Ten Ltd ジャイロを備えるナビゲーション装置
JPH09257502A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Alpine Electron Inc ナビゲーション装置
JPH10221097A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Sony Corp 感度補正方法、ナビゲーション装置及び自動車
JP2008032632A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Denso Corp 角速度センサのキャリブレーション装置および角速度値特定装置
JP2009075036A (ja) * 2007-09-25 2009-04-09 Kddi Corp 歩行者の進行方向の方向転換を判定する携帯端末及びプログラム
JP2011017599A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Fujitsu Ltd 自律測位プログラム、自律測位装置および自律測位方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0735636A (ja) * 1993-07-22 1995-02-07 Clarion Co Ltd ナビゲーション装置の角度センサの感度補正方法
JPH07190797A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Suzuki Motor Corp 車両用ジャイロ補正装置
JPH08285621A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Omron Corp ナビゲーション装置
JPH09152341A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Fujitsu Ten Ltd ジャイロを備えるナビゲーション装置
JPH09257502A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Alpine Electron Inc ナビゲーション装置
JPH10221097A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Sony Corp 感度補正方法、ナビゲーション装置及び自動車
JP2008032632A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Denso Corp 角速度センサのキャリブレーション装置および角速度値特定装置
JP2009075036A (ja) * 2007-09-25 2009-04-09 Kddi Corp 歩行者の進行方向の方向転換を判定する携帯端末及びプログラム
JP2011017599A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Fujitsu Ltd 自律測位プログラム、自律測位装置および自律測位方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016503488A (ja) * 2012-10-12 2016-02-04 クアルコム，インコーポレイテッド ジャイロスコープの調整およびジャイロカメラのアライメント
JP2016010562A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 カシオ計算機株式会社 データ解析装置及びデータ解析方法、データ解析プログラム
KR20160102124A (ko) 2015-02-19 2016-08-29 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체 장치, 반도체 장치에 있어서의 보정 방법 및 카메라 모듈의 보정 방법
US9794484B2 (en) 2015-02-19 2017-10-17 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device, correction method in semiconductor device, and correction method of camera module
US10257419B2 (en) 2015-02-19 2019-04-09 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device, correction method in semiconductor device, and correction method of camera module
KR102280780B1 (ko) 2015-03-06 2021-07-22 삼성전자주식회사 모션 센서의 측정 정확도를 향상시키기 위한 전자 장치 및 그 방법
KR20160108146A (ko) * 2015-03-06 2016-09-19 삼성전자주식회사 모션 센서의 측정 정확도를 향상시키기 위한 전자 장치 및 그 방법
WO2017168588A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 パイオニア株式会社 測定装置、測定方法、及び、プログラム
WO2017168654A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 パイオニア株式会社 測定装置、測定方法、及び、プログラム
JPWO2017168654A1 (ja) * 2016-03-30 2019-02-14 パイオニア株式会社 測定装置、測定方法、及び、プログラム
JP2018105938A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 キヤノン株式会社 撮像装置、交換レンズおよびそれらの制御方法
CN106771365A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 杭州集普科技有限公司 一种角速度传感器标定用执行装置及标定方法
CN106771365B (zh) * 2016-12-28 2023-10-27 杭州集普科技有限公司 一种角速度传感器标定用执行装置及标定方法
US10627237B2 (en) 2017-10-20 2020-04-21 Sharp Kabushiki Kaisha Offset correction apparatus for gyro sensor, recording medium storing offset correction program, and pedestrian dead-reckoning apparatus
CN111902693A (zh) * 2018-03-15 2020-11-06 西斯纳维 用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法
CN113834500A (zh) * 2021-09-16 2021-12-24 东莞安普川自动化技术有限公司 一种使用多自由度设备校准轨迹传感器的方法及系统
CN113834500B (zh) * 2021-09-16 2024-04-09 东莞安普川自动化技术有限公司 一种使用多自由度设备校准轨迹传感器的方法及系统
WO2024014306A1 (ja) * 2022-07-14 2024-01-18 株式会社Ｊｖｃケンウッド 補正システム、端末装置、プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JP5956914B2 (ja) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5956914B2 (ja) ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法
JP6280967B2 (ja) 方位データを改善するためのシステムおよび方法
JP4466705B2 (ja) ナビゲーション装置
JP5934296B2 (ja) モバイル機器でのセンサ測定値の較正
CN106225784B (zh) 基于低成本多传感器融合行人航位推算方法
US8758275B2 (en) Moving body posture angle processing device
KR101956186B1 (ko) 가속도 센서를 이용한 자세 추정 장치 및 방법
WO2012086401A1 (ja) 運転支援装置
KR20150099863A (ko) 관성 장치, 방법, 및 프로그램
CN104736963A (zh) 测绘系统和方法
WO2015025614A1 (ja) 情報処理装置、情報処理方法および記録媒体
JP5176145B2 (ja) 方位検出方法及び装置、並びに移動履歴算出方法及び装置
JP2012173190A (ja) 測位システム、測位方法
CN106153069B (zh) 自主导航系统中的姿态修正装置和方法
CN105841695B (zh) 信息处理装置、信息处理方法以及记录介质
JP7025215B2 (ja) 測位システム及び測位方法
JP6383907B2 (ja) 車輌位置計測装置及び方法
JP5678357B2 (ja) 回転情報演算方法、回転情報演算プログラム、磁気型ジャイロスコープおよび移動体
Schindhelm et al. Usability of apple iPhones for inertial navigation systems
JP2014219340A (ja) オフセット補正方法及びオフセット補正装置
JP2016206017A (ja) 電子機器、及び移動速度算出プログラム
JP2015017858A (ja) 参照値生成装置及び参照値生成方法
JP6108830B2 (ja) 歩行の安定性を評価可能な携帯型情報装置、プログラム及び方法
JP5457890B2 (ja) 方位検知装置
JP2006038650A (ja) 姿勢計測方法、姿勢制御装置、方位計及びコンピュータプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160614

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160615

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5956914

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150