JP4761473B2

JP4761473B2 - 携帯端末装置

Info

Publication number: JP4761473B2
Application number: JP2007151669A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎益子
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: JP2008304319A

Description

本発明は、現在位置周辺の地図画像を端末の向きに合わせて回転表示する機能を備えた携帯端末装置に関するものである。

従来、携帯電話等の携帯端末装置にＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用した位置測位デバイスを搭載し、地図表示と共に現在位置を表示してナビゲーションを行うような機能が検討され商品化されている。また、これらの地図表示においては、北を上向きとするノースアップ表示と進行方向を上向きとヘッディングアップ表示の表示方式が存在する。自動車等のナビゲーション装置であれば、移動方向と表示機器の向きが同じであるが、携帯端末装置の場合には必ずしも移動方向が同方向とは限らないため、移動方向よりも端末装置の向きで地図表示を行う方が適切である。このような場合、携帯端末装置に磁気センサ等を搭載して端末装置の方位を検出し、端末装置の向きに合わせた地図表示を行うことになる(特許文献１参照)。また、このような地図表示機能を備えた携帯端末装置において、装置の持ち方を変えても地図画像が見づらくならないように地図表示方位固定モードを設けるようにしたものも提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−２８９６４６号公報特開２００３−２０８０９３号公報

しかし、このような端末の向いている方位に合わせた地図の回転表示は、本来ユーザにとって有意であるはずであるが、携帯電話等の機器であれば、通信その他の要因で磁界を発生し磁気センサの出力に影響を与えると共に、歩行中の場合に端末装置は絶えず不規則に傾くことになり、この影響により方位が小刻みに振動したり、必要以上に大きな変動値を示したりする等の現象が発生する。このため、地磁気センサの出力を基に地図のヘッディングアップ表示を行っていると、地図画像が小刻みに振動したり大きく方位がぶれて回転するなどの現象が発生し、十分な視認性を得ることができない問題がある。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、現在位置を検出する位置検出手段と、方位を検出する方位検出手段と、地図画像を表示する表示手段と、地図データが記憶された地図データ記憶手段と、前記位置検出手段が出力する位置信号および前記方位検出手段が出力する方位信号に基づいて前記地図データ記憶手段からの地図データを画像処理し、前記表示手段に現在位置を示すマークと共にその周辺地図画像を回転表示する機能を有する地図表示制御手段とを備えた携帯端末装置において、当該携帯端末装置に生じた移動加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の出力信号に基づいて所定の期間における水平成分の方位変位率を演算する水平成分変位率演算部と、該水平成分変位率演算部が算出した変位率の絶対値が所定の閾値以下の場合は前記方位検出手段の出力信号の変位を抑制し、前記方位変位率の絶対値が規定値を超えてから規定値以下の極大点（もしくは極小点）が検出されるまでの期間以外の方位信号の変位を抑制する方位変位抑制部と、を有し、
前記方位変位抑制部により前記方位検出手段の出力信号の変位を抑制する期間の方位を抑制直前の方位値とすることを特徴としたものである。

本発明によれば、小さい方位変位に対しては地図画像の回転変動が抑制され、安定した地図のヘッドアップ表示を行うことが可能となる。したがって、当該装置を歩きながら利用する際の視認性が向上する。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、第１の実施例を図１〜９を用いて説明する。図１は、本発明に係る携帯端末装置（以下、「端末装置」とも記す。）の基本構成を示すブロック図である。図１において、１１は、携帯端末装置に生じる３軸の加速度の値を出力する加速度検出手段、１２は、加速度検出手段１１が出力する加速度信号の中のＤＣ成分である静加速度信号ｓ１とＡＣ成分である動加速度信号ｓ２に基づいて水平成分変位率を演算する水平成分変位率演算部、１３は、方位を検出する地磁気センサなどの方位検出手段、１４は、ＧＰＳなどを利用する位置検出手段、１５は、後述する方位変位抑制部１５−１を備え、地図画像を回転表示するための制御を行う地図表示制御部、１６は、地図データが記憶されている地図データ記憶部、１７は、端末装置の表示部である。

図４は携帯端末装置を水平方向に向きを変えた時の動加速度出力の一例を示すグラフである。同様に図５は静加速度の一例を示すグラフであり、図６はその時の携帯端末装置の向きを示す磁気センサの出力の一例である。この例では、主に携帯端末装置を水平に保持した場合の出力例であり、ロール（Roll）出力およびピッチ（Pitch）出力の変化は小さく、ヨー（Yaw）出力がほぼ水平面での回転の角度変化を示している。この例では、比較的落ち着いた角度を示しているが、小刻みに角度が変化していることがわかる。

