JP2015506883A - エレベータ運動検出のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

エレベータ内のユーザ又は物体の運動を検出するための方法が提供され、その方法は、ユーザ又は物体が受けた加速度を測定し、一連の加速度測定値を得ることと、一連の加速度測定値を処理して、エレベータ運動の開始及び終了に関連付けられる、測定値内のピーク及びトラフを識別することと、識別されたピーク及びトラフから、エレベータ運動に対応する加速度測定値の部分を識別すること、加速度測定値の識別された部分から、エレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を決定することとを含む。

Description

本発明は装置のユーザの場所を示すことができる方法及び装置に関し、詳細には、エレベータ内のユーザの運動を検出し、それにより、ユーザの高度を示すことができる方法及び装置に関する。

ＧＰＳのような衛星測位システムは、幾つかの衛星から受信された信号を用いてユーザの場所を示す。これらのタイプのシステムは、屋外環境では十分に機能するものの、屋内環境では、衛星からの信号を受信するのが難しい可能性があるので、うまく機能しないか、又は全く機能しない。

したがって、屋内のトラッキング及びナビゲーションシステムを提供しようとする試みが行われてきた。幾つかのシステムは運動検出システムを使用し（例えば、屋内環境に設置されるインフラストラクチャを必要とし、及び／又はモーションセンサを含むユーザ着用デバイスを使用する）、そのシステムは、任意選択で屋内環境の地図又は他のコンテキスト情報を利用することができる。

これらのユーザ着用デバイスでは、重力場を含む、それらの装置が受ける加速度を測定する加速度計を用いることができる。３軸（３Ｄ）加速度計はそれ自体の向きにかかわらず、この能力を有し、加速度の大きさとともに、加速度の相対的な方向を提供することができる。これにより、加速度計は、広範な運動関連の応用形態にとって有用なものになる。

屋内トラッキング及びナビゲーションシステムの１つの重要な態様は、ユーザが建物の何階にいるかを判定することである。しかしながら、加速度計の測定値に基づいてユーザがいる階を判定するための信頼性のある解決策は現時点では存在しない。

したがって、エレベータ内のユーザの運動を検出し、その運動から、例えば、ユーザがいる建物の階又は高さの観点から、ユーザの高度を判定するための改善された方法及び装置が必要とされている。

異なるタイプのエレベータが、加速度計だけを用いて観測することができる非常に典型的な運動パターンを示すことがわかっている。エレベータの典型的な行程は、静止状態（すなわち、重力は別として、加速度が０である）から上向き又は下向きの加速度とともに開始し、その後、（通常）定常的な上向き又は下向きの運動が生じ、その後、エレベータが静止状態に戻るまで減速する。エレベータの上向き又は下向きの変位量は加速度、定常運動及び減速の総計に関連する。さらに、エレベータ加速度は重力信号（それは常に上向きである）に加算されるか、又は重力信号から減算されることになるので、エレベータ変位の方向（すなわち、上下のいずれか）は加速度計によって検知することができる。

したがって、本発明の第１の態様によれば、エレベータ内のユーザ又は物体の運動を検出するための方法が提供され、その方法は、一連の加速度測定値を得るようにユーザ又は物体が受ける加速度を測定するステップと；エレベータ運動の開始及び終了に関連付けられる、測定値内のピーク及びトラフ（谷）を識別するように一連の加速度測定値を処理するステップと；識別されたピーク及びトラフから、エレベータ運動に対応する加速度測定値の部分を識別するステップと；加速度測定値の識別された部分から、エレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を決定するステップとを含む。

幾つかの実施形態では、その方法は、一連の加速度測定値から雑音レベル信号を決定するステップであって、雑音レベル信号は各加速度測定値内の雑音のレベルを示す、ステップと；雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するステップと、を更に含み、加速度測定値を処理するステップは、雑音レベル信号の対応する部分が雑音しきい値未満である加速度測定値のみを処理するステップを含む。

他の実施形態では、処理するステップは、各加速度測定値の振幅をピークしきい値及びトラフしきい値と比較するステップであって、ピークしきい値はトラフしきい値より高い、比較するステップと；加速度測定値内の候補ピークを、その振幅がピークしきい値を超える一群の連続した加速度測定値として識別するステップと、加速度測定値内の候補トラフを、その振幅がトラフしきい値未満である一群の連続した加速度測定値として識別するステップとを含む。

それらの実施形態では、処理するステップは、好ましくはそれぞれの加速度測定値群の持続時間が最短時間しきい値未満である、任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄するステップを更に含む。

更なる実施形態では、その方法は、一連の加速度測定値から雑音レベル信号を決定するステップであって、雑音レベル信号は各加速度測定値内の雑音のレベルを示す、決定するステップと；雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するステップと、を更に含み、加速度測定値を処理するステップは、雑音レベル信号の対応する部分が雑音しきい値を超える、任意の識別された候補ピーク及び識別された候補トラフを破棄するステップを更に含む。

更に別の実施形態では、処理するステップは、候補ピーク及び候補トラフを評価してエレベータ運動を識別するステップを更に含み、エレベータ運動は、候補ピークによって識別され、その後、候補トラフによって識別されるか、又は候補トラフによって識別され、その後、候補ピークによって識別される。

