JP2018054414A - Advancing direction estimation device, advancing direction estimation method and advancing direction estimation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、進行方向推定装置、進行方向推定方法及び進行方向推定プログラムに関する。 The present invention relates to a traveling direction estimation device, a traveling direction estimation method, and a traveling direction estimation program.
従来、歩行を行っている人の位置及び移動軌跡を推定する手法として、デッドレコニング（ＰＤＲ）が知られている。これは既知の初期値に対する変動（移動量）を推定する手法である。このデッドレコニングを行う場合には、加速度センサを有する装置を人に装着して、その加速度センサから得られる加速度信号に基づいて変動を推定することになるが、この場合に、移動距離だけでなく、進行方向も推定する必要がある。
人の歩行は１歩１歩で加速と減速を繰り返す運動となっているため、その加減速の変化を捉えて進行方向を推定することができ、例えば特許文献１には水平成分（人の前後左右）の加速度信号のピークを検出し、ピーク時の水平方向の加速度成分を用いることで、進行方向を推定する手法が開示されている。
Conventionally, dead reckoning (PDR) is known as a method for estimating the position and movement trajectory of a person who is walking. This is a method for estimating a fluctuation (movement amount) with respect to a known initial value. When this dead reckoning is performed, a device having an acceleration sensor is worn on a person, and fluctuations are estimated based on the acceleration signal obtained from the acceleration sensor. It is also necessary to estimate the direction of travel.
Since human walking is a motion that repeats acceleration and deceleration at each step, the direction of travel can be estimated by capturing the change in acceleration / deceleration. A method for estimating the traveling direction by detecting the peak of the left and right acceleration signals and using the horizontal acceleration component at the peak is disclosed.
しかしながら、上記特許文献１に開示されている手法では、歩行動作中においても装置が、人が静止していた時の姿勢を保持していることが前提となっているため、歩行動作中に装置の装着方法や装着向き等が変わってしまった場合、どの方向のベクトルが前方（順方向）なのか判定し難いという問題があった。
そこで、本発明の課題は、前方を推定可能とし、結果として、進行方向の推定精度を向上させることである。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is assumed that the device maintains the posture when the person is stationary even during the walking motion. When the mounting method, mounting direction, etc. have changed, there is a problem that it is difficult to determine which direction vector is forward (forward direction).
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to estimate the forward direction and, as a result, improve the estimation accuracy of the traveling direction.
上記課題を解決するため、本発明は、
進行方向推定装置であって、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする。
また、本発明に係る進行方向推定方法は、
進行方向推定装置における進行方向推定方法であって、
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする。
また、本発明に係る進行方向推定プログラムは、
進行方向推定装置における進行方向推定プログラムであって、
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
コンピュータに、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得させ、前記進行方向推定装置の移動量を推定させるとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得させ、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による前記測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得させた前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得させ、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A traveling direction estimation device,
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor for acquiring geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
A control unit,
The controller is
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. Obtained based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
The traveling direction estimation method according to the present invention includes:
A traveling direction estimation method in a traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. Obtained based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
The traveling direction estimation program according to the present invention is
A traveling direction estimation program in the traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit for positioning the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
On the computer,
When the traveling direction estimation device is moving, based on a plurality of acceleration signals at different times, the vertical direction information indicating the vertical direction is acquired, the movement amount of the traveling direction estimation device is estimated, Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating a true north direction in a device coordinate system set in advance for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time Based on the true north direction information acquired at the time and the second time, the travel direction estimation device at the second time from the position of the travel direction estimation device at the first time. Get reference travel direction information indicating the direction to the position,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. Based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
本発明によれば、前方を推定可能とし、結果として、進行方向の推定精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to estimate the forward direction, and as a result, it is possible to improve the estimation accuracy of the traveling direction.
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。
本実施形態の進行方向推定装置１００は、例えば、登山等の屋外での行動軌跡を記録したり、ルート案内をしたりするアウトドア機器（いわゆるＧＰＳロガーやナビゲーション装置）である。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.
The traveling direction estimation device 100 of the present embodiment is an outdoor device (so-called GPS logger or navigation device) that records an action locus outdoors such as mountain climbing or provides route guidance.
図１は、本発明を適用した一実施形態の進行方向推定装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、進行方向推定装置１００は、ＣＰＵ１１と、操作部１２と、ＲＡＭ１３と、測位部１４と、加速度センサ１５と、地磁気センサ１６と、記憶部１７と、表示部１８と、通信部１９とを備える。進行方向推定装置１００の各部は、バス２０を介して接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a traveling direction estimation apparatus 100 according to an embodiment to which the present invention is applied.
As illustrated in FIG. 1, the traveling direction estimation device 100 includes a CPU 11, an operation unit 12, a RAM 13, a positioning unit 14, an acceleration sensor 15, a geomagnetic sensor 16, a storage unit 17, a display unit 18, And a communication unit 19. Each part of the traveling direction estimation apparatus 100 is connected via a bus 20.
ＣＰＵ１１は、進行方向推定装置１００の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ１１は、記憶部１７に記憶されているシステムプログラム及びアプリケーションプログラムのうち、指定されたプログラムを読み出してＲＡＭ１３に展開し、当該プログラムとの協働で、各種処理を実行する。 The CPU 11 is a control unit that controls each unit of the traveling direction estimation apparatus 100. The CPU 11 reads out a designated program from among the system programs and application programs stored in the storage unit 17 and expands it in the RAM 13, and executes various processes in cooperation with the program.
