JP2017526906A - 歩行者ナビゲーションデバイス及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Rfv<0である場合、推定姿勢=事前姿勢+π
Rfv>0である場合、推定姿勢=事前姿勢 式(2)
ここで、RfvはAccF’と90°(90度)位相回転された、又は、ステップ継続時間の1/4等価に遅れたAccVの相互共分散である。式(2)から、推定ユーザ方向は、AccF’と90°位相回転されたAccVとの間の相互共分散(Rfv)が正である場合、前方向であり、AccF’と90°位相回転されたAccVとの間の相互共分散(Rfv)が負である場合、後ろ方向である。したがって、一例示実施形態において、デバイスの動きの前方向加速度(AccFで表される)が、事前前方向加速度成分AccF’、及びAccF’とAccVとの間の関係の検出された感知に基づいて計算される。同様に、デバイスの動きの横方向加速度(AccLで表される)が、事前横方向加速度成分AccL’、及びAccF’とAccVとの間の関係の検出された感知に基づいて計算される。
姿勢=tan−1(Rxv/Ryv)+π/2 式(3)
ここで、Rxvは、AccX’のAccVとの相互共分散であり、Ryvは、AccY’のAccVとの相互共分散である。
YawFiltn=Yawn×abs(YawQM)+YawFiltn-1×(1-abs(YawQM)) 式(5)
ここで、YawFiltnは、時間tnにおける推定姿勢であり、YawFiltn−1は、時間tn−1における推定姿勢であり、Yawnは、時間tnにおける事前姿勢とデバイスの動きの方向とに基づいて推定される姿勢である。上記の式(5)から、YawQMがゼロに近づくと、YawFiltnは、YawFiltn−1に等しいなど、先行する再調整された推定姿勢にほぼ等しくなる。また、YawQMが1に近づくと、YawFiltnは、Yawnなどの推定姿勢の現在の値に等しくなる。
ここで、Rxxは第1の水平加速度成分の自己共分散であり、Ryyは第2の水平加速度成分の自己共分散であり、Rxyは第1の水平加速度成分と第2の水平加速度成分の相互共分散である。事前姿勢は、水平面における最大変動の方向を提供する。
ここで、Rfvは、AccF(前方向加速度成分)とAccV(鉛直加速度成分)の相互共分散であり、Rff及びRvvは、それぞれ、AccF及びAccVの自己共分散である。YawQMの値が±1に近い場合、姿勢推定はより良好になる。YawQMの値がゼロに近い場合、小さなレベルの「ノイズ」でも符号の反転が生じる恐れがあり、それによって、姿勢の誤った推定が起こり得る。したがって、YawQMの大きさに基づいて、再調整された推定姿勢(「品質フィルタリングされた姿勢」又は「推定姿勢」とも称する)を生成するため、推定姿勢をさらに再調整する。
Claims (20)
- 歩行者ナビゲーションのためのデバイスであって、
加速度成分を感知するように構成される加速度計センサであって、前記加速度成分が、前記加速度計センサの複数の軸におけるデバイスの動きに関連しており、ストライド周波数成分及びステップ周波数成分を含む、前記加速度計センサ、及び
前記加速度計センサと通信可能に関連する処理モジュール、
を含み、
前記処理モジュールが、前記加速度計センサに対する前記デバイスの動きに関連する推定姿勢を判定するために、
前記加速度成分の前記ストライド周波数成分を遮断することによって前記加速度成分の前記ステップ周波数成分をフィルタ出力すること、及び
前記推定姿勢における前記デバイスの動きの横方向揺れに関連する偏りを軽減するために前記加速度成分の前記ステップ周波数成分に基づいて前記推定姿勢を判定すること、
によって、前記加速度成分の少なくとも一部を処理するように構成される、
デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、前記処理モジュールが、
前記加速度成分に関連する傾き測定を計算するための傾き推定モジュール、
前記傾き測定に基づいて複数のパーソナルナビゲーション軸に沿う傾き回復(de-tilt)加速度成分を生成するために前記加速度成分を処理するように構成される傾き回復モジュールであって、前記複数のパーソナルナビゲーション軸が、少なくとも、鉛直軸、第1の水平軸、及び第2の水平軸を含む、前記傾き回復モジュール、及び