代替形態では、処理するステップは、候補ピーク及び候補トラフを評価してエレベータ運動を識別するステップを更に含み、エレベータ運動は、所定時間内の、候補ピークと、それに続く候補トラフとして識別されるか、又は所定時間内の、候補トラフと、それに続く候補ピークとして識別される。

幾つかの実施形態では、識別されたピーク及びトラフからエレベータ運動に対応する加速度測定値の部分を識別するステップは、加速度が一定である及び／又は加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、識別されたピーク及びトラフのうちの最も早いものの前の加速度測定値を探索することによって、エレベータ運動の開始時刻を決定するステップ；及び加速度が一定である及び／又は加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、識別されたピーク及びトラフのうちの最も遅いものの後の加速度測定値を探索することによって、エレベータ運動の終了時刻を決定するステップを含む。

幾つかの実施形態では、加速度測定値の識別された部分からエレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を決定するステップは、エレベータ運動の開始時刻と終了時刻との間の加速度測定値を二重積分するステップを含む。

更なる実施形態では、処理するステップは、ピーク及びトラフを識別する前に、測定値内の高周波雑音を抑制するように、得られた加速度測定値にフィルタをかけるステップを更に含む。

幾つかの実施形態では、その方法は、エレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を用いて、海面に対するユーザ若しくは物体の高さに関する予め決定された値、地面に対するユーザ若しくは物体の高さに関する予め決定された値、又はユーザがいるか、若しくは物体がある建物又は他の構造の階に関する予め決定された値を更新するステップを更に含む。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータ可読コードが含まれるコンピュータプログラムが提供され、そのコンピュータ可読コードは、適切なコンピュータ又はプロセッサによって実行されたとき、コンピュータ又はプロセッサが上記のような方法を実行するように構成される。

本発明の第３の態様によれば、エレベータ内のユーザ又は物体の運動を検出するための装置が提供され、その装置は、ユーザ又は物体が受ける加速度の測定値を受信し、エレベータ運動の開始及び終了に関連付けられる加速度測定値の中のピーク及びトラフを識別するように加速度測定値を処理し、識別されたピーク及びトラフからエレベータ運動に対応する加速度測定値の部分を識別し、加速度測定値の識別された部分から、エレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を決定するように構成されるプロセッサを備える。

幾つかの実施形態では、そのプロセッサは、加速度測定値から、各加速度測定値内の雑音のレベルを示す雑音レベル信号を決定するように、及び雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するように、更に構成され、そのプロセッサは、雑音レベル信号の対応する部分が雑音しきい値未満である加速度測定値のみを処理することによって、加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように構成される。

他の実施形態では、プロセッサは、各加速度測定値の振幅を、ピークしきい値がトラフしきい値より高いピークしきい値及びトラフしきい値と比較することによって；並びに加速度測定値内の候補ピークを、その振幅がピークしきい値を超える一群の連続した加速度測定値として識別することによって；及び加速度測定値内の候補トラフを、その振幅がトラフしきい値を未満である一群の連続した加速度測定値として識別することによって；加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように構成される。

それらの実施形態では、プロセッサは、それぞれの一群の加速度測定値の持続時間が最短時間しきい値未満である、任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄することによって、加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように更に構成される。

更なる実施形態では、プロセッサは、加速度測定値から、各加速度測定値内の雑音のレベルを示す雑音レベル信号を決定し、及び雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するように、更に構成され、プロセッサは、雑音レベル信号の対応する部分が雑音しきい値を超える、任意の識別された候補ピーク及び識別された候補トラフを破棄することによって、加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように構成される。

更なる実施形態では、プロセッサは、候補ピーク及び候補トラフを評価し、エレベータ運動を識別するように更に構成され、エレベータ運動は、候補ピークと、それに続く候補トラフによって、又は候補トラフと、それに続く候補ピークによって識別される。

他の実施形態では、プロセッサは、候補ピーク及び候補トラフを評価し、エレベータ運動を識別するように更に構成され、エレベータ運動は、所定時間内の、候補ピークと、それに続く候補トラフとして、又は所定時間内の、候補トラフと、それに続く候補ピークとして識別される。

幾つかの実施形態では、プロセッサは、加速度が一定である及び／又は加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、識別されたピーク及びトラフのうちの最も早いものの前の加速度測定値を探索することにより、エレベータ運動の開始時刻を決定することによって；及び加速度が一定である及び／又は加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、識別されたピーク及びトラフのうちの最も遅いものの後の加速度測定値を探索することにより、エレベータ運動の終了時刻を決定することによって、識別されたピーク及びトラフからエレベータ運動に対応する加速度測定値の部分を識別するように構成される。

幾つかの実施形態では、プロセッサは、エレベータ運動の開始時刻と終了時刻との間の加速度測定値を二重積分することによって、加速度測定値の識別された部分から、エレベータ運動中のユーザの高度の変化の示度を決定するように構成される。