操作部１２は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源ボタン（図示省略）、データ取得の開始／停止を指示する開始／停止ボタン（図示省略）等を備えており、この操作部１２からの指示に基づいてＣＰＵ１１は各部を制御するようになっている。 The operation unit 12 includes a power button (not shown) for switching power ON / OFF, a start / stop button (not shown) for instructing start / stop of data acquisition, and the like. Based on this, the CPU 11 controls each unit.
ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、各種のデータやプログラムを一時的に格納するワークエリアを形成する。 The RAM 13 is a volatile memory, and forms a work area for temporarily storing various data and programs.
測位部１４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信された信号を受信して、進行方向推定装置１００が存在する現在位置を測位する（ＧＰＳ測位）。すなわち、測位部１４は、例えば、地球低軌道に打ち上げられている複数のＧＰＳ衛星から送信される信号（例えば、Ｃ／Ａ（Coarse and Acquisitions）コードやＰ（Precise）コード等の測位符号、アルマナック情報（概略軌道情報）やエフェメリス情報（詳細軌道情報）等の航法メッセージなど）を所定のタイミングで受信アンテナ（図示省略）により受信する。そして、測位部１４は、受信アンテナにより受信された信号に基づいて、例えば、３次元測位モードで進行方向推定装置１００の３次元の現在位置（緯度、経度、高さ）を測定する測位処理を行う。 The positioning unit 14 receives a signal transmitted from a GPS (Global Positioning System) satellite and measures the current position where the traveling direction estimation device 100 exists (GPS positioning). That is, for example, the positioning unit 14 receives signals transmitted from a plurality of GPS satellites launched in low earth orbit (for example, positioning codes such as C / A (Coarse and Acquisitions) code and P (Precise) code), almanac Information (schematic trajectory information), ephemeris information (detailed trajectory information, etc. navigation messages) is received by a receiving antenna (not shown) at a predetermined timing. And the positioning part 14 performs the positioning process which measures the three-dimensional present position (latitude, longitude, height) of the advancing direction estimation apparatus 100, for example in three-dimensional positioning mode based on the signal received by the receiving antenna. Do.
加速度センサ１５は、互いに直交する３軸方向の加速度をそれぞれ検出する。そして、加速度センサ１５は、検出された各軸の加速度の検出データをＣＰＵ１１に出力する。 The acceleration sensor 15 detects accelerations in three axial directions orthogonal to each other. Then, the acceleration sensor 15 outputs detected data of acceleration of each axis to the CPU 11.
地磁気センサ１６は、互いに直交する３軸方向の地磁気を検出して、３軸方向の地磁気の大きさを地磁気情報として取得する。そして、地磁気センサ１６は、取得した地磁気情報を検出データとしてＣＰＵ１１に出力する。なお、加速度センサ１５の３軸方向と地磁気センサ１６の３軸方向とは互いに同じ方向に設定されており、この３軸は進行方向推定装置１００に予め設定されたデバイス座標系を構成している。 The geomagnetic sensor 16 detects the geomagnetism in three axial directions orthogonal to each other, and acquires the magnitude of the geomagnetism in the three axial directions as geomagnetic information. Then, the geomagnetic sensor 16 outputs the acquired geomagnetic information to the CPU 11 as detection data. The three-axis direction of the acceleration sensor 15 and the three-axis direction of the geomagnetic sensor 16 are set in the same direction, and these three axes constitute a device coordinate system set in advance in the traveling direction estimation apparatus 100. .
記憶部１７は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等により構成され、データ及びプログラムを書き込み及び読み出し可能な記憶部である。特に、記憶部１７には、進行方向推定プログラム１７１が記憶されている。 The storage unit 17 includes a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and the like, and is a storage unit that can write and read data and programs. In particular, the storage unit 17 stores a traveling direction estimation program 171.
表示部１８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成され、ＣＰＵ１１から指示された表示情報に従い各種表示を行う。 The display unit 18 includes an LCD (Liquid Crystal Display), an EL (Electro Luminescence) display, and the like, and performs various displays according to display information instructed by the CPU 11.
通信部１９は、例えば、ＵＳＢ端子などの有線式の通信部や、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮ規格を採用した通信部である。 The communication unit 19 is, for example, a wired communication unit such as a USB terminal or a communication unit that adopts a wireless LAN standard such as WiFi.
次に、図２を参照して、進行方向推定装置１００で実行される進行方向推定処理を説明する。進行方向推定装置１００において、操作部１２を介して、ユーザから進行方向推定処理の実行指示が入力されたことをトリガとして、ＣＰＵ１１が、記憶部１７から読み出して適宜ＲＡＭ１３に展開した進行方向推定プログラム１７１との協働で、進行方向推定処理を実行する。
なお、進行方向推定処理が実行される際、進行方向推定装置１００は、図３に示すように、ユーザＵの所定の位置（例えば、右胸の位置）に装着あるいは携帯されていて、ユーザＵが歩行又は走行により移動を行っているときに、ユーザＵとともに移動するように設けられている。
Next, a traveling direction estimation process executed by the traveling direction estimation apparatus 100 will be described with reference to FIG. In the traveling direction estimation apparatus 100, the traveling direction estimation program read from the storage unit 17 and appropriately expanded in the RAM 13 by the CPU 11 as a trigger when the execution instruction for the traveling direction estimation process is input from the user via the operation unit 12. Advancing direction estimation processing is executed in cooperation with 171.
When the traveling direction estimation process is executed, the traveling direction estimation apparatus 100 is worn or carried at a predetermined position (for example, the position of the right chest) of the user U as shown in FIG. Is provided to move together with the user U when moving by walking or running.
