JP2019035657A - Information processing device, and program - Google Patents

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Abstract

To realize estimation of a traveling direction of a user with higher accuracy.SOLUTION: An information processing device includes: an acceleration data acquisition part for acquiring acceleration data represented by a world coordinate system of the information processing device; a geomagnetic data acquisition part for acquiring geomagnetic data represented by the world coordinate system of the information processing device; a traveling axis calculation part for calculating a traveling axis of the information processing device from the acceleration data represented by the world coordinate system; a variation calculation part for calculating a variation in inclination of the information processing device from the geomagnetic data represented by the world coordinate system; and a traveling direction estimation part for estimating a traveling direction of the information processing device on the basis of the traveling axis, and the variation in the inclination.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、情報処理装置、およびプログラムに関する。   The present invention relates to an information processing apparatus and a program.

近日、屋外における位置情報を取得する技術として、人工衛星から電波を受信することで位置を推定する全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が広く用いられている。ただし、ＧＰＳの電波が届かない屋内においては測位が困難となるため、屋内における測位技術としては、Ｂｅａｃｏｎから発信される電波を携帯端末等で受信することで測定する方法、無線ＬＡＮの複数のアクセスポイントから受信した電波の情報に基づき測定する方法等が利用されている。また、屋内外でシームレスな測位が可能な技術として、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサ等から取得した情報に基づき測定する歩行者自律航法（ＰＤＲ：Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｄｅａｄ Ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）がある。上述したセンサは、現在市販されているスマートフォンに内蔵されているため、ＰＤＲは今後広く普及する可能性があるとして注目されている。   Recently, a global positioning system (GPS) that estimates a position by receiving radio waves from an artificial satellite is widely used as a technique for acquiring outdoor position information. However, since positioning is difficult indoors where GPS radio waves do not reach, indoor positioning technology includes a method of measuring radio waves transmitted from Beacon with a mobile terminal or the like, and multiple access of wireless LANs. A method of measuring based on radio wave information received from a point is used. Further, as a technology capable of seamless positioning indoors and outdoors, there is pedestrian dead reckoning (PDR) that measures based on information acquired from an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a magnetic sensor, and the like. Since the above-described sensor is built in a smartphone that is currently on the market, PDR has been attracting attention as it may be widely used in the future.

上述したＰＤＲを用いた進行方向の測位方法として、例えば下記の特許文献１には、センサを搭載した装置をユーザの体に固定し、センサが取得した情報に基づき測位する方法が開示されている。特許文献２にも、進行方向の測位方法として、加速度センサ、地磁気センサ等を用いて進行方向を測位する技術が開示されている。また、方角を測定する方法としては、特許文献３に、地磁気センサで取得した情報の変化量に基づき方向を測定する技術が開示されている。   As a method of positioning in the traveling direction using the above-described PDR, for example, Patent Document 1 below discloses a method of fixing a device on which a sensor is mounted on a user's body and performing positioning based on information acquired by the sensor. . Patent Document 2 also discloses a technique for positioning a traveling direction using an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, or the like as a traveling direction positioning method. As a method for measuring the direction, Patent Document 3 discloses a technique for measuring a direction based on a change amount of information acquired by a geomagnetic sensor.

特開２００５−１１４５３７号公報JP 2005-114537 A 特開２０１４−１６７４６０号公報JP 2014-167460 A 特開２００６−３３７３３３号公報JP 2006-337333 A

特許文献１、および特許文献２に記載されている従来装置のように、進行方向加速度成分と鉛直方向加速度成分の時系列変化の関係性から進行方向を推定する方法では、装置の携帯位置によりユーザの動作が大きく異なり、センサが取得する情報のピーク位置にずれが生じるため、進行方向の判定に誤りが生じてしまう。特許文献３の装置は、方角を測定するための装置であり、進行方向の測定はできない。   As in the conventional devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, in the method of estimating the traveling direction from the relationship between the time-series changes of the traveling direction acceleration component and the vertical direction acceleration component, the user is determined by the portable position of the device. The operation of is significantly different, and the peak position of the information acquired by the sensor is shifted, so that an error occurs in the determination of the traveling direction. The device of Patent Document 3 is a device for measuring a direction and cannot measure the traveling direction.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ユーザの進行方向をより高精度に推定することが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、およびプログラムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved information processing apparatus capable of estimating the traveling direction of a user with higher accuracy. , And to provide a program.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、情報処理装置であって、前記情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の伏角の変動を算出する変動算出部と、前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、を備える、情報処理装置が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, there is provided an information processing apparatus, an acceleration data acquisition unit that acquires acceleration data expressed in a world coordinate system of the information processing apparatus, and the information processing A geomagnetic data acquisition unit that acquires geomagnetic data expressed in the world coordinate system of the device; a travel axis calculation unit that calculates a travel axis of the information processing device from acceleration data expressed in the world coordinate system; and the world coordinates A travel direction for estimating a travel direction of the information processing device based on a variation calculation unit that calculates a variation in the tilt angle of the information processing device, the travel axis, and the variation in the tilt angle from geomagnetic data expressed in a system An information processing apparatus including an estimation unit is provided.

前記進行方向推定部は、前記伏角の変動の正負に応じて基準方向を推定し、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、前記基準方向に近い方向を前記進行方向として推定してもよい。   The traveling direction estimation unit estimates a reference direction according to the sign of the change in the depression angle, and selects a direction close to the reference direction among the first direction and the second direction along the traveling axis as the traveling direction. May be estimated.

前記進行方向推定部は、世界座標系で表現された座標平面における、前記伏角の変動の正負に対応する象限に、前記座標平面の原点を通る前記進行軸が含まれる場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで前記象限の位置に応じた方向を前記進行方向として推定し、前記伏角が変動しない場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、直近で推定された進行方向に近い方向を前記進行方向として推定してもよい。   The advancing direction estimation unit follows the advancing axis when the advancing axis passing through the origin of the coordinate plane is included in a quadrant corresponding to the sign of the variation in the dip in the coordinate plane expressed in the world coordinate system. When the direction corresponding to the position of the quadrant is estimated as the traveling direction among the first direction and the second direction, and the dip angle does not vary, the first direction and the second direction along the traveling axis Of these, a direction close to the latest estimated traveling direction may be estimated as the traveling direction.

前記世界座標系で表現された地磁気データは、前記世界座標系における水平面を構成する第１の軸上の地磁気の大きさ、前記水平面を構成する第２の軸上の地磁気の大きさ、および鉛直方向に対応する第３の軸上の地磁気の大きさを含み、前記伏角は、前記第１の軸上の地磁気と前記第２の軸上の地磁気の合力の大きさに対する前記第３の軸上の地磁気の大きさのアークタンジェントで表現されてもよい。   The geomagnetic data expressed in the world coordinate system includes the magnitude of geomagnetism on the first axis constituting the horizontal plane in the world coordinate system, the magnitude of geomagnetism on the second axis constituting the horizontal plane, and the vertical Including the magnitude of the geomagnetism on the third axis corresponding to the direction, and the dip angle is on the third axis with respect to the magnitude of the resultant force of the geomagnetism on the first axis and the geomagnetism on the second axis. It may be expressed by an arc tangent of the size of the geomagnetism.