幾つかの実施形態では、プロセッサは、ピーク及びトラフを識別する前に、測定値内の高周波雑音を抑制するように、得られた加速度測定値にフィルタをかけるように更に構成される。

幾つかの実施形態では、プロセッサは、エレベータ運動中のユーザ又は物体の高度の変化の示度を用いて、海面に対するユーザ若しくは物体の高さに関する予め決定された値、地面に対するユーザ若しくは物体の高さに関する予め決定された値、又はユーザがいる若しくは物体がある建物又は他の構造の階に関する予め決定された値を更新するように更に構成される。

更なる実施形態では、その装置は、ユーザ又は物体に取り付けられるように構成される加速度計を更に備える。

ここで、一例にすぎないが、添付の図面を参照しながら、添付の図面において示されるような本発明の実施形態が説明される。

本発明の一実施形態による装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による、加速度計信号を処理する方法を示すフローチャートである。 図２の方法に従って検出されるエレベータ変位の示度とともに加速度計からの例示的な信号を示すグラフである。 加速度計からの別の例示的な信号を示すグラフである。 図３に示される加速度計信号から推定されるユーザの階高を示すグラフである。

図１は、本発明の一実施形態による装置２を示す。装置２は、装置２が受ける妥当な加速度（すなわち、重力の効果を含むという意味において妥当である）を測定し、測定された加速度を表す信号をプロセッサ６に出力する加速度計４を備える。プロセッサ６は、加速度計４からの信号を処理して、エレベータの特徴を示す運動を検出し、検出された運動から装置２の高度の示度を提供する。装置２はメモリモジュール８を更に備え、メモリモジュールは、例えば、加速度計４からの信号、プロセッサ６によって実行される処理によって用いるためのパラメータ、プロセッサ６によって検索及び実行するためのプログラムコード、並びにプロセッサ６による処理の結果を記憶することができる。

プロセッサ６によって決定される高度の示度は、幾つかの異なる形態で与えることができる。具体的には、装置２の高度の示度は、地面に対する装置２の高さ、海面に対する装置２の高さ（より一般には海抜と呼ばれる）及び／又は以前に決定された高度に対する装置２の高さを示すことができる。しかしながら、好ましくは、装置２の高度の示度は、装置２がある建物内の階又は高さ（例えば、１階、２階等）を示す。

加速度計４は、３次元内の加速度の測定値を与える３軸加速度計であることが好ましい。この場合、加速度計４によってプロセッサ６に出力される信号は、加速度計４の測定軸ごとのそれぞれの信号を含むことができる。幾つかの実施形態では、加速度計４は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計であるが、他のタイプの加速度計４を使用できることは理解されよう。加速度計４は通常、３０Ｈｚ又は５０Ｈｚのサンプリング周波数において動作することができるが、他のサンプリング周波数を使用できることは理解されよう。

図１には示されていないが、装置２は、プロセッサ６によって決定された高度示度をユーザ又は関与する第三者に通信するための幾つかの手段を含むことができる。これらの手段は、ユーザの高度を表示するためのディスプレイ、処理の結果を可聴形態で提示するためのスピーカ、及び／又は処理の結果を遠隔ユニット又はサーバに無線で通信するための送信機又は送受信機回路を含むことができる。

高度示度を決定するためにプロセッサ６によって実行される処理における例示的なステップが図２に示される。その処理は、一般に、加速度計信号から雑音が除去される予備処理ステップ１０１、エレベータの運動に対応するピークが検出されるピーク検出及び分類ステップ１０３、及び検出されたピークから高度示度が決定される高度計算ステップ１０５の３つの段階に分けることができる。以下の記述では、加速度計４によって出力される加速度計信号は常に、実質的に垂直方向における加速度を表すと仮定される。この仮定は、ユーザが置かれている場合がある大部分の垂直運動の状況の場合に十分に当てはまる。

予備処理ステップ１０１では、加速度計４からの信号は、加速度測定値から高周波雑音を除去する、又は少なくとも低減するために予備処理を受ける。

加速度計４から出力される信号は、後続の処理ステップ（例えば、積分ステップ１０５１）において必要とされるスケールとは異なるスケールを有することができる。例えば、そのスケールは、あるアナログ／デジタルコンバータの単位であり得る。したがって、ステップ１０１１において、そのスケールは正規化される。スケールを（好ましくはｍ／ｓ^２の単位に）正規化するために、元の加速度計信号値がある定数で除算され、その定数の値は、関連する「前の」スケール及び「後の」のスケールによる。さらに、このステップは、信号のゼロレベルを正規化するために、ある定数の減算又は加算を必要とすることができる。このスケール正規化を実装するための技法は、当業者によく知られている。

図３において用いられる振幅スケール（後に更に論じられる）はその単位として（近似的な）重力、すなわち、９．８１ｍ／ｓ^２を使用しているが、結果としてメートル単位の値を生成するステップ１０５１における二重積分の場合、加速度信号は、（１）ｍ／ｓ^２の単位で表される必要があることに留意されたい。