先ず、ＣＰＵ１１は、ユーザＵが移動中に、所定時間（例えば、４秒間）の間、加速度センサ１５から所定のサンプリングタイミング毎に検出データを取得し、取得した複数の検出データに基づき鉛直方向ベクトルを示す情報を取得する（ステップＳ１）。なお、加速度センサ１５による検出データに基づいて鉛直方向ベクトルを示す情報を取得する処理は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。 First, the CPU 11 acquires detection data from the acceleration sensor 15 at predetermined sampling timings for a predetermined time (for example, 4 seconds) while the user U is moving, and the vertical direction vector is based on the acquired plurality of detection data. Is obtained (step S1). In addition, since the process which acquires the information which shows a vertical direction vector based on the detection data by the acceleration sensor 15 is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted here.
次いで、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１で取得した加速度センサ１５からの複数の検出データに基づき、ユーザの歩幅と歩数を取得し、この歩幅と歩数を掛け合わせることによって、ユーザの移動量を推定する（ステップＳ２）。 Next, the CPU 11 acquires the user's stride and the number of steps based on the plurality of detection data from the acceleration sensor 15 acquired in step S1, and estimates the amount of movement of the user by multiplying the stride and the number of steps (step). S2).
次いで、ＣＰＵ１１は、地磁気センサ１６からの検出データに基づき、デバイス座標系における基準軸（例えば、図３に示すｙ軸）に対する真北方向ＮＬを示す情報を取得する（ステップＳ３）。具体的には、ＣＰＵ１１は、地磁気センサ１６からの検出データに基づき地磁気ベクトルの情報を取得する。そして、ＣＰＵ１１は、取得された地磁気ベクトルを、ステップＳ１で取得した鉛直ベクトルを示す情報に基づく鉛直方向に直交する水平面に射影した際の射影ベクトルを示す情報を取得する。地磁気ベクトルは、水平面に対して俯角を有するためである。そして、ＣＰＵ１１は、取得された射影ベクトルの、デバイス座標系における基準軸に対する方向（磁北方向）と、その場所の偏角に基づいて、デバイス座標系における真北方向を示す情報を取得する。なお、進行方向推定装置１００がジャイロセンサを更に備えている場合には、ＣＰＵ１１は、当該ジャイロセンサから取得した検出データを更に組み合わせて、デバイス座標系における真北方向を示す情報を取得するようにしてもよい。 Next, the CPU 11 acquires information indicating the true north direction NL with respect to the reference axis (for example, the y axis shown in FIG. 3) in the device coordinate system based on the detection data from the geomagnetic sensor 16 (step S3). Specifically, the CPU 11 acquires geomagnetic vector information based on detection data from the geomagnetic sensor 16. And CPU11 acquires the information which shows the projection vector at the time of projecting the acquired geomagnetic vector on the horizontal surface orthogonal to the perpendicular direction based on the information which shows the vertical vector acquired by step S1. This is because the geomagnetic vector has a depression angle with respect to the horizontal plane. And CPU11 acquires the information which shows the true north direction in a device coordinate system based on the direction (magnetic north direction) with respect to the reference axis in a device coordinate system of the acquired projection vector, and the declination of the place. When the traveling direction estimation apparatus 100 further includes a gyro sensor, the CPU 11 further combines the detection data acquired from the gyro sensor to acquire information indicating the true north direction in the device coordinate system. May be.
次いで、ＣＰＵ１１は、ユーザＵの大局的進行方向を基準進行方向（前方）ＳＬとし、この基準進行方向ＳＬのデバイス座標系の基準軸に対する角度φｂａｓｅを示す情報を取得する（ステップＳ４）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ユーザＵが移動中に、第１の時刻に測位部１４により測位された測位データと、第１の時刻より後の第２の時刻に測位部１４により測位された測位データと、に基づき、第１の時刻に進行方向推定装置１００がある位置から第２の時刻に進行方向推定装置１００がある位置に向かう方向であって、ユーザＵの大局的進行方向である、基準進行方向ＳＬの、ワールド座標系における大局的真北方向に対する角度θｂａｓｅ（後述）を示す情報を取得する。また、ＣＰＵ１１は、地磁気センサ１６からの検出データと、ステップＳ２で推定された移動量とに基づき、第１の時刻と第２の時刻の間の、大局的真北方向ＮＬの、デバイス座標系の基準軸に対する角度Ψｂａｓｅ（後述）を示す情報を取得する。そして、ＣＰＵ１１は、取得されたθｂａｓｅとΨｂａｓｅを、φｂａｓｅ＝θｂａｓｅ＋Ψｂａｓｅの式に当てはめることにより、基準進行方向ＳＬのデバイス座標系の基準軸に対する角度φｂａｓｅを示す情報を取得する。 Next, the CPU 11 sets the global traveling direction of the user U as the reference traveling direction (forward) SL, and acquires information indicating the angle φbase of the reference traveling direction SL with respect to the reference axis of the device coordinate system (step S4). Specifically, the CPU 11 is positioned by the positioning unit 14 at the second time after the first time and the positioning data measured by the positioning unit 14 at the first time while the user U is moving. Based on the positioning data, the direction from the position where the traveling direction estimation device 100 is located at the first time to the position where the traveling direction estimation device 100 is located at the second time is the global traveling direction of the user U. Then, information indicating the angle θbase (described later) of the reference traveling direction SL with respect to the global true north direction in the world coordinate system is acquired. Further, the CPU 11 uses the device coordinate system in the global true north direction NL between the first time and the second time based on the detection data from the geomagnetic sensor 16 and the movement amount estimated in step S2. The information which shows angle (psi) base (after-mentioned) with respect to the reference axis of is acquired. Then, the CPU 11 obtains information indicating the angle φbase with respect to the reference axis of the device coordinate system in the reference traveling direction SL by applying the acquired θbase and Ψbase to the expression of φbase = θbase + Ψbase.