前記進行軸算出部は、前記世界座標系で表現された加速度データのうちの、水平方向成分の加速度データを解析することにより、前記進行軸を算出してもよい。   The advancing axis calculation unit may calculate the advancing axis by analyzing acceleration data of a horizontal direction component among acceleration data expressed in the world coordinate system.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の伏角の変動を算出する変動算出部と、前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、として機能させるための、プログラムが提供される。   In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a computer includes an acceleration data acquisition unit that acquires acceleration data expressed in the world coordinate system of the information processing device, and the information processing device. A geomagnetic data acquisition unit that acquires geomagnetic data expressed in a world coordinate system, a travel axis calculation unit that calculates a travel axis of the information processing device from acceleration data expressed in the world coordinate system, and a world coordinate system From the expressed geomagnetic data, a fluctuation calculating unit that calculates a fluctuation of the dip angle of the information processing device, and a traveling direction estimation unit that estimates the moving direction of the information processing device based on the advancing axis and the fluctuation of the dip angle And a program for functioning as above.

以上説明したように本発明によれば、ユーザの進行方向をより高精度に推定することを実現可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to estimate the traveling direction of the user with higher accuracy.

本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the advancing direction estimation method by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the advancing direction estimation apparatus 20 by embodiment of this invention. 世界座標系における地磁気データの傾斜誤差補正を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inclination error correction | amendment of the geomagnetic data in a world coordinate system. 世界座標系における傾斜誤差補正後の地磁気データおよび伏角Ｉの定義を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the definition of the geomagnetic data after the inclination error correction in the world coordinate system, and the dip angle I. 世界座標系加速度記憶部２５６に記憶される情報の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the information memorize | stored in the world coordinate system acceleration memory | storage part 256. FIG. 伏角記憶部２５８に記憶される情報の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the information memorize | stored in the dip angle storage part. 進行軸の算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation method of a traveling axis. 進行方向の推定方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the estimation method of a advancing direction. 本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the advancing direction estimation apparatus 20 by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による進行方向判定部２６４の具体的な動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a specific operation of a traveling direction determination unit 264 according to an embodiment of the present invention. 進行方向推定装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a traveling direction estimation device 20. FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成を、必要に応じて歩行者１０Ａおよび１０Ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。例えば、歩行者１０Ａおよび１０Ｂを特に区別する必要が無い場合には、各歩行者を単に歩行者１０と称する。   In the present specification and drawings, a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numeral. For example, a plurality of configurations having substantially the same functional configuration or logical significance are distinguished as pedestrians 10A and 10B as necessary. However, when it is not necessary to particularly distinguish each of a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration, only the same reference numeral is given to each of the plurality of constituent elements. For example, when there is no need to particularly distinguish the pedestrians 10A and 10B, each pedestrian is simply referred to as a pedestrian 10.

＜１．進行方向推定方法の概略＞
図１は、本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を示す説明図である。図１は、歩行者１０と進行方向推定装置２０の関係を示している。歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯して歩行することにより、進行方向推定装置２０が歩行者１０の進行方向を推定することが可能である。本発明の実施形態において、進行方向推定装置２０の携帯方法は特に制限されない。図１に示した例では、歩行者１０Ａは進行方向推定装置２０Ａを体に装着しており、歩行者１０Ｂは進行方向推定装置２０Ｂを手に持った状態で歩行している。各歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯した状態で歩行すると、進行方向推定装置２０に搭載された複数のセンサが、進行方向推定のための情報を取得し、取得された情報に基づき進行方向推定装置２０が進行方向を推定する。 <1. Outline of direction of travel estimation method>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a traveling direction estimation method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the relationship between the pedestrian 10 and the traveling direction estimation device 20. When the pedestrian 10 walks with the traveling direction estimation device 20, the traveling direction estimation device 20 can estimate the traveling direction of the pedestrian 10. In the embodiment of the present invention, the carrying method of the traveling direction estimation device 20 is not particularly limited. In the example shown in FIG. 1, the pedestrian 10A wears the traveling direction estimation device 20A on his body, and the pedestrian 10B is walking with the traveling direction estimation device 20B in his / her hand. When each pedestrian 10 walks with the traveling direction estimation device 20 carried, a plurality of sensors mounted on the traveling direction estimation device 20 acquire information for estimating the traveling direction, and proceed based on the acquired information. The direction estimation device 20 estimates the traveling direction.

歩行者１０は、進行方向推定装置２０を携帯して歩行するユーザであり、かつ進行方向推定装置２０の進行方向推定対象である。本発明の実施形態における進行方向の推定において、推定結果は歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯する部位（携帯部位）および姿勢による影響を受けないため、歩行者１０は進行方向推定装置２０の携帯方法、携帯部位、姿勢等に関して制限を受けない。よって、歩行者１０は進行方向推定装置２０の状態を意識することなく歩行してよい。例えば、歩行者１０は、進行方向推定装置２０を手に持って歩行、鞄に入れて歩行、または衣類のポケットに入れて歩行してもよい。   The pedestrian 10 is a user who walks with the traveling direction estimation device 20 and is a traveling direction estimation target of the traveling direction estimation device 20. In the estimation of the traveling direction in the embodiment of the present invention, the estimation result is not influenced by the part (portable part) where the pedestrian 10 carries the traveling direction estimation device 20 and the posture, and therefore, the pedestrian 10 is determined by the traveling direction estimation device 20. There are no restrictions on the carrying method, carrying part, posture, etc. Therefore, the pedestrian 10 may walk without being aware of the state of the traveling direction estimation device 20. For example, the pedestrian 10 may walk while holding the traveling direction estimation device 20 in his / her hand, walking in a bag, or walking in a clothing pocket.

進行方向推定装置２０は、進行方向推定装置２０の進行方向を推定する情報処理装置である。進行方向推定装置２０が歩行者１０に携帯される場合、進行方向推定装置２０の進行方向は歩行者１０の進行方向と等しいので、進行方向推定装置２０は歩行者１０の進行方向を推定することが可能である。また、進行方向推定装置２０は、スマートフォン、携帯端末、またはウェアラブル端末等であってもよい。   The traveling direction estimation device 20 is an information processing device that estimates the traveling direction of the traveling direction estimation device 20. When the traveling direction estimation apparatus 20 is carried by the pedestrian 10, the traveling direction estimation apparatus 20 estimates the traveling direction of the pedestrian 10 because the traveling direction of the traveling direction estimation apparatus 20 is equal to the traveling direction of the pedestrian 10. Is possible. Further, the traveling direction estimation device 20 may be a smartphone, a mobile terminal, a wearable terminal, or the like.