水平成分変位率演算部１２は、３軸水平成分比率演算部１２−１、３軸変位量演算部１２−２、水平成分変位量合成演算部１２−３および回帰直線傾き演算部１２−４で構成されている。
水平成分変位率演算部１２の処理フローについて、図２のフローチャートにより説明すると、まず、３軸水平成分比率演算部１２−１は、３軸の静加速度信号ｓ１を入力とし、重力加速度の含有比率を逆算して３軸それぞれに対する水平面の成分比率を算出する（ステップＳ１）。この演算時に携帯端末装置に重力加速度以外の加速度が含まれる場合が想定されるが、重力加速度以外の加速度の影響を低く抑えるため、静加速度信号ｓ１を所定期間の移動平均値を使用することなどが考えられる。

３軸変位量演算部１２−２では、入力される動加速度信号ｓ２について極所期間毎に２重の積分演算を行い、極所区間の３軸それぞれの変位量を求める（ステップＳ２）。また、水平成分変位量合成演算部１２−３では、３軸それぞれの変位量に水平成分比率を掛け合わせ１つに合成する（ステップＳ３）。図７は、演算の結果得られた水平面の方位変位をグラフに示した図である。さらに、回帰直線傾き演算部１２−４では、所定期間の水平面方位分布を母集団とする回帰直線の傾きを演算して水平成分変位率を求め、方位変位の変化の大きさの傾向を得る（ステップＳ４）。図８は、この回帰直線傾きの演算結果をグラフにした図である。

図３は、磁気センサ等を利用した方位検出手段１３の出力と、ステップＳ４の演算結果から得られた各時点での水平面の変位率の値を入力とする方位変位抑制部１５の処理フローを示す。まず、各時点での水平面の変位率の絶対値が規定の閾値未満であるか判断し（ステップＳ１１）、閾値未満の場合には、抑制フラグがＯＦＦであるかを判断する（ステップＳ１２）。もし、フラグがＯＦＦであれば、方位抑制状態へ切り替えるために抑制フラグをＯＮに更新する（ステップＳ１３）。そして、方位検出手段１３が出力する値を抑制期間方位として記憶する（ステップＳ１４）。逆にフラグが既にＯＮ状態であれば、ステップＳ１３、ステップＳ１４をスキップし、抑制期間方位として記憶している値を出力する（ステップＳ１５）。

一方、各時点での水平面の変位率の絶対値が規定の閾値以上である場合には、抑制フラグがＯＮであるか判断し（ステップＳ１６）、抑制フラグがＯＮ状態であれば方位抑制状態から非抑制状態へ切り替えるために抑制フラグをＯＦＦに更新する（ステップＳ１７）。既に抑制フラグがＯＦＦであれば、ステップＳ１７をスキップし、非抑制状態であるため方位検出手段１３の出力をそのまま出力する（ステップＳ１８）。
図９は、方位変位抑制部１５の処理結果の出力の一例を示したものである。なお、抑制フラグの初期値は抑制ＯＮ状態とし、状態変化が発生するまでの抑制期間方位値は、開始後所定期間が過ぎるまではその期間までの移動平均値を代替として、所定期間が過ぎてからは所定期間の移動平均値を抑制期間方位値として記録することなどが考えられる。

地図表示制御部１５は、ＧＰＳ等を利用する位置検出手段１４からの現在位置信号と方位変位抑制部１５−１で抑制制御された方位出力信号を基に地図画像処理部１５−２で地図表示画像の回転演算を行い、表示部１７で携帯端末装置の向きに適合した地図表示を行う。このように処理することで、地図のヘッドアップ表示に伴う回転表示時に不必要な地図の微小振動や突然発生する大きな地図の回転現象を抑えることができる。