ここで、ワールド座標系の大局的真北方向に対する基準進行方向ＳＬの角度θｂａｓｅ（以下、単にθｂａｓｅと称す）について説明する。
ユーザＵが移動中に、第１の時刻に測位部１４により測位される第１の位置３０をＧＰＳ基準位置として取得し、ユーザが第１の位置３０から移動した後、第２の時刻に測位部１４により測位された第２の位置３１を取得する。そして、θｂａｓｅは、図４（ａ）に示すように、第１の位置３０から第２の位置３１に向かう方向がワールド座標系の大局的真北方向となす角度である。ここで、第１の位置３０と第２の位置３１との間の直線距離は一定距離以上離れていることが好ましい。第１の位置３０と第２の位置３１との間の距離を一定距離以上離すことで、測位部１４による測位の誤差の影響を少なくすることができるためである。なお、一定距離の基準は、採用する測位部１４の位置誤差レベルや、当該進行方向推定処理の結果を用いるアプリケーションに応じて適宜設定変更可能である。
なお、ＣＰＵ１１は、θｂａｓｅを示す情報を、互いに一定距離以上離れた位置において測位部１４により測位が行われて位置データが取得される度に取得して、その情報を随時更新していく。
Here, the angle θbase (hereinafter simply referred to as θbase) of the reference traveling direction SL with respect to the global true north direction of the world coordinate system will be described.
While the user U is moving, the first position 30 measured by the positioning unit 14 at the first time is acquired as the GPS reference position, and after the user moves from the first position 30, the positioning is performed at the second time. The second position 31 measured by the unit 14 is acquired. As shown in FIG. 4A, θbase is an angle formed by the direction from the first position 30 to the second position 31 with the global true north direction of the world coordinate system. Here, it is preferable that the linear distance between the first position 30 and the second position 31 is more than a certain distance. This is because the influence of positioning errors by the positioning unit 14 can be reduced by separating the distance between the first position 30 and the second position 31 by a certain distance or more. In addition, the reference | standard of a fixed distance can be suitably changed according to the position error level of the positioning part 14 employ | adopted and the application using the result of the said advancing direction estimation process.
Note that the CPU 11 acquires information indicating θbase every time position data is acquired by the positioning unit 14 at positions apart from each other by a certain distance or more, and the information is updated as needed.
次に、デバイス座標系の基準軸に対する大局的真北方向の角度Ψｂａｓｅ（以下、単にΨｂａｓｅと称す）について説明する。
Ψｂａｓｅは、θｂａｓｅの取得に用いられた第１の時刻と第２の時刻での「真北方向軌跡」における２点間の方向である。ここで「真北方向軌跡」とは、図４（ｂ）に示すように、上述したＧＰＳ基準位置（第1の位置３０）から、ステップＳ３で取得されたデバイス座標系における真北の方向と、ステップＳ２で推定された移動量とに基づいて描いた軌跡のことを言う。すなわち、Ψｂａｓｅは、第１の位置から、第２の時刻で、ステップＳ２で推定された第１の位置３０からの移動量だけ第１の位置３０から進んで、ステップＳ３で取得された真北方向にある第３の位置３２に向かう方向がデバイス座標系における基準軸（ｙ軸）となす角度である。
Next, an angle Ψbase (hereinafter simply referred to as Ψbase) in the global true north direction with respect to the reference axis of the device coordinate system will be described.
Ψbase is a direction between two points in the “true north direction locus” at the first time and the second time used for obtaining θbase. Here, as shown in FIG. 4B, the “true north direction locus” refers to the true north direction in the device coordinate system acquired in step S3 from the GPS reference position (first position 30) described above. This refers to the locus drawn based on the movement amount estimated in step S2. That is, Ψbase is the true north obtained from the first position by moving from the first position 30 by the movement amount from the first position 30 estimated in step S2 at the second time from the first position, and acquired in step S3. A direction toward the third position 32 in the direction is an angle formed with a reference axis (y-axis) in the device coordinate system.
図５は、φｂａｓｅ、θｂａｓｅ、Ψｂａｓｅの関係を表した図である。
ここで、φｂａｓｅとΨｂａｓｅはデバイス座標系であり、θｂａｓｅはワールド座標系であるが、ワールド座標系の真北方向がデバイス座標系における真北方向ＮＬに一致するとして、相互の関係を示している。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between φbase, θbase, and Ψbase.
Here, φbase and Ψbase are the device coordinate system, and θbase is the world coordinate system. However, the true north direction of the world coordinate system coincides with the true north direction NL in the device coordinate system, and shows a mutual relationship. .
次いで、ＣＰＵ１１は、デバイス座標系における基準進行方向（前方）ＳＬが確定済であるか否か、すなわちステップＳ４において、デバイス座標系における基準進行方向（前方）ＳＬの取得が終了しているか否かを判定する（ステップＳ５）。 Next, the CPU 11 determines whether or not the reference travel direction (front) SL in the device coordinate system has been determined, that is, whether or not the acquisition of the reference travel direction (front) SL in the device coordinate system has ended in step S4. Is determined (step S5).