また、進行方向推定装置２０は、複数のセンサが取得した情報に基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を推定する機能を有する情報処理装置である。例えば、進行方向推定装置２０は、複数のセンサが取得した情報を端末座標系から世界座標系に変換する。次に、進行方向推定装置２０は、世界座標系に変換された加速度データから対象の進行軸を算出し、世界座標系に変換された地磁気データから伏角の変動を算出する。ここで、進行軸とは、進行方向推定装置２０の速度変化を分析することにより推定した、進行方向推定装置２０が移動している方向を示す軸である。伏角とは、地磁気が水平面に対して傾いている角度のことである。進行方向推定装置２０は、算出した進行軸、伏角の変動に基づき、進行方向を推定する。   The traveling direction estimation device 20 is an information processing device having a function of estimating the traveling direction of the traveling direction estimation device 20 based on information acquired by a plurality of sensors. For example, the traveling direction estimation device 20 converts information acquired by a plurality of sensors from the terminal coordinate system to the world coordinate system. Next, the traveling direction estimation device 20 calculates the target traveling axis from the acceleration data converted into the world coordinate system, and calculates the variation in the dip angle from the geomagnetic data converted into the world coordinate system. Here, the traveling axis is an axis indicating the direction in which the traveling direction estimation device 20 is moving, which is estimated by analyzing the speed change of the traveling direction estimation device 20. The dip angle is an angle at which the geomagnetism is inclined with respect to the horizontal plane. The traveling direction estimation device 20 estimates the traveling direction based on the calculated variation of the traveling axis and the dip angle.

＜２．進行方向推定装置の構成＞
以上、本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を説明した。続いて、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成をより具体的に説明する。 <2. Configuration of traveling direction estimation device>
The outline of the traveling direction estimation method according to the embodiment of the present invention has been described above. Then, the structure of the advancing direction estimation apparatus 20 by embodiment of this invention is demonstrated more concretely.

図２は、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を示す説明図である。図２に示したように、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０は、加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、地磁気センサ２４０、進行方向推定部２５０、バッテリ２７０を備える。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of the traveling direction estimation apparatus 20 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the traveling direction estimation apparatus 20 according to the embodiment of the present invention includes an acceleration sensor 220, an angular velocity sensor 230, a geomagnetic sensor 240, a traveling direction estimation unit 250, and a battery 270.

加速度センサ２２０は、物体の加速度を取得する機能を備える慣性センサである。加速度センサ２２０は、一定の時間に物体が移動した際の速度の変化量を求めるための機器である。加速度センサ２２０の種類には、ばねにつながれた錘の位置変化から加速度を得る方式のセンサ、または錘をつけたばねに振動を加えた際の周波数の変化から加速度を得る方式のセンサ等があるが、加速度センサ２２０の種類については特に限定せず、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用してもよい。本発明の実施形態において、例えば、加速度センサ２２０は、歩行者１０の移動に応じて変化する、進行方向推定装置２０の移動速度の変化量を計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系加速度データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。   The acceleration sensor 220 is an inertial sensor having a function of acquiring the acceleration of an object. The acceleration sensor 220 is a device for determining the amount of change in speed when an object moves in a certain time. The type of the acceleration sensor 220 includes a sensor that obtains acceleration from a change in the position of a weight connected to a spring, or a sensor that obtains acceleration from a change in frequency when vibration is applied to a spring attached to a weight. The type of acceleration sensor 220 is not particularly limited, and MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology may be applied. In the embodiment of the present invention, for example, the acceleration sensor 220 measures the amount of change in the moving speed of the traveling direction estimation device 20 that changes according to the movement of the pedestrian 10, and uses the measured value of the traveling direction estimation device 20. It outputs to the world coordinate system conversion part 252 as terminal coordinate system acceleration data.

角速度センサ２３０は、物体の角速度を取得する機能を備える慣性センサである。角速度センサ２３０は、一定の時間に物体が回転した際の角度の変化量を求めるための機器である。角速度センサ２３０の種類には、回転する物体に加わる慣性力から角速度を得る機械式のセンサ、または流路中の気体の流れの変化より角速度を得る流体式のセンサ等があるが、角速度センサ２３０の種類については特に限定せず、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用してもよい。本発明の実施形態において、例えば、上述の角速度センサ２３０は、歩行者１０の移動に応じて変化する、進行方向推定装置２０の姿勢の変化量を計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系角速度データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。   The angular velocity sensor 230 is an inertial sensor having a function of acquiring the angular velocity of the object. The angular velocity sensor 230 is a device for obtaining the amount of change in angle when an object rotates for a certain time. Examples of the angular velocity sensor 230 include a mechanical sensor that obtains an angular velocity from an inertial force applied to a rotating object, a fluid sensor that obtains an angular velocity from a change in the flow of gas in a flow path, and the like. There is no particular limitation on the type of the MEMS, and MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology may be applied. In the embodiment of the present invention, for example, the angular velocity sensor 230 described above measures the amount of change in the posture of the traveling direction estimation device 20 that changes according to the movement of the pedestrian 10, and uses the measured value as the traveling direction estimation device 20. Is output to the world coordinate system conversion unit 252 as the terminal coordinate system angular velocity data.

地磁気センサ２４０は、地磁気から磁北を基準とする方位に関する情報を取得する機能を備えるセンサである。地磁気は磁北を向くという性質があることから、地磁気センサ２４０は電子コンパス等に使用されている。電子コンパスは、地磁気センサ２４０が検出した地磁気の方向より磁北を検出可能である。本発明の実施形態において、歩行者１０の進行方向を推定する際に、この性質を利用する。また、本発明の実施形態において、例えば、地磁気センサ２４０は、進行方向推定装置２０を携帯した歩行者１０の位置における地磁気データを計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系地磁気データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。   The geomagnetic sensor 240 is a sensor having a function of acquiring information related to an orientation based on magnetic north from the geomagnetism. The geomagnetism sensor 240 is used for an electronic compass and the like because the geomagnetism has the property of facing the magnetic north. The electronic compass can detect magnetic north from the direction of geomagnetism detected by the geomagnetic sensor 240. In the embodiment of the present invention, this property is used when estimating the traveling direction of the pedestrian 10. In the embodiment of the present invention, for example, the geomagnetic sensor 240 measures geomagnetic data at the position of the pedestrian 10 carrying the traveling direction estimation device 20, and the measured value is the terminal coordinate system geomagnetism of the traveling direction estimation device 20. The data is output to the world coordinate system conversion unit 252 as data.

進行方向推定部２５０は、進行方向推定装置２０に搭載された各センサの情報に基づき、物体の進行方向の推定に必要な情報の算出、および算出された情報に基づき物体の進行方向を推定する機能を有する。例えば、進行方向推定部２５０は、加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、および地磁気センサ２４０が取得した進行方向推定装置２０の情報に基づき、進行方向推定装置２０の進行軸の算出、および伏角の算出を行い、算出した進行軸と伏角から進行方向推定装置２０の進行方向を推定する。   The traveling direction estimation unit 250 calculates information necessary for estimating the traveling direction of the object based on information from each sensor mounted on the traveling direction estimation device 20, and estimates the traveling direction of the object based on the calculated information. It has a function. For example, the traveling direction estimation unit 250 calculates the traveling axis and the depression angle of the traveling direction estimation device 20 based on the information of the traveling direction estimation device 20 acquired by the acceleration sensor 220, the angular velocity sensor 230, and the geomagnetic sensor 240. Then, the traveling direction of the traveling direction estimation device 20 is estimated from the calculated traveling axis and dip angle.