スケール正規化後に、スケール正規化済みの加速度計信号を正規化して、ベクトル長を計算する（ステップ１０１３）。ベクトル長Ｓは以下の式を用いて計算することができる。
Ｓ＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２）
ただし、Ｘ、Ｙ及びＺは特定のサンプリング時における加速度計４のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った加速度の成分である。

ステップ１０１３において各サンプリング時の加速度ベクトルの長さ（大きさ）が決定された後に、雑音、特に高周波雑音を除去する又は低減するために時系列の加速度ベクトル長にフィルタが適用される（ステップ１０１５）。適用されるフィルタは１秒平滑フィルタであることが好ましいが、当業者は、高周波雑音成分を除去するために用いることができる他の適切なタイプのフィルタを承知している。高周波雑音は、約５Ｈｚより高い周波数を含むことができるが、他のしきい値周波数を用いることができる。

フィルタリング済み加速度信号を出力することに加えて、ステップ１０１５は、高周波雑音のレベルを示す信号も出力することが好ましい。その理由は、雑音に関連するピークを除去するためにピーク検出及び分類ステップ１０３において用いることができるからである。

雑音レベル信号は、最初に、雑音信号を得るためにステップ１０１３によって出力された加速度長信号から、フィルタリング済み加速度信号を減算することによって導出することができる。その後、（ｉ）雑音信号を整流し（すなわち、絶対値をとり）、その後、ローパスフィルタ処理を実行すること、又は（ｉｉ）雑音信号を整流し、雑音信号内のサンプルごとに、周囲のサンプルの和をとること、又は（ｉｉｉ）雑音信号内のサンプルごとに、周囲のサンプルの群内の分散を計算することのいずれかによって、雑音レベル信号を導出することができる。

選択肢（ｉ）におけるローパスフィルタ処理は、ステップ１０１３によって出力される加速度長信号から高周波雑音を除去するために用いられるのと同じ、又は類似のフィルタ（したがって、例えば、１秒平滑フィルタ）を用いて実行することができるが、他のタイプのフィルタを用いることができることは当業者には理解されよう。選択肢（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）における周囲のサンプルの選択の場合、１秒の窓サイズが適している。さらに、分散の代わりに、標準偏差又は４分位範囲のような、広がりに関する他の指標を用いることもできる。さらに、原理的には、結果として信号の「エネルギ」の指標を生成する任意の演算を用いて、雑音レベル信号を決定することができる。

予備処理後に、ステップ１０３において、エレベータの運動に関連付けられる、フィルタリング済み加速度計信号内のピーク及びトラフが検出され、分類される。図３（その図は、エレベータ内にある結果として装置２が加速及び減速を受けた時間にわたる加速度計４からの例示的な信号を示す）において見ることができるように、エレベータ運動の開始時に受けた加速度は一般に、逆方向を有することは別として、エレベータ運動の終了時の減速と同じであるが、それらはフィルタリング済み加速度信号において非常に際立った特徴である。これらの加速度及び減速度は、フィルタリング済み加速度信号において、ピーク及びトラフとして現れる（加速度計信号においてピーク及びトラフが現れる順序は、エレベータが上昇しているか、降下しているかによる）。

例えば、エレベータが上昇することになるとき、エレベータは静止から一定の速度まで上方に加速する。この上方への加速は図３の信号において、「正のピーク」（例えば、ピーク１２であり、それは、重力に起因して装置２が通常受ける加速度に対して「正」である）として表される。エレベータが要求された階に接近するにつれて、エレベータは、再び静止するまで減速する。この減速は図３の信号において、トラフ又は「負の」ピーク（例えば、トラフ１４、それは重力に起因して装置２が通常受ける加速度に対して「負」である）として表される。

同様に、エレベータが降下することになるとき、エレベータは、静止から、予め設定された速度まで下方に加速する。この下方への加速度は図３の信号において、トラフ又は負のピーク（例えば、トラフ１６、装置２に作用する正味の加速度が重力に起因して装置２が通常受ける加速度より小さいため）として表される。エレベータが要求された階に接近するにつれて、エレベータは再び静止するまで減速する。この減速は、図３の信号において、ピーク又は「正の」ピーク（例えば、ピーク１８）として表される。

したがって、ステップ１０３において、ピーク検出及び分類が実行され、これらの一連の加速度及び減速度を検出する。特に、ピーク検出及び分類は、エレベータの運動を表す連続したピーク及びトラフを検出することを目的とし、ピークと、それに続くトラフは上昇を表しており、トラフと、それに続くピークは降下を表している。ステップ１０３は、持続時間及び振幅を含む、エレベータ運動に通常関連付けられる幾つかの特徴を用いて、これを果たすことができる。

ピーク検出及び分類の第１のステップ、ステップ１３０１では、フィルタリング済み加速度計信号を解析して、候補ピーク及び候補トラフを検出する。

好ましい実施形態では、正の候補ピークの検出は、以下のように実行される。最初に、フィルタリング済み加速度計信号が、その振幅が振幅しきい値を超えるサンプルを探すために走査される。正の候補ピークを検出するための振幅しきい値は、重力に起因する加速度より高い値に設定される（すなわち、図３を参照すると、加速度計信号がｇ単位、すなわち、重力の単位に正規化されているので、正のピーク振幅しきい値は１より大きいある値に設定される）。正のピーク振幅しきい値のための例示的な値は、重力の振幅より約１％又は２％高いしきい値に設定することであるが、他の値を使用できることは理解されよう。