ステップＳ５において、デバイス座標系における基準進行方向（前方）ＳＬが確定済であると判定された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、確定済である基準進行方向ＳＬを示す情報に基づいて、図３に示す、デバイス座標系における方向Ｓを示す情報を取得する（ステップＳ６）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１で取得した鉛直ベクトルを示す情報に基づいて取得した水平面に、第１の時刻と第２の時刻との間の、所定の対象期間内（例えば、１秒以内）にサンプリングタイミング毎に取得された複数の加速度データによる加速度ベクトル群のデータを射影する。そして、当該加速度ベクトル群の各々のデバイス座標系における基準軸（ｙ軸）に対する角度を示す情報を取得する。そして、ＣＰＵ１１は、取得された各々の角度のうち、当該角度が基準進行方向ＳＬの方向に近い複数の加速度ベクトル（例えば、水平面に射影された加速度ベクトルの向きの基準進行方向ＳＬの方向に対する角度が所定の角度範囲（例えば、±９０°）内となる複数の加速度ベクトル；図６（ａ）参照）の各々について、加速度ベクトルの長さを重み付けとした加重平均化を行い、その加重平均化により求められたベクトルの、デバイス座標系の基準軸に対する角度φを示す情報を取得する。そして、取得した角度φを移動方向Ｓのデバイス座標系の基準軸に対する角度とする（図３参照）。この角度φを示す情報の取得を対象期間毎に行う。これにより、直進だけでなく、例えば、前方への斜め歩き等のイレギュラーな進行方向も広く捉えることができる。また、取得した基準進行方向ＳＬの精度が多少悪くても、正しい進行方向を得られやすい。
そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ８へ移行する。
In step S5, when it is determined that the reference traveling direction (forward) SL in the device coordinate system has been confirmed (step S5; YES), the CPU 11 determines based on the information indicating the confirmed reference traveling direction SL. Information indicating the direction S in the device coordinate system shown in FIG. 3 is acquired (step S6). Specifically, the CPU 11 sets the horizontal plane acquired based on the information indicating the vertical vector acquired in step S1 within a predetermined target period (for example, 1 second) between the first time and the second time. (2), the acceleration vector group data based on a plurality of acceleration data acquired at each sampling timing is projected. And the information which shows the angle with respect to the reference axis (y-axis) in each device coordinate system of the said acceleration vector group is acquired. Then, the CPU 11 determines, among the acquired angles, a plurality of acceleration vectors whose angles are close to the direction of the reference traveling direction SL (for example, the angle of the direction of the acceleration vector projected on the horizontal plane with respect to the direction of the reference traveling direction SL). For each of a plurality of acceleration vectors within a predetermined angle range (for example, ± 90 °; see FIG. 6A), weighted averaging is performed by weighting the length of the acceleration vector, and the weighted averaging is performed. The information which shows angle (phi) with respect to the reference axis of a device coordinate system of the vector calculated | required by (3) is acquired. Then, the acquired angle φ is set as an angle with respect to the reference axis of the device coordinate system in the movement direction S (see FIG. 3). Information indicating this angle φ is acquired for each target period. As a result, not only straight traveling but also an irregular traveling direction such as an oblique walk forward can be widely recognized. Moreover, even if the accuracy of the acquired reference traveling direction SL is somewhat poor, it is easy to obtain a correct traveling direction.
Then, the CPU 11 proceeds to step S8.
また、ステップＳ５において、デバイス座標系における基準進行方向（前方）ＳＬが確定済でないと判定された場合（ステップＳ５；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、従来法によりデバイス座標系における移動方向を示す情報を取得する（ステップＳ７）。例えば、ＣＰＵ１１は、従来の歩行者自律航法によりデバイス座標系における移動方向を示す情報を取得する。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ８へ移行する。なお、従来の歩行者自律航法は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。 Further, when it is determined in step S5 that the reference traveling direction (front) SL in the device coordinate system is not confirmed (step S5; NO), the CPU 11 acquires information indicating the moving direction in the device coordinate system by a conventional method. (Step S7). For example, CPU11 acquires the information which shows the moving direction in a device coordinate system by the conventional pedestrian autonomous navigation. Then, the CPU 11 proceeds to step S8. In addition, since the conventional pedestrian autonomous navigation is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted here.
次いで、ＣＰＵ１１は、ワールド座標系の真北方向に対する移動方向Ｓの角度θ（図３参照）を示す情報を取得する（ステップＳ８）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ６又はステップＳ７で取得されたデバイス座標系における移動方向Ｓを示す情報と、ステップＳ３で取得されたデバイス座標系における真北方向を示す情報と、に基づいて、Ψをワールド座標系の真北方向とデバイス座標系の基準軸との間の角度として、θ＝φ−Ψの式に当てはめることにより、ワールド座標系の真北方向に対する移動方向Ｓの角度θを示す情報を取得する。
そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１へ戻り、それ以降の処理を繰り返し行う。
Next, the CPU 11 acquires information indicating the angle θ (see FIG. 3) of the movement direction S with respect to the true north direction of the world coordinate system (step S8). Specifically, the CPU 11 is based on the information indicating the movement direction S in the device coordinate system acquired in step S6 or step S7 and the information indicating the true north direction in the device coordinate system acquired in step S3. , Ψ is an angle between the true north direction of the world coordinate system and the reference axis of the device coordinate system, and the angle θ of the movement direction S with respect to the true north direction of the world coordinate system is applied to the equation θ = φ−Ψ. Get information indicating
Then, the CPU 11 returns to step S1 and repeats the subsequent processing.
次に、本実施形態の進行方向推定処理の精度を検証するため、当該進行方向推定処理を採用した歩行者自律航法による測位と、当該進行方向推定処理を採用していない従来の歩行者自律航法による測位と、ＧＰＳ単独での測位とを比較した結果を、図７を用いて説明する。 Next, in order to verify the accuracy of the traveling direction estimation process of the present embodiment, positioning by pedestrian autonomous navigation that employs the traveling direction estimation process and conventional pedestrian autonomous navigation that does not employ the traveling direction estimation process The result of comparing the positioning by the method and the positioning by GPS alone will be described with reference to FIG.
