JP4793223B2 - Walking navigation method, system and program - Google Patents

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本発明は歩行ナビゲーション方法、システムおよびプログラムに関し、特に自律航法による歩行ナビゲーション方法に関する。   The present invention relates to a walking navigation method, system and program, and more particularly to a walking navigation method based on autonomous navigation.

特許文献1、2、3には、携帯型情報端末において自律航法によって現在地を特定するための技術が開示されている。車両に搭載されるナビゲーションシステムでは移動体である車両の姿勢と磁気センサの姿勢との関係が固定されているのに対し、携帯型情報端末では移動体である歩行者の姿勢に対して磁気センサの姿勢が安定していない。このため携帯型情報端末においては、歩行方位を導出し、歩行方位を用いた自律航法によって現在地を導出することは容易でない。   Patent Documents 1, 2, and 3 disclose techniques for specifying the current location by autonomous navigation in a portable information terminal. In a navigation system mounted on a vehicle, the relationship between the posture of a vehicle that is a moving body and the posture of a magnetic sensor is fixed, whereas in a portable information terminal, a magnetic sensor is used for the posture of a pedestrian that is a moving body. The posture is not stable. For this reason, in a portable information terminal, it is not easy to derive the walking direction and derive the current location by autonomous navigation using the walking direction.

特許文献1に開示された方法は、三次元加速度センサから出力される加速度データに基づいて、一歩ごとに、三次元加速度センサの加速度の水平成分の微分値が最大となる瞬間における加速度の水平成分の方向を導出し、一歩ごとに、加速度の水平成分が最大となる瞬間における加速度の水平成分の方向を、一歩進む区間の歩行方向として導出する方法である。   According to the method disclosed in Patent Document 1, the horizontal component of acceleration at the moment when the differential value of the horizontal component of acceleration of the three-dimensional acceleration sensor becomes maximum for each step based on the acceleration data output from the three-dimensional acceleration sensor. The direction of the horizontal component of the acceleration at the moment when the horizontal component of the acceleration is maximized for each step is derived as the walking direction of the section that takes one step.

特開2003−302419号公報JP 2003-302419 A 特開2005−283386号公報JP-A-2005-283386 特開平2−216011号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-216011

しかし、特許文献1に開示された方法では、一歩ごとに歩行方向を導出するために誤差が累積しやすいという問題がある。例えば、加速度をサンプリングする時間間隔が広い場合、真の歩行方向と導出される歩行方向とのずれが大きくなる。しかし加速度をサンプリングする時間間隔が狭い場合、演算量が増大するため、サンプリングする時間間隔を闇雲に狭くすることはできない。   However, the method disclosed in Patent Document 1 has a problem that errors are likely to accumulate in order to derive the walking direction for each step. For example, when the time interval for sampling acceleration is wide, the difference between the true walking direction and the derived walking direction becomes large. However, when the time interval for sampling acceleration is narrow, the amount of calculation increases, so the time interval for sampling cannot be reduced to a dark cloud.

しかも特許文献1に開示された方法では、加速度センサが静止した状態において加速度センサの傾きを導出し、そのように導出した加速度センサの傾きを用いることによって、一歩ごとに歩行方向を導出している。しかし、静止状態の加速度センサの姿勢と歩行状態の加速度センサの姿勢が一致する保証がないため、特許文献1に開示された方法では歩行方向の推定誤差が許容範囲を超えて大きくなりうる。   Moreover, in the method disclosed in Patent Document 1, the inclination of the acceleration sensor is derived in a state where the acceleration sensor is stationary, and the walking direction is derived for each step by using the inclination of the acceleration sensor thus derived. . However, since there is no guarantee that the posture of the acceleration sensor in the stationary state matches the posture of the acceleration sensor in the walking state, the estimation error in the walking direction may increase beyond the allowable range in the method disclosed in Patent Document 1.

本発明はこのような問題に鑑みて創作されたものであって、自律航法による歩行ナビゲーションの精度を向上させることを目的とする。   The present invention was created in view of such a problem, and an object thereof is to improve the accuracy of walking navigation by autonomous navigation.