その大きさが振幅しきい値より高い連続したサンプルからなる各群が及ぶ時間が、最短時間と比較される。最短時間のための例示的な値は０．５ｓ、１．０ｓ又は１．５ｓであるが、他の値を使用できることは理解されよう。正の候補ピークは、その大きさが振幅しきい値より高く、かつ最短時間よりも長い時間に及ぶ任意の連続したサンプルからなる任意の群として識別される。候補ピーク内の最も大きな振幅を有するサンプルは、中央ピーク時間としてマークされる。最短時間を使用することによって、例えば、衝撃（加速度計信号内に相対的に鋭いピークとして現れる）を後続の処理ステップから除外できるようになる。

振幅しきい値及び最短時間のための例示的な値が与えられるが、これら２つのパラメータのための値は一般に組み合わせて設定されるべきであることは理解されよう。したがって、用いられる振幅しきい値が低いほど、長い時間が選択される場合があり、その逆も成り立つ。振幅しきい値及び最短時間のための最適値は、ユーザが中にいるエレベータの具体的なタイプによることも理解されよう。装置２が既知のタイプのエレベータを含む建物内にあるとき（例えば、最後に入手可能な衛星測位システム測定値に基づいて、その建物が決定される）、種々のタイプのエレベータの場合の最適値を予め決定し、装置２によって使用するためのデータベース内に記憶することができる。

不可欠ではないが、正の候補ピークを識別するために、最長時間を適用することができ、それは、最長時間より長い持続時間を有する任意のピークが、後続の処理ステップから除外されることを意味する。しかしながら、「長い持続時間のピーク」が加速度計信号内で起こる可能性が低いことは理解されよう。それにもかかわらず、最長時間のための例示的な値は１０ｓであり、他の値を使用できることも理解されよう。

この処理の効果が図４に示されており、図４は、例示的なフィルタリング済み加速度計信号を示す。振幅しきい値は点線２０によって示されており、フィルタリング済み加速度計信号内に、その振幅が振幅しきい値２０を超える２組の連続したサンプルが存在することがわかる。これらの取り得る正のピークがＰ１及びＰ２で表される。識別された第１のピークＰ１が及ぶ期間はΔｔ_１で表され、識別された第２のピークＰ２が及ぶ期間はΔｔ_２で表される。この例では、第１のピークＰ１が及ぶ期間のみが最短時間を超えており、したがって、第１のピークは、エレベータの運動によって引き起こされた候補である正のピークであると見なされる。しかしながら、第２のピークＰ２は、不十分な持続時間からなり（すなわち、Δｔ_２は最短時間未満である）、したがって、エレベータの運動に対応するとは見なされず、破棄される（すなわち、後続の処理ステップにおいて考慮されない）。Ｐ１とＰ２との間に別の取り得る「ピーク」が存在するが、このピークの出力は不十分であり（すなわち、振幅しきい値を超えない）、このステップにおいて正の候補ピークとして検出されないことに留意されたい。

上記のピーク検出は、フィルタリング済み加速度計信号に関して実質的にリアルタイムに実行することができ、その場合、信号を走査することができ、その振幅が振幅しきい値を超えるサンプルが識別されると直ちに、タイマが始動されることが理解されよう。信号の走査が継続し、振幅しきい値未満の振幅値を有するサンプルが見つけられるまで、タイマが動作する。その後、「しきい値を横切る」間に経過した時間が、ピーク持続時間の間の最短時間と比較される。時間差が十分に大きい（すなわち、経過した時間が最短時間を超える）場合には、候補ピークが検出され、その時間範囲内の最も大きな値を有するサンプルが、中央ピーク時間としてマークされる。

加速度計信号内の候補トラフ（負のピーク）は、重力に起因する加速度の値未満（例えば、重力に起因する加速度の値より１％又は２％低い値）に設定された負のピーク／トラフ振幅しきい値を使用し、負の候補ピーク／候補トラフを、その振幅が振幅しきい値未満であり、かつ最短時間より長い時間に及ぶ連続したサンプルからなる群として識別することによって、同じようにして検出できることに留意されたい。候補ピーク及び候補トラフの検出は並行して実行されることが好ましい。

ピーク検出及び分類の次のステップ、ステップ１０３３では、ステップ１０３１において識別された候補ピーク及び候補とラグが評価され、いずれかが加速度計信号内の雑音から生じているか否かを判定する。加速度計信号内の雑音から生じていると判定された任意の候補ピーク又はトラフは破棄され、後続の処理ステップでは考慮されない。特に、ステップ１０３３はステップ１０３１の出力を取り込み、フィルタリングステップ（ステップ１０１５）からの雑音レベル信号を用いて、もしあるなら、検出されたピーク及びトラフのいずれが、高周波雑音によって信号の中に誘発されたかを判定する。