フィルタリングされた加速度成分を生成するためのステップ周波数フィルタリングモジュール、
を含み、
前記フィルタリングされた加速度成分が、前記傾き回復加速度成分からの前記ストライド周波数成分を遮断することによって生成され、前記フィルタリングされた加速度成分が、鉛直加速度成分、前記第1の水平軸に沿う第1の水平加速度成分、及び前記第2の水平軸に沿う第2の水平加速度成分を含む、
デバイス。 - 請求項2に記載のデバイスであって、前記処理モジュールがさらに、式
に基づいて事前姿勢を判定するように構成される事前姿勢推定モジュールを含み、前記式において、Rxxは前記第1の水平加速度成分の自己共分散であり、Ryyは前記第2の水平加速度成分の自己共分散であり、Rxyは前記第1の水平加速度成分と前記第2の水平加速度成分の相互共分散である、デバイス。 - 請求項3に記載のデバイスであって、前記処理モジュールが、事前前方向加速度成分を生成するため、前記事前姿勢に応答して前記第1の水平軸加速度成分を回転回復する(de-rotate)ように構成され、かつ、事前横方向加速度成分を生成するため、前記事前姿勢に応答して前記第2の水平軸加速度成分を回転回復するように構成される、回転回復モジュールを含む、デバイス。
- 請求項4に記載のデバイスであって、前記処理モジュールがさらに0−π曖昧さ推定モジュールを含み、
前記0−π曖昧さ推定モジュールが、
前記事前前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分との間の進み関係又は遅れ関係の一方を、前記事前前方向加速度成分と90度位相回転された鉛直加速度成分との相互共分散に基づいて検出するように、及び
前記検出された関係に基づいて前記デバイスの動きの方向が前方向であるか又は後ろ方向であるかを判定するように、
構成される、デバイス。 - 請求項5に記載のデバイスであって、前記事前前方向加速度成分と前記90度位相回転された鉛直加速度成分との間の相互共分散が正である場合、前記デバイスの動きの前記方向が前記前方向であり、前記事前前方向加速度成分と前記90度位相回転された鉛直加速度成分との間の前記相互共分散が負である場合、前記デバイスの動きの前記方向が前記後ろ方向である、デバイス。
- 請求項6に記載のデバイスであって、前記処理モジュールがさらに、前記事前姿勢と前記前方向及び前記後ろ方向の一方である前記デバイスの動きの前記方向とに基づいて前記推定姿勢を判定するように構成される、デバイス。
- 請求項5に記載のデバイスであって、前記0−π曖昧さ推定モジュールがさらに、式
に基づいて品質メトリック因子を生成するように構成され、前記式において、Rfvは前記前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分の相互共分散であり、Rffは前記前方向加速度成分の自己共分散であり、Rvvは前記鉛直加速度成分の自己共分散である、デバイス。 - 請求項8に記載のデバイスであって、前記処理モジュールが、前記事前姿勢、前記デバイスの動きの前記方向、及び前記品質メトリック因子に基づいて、前記推定姿勢を判定するように構成される、デバイス。
- 請求項9に記載のデバイスであって、前記推定姿勢が、式
YawFiltn = Yawn×abs(YawQM)+YawFiltn-1×(1-abs(YawQM))
に基づいて判定され、前記式において、YawFiltnは時間tnにおける推定姿勢であり、YawFiltn−1は時間tn−1における推定姿勢であり、Yawnは、時間tnにおける前記事前姿勢と前記デバイスの動きの前記方向とに基づいて判定される姿勢である、デバイス。 - 請求項2に記載のデバイスであって、前記デバイスがさらに、前記品質メトリック因子及び事前姿勢に基づいて前記推定姿勢を判定するように構成され、前記事前姿勢が、式
姿勢=tan−1(Rxv/Ryv)+π/2