(1)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法は、単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータとして加速度データを出力する三次元加速度センサから前記加速度データを任意区間内の離散時間に取得し、前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出し、前記加速度の前記水平成分の分布の長軸である水平振動軸の前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする傾きを統計演算により導出し、前記水平振動軸の傾きに基づいて前記加速度の水平振動軸成分を導出し、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する、ことを含む。   (1) A walking navigation method for achieving the above object is a discrete navigation method in which an acceleration data is output from a three-dimensional acceleration sensor that outputs acceleration data as data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on a unit mass. Obtaining the horizontal component and vertical axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data, and obtaining the three-dimensional horizontal vibration axis that is the major axis of the horizontal component distribution of the acceleration An inclination based on the attitude of the acceleration sensor is derived by statistical calculation, a horizontal vibration axis component of the acceleration is derived based on the inclination of the horizontal vibration axis, and a vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the acceleration One of two directions parallel to the horizontal vibration axis based on the deviation of the vertical axis component from the vibration phase of the vertical axis component. Determining the orientation in degrees sensor as walking direction as a reference, it comprises.

三次元加速度センサが出力する加速度データは三次元ベクトルデータである。三次元加速度センサとともに回転する任意の三軸直交座標系を加速度データについて定めることによって三次元加速度センサの姿勢を基準とする加速度の方向が定まる。任意区間は、時間で区切られても、距離で区切られても、歩数で区切られてもよい任意の区間である。三次元加速度センサの加速度の水平成分とは、三次元加速度センサの加速度の水平成分とみなして処理される二次元ベクトルデータである。三次元加速度センサの加速度の鉛直軸成分とは、三次元加速度センサの加速度の鉛直軸成分とみなして処理される一次元ベクトルデータである。加速度の鉛直軸成分は、加速度の鉛直軸成分と「みなして」処理する一次元ベクトルデータであるから、三次元加速度センサの加速度相当のデータであってもよいし、三次元加速度センサの加速度と重力加速度の合成ベクトル相当のデータであってもよい。加速度データに基づいて三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分を導出する方法に制限はなく、例えば特許文献1に記載されている方法を用いてもよい。また本明細書においては、方向と方位を次のように使い分ける。方向というときには、あらかじめ決められた任意の座標系において定義される方向をいい、方位というときには東西南北の四方を基準とする方向をいうものとする。したがって「三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向」は、三次元加速度センサとともに座標軸が回転する座標系において定義される方向である。   The acceleration data output from the three-dimensional acceleration sensor is three-dimensional vector data. By defining an arbitrary three-axis orthogonal coordinate system that rotates together with the three-dimensional acceleration sensor with respect to the acceleration data, the direction of acceleration based on the attitude of the three-dimensional acceleration sensor is determined. The arbitrary section is an arbitrary section that may be partitioned by time, separated by distance, or separated by the number of steps. The horizontal component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor is two-dimensional vector data that is processed by regarding it as the horizontal component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor. The vertical axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor is one-dimensional vector data that is processed by regarding it as the vertical axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor. Since the vertical axis component of acceleration is one-dimensional vector data that is processed as “perceived” as the vertical axis component of acceleration, it may be data equivalent to the acceleration of a three-dimensional acceleration sensor, It may be data corresponding to a combined vector of gravitational acceleration. The method for deriving the horizontal component and the vertical axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data is not limited, and for example, the method described in Patent Document 1 may be used. In the present specification, the direction and direction are properly used as follows. The direction refers to a direction defined in an arbitrary coordinate system determined in advance, and the direction refers to a direction based on the four directions of east, west, south, and north. Therefore, the “walking direction based on the posture of the three-dimensional acceleration sensor” is a direction defined in a coordinate system in which the coordinate axis rotates together with the three-dimensional acceleration sensor.

この歩行ナビゲーション方法では、任意区間において三次元加速度センサから取得する複数の加速度データに基づく統計演算により歩行方向を導出する。このため、母集団を区切る任意区間の長さを適切に設定することにより、一歩毎に歩行方向を導出する方法に比べて精度よく歩行方向を導出することができる。すなわち、特許文献1に開示されているように一歩毎に歩行方向を導出する方法では、一歩ごとに歩行方向を確定するため、歩行方向を確定するたびに確定した誤差が累積する。これに対し、本発明による歩行ナビゲーション方法では、例えば5歩、10歩と進む任意区間で区切られる加速度データを統計的に処理するため、導出される歩行方向の誤差が小さくなる。   In this walking navigation method, the walking direction is derived by statistical calculation based on a plurality of acceleration data acquired from the three-dimensional acceleration sensor in an arbitrary section. For this reason, the walking direction can be derived with higher accuracy than the method of deriving the walking direction for each step by appropriately setting the length of the arbitrary section that divides the population. That is, in the method of deriving the walking direction for each step as disclosed in Patent Document 1, since the walking direction is determined for each step, errors determined each time the walking direction is determined accumulates. On the other hand, in the walking navigation method according to the present invention, acceleration data divided by an arbitrary section that advances, for example, 5 steps and 10 steps is statistically processed, so that an error in the derived walking direction is reduced.