上記機能を実現するために、本実施形態による進行方向推定部２５０は、図２に示したように、世界座標系変換部２５２、伏角算出部２５４、世界座標系加速度記憶部２５６、伏角記憶部２５８、進行軸算出部２６０、変動算出部２６２、進行方向判定部２６４を備える。   In order to realize the above function, the traveling direction estimation unit 250 according to the present embodiment includes a world coordinate system conversion unit 252, a depression angle calculation unit 254, a world coordinate system acceleration storage unit 256, and a depression angle storage unit as illustrated in FIG. 2. 258, a travel axis calculation unit 260, a fluctuation calculation unit 262, and a travel direction determination unit 264.

世界座標系変換部２５２は、各センサが取得したデータを、端末座標系から世界座標系へ変換する機能を有する。例えば、世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０が取得した端末座標系加速度データ（ａｘ、ａｙ，ａｚ）を、角速度センサ２３０が取得した端末座標系角速度データに基づき、世界座標系加速度データ（Ａｘ、Ａｙ，Ａｚ）に変換し、世界座標系加速度記憶部２５６へ出力する。なお、本発明の実施形態における世界座標系とは、磁北の水平成分の方向をｘ軸に合わせたときの座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のことである。 The world coordinate system conversion unit 252 has a function of converting data acquired by each sensor from the terminal coordinate system to the world coordinate system. For example, the world coordinate system transformation unit 252, the terminal coordinate acceleration sensor 220 is acquired based acceleration data (a x, a y, a z) and, based on the terminal coordinate system angular velocity data the angular velocity sensor 230 has acquired, the world coordinate system It is converted into acceleration data (A x , A y , A z ) and output to the world coordinate system acceleration storage unit 256. The world coordinate system in the embodiment of the present invention is a coordinate system (X, Y, Z) when the direction of the horizontal component of magnetic north is aligned with the x axis.

また、世界座標系変換部２５２は、地磁気センサ２４０が取得した端末座標系地磁気データ（ｍｘ、ｍｙ，ｍｚ）を、図３に示すように世界座標系地磁気データ（Ｍｘ、Ｍｙ，Ｍｚ）に変換する。なお、本発明の実施形態において、世界座標系変換部２５２は世界座標系にて端末座標系地磁気データの傾斜誤差の補正を行うことで、世界座標系で表現された地磁気データ（Ｍｘ、Ｍｙ，Ｍｚ）を得ることができ、その得られた地磁気データを世界座標系地磁気データと呼ぶ。 Further, the world coordinate system conversion unit 252 converts the terminal coordinate system geomagnetic data (m x , m y , m z ) acquired by the geomagnetic sensor 240 into the world coordinate system geomagnetic data (M x , M y ) as shown in FIG. , M z ). In the embodiment of the present invention, the world coordinate system conversion unit 252 corrects the tilt error of the terminal coordinate system geomagnetic data in the world coordinate system, so that the geomagnetic data (M x , M x expressed in the world coordinate system). y , M z ) can be obtained, and the obtained geomagnetic data is referred to as world coordinate system geomagnetic data.

世界座標系変換処理では、まず、世界座標系変換部２５２は、世界座標系の軸とは異なる方向を向いている端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍｘ、ｍｙ）を、地面に対して水平にする。端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍｘ、ｍｙ）を水平にする際、世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０が取得した端末座標系加速度データ、および角速度センサ２３０が取得した端末座標系角速度データに基づき、端末座標系地磁気データの垂直方向成分ｍｚと世界座標系Ｚ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。次に、世界座標系変換部２５２は、端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍｘ、ｍｙ）のどちらか一方と世界座標系Ｘ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。例えば、図３に示すように、世界座標系変換部２５２は、端末座標系地磁気データの水平方向成分ｍｘと世界座標系Ｘ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。世界座標系変換部２５２は、その結果を世界座標系にて傾斜誤差補正された世界座標系地磁気データ（Ｍｘ、Ｍｙ，Ｍｚ）とし、伏角算出部２５４へ出力する。 In the world coordinate system transformation process, first, a world coordinate system transformation unit 252, the horizontal direction component (m x, m y) of the terminal coordinate system geomagnetic data facing a direction different from the axis of the world coordinate system, on the ground Make it horizontal. When horizontal components (m x , m y ) of the terminal coordinate system geomagnetic data are horizontal, the world coordinate system conversion unit 252 uses the terminal coordinate system acceleration data acquired by the acceleration sensor 220 and the terminal acquired by the angular velocity sensor 230. Based on the coordinate system angular velocity data, the terminal coordinate system geomagnetic data is rotated so that the vertical component m z of the terminal coordinate system geomagnetic data matches the world coordinate system Z axis. Then, the world coordinate system transformation unit 252, as the horizontal component (m x, m y) of the terminal coordinate system geomagnetic data one and the world coordinate system X axis either match, rotate the terminal coordinate system geomagnetic data Let For example, as shown in FIG. 3, the world coordinate system transformation unit 252, so the horizontal component m x and the world coordinate system X-axis of the terminal coordinate system geomagnetic data matches, rotating the terminal coordinate system geomagnetic data. The world coordinate system conversion unit 252 takes the result as world coordinate system geomagnetic data (M x , M y , M z ) corrected for tilt error in the world coordinate system, and outputs the result to the dip angle calculation unit 254.

伏角算出部２５４は、世界座標系にて傾斜誤差補正された地磁気データから進行方向推定装置２０の磁北に対する伏角Ｉを算出する機能を有する。例えば、伏角算出部２５４は、世界座標系変換部２５２より取得した世界座標系地磁気データ（Ｍｘ、Ｍｙ，Ｍｚ）から、磁北に対する伏角Ｉを算出する。図４に示しているｆは、地磁気データの水平方向成分（Ｍｘ、Ｍｙ）の合力からなる地磁気の水平成分ｆであり、図４に示しているＦは、地磁気の水平成分ｆと地磁気データＭｚの合力からなる地磁気Ｆであり、地磁気の水平成分ｆと地磁気Ｆがなす角は、地磁気が地球の水平面に対して傾いている角度を示しているため、その角度を伏角Ｉとすることができる。伏角算出部２５４は、伏角Ｉを下記の数式１より算出することが可能である。 The dip angle calculation unit 254 has a function of calculating the dip angle I with respect to the magnetic north of the traveling direction estimation device 20 from the geomagnetic data corrected for tilt error in the world coordinate system. For example, the dip angle calculation unit 254 calculates the dip angle I with respect to magnetic north from the world coordinate system geomagnetic data (M x , M y , M z ) acquired from the world coordinate system conversion unit 252. 4 is a horizontal component f of the geomagnetism composed of the resultant force of the horizontal components (M x , M y ) of the geomagnetic data, and F shown in FIG. 4 is the horizontal component f of the geomagnetism and the geomagnetism. The geomagnetism F is the resultant force of the data Mz , and the angle formed by the horizontal component f of the geomagnetism and the geomagnetism F indicates the angle at which the geomagnetism is tilted with respect to the horizontal plane of the earth. be able to. The dip angle calculation unit 254 can calculate the dip angle I from the following mathematical formula 1.