によって判定され、前記式において、Rxvが前記事前前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分の相互共分散であり、Ryvが前記事前横方向加速度成分と前記鉛直加速度成分の相互共分散である、デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、前記加速度計センサに物理的に固定して配置され、全地球的基準方向に対する前記デバイスの前記加速度計センサの方向を判定するように構成される、デバイス進行方向(heading)センサをさらに含み、前記処理モジュールがさらに、ユーザ進行方向推定を判定するために前記推定姿勢を前記加速度計センサの前記方向と組み合わせるように構成される、デバイス。
- 歩行者ナビゲーションのためのデバイスにおいて動作可能な方法であって、前記方法が、
全地球的基準方向に対する前記デバイスの加速度計センサの方向を判定すること、
前記加速度計センサの複数の軸におけるデバイスの動きに関連する加速度成分を感知することであって、前記加速度成分がストライド周波数成分及びステップ周波数成分を含むこと、
前記加速度計センサに対する前記デバイスの動きの推定姿勢を判定するために前記加速度成分を電子的に処理することであって、前記電子的に処理することが少なくとも、
前記加速度成分の前記ストライド周波数成分を遮断することによって前記加速度成分の前記ステップ周波数成分をフィルタ出力することと、
前記デバイスの動きの横方向揺れに関連する前記推定姿勢における偏りを軽減するために、前記加速度成分の前記ステップ周波数成分に基づいて前記推定姿勢を判定することと、
を含む、前記電子的に処理すること、及び
ユーザ進行方向推定を生成するために前記推定姿勢を前記加速度計センサの前記方向と電子的に組み合わせること、
を含む、方法。 - 請求項13に記載の方法であって、前記電子的に処理することがさらに、
前記加速度成分に関連する傾き測定を計算すること、
前記傾き測定に基づいて複数のパーソナルナビゲーション軸に沿う傾き回復加速度成分を生成することであって、前記複数のパーソナルナビゲーション軸が、少なくとも鉛直軸と第1の水平軸と第2の水平軸とを含む、前記傾き回復加速度成分を生成すること、及び
前記傾き回復加速度成分からの前記ストライド周波数成分を遮断することによってフィルタリングされた加速度成分を生成することであって、前記フィルタリングされた加速度成分が、鉛直加速度成分と、前記第1の水平軸に沿う第1の水平加速度成分と、前記第2の水平軸に沿う第2の水平加速度成分とを含む、前記加速度成分を生成すること、
を含む、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記推定姿勢を判定することが、式
に基づいて事前姿勢を判定することであって、前記式において、Rxxは前記第1の水平加速度成分の自己共分散であり、Ryyは前記第2の水平加速度成分の自己共分散であり、Rxyは前記第1の水平加速度成分と前記第2の水平加速度成分の相互共分散である、前記事前姿勢を判定すること、
事前前方向加速度成分を生成するため前記事前姿勢に応答して前記第1の水平軸加速度成分を回転回復すること、及び事前横方向加速度成分を生成するため前記事前姿勢に応答して前記第2の水平軸加速度成分を回転回復すること、
前記事前前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分との間の進み関係又は遅れ関係の一方を、前記事前前方向加速度成分と90度位相回転された鉛直加速度成分との相互共分散に基づいて検出すること、
前記検出された関係に基づいて前記デバイスの動きの方向が前方向であるか又は後ろ方向であるかを判定すること、及び
前記事前姿勢と前記デバイスの動きの前記方向とに基づいて前記デバイスの動きに関連する前記推定姿勢を判定すること、
を含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、前記前方向加速度成分と前記90度位相回転された鉛直加速度成分との間の相互共分散が正である場合、前記デバイスの動きの前記方向が前記前方向であり、前記前方向加速度成分と前記90度位相回転された鉛直加速度成分との間の前記相互共分散が負である場合、前記デバイスの動きの前記方向が前記後ろ方向である、方法。
- 請求項14に記載の方法であって、前記推定姿勢を判定することが、式
に基づいて事前姿勢を判定することであって、前記式において、Rxxは前記第1の水平加速度成分の自己共分散であり、Ryyは前記第2の水平加速度成分の自己共分散であり、Rxyは前記第1の水平加速度成分と前記第2の水平加速度成分との相互共分散である、前記事前姿勢を判定すること、