図１０は、本発明の第２の実施例である方位変位抑制部１５の処理フローを示す。本実施例では、第１の実施例と同様に各時点での水平成分変位率の絶対値が規定の閾値未満であるかを判断する（ステップＳ２１）。もし、閾値以上である場合には、方位検出手段１３の出力方位に対してシステムが規定する期間長Ｔ１における方位の移動平均値Ａを算出し抑制期間方位値を更新する（ステップＳ２５）。この期間長Ｔ１は数秒位の比較的長めの値とする。次に抑制フラグ状態を判定し（ステップＳ２６）、抑制フラグ状態がＯＮであれば、状態が切り替わるためフラグをＯＦＦに更新する（ステップＳ２７）。既にフラグがＯＦＦであればステップＳ２７をスキップし、方位検出手段１３の出力値をそのまま出力する（ステップＳ２８）。
一方、水平成分変位率の絶対値が規定の閾値未満である場合には、抑制フラグを判定し（ステップＳ２２）、抑制フラグがＯＦＦであれば、抑制状態に切替るためフラグをＯＮへ更新する（ステップＳ２３）。既に抑制フラグＯＮであればステップＳ２３はスキップし、抑制状態であるため保存されている移動平均値Ａを抑制期間方位値として出力する（ステップＳ２４）。
抑制フラグや抑制期間方位値の初期値は、第１の実施例の場合と同様であってよい。図１１は、上述した第２の実施例の方位変位抑制部１５の出力の一例を示したもので、第１の実施例の場合と同様の特性が得られる。

図１２は、本発明の第３の実施例である方位変位抑制部の処理フローを示す。本実施例では、図１に示したシステム構成における方位変位抑制部１５の処理動作として、既述した実施例の場合と同様に、最初に各時点での水平成分変位率の絶対値が規定の閾値未満であるかを判断する（ステップＳ３１）。もし、閾値以上である場合には、方位検出手段１３の出力方位に対してシステムが規定する期間長Ｔ１における移動平均Ａを算出し抑制期間方位値を更新する（Ｓ３５）。さらに同様に方位検出手段１３の出力方位に対しシステムが規定する期間長Ｔ２の移動平均値Ｂを算出する（Ｓ３６）。期間長Ｔ２は数百ｍｓ等の比較的短い期間とする。
次に抑制フラグ状態を判定し（ステップＳ３７）、抑制フラグがＯＮであればＯＦＦに更新する（ステップＳ３８）。抑制フラグがＯＦＦであればステップＳ３８をスキップし、非抑制状態であるためステップＳ３６ステップで算出した期間Ｔ２の移動平均値Ｂを方位値として出力する（ステップＳ３９）。
一方、水平成分変位率の絶対値が規定の閾値未満である場合には、抑制フラグを判定し（ステップＳ３２）、抑制フラグがＯＦＦであれば、抑制状態に切替るためフラグをＯＮへ更新し（ステップＳ３３）、既に抑制フラグＯＮであれば、ステップＳ３３はスキップして、抑制状態であるため保存されている期間Ｔ１の移動平均Ａを算出し、抑制期間方位値として出力する（ステップＳ３４）。
抑制フラグや抑制期間方位値の初期値は、上記した第１の実施例の場合と同様であってよい。図１３は、第３の実施例として上述した方位変位抑制部１５の出力の一例を示したもので、本実施例によれば、より方位検出手段１３の出力に追従した出力を得ることができ、地図表示の回転制御結果も良好になる。

さらに第４の実施例では、水平面の変位率から非抑制期間の判断を各時点での閾値判断だけではなく、変位率の増減の符号が反転する極大点（もしくは極小点）の値が閾値未満であるかを判断に加えることを特徴とする。
図１４に第４の実施例としていの方位変位抑制部１５の処理フローを示す。まず、最初に抑制状態を判定する（ステップＳ４１）。抑制フラグの初期状態は抑制ＯＮ状態とする。抑制期間方位値の初期値は第１の実施例の場合に準じる。抑制フラグがＯＮ状態であれば、次に水平面の変位率の絶対値が規定の閾値未満であるか判断する（ステップＳ４２）。閾値未満の場合には、保存されている抑制期間方位値Ａを出力する（ステップＳ４９）。
一方、水平面の変位率の絶対値が規定の閾値以上である場合には、抑制状態が非抑制状態に切り替わるため抑制フラグをＯＦＦに更新する（ステップＳ４３）。次いでシステムが規定する期間長Ｔ１における方位の移動平均値Ａを算出して抑制期間方位値を更新し、（ステップＳ４４）、さらに、期間長Ｔ２における方位の移動平均値Ｂを算出する（ステップＳ４５）。次に水平面の変位率の極大点（又は極小点）を判定し（ステップＳ４６）、極大点（極小点）でない場合はステップＳ４８に進み、また、極大点（極小点）が判定された場合であっても、その値がシステムの規定する閾値未満であれば(ステップＳ４７／Ｎ)、ステップＳ４８に進んで、方位抑制状態に切り替える為に抑制フラグをＯＮに更新し、その後に抑制期間方位値Ａを出力する（ステップＳ４９）。
逆に、ステップＳ４６において極大点（極小点）が判定され(ステップＳ４６／Ｙ)、かつその値が閾値以上である場合（ステップＳ４７／Ｙ）には、方位非抑制状態を継続し期間Ｔ２における方位の移動平均値Ｂを出力する（ステップＳ５０）。図１５に方位非抑制期間の判定概念をイメージするグラフを示す。水平成分変位率の絶対値が閾値ｄを越えたところから、閾値ｄより小さいところであらわれた極大（極小）点ｐのところまでの部分が方位非抑制期間となる。この実施例に基づいた方位変位抑制部（１５）の方位角抑制制御の出力の一例のグラフを図１６に示す。この実施例によれば図１６のように、さらに滑らかな方位制御が実現できる。それにより良好な地図表示の回転制御が可能となる。
図１７は前進方向時の動加速度、図１８は前進方向時の静加速度、図１９は端末装置の向きの一例をそれぞれ示す。また、図２０は、これまでの実施例に従って水平成分変位率（回帰直線傾き）を算出した一例を示す。
実施例４の方位変位抑制部（１５）処理フローによれば、図２１に示すように歩行時に生じる加速度に影響されずに一定の方位を出力し、ブレの無い地図表示を行うことができる。