フィルタリングステップ１０１５は基本的に移動平均演算であるので、高周波雑音は、平均信号レベルに影響を及ぼさないという条件で除去することができる。したがって、フィルタリングステップ１０１５は、雑音成分が短い持続時間及び低い振幅からなり（そのため、平均に及ぼす影響が限られており）、正及び負の偏差に均等に広がる（そのため、相殺される）場合には、かなり実効的である。しかしながら、長期にわたる、高エネルギー、高周波数の雑音は、加速度計信号内に低周波数の歪みを実効的に誘発する可能性があることがわかっている。そのような雑音は、例えば、装置２のユーザが飛び跳ねることによって引き起こされる場合がある。

したがって、ステップ１０１５において決定された雑音レベル信号（すなわち、雑音のエネルギーを表す）が高い場合には、これは、雑音が、低周波数ではあっても、加速度計信号に影響を及ぼしており、信号内の関連する候補ピーク又は候補トラフが、エレベータによって実際に引き起こされた加速度ではなく、雑音に関連する場合があることを示すことができる。

したがって、ステップ１０３３では候補ピーク及び候補トラフごとに（好ましくは、検出されたピーク又はトラフ内の１つ又は複数のサンプルごとに）、雑音レベル信号を評価して、そのピーク又はトラフを形成するサンプルのいずれかの場合に、雑音レベルが高いか否かを判定する。この評価は、雑音レベル信号をしきい値と比較することを含むことができ、雑音レベル信号が、ピーク又はトラフがステップ１０３１において検出されるのと同時にしきい値を超える場合には、そのピーク又はトラフは「雑音によって誘発された」として破棄することができる。雑音レベルしきい値は、フィルタリング及び雑音レベル信号計算（ステップ１０１５）の詳細によって決まる。雑音レベル信号が選択肢（ｉ）を用いて、すなわち、雑音信号を整流し（すなわち、絶対値をとり）、その後、ローパスフィルタ処理を実行することによって決定されるとき、雑音レベルしきい値は０．８ｍｓ^−２に設定することができるが、他の値を使用できることは理解されよう。

ステップ１０３３において、雑音によって誘発された任意のピーク又はトラフを除去した後に、残りの候補ピーク及び候補トラフを評価して、いずれの候補が一度のエレベータ変位に対応するかを判定する（ステップ１０３５）。上に示したように、エレベータ運動は、順次に起こる一対の符号が反対のピーク（降下の場合、負のピーク／トラフと、それに続く正のピーク、上昇の場合には逆である）を含む。

有効な対と見なすために、連続するピークとトラフとの間の許容持続時間に関する上限が設定される。その上限は、最大予想エレベータ変位持続時間に従って設定することができる。後続の正／負ピークが初期の負／正のピークから最大許容持続時間内に検出されない場合には、初期ピークがエレベータ運動の結果ではなかったと仮定することができる。その後、その解析は、次の検出されたピーク又はトラフに関して繰り返すことができる。

有効なピーク及びトラフ対が識別されると、エレベータ運動の持続時間が決定される。これは、運動の開始時刻及び運動の終了時刻を決定することによって果たすことができる（「時刻」は、加速度計４からの信号内の適切なサンプルによって示すことができることは理解されよう）。ピーク及びトラフの中央ピーク時間を用いて、（ｉ）信号の振幅がもはや増加又は減少しなくなるまで（いずれも適用可能である）、又は（ｉｉ）信号が重力に起因する加速度の大きさに十分に近い（すなわち、しきい値内の）値に達するまで、のどちらか、又は両方において、最も早い中央ピーク時間から戻る方向に探索することによって開始時刻を決定することができ、最も遅い中央ピーク時間から進む方向に探索することによって終了時刻を決定することができる。

ステップ１０３５の出力は、エレベータ運動の決定された開始時刻及び終了時刻によって規定されるような、検出された正及び負のピーク対に対応する、フィルタリング済み加速度計信号の部分を含む。

ステップ１０３における処理の例示的な結果が図３に示されており、各「＋」はエレベータ変位の開始を示しており、各「ｘ」はエレベータ変位の終了を示している。その処理が、加速度計信号の幾つかの部分が候補ピークでないと判定したことがわかる（図３において３０、３２、３４及び３６で表される）。これは、信号が十分な振幅を有しなかったためであるか（例えば、３２）、過大な雑音があったためであるか（例えば、一連の衝撃から生じた３０）、又はその振幅が振幅しきい値を超えたサンプル群が及んだ時間の長さが不十分であったためである（例えば、ユーザがかがみ、再び立ち上がったことから生じた３４及び３６）場合がある。

ステップ１０３において識別された部分はステップ１０５に渡され、ステップ１０５では、検出されたエレベータ運動に起因する変位が決定される。

最初に、ステップ１０５１において、各加速度信号部分に対して、時間に関する二重積分が実行され、特定の運動中に進行した垂直距離を決定する。その部分の開始時刻及び終了時刻（すなわち、第１のピーク／トラフの開始時刻及び第２のトラフ／ピークの終了時刻）がそれぞれ、その積分に対する下限及び上限を与える。