Figure 2019035657
Figure 2019035657

伏角算出部２５４は、数式１より算出した伏角Ｉを、伏角記憶部２５８に出力する。   The dip angle calculation unit 254 outputs the dip angle I calculated from Equation 1 to the dip angle storage unit 258.

世界座標系加速度記憶部２５６は、世界座標系変換部２５２が変換した進行方向推定装置２０の世界座標系加速度データを時系列順に記憶する。なお、世界座標系加速度記憶部２５６は、記憶した情報の全てを残しておく必要はないため、設定された期間分のデータのみを記憶してもよい。世界座標系加速度記憶部２５６は、図５に示すように、時刻ごとに世界座標系加速度データを記憶する。世界座標系加速度記憶部２５６が記憶した情報は、進行軸算出部２６０が進行方向推定装置２０の進行軸を算出する際に使用される。   The world coordinate system acceleration storage unit 256 stores the world coordinate system acceleration data of the traveling direction estimation device 20 converted by the world coordinate system conversion unit 252 in chronological order. The world coordinate system acceleration storage unit 256 may store only data for a set period because it is not necessary to leave all of the stored information. As shown in FIG. 5, the world coordinate system acceleration storage unit 256 stores world coordinate system acceleration data for each time. The information stored in the world coordinate system acceleration storage unit 256 is used when the traveling axis calculation unit 260 calculates the traveling axis of the traveling direction estimation device 20.

伏角記憶部２５８は、伏角Ｉと進行方向を時系列順に記憶する。なお、伏角記憶部２５８は、記憶した情報の全てを残しておく必要はないため、設定された期間分のデータのみを記憶してもよい。伏角記憶部２５８は、図６に示すように、時刻ごとに伏角Ｉを記憶する。伏角記憶部２５８が記憶した情報は、変動算出部２６２が伏角Ｉの変動ｄＩを算出する際に使用される。また、伏角記憶部２５８は、進行方向判定部２６４によって判定された時刻ごとの進行方向も記憶する。進行方向判定部２６４が進行方向を判定する際に、伏角Ｉに変動がない場合、進行方向判定部２６４は伏角記憶部２５８に記憶されている直近の進行方向に基づき、進行方向を判定する。   The dip angle storage unit 258 stores the dip angle I and the traveling direction in chronological order. The dip angle storage unit 258 may store only data for a set period because it is not necessary to leave all of the stored information. As shown in FIG. 6, the dip angle storage unit 258 stores the dip angle I for each time. The information stored in the depression angle storage unit 258 is used when the fluctuation calculation unit 262 calculates the fluctuation dI of the depression angle I. The dip angle storage unit 258 also stores the traveling direction for each time determined by the traveling direction determination unit 264. When the traveling direction determination unit 264 determines the traveling direction, if there is no change in the dip angle I, the traveling direction determination unit 264 determines the traveling direction based on the latest traveling direction stored in the dip angle storage unit 258.

進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度の水平成分加速度データを解析することにより、進行方向推定装置２０の進行軸を算出する機能を有する。例えば、進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度記憶部２５６に記憶された世界座標系加速度の水平成分加速度データ（Ａｘ、Ａｙ）の時系列データに対して、主成分分析等を行うことで、進行方向推定装置２０の進行軸を算出する。主成分分析を行った場合、図７に示すように、水平成分加速度データ（Ａｘ、Ａｙ）の時系列データの分布より、進行方向推定装置２０の進行軸を算出することができる。進行軸算出部２６０は、算出した進行軸の情報を、進行方向判定部２６４へ出力する。なお、主成分分析により得られる結果は、取得する時系列データの量に依存する。本発明の実施形態では、取得する時系列データの期間については限定しないため、必要に応じて取得する時系列データの期間を変更してもよい。 The travel axis calculation unit 260 has a function of calculating the travel axis of the travel direction estimation device 20 by analyzing the horizontal component acceleration data of the world coordinate system acceleration. For example, the traveling axis calculation unit 260 performs principal component analysis on the time-series data of the horizontal component acceleration data (A x , A y ) of the world coordinate system acceleration stored in the world coordinate system acceleration storage unit 256. Thus, the traveling axis of the traveling direction estimation device 20 is calculated. When the principal component analysis is performed, the traveling axis of the traveling direction estimation device 20 can be calculated from the distribution of the time series data of the horizontal component acceleration data (A x , A y ) as shown in FIG. The travel axis calculation unit 260 outputs the calculated travel axis information to the travel direction determination unit 264. The result obtained by principal component analysis depends on the amount of time series data to be acquired. In the embodiment of the present invention, the period of time series data to be acquired is not limited, and therefore the period of time series data to be acquired may be changed as necessary.

変動算出部２６２は、伏角算出部２５４が算出した伏角Ｉの変動ｄＩを算出する機能を有する。例えば、変動算出部２６２は、伏角記憶部２５８に記憶された伏角Ｉを取得し、伏角Ｉの変動ｄＩを算出する。算出にあたり、１歩行動作の周期をＴとした場合、変動算出部２６２は、伏角Ｉの変動ｄＩを下記の数式２により算出することが可能である。   The variation calculation unit 262 has a function of calculating the variation dI of the dip angle I calculated by the dip angle calculation unit 254. For example, the fluctuation calculation unit 262 acquires the dip angle I stored in the dip angle storage unit 258 and calculates the fluctuation dI of the dip angle I. In the calculation, when the period of one walking motion is T, the fluctuation calculation unit 262 can calculate the fluctuation dI of the dip angle I by the following formula 2.

Figure 2019035657
Figure 2019035657

変動算出部２６２は、上記数式２より算出した伏角Ｉの変動ｄＩを、進行方向判定部２６４へ出力する。   The fluctuation calculation unit 262 outputs the fluctuation dI of the dip angle I calculated by the above mathematical formula 2 to the traveling direction determination unit 264.