図７は、本実施形態の進行方向推定処理を採用した歩行者自律航法（以下、実施例と称す）による測位で描かれた軌跡と、従来の歩行者自律航法（以下、比較例と称す）による測位で描かれた軌跡と、ＧＰＳ単独の測位で描かれた軌跡とを示している。
図７に示すように、比較例による測位で描かれた軌跡に比べて、実施例による測位で描かれた軌跡の方がＧＰＳ単独の測位で描かれた軌跡に近いことが認められた。
つまり、実施例による測位と比較例による測位とでは、本実施形態の進行方向推定処理を行っているか否かという点だけが異なっていることから、従来の進行方向推定処理に比べて、本実施形態の進行方向推定処理の精度が向上しているといえる。
FIG. 7 shows a locus drawn by positioning by pedestrian autonomous navigation (hereinafter referred to as an example) employing the traveling direction estimation processing of the present embodiment, and conventional pedestrian autonomous navigation (hereinafter referred to as a comparative example). 2 shows a locus drawn by positioning by and a locus drawn by positioning by GPS alone.
As shown in FIG. 7, it was recognized that the trajectory drawn by the positioning according to the example is closer to the trajectory drawn by the positioning of the GPS alone than the trajectory drawn by the positioning by the comparative example.
That is, the positioning according to the example and the positioning according to the comparative example differ only in whether or not the traveling direction estimation process of the present embodiment is performed. It can be said that the accuracy of the form traveling direction estimation process is improved.
以上のように、本実施形態の進行方向推定装置１００にあっては、進行方向推定装置１００の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサ１５と、進行方向推定装置１００の位置を測位する測位部１４と、地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサ１６と、制御部（ＣＰＵ１１）と、を備える。そして、進行方向推定装置１００は、進行方向推定装置１００が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、進行方向推定装置１００の移動量を推定するとともに、地磁気情報及び鉛直方向情報に基づいて、進行方向推定装置１００に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、進行方向推定装置１００が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、第１の時刻及び第２の時刻での測位部１４による測位の結果と、第１の時刻及び第２の時刻で取得した真北方向情報と、に基づいて、第１の時刻での進行方向推定装置１００の位置から第２の時刻での進行方向推定装置１００の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、第１の時刻と第２の時刻との間の対象期間内における進行方向推定装置１００のデバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の加速度信号と、基準進行方向情報と、に基づいて取得する。 As described above, in the traveling direction estimation apparatus 100 according to the present embodiment, the acceleration sensor 15 that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation apparatus 100 and the positioning that positions the traveling direction estimation apparatus 100 are determined. Unit 14, a geomagnetic sensor 16 for acquiring geomagnetic information corresponding to geomagnetism, and a control unit (CPU 11). Then, the traveling direction estimation device 100 acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on a plurality of acceleration signals at different times when the traveling direction estimation device 100 is moving, and the traveling direction estimation device 100 In addition to estimating the movement amount of 100, true north direction information indicating the true north direction in the device coordinate system preset for the traveling direction estimation device 100 is acquired based on the geomagnetic information and the vertical direction information, When the direction estimation device 100 moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit 14 at the first time and the second time, the first time, and the second time Based on the true north direction information acquired at the time, the reference traveling direction information indicating the direction from the position of the traveling direction estimation device 100 at the first time to the position of the traveling direction estimation device 100 at the second time. The movement direction information indicating the movement direction in the device coordinate system of the traveling direction estimation apparatus 100 in the target period between the first time and the second time is acquired, and a plurality of movement direction information is obtained at different times in the target period. Obtained based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
このため、本実施形態の進行方向推定装置１００によれば、基準進行方向情報を取得する際に、加速度センサ１５から取得した加速度信号に加え、地磁気センサ１６からの地磁気情報と、測位部１４による測位データとを利用して基準進行方向情報を取得するので、道の状況や、歩き方、自装置の装着場所等の影響を受け難くすることができる。
従って、本実施形態の進行方向推定装置１００によれば、安定した基準進行方向情報の取得を行うことができる。
For this reason, according to the traveling direction estimation apparatus 100 of the present embodiment, when the reference traveling direction information is acquired, in addition to the acceleration signal acquired from the acceleration sensor 15, the geomagnetic information from the geomagnetic sensor 16 and the positioning unit 14 Since the reference traveling direction information is acquired using the positioning data, it is possible to make it difficult to be influenced by the road condition, the way of walking, the place where the device is mounted, and the like.
Therefore, according to the traveling direction estimation apparatus 100 of the present embodiment, stable reference traveling direction information can be acquired.
また、本実施形態の進行方向推定装置１００にあっては、所定対象期間内における複数の加速度信号による加速度ベクトル群を、鉛直方向と直交する水平面に射影し、加速度ベクトル群における、鉛直方向に直交する水平面上に射影した場合に、基準進行方向の方向に対する角度が予め設定された範囲内となる方向にある複数の加速度ベクトルに対して、各加速度ベクトルの長さを重み付けとした加重平均化を行い、加重平均化により求められたベクトルの方向を示す情報を移動方向情報として取得する。
このため、本実施形態の進行方向推定装置１００によれば、ユーザが単に直進する場合だけでなく、前方へ斜め歩きを行う等のイレギュラーな進行方向も精度良く取得することができる。また、取得した基準進行方向情報の精度が多少悪い場合であっても、移動方向情報を精度良く取得することができる。
Further, in the traveling direction estimation apparatus 100 of the present embodiment, an acceleration vector group based on a plurality of acceleration signals within a predetermined target period is projected onto a horizontal plane orthogonal to the vertical direction, and orthogonal to the vertical direction in the acceleration vector group. When a projection is made on a horizontal plane, weighted averaging is performed by weighting the length of each acceleration vector for a plurality of acceleration vectors in a direction in which the angle with respect to the direction of the reference traveling direction is within a preset range. And information indicating the direction of the vector obtained by weighted averaging is acquired as movement direction information.