この歩行ナビゲーション方法において統計演算により導出される水平振動軸は本来一意の方向を持たないため、三次元加速度センサの姿勢を基準とする水平振動軸の傾きとして導出されるデータは、歩行方向に平行な方向を一意に特定できる値ではあっても、歩行方向を示している場合もあれば、歩行方向と逆向きを示している場合もある。水平振動軸の傾きとして導出されるデータが歩行方向を示している場合、加速度センサの加速度の水平振動軸成分は加速度センサの加速度の歩行方向軸成分に一致する。尚、ここでいう歩行方向軸とは歩行方向を正にとる向きをもつ座標軸である。後者の場合、加速度センサの加速度の水平振動軸成分は加速度センサの加速度の歩行方向軸成分と大きさが同じで反対向きの関係になる。本発明では歩行者に携行されている加速度センサの加速度の歩行方向軸成分の振動位相と加速度の鉛直軸成分の振動位相がずれる現象に着目し、水平振動軸と平行な2方向のうちいずれか一方向を歩行方向として判定する。もちろん歩行者に携行されている加速度センサの加速度の歩行方向軸成分の振動も鉛直軸成分の振動も完全な周期関数ではないが、歩行方向軸成分の振動においても鉛直軸成分の振動においても一歩ごとに類似した振動パターンが現れ、三次元加速度センサの加速度の歩行方向軸成分の振動位相は鉛直軸成分の振動位相に対して少し進む。したがって例えば、鉛直軸成分の振動位相が水平振動軸成分の振動位相に対して進む場合、水平振動軸の傾きとして導出されたデータが歩行方向と反対の方向を示していると判定し、水平振動軸の傾きを表す角度に180°を加えた角度で歩行方向を定めることができる。逆の場合、水平振動軸の傾きとして導出されたデータが歩行方向を示していると判定し、水平振動軸の傾きを表す角度によって歩行方向を定めることができる。   In this walking navigation method, the horizontal vibration axis derived by statistical calculation does not inherently have a unique direction, so the data derived as the inclination of the horizontal vibration axis based on the posture of the three-dimensional acceleration sensor is parallel to the walking direction. Even if it is a value that can uniquely identify a specific direction, it may indicate a walking direction, or may indicate a direction opposite to the walking direction. When the data derived as the inclination of the horizontal vibration axis indicates the walking direction, the horizontal vibration axis component of the acceleration of the acceleration sensor coincides with the walking direction axis component of the acceleration of the acceleration sensor. The walking direction axis here is a coordinate axis having a direction in which the walking direction is positive. In the latter case, the horizontal vibration axis component of the acceleration of the acceleration sensor has the same magnitude as that of the walking direction axis component of the acceleration of the acceleration sensor and has an opposite relationship. In the present invention, focusing on the phenomenon that the vibration phase of the walking direction axis component of the acceleration of the acceleration sensor carried by the pedestrian deviates from the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration, one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis is selected. One direction is determined as the walking direction. Of course, neither the vibration of the walking direction axis component of the acceleration of the acceleration sensor carried by the pedestrian nor the vibration of the vertical axis component is a perfect periodic function, but it is one step in both the walking direction axis component vibration and the vertical axis component vibration A similar vibration pattern appears every time, and the vibration phase of the walking direction axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor slightly advances with respect to the vibration phase of the vertical axis component. Therefore, for example, when the vibration phase of the vertical axis component advances relative to the vibration phase of the horizontal vibration axis component, it is determined that the data derived as the inclination of the horizontal vibration axis indicates a direction opposite to the walking direction. The walking direction can be determined by an angle obtained by adding 180 ° to the angle representing the inclination of the axis. In the opposite case, it can be determined that the data derived as the inclination of the horizontal vibration axis indicates the walking direction, and the walking direction can be determined by the angle representing the inclination of the horizontal vibration axis.