任意選択では、ステップ１０５１の前に、各加速度信号部分の「平坦な」部分を平滑化して、二重積分の精度を高めることができる。２つの積分演算間で（更なる）信号調整ステップを実行することもできる。

その後、任意選択で、決定された垂直距離を平均階高で除算し（ステップ１０５３）、その結果を最も近い整数に丸めることによって、決定された垂直距離を運動中に上下に横断した階数の指標に変換することができる。平均階高を事前に決定し、メモリモジュール８に記憶することができる。平均階高のための例示的な値は４メートルであるが、この値が建物、建物のタイプ（住居用又は商業用）、支配的な建築法規などによって大きく異なる可能性があることは理解されよう。幾つかの実施形態では、異なる建物又は構造タイプのための平均階高値をメモリモジュール８に記憶することができ、ユーザがいる建物又は構造（それは衛星測位システムによって得られた最新の測定値に基づいて判定することができる）に応じて、装置２によって適切な値を選択することができる。

ステップ１０５５において、特定の運動中に横断された階数が、ユーザの階高の前回の示度に対して加算（又は必要に応じて、減算）され、現在の階高を与える。したがって、例えば、ユーザが３階にいたと予め判定されており、装置２が、ユーザがエレベータにおいて３階上昇したと判定するとき、ステップ１０５５は、６階にいるとしてユーザの位置を出力する。図５は、図３に示される加速度計信号の場合のステップ１０５の例示的な出力を示す。

本発明の幾つかの実装では、装置２及び関連する方法は、携帯電話、スマートフォン又はＰＤＡのような、通常、加速度計及び必要とされるプロセッサを既に含んでいるデバイスにおいて実装することができる。

装置２は、病院内を徘徊する傾向がある特定の患者の場所を追跡するためのシステム（その場合、本発明に従って決定された高度を監視ステーションに通信することができ、それにより、看護師又は他の医療従事者がその患者の場所を識別し、その患者を正しい場所に戻すために介入できるようにする）、又はＧＰＳのような、屋外の場所追跡システムを補完する汎用の屋内場所追跡を提供するためのシステムのような、建物又は他の屋内環境若しくは構造物内のユーザの高度を決定するのに有用である任意のシステムにおいて実装できることも理解されよう。さらに、装置２を用いて、ユーザではなく、装置２に関連付けられる物体（エレベータ自体を含む）の高度を示すことができることは理解されよう。

装置２を用いて病院内の患者を追跡する場合（及び類似の実装において）、装置２は、腰、胴、胸、骨盤又は胸骨のようなユーザの身体の一部に取り付けるように構成することができ、身体のその部分に装置２を取り付けるのに適した構成物（例えば、ベルト又はストラップ）を備えることができる。

最終的に、本発明の幾つかの実施形態では、加速度計４は、プロセッサ６を備えるデバイスとは別のデバイス内に設けることができることは理解されよう。この場合、加速度計４は、追跡されるユーザ又は物体に取り付けることができ、加速度計４の出力は、後の処理のためにプロセッサ６に（有線接続又は無線接続を用いて）送信することができる。

したがって、エレベータ内のユーザの運動を検出するための、かつ例えば、ユーザがいる建物内の階又は高さの観点から、その運動からユーザの高度を決定するための改善された方法及び装置が提供される。

本発明は図面及びこれまでの説明において詳細に図示され、説明されてきたが、そのような図示及び説明は、例示又は一例と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではなく、本発明は開示される実施形態には限定されない。

図面、開示及び添付の特許請求の範囲を検討することから、当業者は、特許請求される発明を実践する際に、開示される実施形態に対する変形形態を理解し、もたらすことができる。特許請求の範囲において、単語「〜を備える、含む（comprising）」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの（a、an）」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲内に列挙される幾つかの項目の機能を果たすことができる。単に特定の方策が互いに異なる従属請求項において列挙されるというだけのことでは、これらの方策の組み合わせを用いて利益を得ることができないことは示されない。他のハードウェアとともに、又はその一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上でコンピュータプログラムを記憶／分配することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを経由するなどの、他の形態において分配することもできる。特許請求の範囲内の任意の参照符号は、その範囲を制限すると見なされるべきではない。

Claims (15)