For this reason, according to the traveling direction estimation apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to acquire not only a case where the user simply goes straight, but also an irregular traveling direction such as walking diagonally forward. Even if the accuracy of the acquired reference traveling direction information is somewhat poor, the moving direction information can be acquired with high accuracy.
なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、進行方向推定処理のステップＳ６において、移動方向Ｓを取得する際、加重平均化する加速度ベクトルのデバイス座標系における基準軸に対する角度の範囲を、基準進行方向ＳＬに対する角度が±９０°となる範囲としたが、これに限定されるものではない。例えば、この角度の範囲を、基準進行方向ＳＬに対する角度が±１３５°程度となる範囲にしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, when the moving direction S is acquired in step S6 of the traveling direction estimation process, the range of the angle of the acceleration vector to be weighted and averaged with respect to the reference axis in the device coordinate system is set to The range is ± 90 °, but is not limited thereto. For example, the range of the angle may be a range in which the angle with respect to the reference traveling direction SL is about ± 135 °.
また、ＣＰＵ１１が、例えば加速度センサ１５から取得した加速度信号に基づいて、自装置の姿勢変化を検出する姿勢変化検出機能を有するようにしてもよい。そして、進行方向推定装置１００のＣＰＵ１１は、上記姿勢変化検出機能によって、自装置の姿勢変化を検出したときに、上述した基準進行方向情報を取得するとともに、移動方向情報を取得するようにしてもよい。かかる場合、上述した基準進行方向情報を取得する際の第１の時刻と第２の時刻との間の時間を縮めることによって、自装置の姿勢変化後の状態における基準進行方向情報を早期に取得することができるので、当該基準進行方向情報の取得の性能を向上させることができる。 Further, the CPU 11 may have a posture change detection function for detecting a posture change of the own device based on, for example, an acceleration signal acquired from the acceleration sensor 15. Then, the CPU 11 of the traveling direction estimation apparatus 100 acquires the above-described reference traveling direction information and the moving direction information when the posture change detection function detects the posture change of the own apparatus. Good. In such a case, the reference traveling direction information in the state after the posture change of the own apparatus is acquired early by shortening the time between the first time and the second time when acquiring the above-described reference traveling direction information. Therefore, the acquisition performance of the reference traveling direction information can be improved.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the scope of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The range of the invention described in the claim is included in the equivalent range.
The invention described in the scope of claims attached to the application of this application will be added below. The item numbers of the claims described in the appendix are as set forth in the claims attached to the application of this application.
〔付記〕
＜請求項１＞
進行方向推定装置であって、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする進行方向推定装置。
＜請求項２＞
前記制御部は、
所定対象期間内における前記複数の加速度信号による加速度ベクトル群を、前記鉛直方向と直交する水平面に射影し、
前記加速度ベクトル群における、前記鉛直方向に直交する水平面上に射影した場合に、前記基準進行方向の方向に対する角度が予め設定された範囲内となる方向にある複数の加速度ベクトルに対して、前記各加速度ベクトルの長さを重み付けとした加重平均化を行い、
前記加重平均化により求められたベクトルの方向を示す情報を前記移動方向情報として取得することを特徴とする請求項１に記載の進行方向推定装置。
＜請求項３＞
前記制御部は、
前記加速度信号に基づいて、前記進行方向推定装置の姿勢変化を検出し、
前記進行方向推定装置の前記姿勢変化を検出したときに、前記基準進行方向情報を取得するとともに、前記移動方向情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の進行方向推定装置。
＜請求項４＞
進行方向推定装置における進行方向推定方法であって、
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする進行方向推定方法。
＜請求項５＞
進行方向推定装置における進行方向推定プログラムであって、
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
コンピュータに、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得させ、前記進行方向推定装置の移動量を推定させるとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得させ、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による前記測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得させた前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得させ、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得させることを特徴とする進行方向推定プログラム。
[Appendix]
<Claim 1>
A traveling direction estimation device,
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor for acquiring geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
A control unit,
The controller is
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. The travel direction estimation device is obtained based on the acceleration signal and the reference travel direction information.
<Claim 2>
The controller is
Projecting an acceleration vector group by the plurality of acceleration signals within a predetermined target period onto a horizontal plane perpendicular to the vertical direction,
In the acceleration vector group, when projected onto a horizontal plane perpendicular to the vertical direction, each of the acceleration vectors in a direction in which an angle with respect to the direction of the reference traveling direction is within a preset range is described above. Performs weighted averaging using the length of the acceleration vector as a weight,
The travel direction estimation apparatus according to claim 1, wherein information indicating a vector direction obtained by the weighted averaging is acquired as the movement direction information.
<Claim 3>
The controller is
Based on the acceleration signal, detecting a change in posture of the traveling direction estimation device,
The travel direction estimation apparatus according to claim 1, wherein when the posture change of the travel direction estimation apparatus is detected, the reference travel direction information is acquired and the movement direction information is acquired.
<Claim 4>
A traveling direction estimation method in a traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. The direction of travel estimation method is obtained based on the acceleration signal and the reference direction of travel information.