(2)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記三次元加速度センサに固有の座標系から、静止状態の前記三次元加速度センサが出力する加速度データとみなす静止データの方向がZ軸と平行になるXYZ直交座標系への写像を導出してもよい。この場合、前記加速度の前記水平成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのX、Y成分であって、前記加速度の前記鉛直軸成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのZ成分である。   (2) In the walking navigation method for achieving the above object, the direction of stationary data regarded as acceleration data output from the stationary three-dimensional acceleration sensor from the coordinate system unique to the three-dimensional acceleration sensor is Z-axis A mapping to an XYZ Cartesian coordinate system that is parallel may be derived. In this case, the horizontal component of the acceleration is an X, Y component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system, and the vertical axis component of the acceleration is a Z component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system. It is.

地球の地表において等速直線運動中の質量に作用している力は重力である。加速度を単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサは、等速直線運動中の加速度を重力加速度と方向が反対の加速度に相当する三次元ベクトルデータとして出力する。すなわち、静止データとは重力加速度と方向が反対の加速度に相当するとみなして処理されるデータである。静止データを導出する方法に特に制限はなく、例えば特許文献1に記載されている方法を用いてもよい。   The force acting on the mass in the uniform linear motion on the earth's surface is gravity. The three-dimensional acceleration sensor that outputs the data indicating the combined vector of gravity and inertial force that acts on the unit mass as acceleration data is a three-dimensional equivalent to the acceleration in the direction opposite to the gravitational acceleration. Output as vector data. That is, the static data is data that is processed assuming that it corresponds to an acceleration whose direction is opposite to that of the gravitational acceleration. There is no restriction | limiting in particular in the method of deriving static data, For example, you may use the method described in patent document 1. FIG.

この歩行ナビゲーション方法では、重力加速度の反対向きの加速度に相当するとみなして処理する静止データの方向がZ軸と平行になるように加速度データの座標軸を回転させる。すなわち、XYZ直交座標系において静止データが表現されるとき、加速度データのX成分およびY成分はともに0になる。このように座標軸を回転させて加速度データを扱うことにより、加速度データの扱いが容易になる。   In this walking navigation method, the coordinate axis of acceleration data is rotated so that the direction of still data to be processed is parallel to the Z axis, assuming that the acceleration corresponds to the acceleration opposite to the gravitational acceleration. That is, when still data is expressed in the XYZ orthogonal coordinate system, both the X component and the Y component of acceleration data are zero. By handling the acceleration data by rotating the coordinate axes in this way, the acceleration data can be handled easily.

(3)平地における等速直線運動中に三次元加速度センサが出力する加速度データは重力加速度相当の三次元ベクトルデータである。平地における直線歩行は平地における等速直線運動に近似できる。また平地における曲線歩行は短い時間区間においては平地における直線歩行とみなすことができる。したがって、適切な長さの区間を設定すれば、平地における歩行を平地における等速直線運動に近似することができる。
そこで上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、複数の前記加速度データの平均を前記静止データとして導出してもよい。
(3) The acceleration data output from the three-dimensional acceleration sensor during the constant-velocity linear motion on flat ground is three-dimensional vector data equivalent to gravitational acceleration. A straight line walk on flat ground can be approximated by a uniform linear motion on flat ground. Curve walking on flat ground can be regarded as straight walking on flat ground in a short time interval. Therefore, if a section having an appropriate length is set, walking on a flat ground can be approximated to a uniform linear motion on a flat ground.
Therefore, in the walking navigation method for achieving the above object, an average of a plurality of the acceleration data may be derived as the stationary data.