進行方向判定部２６４は、進行軸算出部２６０が算出した進行方向推定装置２０の進行軸と、変動算出部２６２が算出した伏角Ｉの変動ｄＩに基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を判定する。伏角Ｉは、赤道付近で０°に近くなり、北半球では高緯度になるにつれて正に大きくなり、南半球では高緯度になるにつれて負に大きくなる特徴がある。よって、図８に示すように、伏角Ｉの変動ｄＩより、進行方向を判定するための基準方向を算出することができる。   The traveling direction determination unit 264 determines the traveling direction of the traveling direction estimation device 20 based on the traveling axis of the traveling direction estimation device 20 calculated by the traveling axis calculation unit 260 and the variation dI of the dip angle I calculated by the variation calculation unit 262. To do. The dip angle I is close to 0 ° near the equator, and increases in the northern hemisphere as it becomes higher in latitude, and in the southern hemisphere has a characteristic that it increases in the negative direction as it becomes higher. Therefore, as shown in FIG. 8, the reference direction for determining the traveling direction can be calculated from the fluctuation dI of the dip angle I.

例えば、北半球、および南半球のどちらにおいても、伏角Ｉの変動ｄＩ＞０の場合は北方向（第一、第二象限）、伏角Ｉの変動ｄＩ＜０の場合は南方向（第三、第四象限）を基準方向と判定できる。上述の条件により判定した基準方向と進行軸算出部２６０が算出した進行軸を比較し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうち、基準方向と同じ象限側の方向を進行方向と判定する。なお、歩行者１０が東西方向のみへ移動した場合、伏角Ｉは変動しないためｄＩ＝０となり、基準方向を判定することができない。よって、伏角Ｉの変動がｄＩ＝０の場合は、伏角記憶部２５８より直近の進行方向を取得し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する。なお、東西方向のみの移動であっても、誤差の影響でｄＩ＝０とならない可能性もある。よって、変動ｄＩが、ｄＩ＝０を含む特定の範囲の値である場合に、伏角記憶部２５８より直近の進行方向を取得し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する処理としてもよい。   For example, in both the northern hemisphere and the southern hemisphere, when the variation of the depression I is dI> 0, the north direction (first and second quadrants), and when the variation of the depression I is dI <0, the south direction (third, fourth Can be determined as the reference direction. The reference direction determined by the above-described conditions is compared with the traveling axis calculated by the traveling axis calculation unit 260, and the first direction and the second direction along the traveling axis indicate the same quadrant side direction as the traveling direction. Is determined. Note that when the pedestrian 10 moves only in the east-west direction, the dip angle I does not change, so dI = 0, and the reference direction cannot be determined. Therefore, when the variation of the dip angle I is dI = 0, the latest travel direction is acquired from the dip angle storage unit 258, and the direction closer to the most recent travel direction among the first direction and the second direction along the travel axis. Is determined to be the direction of travel. Note that even if the movement is only in the east-west direction, there is a possibility that dI = 0 may not be achieved due to an error. Therefore, when the fluctuation dI is a value in a specific range including dI = 0, the latest traveling direction is acquired from the dip angle storage unit 258, and the first direction and the second direction along the traveling axis are obtained. The direction close to the latest traveling direction may be determined as the traveling direction.

進行方向判定後、進行方向判定部２６４は、進行方向と世界座標系東西軸の東方向がなす角θを、進行方向を示す角度として伏角記憶部２５８に記憶する。   After determining the traveling direction, the traveling direction determination unit 264 stores the angle θ formed by the traveling direction and the east direction of the east-west axis of the world coordinate system in the depression angle storage unit 258 as an angle indicating the traveling direction.

バッテリ２７０は、進行方向推定装置２０に搭載される機器に電源を供給する電源部であり、例えば、汎用的な２次電池等を適用できる。   The battery 270 is a power supply unit that supplies power to a device mounted on the traveling direction estimation device 20, and for example, a general-purpose secondary battery can be applied.

＜３．動作＞
以上、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を説明した。続いて、図９および図１０を参照して、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を整理する。 <3. Operation>
The configuration of the traveling direction estimation device 20 according to the embodiment of the present invention has been described above. Subsequently, with reference to FIGS. 9 and 10, the operation of the traveling direction estimation apparatus 20 according to the embodiment of the present invention is organized.

図９は、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を示すフローチャートである。まず、進行方向推定装置２０に搭載されている加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、および地磁気センサ２４０は、進行方向推定装置２０の端末座標系データを取得する（ステップＳ１０１）。各センサは、取得した端末座標系データを世界座標系変換部２５２へ出力する。世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０から取得した端末座標系加速度データを世界座標系加速度データに、地磁気センサ２４０から取得した端末座標系地磁気データを世界座標系地磁気データに変換する（ステップＳ１０３）。世界座標系変換部２５２は、世界座標系加速度データを世界座標系加速度記憶部２５６へ出力する。また、世界座標系変換部２５２は、世界座標系に変換された地磁気データを伏角算出部２５４へ出力する。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the traveling direction estimation apparatus 20 according to the embodiment of the present invention. First, the acceleration sensor 220, the angular velocity sensor 230, and the geomagnetic sensor 240 mounted on the traveling direction estimation device 20 acquire terminal coordinate system data of the traveling direction estimation device 20 (step S101). Each sensor outputs the acquired terminal coordinate system data to the world coordinate system conversion unit 252. The world coordinate system conversion unit 252 converts the terminal coordinate system acceleration data acquired from the acceleration sensor 220 into world coordinate system acceleration data, and converts the terminal coordinate system geomagnetic data acquired from the geomagnetic sensor 240 into world coordinate system geomagnetic data (step S103). ). The world coordinate system conversion unit 252 outputs the world coordinate system acceleration data to the world coordinate system acceleration storage unit 256. The world coordinate system conversion unit 252 outputs the geomagnetic data converted to the world coordinate system to the dip angle calculation unit 254.

ステップＳ１０５以降の処理は並列での処理が可能である。１つ目の並列処理として、まず、世界座標系加速度記憶部２５６は、世界座標系変換部２５２から取得した世界座標系加速度データを記憶する（ステップＳ１０５）。進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度記憶部２５６に記憶された世界座標系加速度データに対する主成分分析等を実施し、進行軸を算出する（ステップＳ１０７）。   The processing after step S105 can be performed in parallel. As the first parallel processing, first, the world coordinate system acceleration storage unit 256 stores the world coordinate system acceleration data acquired from the world coordinate system conversion unit 252 (step S105). The travel axis calculation unit 260 performs principal component analysis or the like on the world coordinate system acceleration data stored in the world coordinate system acceleration storage unit 256, and calculates a travel axis (step S107).

２つ目の並列処理として、伏角算出部２５４は、世界座標系変換部２５２から取得した世界座標系に変換された地磁気データに基づき、伏角Ｉを算出し、伏角記憶部２５８へ出力する（ステップＳ１０９）。伏角記憶部２５８は、伏角算出部２５４から取得した伏角Ｉを記憶する（ステップＳ１１１）。変動算出部２６２は、伏角記憶部２５８に記憶された伏角Ｉに基づき、１歩行動作における伏角Ｉの変動ｄＩを算出する（ステップＳ１１３）。   As the second parallel processing, the dip angle calculation unit 254 calculates the dip angle I based on the geomagnetic data converted to the world coordinate system acquired from the world coordinate system conversion unit 252 and outputs the dip angle I to the dip angle storage unit 258 (step). S109). The dip angle storage unit 258 stores the dip angle I acquired from the dip angle calculation unit 254 (step S111). Based on the dip angle I stored in the dip angle storage unit 258, the fluctuation calculation unit 262 calculates the fluctuation dI of the dip angle I in one walking motion (step S113).