事前前方向加速度成分を生成するため前記事前姿勢に応答して前記第1の水平軸加速度成分を回転回復することであって、事前横方向加速度成分を生成するため前記事前姿勢に応答して前記第2の水平軸加速度成分を回転回復するように構成される、前記回転回復すること、
前記事前前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分の間の進み関係又は遅れ関係の一方を、前記事前前方向加速度成分と90度位相回転された鉛直加速度成分との相互共分散に基づいて検出すること、
前記検出された関係に基づいて前記デバイスの動きの方向が前方向であるか又は後ろ方向であるかを判定すること、
式
に基づいて品質メトリック因子を生成することであって、前記式において、Rfvは前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分との間の相互共分散であり、Rffは前記前方向加速度成分の自己共分散であり、Rvvは前記鉛直加速度成分の自己共分散である、前記品質メトリック因子生成すること、及び
前記事前姿勢、前記デバイスの動きの前記方向、及び前記品質メトリック因子に基づいて前記推定姿勢を判定すること、
を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、前記推定姿勢が、式
YawFiltn = Yawn×abs(YawQM)+YawFiltn-1×(1-abs(YawQM))
に基づいて判定され、前記式において、YawFiltnは時間tnにおける推定姿勢であり、YawFiltn−1は時間tn−1における推定姿勢であり、Yawnは、時間tnにおける前記事前姿勢と前記デバイスの動きの前記方向とに基づいて判定される姿勢である、方法。 - 歩行者ナビゲーションのためのデバイスにおいて動作可能な方法であって、前記方法が、
加速度計センサの複数の軸におけるデバイスの動きに関連する加速度成分を感知することであって、前記加速度成分がストライド周波数成分及びステップ周波数成分を含むこと、及び
前記加速度計センサに対する前記デバイスの動きの推定姿勢を判定するために前記加速度成分の少なくとも一部を電子的に処理すること、
を含み、
前記電子的に処理することが少なくとも、
前記加速度成分の前記ストライド周波数成分を遮断することによって前記加速度成分の前記ステップ周波数成分をフィルタ出力することと、
前記デバイスの動きの横方向揺れに関連する前記推定姿勢における偏りを軽減するために、前記加速度成分の前記ステップ周波数成分に基づいて前記推定姿勢を判定することと、
を含む、
方法。 - 請求項19に記載の方法であって、前記電子的に処理することがさらに、式
に基づいて事前姿勢を判定することであって、前記式において、Rxxは前記第1の水平加速度成分の自己共分散であり、Ryyは前記第2の水平加速度成分の自己共分散であり、Rxyは前記第1の水平加速度成分と前記第2の水平加速度成分との相互共分散である、前記事前姿勢を判定すること、
事前前方向加速度成分を生成ため前記事前姿勢に応答して前記第1の水平軸加速度成分を回転回復すること、及び事前横方向加速度成分を生成するため前記事前姿勢に応答して前記第2の水平軸加速度成分を回転回復すること、
前記事前前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分との間の進み関係又は遅れ関係の一方を、前記事前前方向加速度成分と90度位相回転された鉛直加速度成分との相互共分散に基づいて検出すること、
前記検出された関係に基づいて前記デバイスの動きの方向が前方向であるか又は後ろ方向であるかを判定すること、
式
に基づいて品質メトリック因子を生成することであって、前記式において、Rfvは前方向加速度成分と前記鉛直加速度成分との間の相互共分散であり、Rffは前記前方向加速度成分の自己共分散であり、Rvvは前記鉛直加速度成分の自己共分散である、前記品質メトリック因子を生成すること、及び
前記事前姿勢、前記デバイスの動きの前記方向、及び前記品質メトリック因子に基づいて前記推定姿勢を判定すること、
を含む、方法。
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