本発明の携帯端末装置の基本構成を示すブロック図である。水平成分変位率演算部の処理フローを示す図である。第１の実施例における方位変位抑制部の処理フローを示す図である。携帯端末装置を水平方向に向きを変えた時の、加速度検出手段が検出した動加速度の一例を示すグラフである。水平面における携帯端末装置の向きを変えた時の、加速度検出手段が検出した静加速度の一例を示すグラフである。水平面における携帯端末装置の向きを変えた時の、方位検出手段が検出した携帯端末装置の向きの一例を示すグラフである。水平面における携帯端末装置の向きを変えた時の、水平成分変位量の演算の一例を示すグラフである。水平面における携帯端末装置の向きを変えた時の、水平成分変位率の演算の一例を示すグラフである。第１の実施例の場合の方位変位抑制制御の一例を示すグラフである。第２の実施例における方位変位抑制部の処理フローを示す図である。第２の実施例の場合の方位変位抑制制御の一例を示すグラフである。第３の実施例の場合の方位変位抑制部の処理フローを示す図である。第３の実施例における方位変位抑制制御の一例を示すグラフである。第４の実施例の場合の方位変位抑制部の処理フローを示す図である。第４の実施例の処理フローに基づく、抑制判定概念を説明するためのグラフである。第４の実施例における方位変位抑制制御の一例を示すグラフである。前進歩行時の加速度検出手段が検出した動加速度の一例を示すグラフである。前進歩行時の加速度検出手段が検出した静加速度の一例を示すグラフである。前進歩行時の方位検出手段が検出した携帯端末装置の向きの一例を示すグラフである。前進歩行時の水平成分変位率の演算の一例を示すグラフである。第４の実施例における前進歩行時の方位変位抑制制御の一例を示すグラフである。

符号の説明

１１…加速度検出手段、１２…水平成分変位率演算部、１２−１…３軸水平成分比率演算部、１２−２…３軸変位量演算部、１２−３…水平成分変位量合成演算部、１２−４…回帰直線傾き演算部、１３…方位検出手段、１４…位置検出手段、１５…地図表示制御部、１５−１…方位変位抑制部、１５−２…地図画像処理部、１６…地図データ記憶部、１７…表示部。

Claims

現在位置を検出する位置検出手段と、方位を検出する方位検出手段と、地図画像を表示する表示手段と、地図データが記憶された地図データ記憶手段と、前記位置検出手段が出力する位置信号および前記方位検出手段が出力する方位信号に基づいて前記地図データ記憶手段からの地図データを画像処理し、前記表示手段に現在位置を示すマークと共にその周辺地図画像を回転表示する機能を有する地図表示制御手段とを備えた携帯端末装置において、
当該携帯端末装置に生じた移動加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の出力信号に基づいて所定の期間における水平成分の方位変位率を演算する水平成分変位率演算部と、
該水平成分変位率演算部が算出した変位率の絶対値が所定の閾値以下の場合は前記方位検出手段の出力信号の変位を抑制し、前記方位変位率の絶対値が規定値を超えてから規定値以下の極大点（もしくは極小点）が検出されるまでの期間以外の方位信号の変位を抑制する方位変位抑制部と、を有し、
前記方位変位抑制部により前記方位検出手段の出力信号の変位を抑制する期間の方位を抑制直前の方位値とすることを特徴とする携帯端末装置。