1. エレベータ内のユーザ又は物体の運動を検出するための方法であって：
   一連の加速度測定値を得るように前記ユーザ又は前記物体が受ける加速度を測定するステップと；
   エレベータ運動の開始及び終了に関連付けられる前記一連の加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように、前記一連の加速度測定値を処理するステップと；
   前記識別されたピーク及びトラフから、前記エレベータ運動に対応する前記加速度測定値の部分を識別するステップと；
   前記加速度測定値の前記識別された部分から、前記エレベータ運動中の前記ユーザ又は前記物体の高度の変化の示度を決定するステップと；を含む、
   方法。
2. − 前記一連の加速度測定値から雑音レベル信号を決定するステップであって、前記雑音レベル信号は前記加速度測定値のそれぞれにおける雑音のレベルを示す、ステップと；
   − 前記雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するステップと；を更に含み、
   前記加速度測定値を処理するステップは：
   前記雑音レベル信号の対応する部分が前記雑音しきい値未満である前記加速度測定値のみを処理するステップ、を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記処理するステップは：
   各加速度測定値の振幅をピークしきい値及びトラフしきい値と比較するステップであって、前記ピークしきい値は前記トラフしきい値より高い、ステップと；
   前記加速度測定値内の候補ピークを、その振幅が前記ピークしきい値を超える一群の連続した加速度測定値として識別するステップと、前記加速度測定値内の候補トラフを、その振幅が前記トラフしきい値未満である一群の連続した加速度測定値として識別するステップと；を含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記処理するステップは：
   それぞれの前記一群の加速度測定値の持続時間が最短時間しきい値未満である任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄するステップ、を更に含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記一連の加速度測定値から雑音レベル信号を決定するステップであって、前記雑音レベル信号は前記加速度測定値のそれぞれにおける雑音のレベルを示す、ステップと；
   前記雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するステップと；を更に含み、
   前記加速度測定値を処理する前記ステップは：
   前記雑音レベル信号の対応する部分が前記雑音しきい値を超える任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄するステップ、を更に含む、
   請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記識別されたピーク及びトラフから前記エレベータ運動に対応する前記加速度測定値の部分を識別するステップは：
   前記加速度が一定である及び／又は前記加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、前記識別されたピーク及びトラフのうちの最も早いものの前の前記加速度測定値を探索することによって、前記エレベータ運動の開始時刻を決定するステップと；
   前記加速度が一定である及び／又は前記加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、前記識別されたピーク及びトラフのうちの最も遅いものの後の前記加速度測定値を探索することによって、前記エレベータ運動の終了時刻を決定するステップと；を含む、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記処理するステップは：
   前記ピーク及びトラフを識別する前に、前記測定値内の高周波雑音を抑制するように、前記得られた加速度測定値にフィルタをかけるステップ、を更に含む、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. コンピュータ可読コードが含まれるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ可読コードは、適切なコンピュータ又はプロセッサによって実行されるとき、前記コンピュータ又はプロセッサが請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成される、コンピュータプログラム。
9. エレベータ内のユーザ又は物体の運動を検出するための装置であって：
   前記ユーザ又は前記物体が受ける加速度の測定値を受信し、エレベータ運動の開始及び終了に関連付けられる前記測定値内のピーク及びトラフを識別するように前記加速度測定値を処理し、前記識別されたピーク及びトラフから、前記エレベータ運動に対応する前記加速度測定値の部分を識別し、前記加速度の前記識別された部分から、前記エレベータ運動中の前記ユーザ又は前記物体の高度の変化の示度を決定するように構成される、プロセッサ、を備える、
   装置。
10. 前記プロセッサは：
    前記加速度測定値から、前記加速度測定値のそれぞれにおける雑音のレベルを示す雑音レベル信号を決定するように；及び
    前記雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するように；更に構成され、
    前記プロセッサは、前記雑音レベル信号の対応する部分が前記雑音しきい値未満である前記加速度測定値のみを処理するように構成される、
    請求項９に記載の装置。
11. 前記プロセッサは：
    各前記加速度測定値の振幅を、ピークしきい値がトラフしきい値より高い前記ピークしきい値及び前記トラフしきい値と比較することによって；並びに
    前記加速度測定値内の候補ピークを、その振幅が前記ピークしきい値を超える一群の連続した加速度測定値として識別することによって、及び前記加速度測定値内の候補トラフを、その振幅が前記トラフしきい値未満である一群の連続した加速度測定値として識別することによって；
    前記加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように構成される、
    請求項９に記載の装置。
12. 前記プロセッサは、それぞれの前記一群の加速度測定値の持続時間が最短時間しきい値未満である任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄することによって、前記加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように更に構成される、
    請求項１１に記載の装置。
13. 前記プロセッサは：
    前記加速度測定値から、前記加速度測定値のそれぞれにおける雑音のレベルを示す雑音レベル信号を決定するように；及び前記雑音レベル信号を雑音しきい値と比較するように；更に構成され；
    前記プロセッサは、前記雑音レベル信号の対応する部分が前記雑音しきい値を超える任意の識別された候補ピーク又は識別された候補トラフを破棄することによって、前記加速度測定値内のピーク及びトラフを識別するように構成される、
    請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記プロセッサは：
    前記加速度が一定である及び／又は前記加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、前記識別されたピーク及びトラフのうちの最も早いものの前の前記加速度測定値を探索することによって、前記エレベータ運動の開始時刻を決定し；
    前記加速度が一定である及び／又は前記加速度が重力に起因する加速度に実質的に対応する加速度測定値が見つけられるまで、前記識別されたピーク及びトラフのうちの最も遅いものの後の前記加速度測定値を探索することによって、前記エレベータ運動の終了時刻を決定する；ことによって、
    前記識別されたピーク及びトラフから前記エレベータ運動に対応する前記加速度測定値の部分を識別するように構成される、
    請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記プロセッサは、前記ピーク及び前記トラフを識別する前に、前記測定値内の高周波雑音を抑制するよう、前記得られた加速度測定値にフィルタをかけるように更に構成される、
    請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の装置。

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