進行方向判定部２６４は、進行軸算出部２６０が算出した進行軸と、変動算出部２６２が算出した１歩行動作における伏角Ｉの変動ｄＩの関係に基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を判定する（ステップＳ１１５）。   The traveling direction determination unit 264 determines the traveling direction of the traveling direction estimation device 20 based on the relationship between the traveling axis calculated by the traveling axis calculation unit 260 and the variation dI of the depression angle I in one walking motion calculated by the variation calculation unit 262. (Step S115).

図１０は、図９のステップＳ１１５における、進行方向を判定する際の進行方向判定部２６４の具体的な動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、進行方向判定部２６４は、伏角Ｉの変動ｄＩがｄＩ＞０を満たすかどうかを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１にてｄＩ＞０である場合、進行方向判定部２６４は北方向（第一、第二象限）を基準方向と判定する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０１にてｄＩ＞０でなかった場合、進行方向判定部２６４は、ｄＩ＜０を満たすかどうかを判定する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５にてｄＩ＜０である場合、進行方向判定部２６４は南方向（第三、第四象限）を基準方向と判定する（ステップＳ３０７）。進行方向判定部２６４は、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向うち、ステップＳ３０３またはステップＳ３０７で判定した基準方向と同じ象限側の方向を進行方向と判定する（ステップＳ３０９）。   FIG. 10 is a flowchart showing a specific operation of the traveling direction determination unit 264 when determining the traveling direction in step S115 of FIG. As shown in FIG. 10, the traveling direction determination unit 264 first determines whether or not the fluctuation dI of the dip angle I satisfies dI> 0 (step S301). When dI> 0 in step S301, the traveling direction determination unit 264 determines the north direction (first and second quadrants) as the reference direction (step S303). If dI> 0 is not satisfied in step S301, the traveling direction determination unit 264 determines whether dI <0 is satisfied (step S305). When dI <0 in step S305, the traveling direction determination unit 264 determines that the south direction (third and fourth quadrants) is the reference direction (step S307). The traveling direction determination unit 264 determines that the direction in the same quadrant as the reference direction determined in step S303 or step S307 is the traveling direction among the first direction and the second direction along the traveling axis (step S309).

ステップＳ３０５にてｄＩ＜０でない場合、すなわちｄＩ＝０である場合、進行方向判定部２６４は、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向うち、直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する（ステップＳ３１１）。進行方向判定後、進行方向判定部２６４は、進行方向と世界座標系東軸がなす角θを、進行方向を示す角度として、伏角記憶部２５８に記憶する（ステップＳ３１３）。以上で図９のステップＳ１１５の処理を終了する。   If dI <0 is not satisfied in step S305, that is, if dI = 0, the traveling direction determination unit 264 selects the direction closer to the latest traveling direction among the first direction and the second direction along the traveling axis as the traveling direction. (Step S311). After determining the traveling direction, the traveling direction determining unit 264 stores the angle θ formed by the traveling direction and the east axis of the world coordinate system as an angle indicating the traveling direction in the depression angle storage unit 258 (step S313). Above, the process of step S115 of FIG. 9 is complete | finished.

＜４．小括＞
以上説明したように、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０は、鉛直方向加速度成分を用いずに、進行方向を推定することができるため、進行方向の推定において進行方向加速度成分と鉛直方向加速度成分の時系列変化の関係性に対する装置の携帯位置の依存性に起因する誤りが生じることはない。したがって、本実施形態によれば、ユーザの進行方向をより高精度に推定することが可能である。 <4. Summary>
As described above, since the traveling direction estimation device 20 according to the embodiment of the present invention can estimate the traveling direction without using the vertical acceleration component, the traveling direction acceleration component and the vertical direction are estimated in the traveling direction estimation. An error due to the dependency of the portable position of the device on the relationship of the time series change of the acceleration component does not occur. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to estimate the traveling direction of the user with higher accuracy.

＜５．ハードウェア構成＞
以上、本発明の実施形態および変形例を説明した。上述した世界座標系変換処理、進行軸の算出、伏角の算出、および進行方向の推定などの情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明する進行方向推定装置２０のハードウェアとの協働により実現される。 <5. Hardware configuration>
In the above, embodiment and the modification of this invention were demonstrated. Information processing such as the above-described world coordinate system conversion processing, calculation of the traveling axis, calculation of the dip angle, and estimation of the traveling direction is realized in cooperation with software and hardware of the traveling direction estimation device 20 described below. The

図１１は、進行方向推定装置２０のハードウェア構成を示したブロック図である。進行方向推定装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０５を備える。また、進行方向推定装置２０は、入力部２０７と、表示部２０９と、音声出力部２１１と、ストレージ装置２１３と、ネットワークインタフェース２１５とを備える。   FIG. 11 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the traveling direction estimation apparatus 20. The traveling direction estimation device 20 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a ROM (Read Only Memory) 203, and a RAM (Random Access Memory) 205. The traveling direction estimation apparatus 20 includes an input unit 207, a display unit 209, an audio output unit 211, a storage device 213, and a network interface 215.

ＣＰＵ２０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って進行方向推定装置２０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ２０３は、ＣＰＵ２０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ２０５は、ＣＰＵ２０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０３およびＲＡＭ２０５は、ソフトウェアとの協働により図２を参照して説明した進行方向推定部２５０の機能を実現し得る。   The CPU 201 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls the overall operation in the traveling direction estimation device 20 according to various programs. Further, the CPU 201 may be a microprocessor. The ROM 203 stores programs used by the CPU 201, calculation parameters, and the like. The RAM 205 temporarily stores programs used in the execution of the CPU 201, parameters that change as appropriate during the execution, and the like. These are connected to each other by a host bus including a CPU bus. The CPU 201, the ROM 203, and the RAM 205 can realize the function of the traveling direction estimation unit 250 described with reference to FIG. 2 in cooperation with software.

入力部２０７は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、センサ、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ２０１に出力する入力制御回路などから構成されている。進行方向推定装置２０のユーザは、該入力部２０７を操作することにより、進行方向推定装置２０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。   The input unit 207 generates an input signal based on an input by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a microphone, a sensor, a switch, and a lever. It consists of a control circuit. The user of the traveling direction estimation apparatus 20 can input various data and instruct processing operations to the traveling direction estimation apparatus 20 by operating the input unit 207.

表示部２０９は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、プロジェクター装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置およびランプなどの表示部を含む。また、音声出力部２１１は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力部を含む。   The display unit 209 includes a display unit such as a CRT (Cathode Ray Tube) display device, a liquid crystal display (LCD) device, a projector device, an OLED (Organic Light Emitting Diode) device, and a lamp. The audio output unit 211 includes an audio output unit such as a speaker and headphones.