<Claim 5>
A traveling direction estimation program in the traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
On the computer,
When the traveling direction estimation device is moving, based on a plurality of acceleration signals at different times, the vertical direction information indicating the vertical direction is acquired, the movement amount of the traveling direction estimation device is estimated, Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating a true north direction in a device coordinate system set in advance for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time Based on the true north direction information acquired at the time and the second time, the travel direction estimation device at the second time from the position of the travel direction estimation device at the first time. Get reference travel direction information indicating the direction to the position,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. A traveling direction estimation program that is acquired based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
１００ 進行方向推定装置
１１ ＣＰＵ
１２ 操作部
１３ ＲＡＭ
１４ 測位部
１５ 加速度センサ
１６ 地磁気センサ
１７ 記憶部
１８ 表示部
１９ 通信部
100 Traveling direction estimation device 11 CPU
12 Operation unit 13 RAM
14 Positioning unit 15 Acceleration sensor 16 Geomagnetic sensor 17 Storage unit 18 Display unit 19 Communication unit
Claims (5)
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする進行方向推定装置。 A traveling direction estimation device,
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor for acquiring geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
A control unit,
The controller is
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. The travel direction estimation device is obtained based on the acceleration signal and the reference travel direction information.
所定対象期間内における前記複数の加速度信号による加速度ベクトル群を、前記鉛直方向と直交する水平面に射影し、
前記加速度ベクトル群における、前記鉛直方向に直交する水平面上に射影した場合に、前記基準進行方向の方向に対する角度が予め設定された範囲内となる方向にある複数の加速度ベクトルに対して、前記各加速度ベクトルの長さを重み付けとした加重平均化を行い、
前記加重平均化により求められたベクトルの方向を示す情報を前記移動方向情報として取得することを特徴とする請求項１に記載の進行方向推定装置。 The controller is
Projecting an acceleration vector group by the plurality of acceleration signals within a predetermined target period onto a horizontal plane perpendicular to the vertical direction,
In the acceleration vector group, when projected onto a horizontal plane perpendicular to the vertical direction, each of the acceleration vectors in a direction in which an angle with respect to the direction of the reference traveling direction is within a preset range is described above. Performs weighted averaging using the length of the acceleration vector as a weight,
The travel direction estimation apparatus according to claim 1, wherein information indicating a vector direction obtained by the weighted averaging is acquired as the movement direction information.
前記加速度信号に基づいて、前記進行方向推定装置の姿勢変化を検出し、
前記進行方向推定装置の前記姿勢変化を検出したときに、前記基準進行方向情報を取得するとともに、前記移動方向情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の進行方向推定装置。 The controller is
Based on the acceleration signal, detecting a change in posture of the traveling direction estimation device,
The travel direction estimation apparatus according to claim 1, wherein when the posture change of the travel direction estimation apparatus is detected, the reference travel direction information is acquired and the movement direction information is acquired.
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得し、前記進行方向推定装置の移動量を推定するとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得し、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得した前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得することを特徴とする進行方向推定方法。 A traveling direction estimation method in a traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
While the traveling direction estimation device is moving, it acquires vertical direction information indicating the vertical direction based on the plurality of acceleration signals at different times, and estimates the movement amount of the traveling direction estimation device. , Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating the true north direction in a device coordinate system preset for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time And the true north direction information acquired at the second time, from the position of the traveling direction estimation device at the first time to the position of the traveling direction estimation device at the second time. Get the reference direction information indicating the direction to go,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. The direction of travel estimation method is obtained based on the acceleration signal and the reference direction of travel information.
前記進行方向推定装置は、
前記進行方向推定装置の動きに対応する加速度信号を出力する加速度センサと、
前記進行方向推定装置の位置を測位する測位部と、
地磁気に対応する地磁気情報を取得する地磁気センサと、を備え、
コンピュータに、
前記進行方向推定装置が移動しているときに、互いに異なる時刻毎の複数の加速度信号に基づいて、鉛直方向を示す鉛直方向情報を取得させ、前記進行方向推定装置の移動量を推定させるとともに、前記地磁気情報及び前記鉛直方向情報に基づいて、前記進行方向推定装置に対して予め設定されているデバイス座標系おける真北方向を示す真北方向情報を取得させ、
前記進行方向推定装置が第１の時刻から第２の時刻の間に移動したときに、前記第１の時刻及び前記第２の時刻での前記測位部による前記測位の結果と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻で取得させた前記真北方向情報と、に基づいて、前記第１の時刻での前記進行方向推定装置の位置から前記第２の時刻での前記進行方向推定装置の位置に向かう方向を示す基準進行方向情報を取得させ、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の対象期間内における前記進行方向推定装置の前記デバイス座標系における移動方向を示す移動方向情報を、前記対象期間内における互いに異なる時刻毎の複数の前記加速度信号と、前記基準進行方向情報と、に基づいて取得させることを特徴とする進行方向推定プログラム。 A traveling direction estimation program in the traveling direction estimation device,
The traveling direction estimation device is
An acceleration sensor that outputs an acceleration signal corresponding to the movement of the traveling direction estimation device;
A positioning unit that measures the position of the traveling direction estimation device;
A geomagnetic sensor that acquires geomagnetic information corresponding to the geomagnetism,
On the computer,
When the traveling direction estimation device is moving, based on a plurality of acceleration signals at different times, the vertical direction information indicating the vertical direction is acquired, the movement amount of the traveling direction estimation device is estimated, Based on the geomagnetic information and the vertical direction information, to obtain true north direction information indicating a true north direction in a device coordinate system set in advance for the traveling direction estimation device,
When the traveling direction estimation apparatus moves between the first time and the second time, the positioning result by the positioning unit at the first time and the second time, and the first time Based on the true north direction information acquired at the time and the second time, the travel direction estimation device at the second time from the position of the travel direction estimation device at the first time. Get reference travel direction information indicating the direction to the position,
A plurality of movement direction information indicating movement directions in the device coordinate system of the traveling direction estimation device in the target period between the first time and the second time at different times in the target period. A traveling direction estimation program that is acquired based on the acceleration signal and the reference traveling direction information.
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