ストレージ装置２１３は、本実施形態にかかる進行方向推定装置２０の世界座標系加速度記憶部２５６と伏角記憶部２５８で構成されるデータ格納用の装置である。ストレージ装置２１３は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置２１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔｒａｇｅ Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置２１３は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムや各種データを格納する。   The storage device 213 is a data storage device including the world coordinate system acceleration storage unit 256 and the dip angle storage unit 258 of the traveling direction estimation device 20 according to the present embodiment. The storage device 213 may include a storage medium, a recording device that records data on the storage medium, a reading device that reads data from the storage medium, a deletion device that deletes data recorded on the storage medium, and the like. The storage device 213 includes, for example, an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid Storage Drive), or a memory having an equivalent function. The storage device 213 drives storage and stores programs executed by the CPU 201 and various data.

ネットワークインタフェース２１５は、例えば、ネットワークに接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。また、ネットワークインタフェース２１５は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置であっても、有線による通信を行うワイヤー通信装置であってもよい。   The network interface 215 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to a network. The network interface 215 may be a wireless LAN (Local Area Network) compatible communication device or a wire communication device that performs wired communication.

＜６．補足＞
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 <6. Supplement>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、本明細書の進行方向推定装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、進行方向推定装置２０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。   For example, each step in the process of the traveling direction estimation device 20 of the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described as a flowchart. For example, each step in the process of the traveling direction estimation device 20 may be processed in an order different from the order described as the flowchart, or may be processed in parallel.

また、進行方向推定装置２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、上述した進行方向推定装置２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。   Further, it is possible to create a computer program for causing hardware such as a CPU, a ROM, and a RAM built in the traveling direction estimation device 20 to perform the same functions as the components of the traveling direction estimation device 20 described above. A storage medium storing the computer program is also provided.

１０ 歩行者
２０ 進行方向推定装置
２２０ 加速度センサ
２３０ 角速度センサ
２４０ 地磁気センサ
２５０ 進行方向推定部
２５２ 世界座標系変換部
２５４ 伏角算出部
２５６ 世界座標系加速度記憶部
２５８ 伏角記憶部
２６０ 進行軸算出部
２６２ 変動算出部
２６４ 進行方向判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pedestrian 20 Travel direction estimation apparatus 220 Acceleration sensor 230 Angular velocity sensor 240 Geomagnetic sensor 250 Travel direction estimation part 252 World coordinate system conversion part 254 Depression angle calculation part 256 World coordinate system acceleration memory | storage part 258 Depression angle memory | storage part 260 Advance axis calculation part 262 Change Calculation unit 264 Travel direction determination unit

Claims (6)

情報処理装置であって、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、
前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、
前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の伏角の変動を算出する変動算出部と、
前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、
を備える、情報処理装置。 An information processing apparatus,
An acceleration data acquisition unit for acquiring acceleration data expressed in the world coordinate system of the information processing apparatus;
A geomagnetic data acquisition unit for acquiring geomagnetic data expressed in the world coordinate system of the information processing apparatus;
A travel axis calculation unit that calculates a travel axis of the information processing device from acceleration data expressed in the world coordinate system;
From the geomagnetic data expressed in the world coordinate system, a fluctuation calculation unit that calculates fluctuations in the dip angle of the information processing device,
A traveling direction estimation unit that estimates a traveling direction of the information processing device based on the traveling axis and the variation in the depression angle;
An information processing apparatus comprising: 前記進行方向推定部は、
前記伏角の変動の正負に応じて基準方向を推定し、
前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、前記基準方向に近い方向を前記進行方向として推定する、請求項１に記載の情報処理装置。 The traveling direction estimation unit
Estimating the reference direction according to the sign of the change in the dip,
The information processing apparatus according to claim 1, wherein a direction close to the reference direction is estimated as the traveling direction among the first direction and the second direction along the traveling axis. 前記進行方向推定部は、
世界座標系で表現された座標平面における、前記伏角の変動の正負に対応する象限に、前記座標平面の原点を通る前記進行軸が含まれる場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで前記象限の位置に応じた方向を前記進行方向として推定し、
前記伏角が変動しない場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、直近で推定された進行方向に近い方向を前記進行方向として推定する、請求項１に記載の情報処理装置。 The traveling direction estimation unit
When the quadrant corresponding to the sign of the variation in the dip angle in the coordinate plane expressed in the world coordinate system includes the travel axis passing through the origin of the coordinate plane, the first direction and the second along the travel axis A direction corresponding to the position of the quadrant among the directions is estimated as the traveling direction,
2. The information according to claim 1, wherein when the depression angle does not change, a direction close to the most recently estimated traveling direction is estimated as the traveling direction among the first direction and the second direction along the traveling axis. Processing equipment. 前記世界座標系で表現された地磁気データは、前記世界座標系における水平面を構成する第１の軸上の地磁気の大きさ、前記水平面を構成する第２の軸上の地磁気の大きさ、および鉛直方向に対応する第３の軸上の地磁気の大きさを含み、
前記伏角は、前記第１の軸上の地磁気と前記第２の軸上の地磁気の合力の大きさに対する前記第３の軸上の地磁気の大きさのアークタンジェントで表現される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報処理装置。 The geomagnetic data expressed in the world coordinate system includes the magnitude of geomagnetism on the first axis constituting the horizontal plane in the world coordinate system, the magnitude of geomagnetism on the second axis constituting the horizontal plane, and the vertical Including the magnitude of the geomagnetism on the third axis corresponding to the direction,
The dip angle is expressed by an arc tangent of a magnitude of geomagnetism on the third axis with respect to a magnitude of a resultant force of geomagnetism on the first axis and geomagnetism on the second axis. 4. The information processing apparatus according to any one of 3. 前記進行軸算出部は、前記世界座標系で表現された加速度データのうちの、水平方向成分の加速度データを解析することにより、前記進行軸を算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報処理装置。   The said advancing axis calculation part calculates the advancing axis by analyzing the acceleration data of a horizontal direction component among the acceleration data expressed by the said world coordinate system, The any one of Claims 1-4. The information processing apparatus described in 1. コンピュータを、
情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、
前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、
前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の伏角の変動を算出する変動算出部と、
前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、
として機能させるための、プログラム。 Computer
An acceleration data acquisition unit for acquiring acceleration data expressed in the world coordinate system of the information processing apparatus;
A geomagnetic data acquisition unit for acquiring geomagnetic data expressed in the world coordinate system of the information processing apparatus;
A travel axis calculation unit that calculates a travel axis of the information processing device from acceleration data expressed in the world coordinate system;
From the geomagnetic data expressed in the world coordinate system, a fluctuation calculation unit that calculates fluctuations in the dip angle of the information processing device,
A traveling direction estimation unit that estimates a traveling direction of the information processing device based on the traveling axis and the variation in the depression angle;
Program to function as
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