この方法では、歩行状態で静止データを導出できる。ここで歩行中に取得される加速度データに基づいて導出する静止データの方向と重力加速度の反対方向とのずれと、静止中に取得される加速度データに基づいて導出する静止データの方向と重力加速度の反対方向とのずれについて説明する。静止データの反対方向と重力加速度の方向とのずれは三次元加速度センサの真の姿勢と推定している姿勢とのずれに相当する。静止中に取得される加速度データに基づいて静止データを導出すれば、静止データと重力加速度の反対方向とのずれは、歩行中に取得される加速度データに基づいて静止データを導出する場合に比べて小さくなる。しかし、静止状態での三次元加速度センサの姿勢と歩行中の三次元加速度センサの姿勢とが一致している保証は何もない。静止状態で導出した静止データに基づいて歩行中の加速度センサの姿勢を推定すると、加速度のセンサの静止状態と歩行状態との姿勢差に応じて姿勢の推定誤差が大きくなるため、加速度センサの姿勢の推定誤差が許容できないほど大きくなる可能性がある。その結果、静止状態から推定された加速度センサの姿勢に応じて導出される歩行方向が実際の歩行方向に対する許容できない誤差を含みやすい。これに対し、歩行中に取得される加速度データの平均を静止データとして導出する場合、そのように導出される静止データに対応する三次元加速度センサの姿勢と、三次元加速度センサの真の姿勢との差は、歩行中の加速度センサの運動を等速直線運動に近似することから生ずる誤差でしかないため、許容できないほどの誤差を含みにくい。したがって、本発明によると、水平振動軸の傾きから導出される歩行方向が実際の歩行方向に対する許容できない誤差を含みにくい。   In this method, stationary data can be derived in a walking state. Here, the difference between the direction of the static data derived based on the acceleration data acquired during walking and the opposite direction of the gravitational acceleration, and the direction of the static data derived based on the acceleration data acquired while stationary and the gravitational acceleration The deviation from the opposite direction will be described. The deviation between the opposite direction of the stationary data and the direction of gravitational acceleration corresponds to the deviation between the true posture of the three-dimensional acceleration sensor and the estimated posture. If the static data is derived based on the acceleration data acquired while stationary, the difference between the static data and the opposite direction of the gravitational acceleration is compared to the case where the static data is derived based on the acceleration data acquired while walking. Become smaller. However, there is no guarantee that the posture of the three-dimensional acceleration sensor in a stationary state matches the posture of the three-dimensional acceleration sensor during walking. If the posture of the acceleration sensor during walking is estimated based on the stationary data derived in the stationary state, the posture estimation error increases depending on the posture difference between the stationary state and the walking state of the acceleration sensor. Estimation error may be unacceptably large. As a result, the walking direction derived according to the posture of the acceleration sensor estimated from the stationary state tends to include an unacceptable error with respect to the actual walking direction. On the other hand, when the average of acceleration data acquired during walking is derived as stationary data, the orientation of the 3D acceleration sensor corresponding to the stationary data derived as such and the true orientation of the 3D acceleration sensor This difference is only an error resulting from approximating the motion of the acceleration sensor during walking to a constant velocity linear motion, and therefore it is difficult to include an unacceptable error. Therefore, according to the present invention, the walking direction derived from the inclination of the horizontal vibration axis is unlikely to include an unacceptable error with respect to the actual walking direction.

(4)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれを、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相に対する前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相の遅れと前記加速度の前記水平振動軸成分の周期または前記加速度の前記鉛直軸成分の振動周期との比としてもよい。
なお、歩行状態において加速度の水平振動軸成分の振動周期と加速度の鉛直軸成分の振動周期とは一致しているとみなせるため、いずれの振動周期と振動位相の遅れを対比しても実質的な差異はない。
(4) In the walking navigation method for achieving the above object, the difference between the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration is expressed as the horizontal vibration axis component of the acceleration. The ratio of the vibration phase delay of the vertical axis component of the acceleration to the vibration phase of the acceleration and the period of the horizontal vibration axis component of the acceleration or the vibration period of the vertical axis component of the acceleration may be used.
In addition, since the vibration period of the horizontal vibration axis component of acceleration and the vibration period of the vertical axis component of acceleration coincide with each other in the walking state, no matter what the vibration period is compared with the delay of the vibration phase, it is substantial. There is no difference.

(5)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記三次元加速度センサとともに姿勢変化する磁気センサから磁気データを取得し、前記磁気データと前記歩行方向とに基づいて前記任意区間における歩行方位を導出してもよい。
この場合、東西南北の四方を基準とする歩行方位を導出することができる。
(5) In the walking navigation method for achieving the above object, magnetic data is acquired from a magnetic sensor that changes posture with the three-dimensional acceleration sensor, and the walking direction in the arbitrary section is based on the magnetic data and the walking direction. May be derived.
In this case, it is possible to derive the walking direction based on the four directions of east, west, south, and north.

(6)前述したとおり歩行状態においては加速度の鉛直軸成分の振動は一歩ごとに類似した振動パターンが現れる周期運動である。したがって、加速度の鉛直軸成分に基づいて歩数を導出可能である。
そこで上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記加速度の前記鉛直軸成分に基づいて前記任意区間の歩数を導出し、基準歩幅と前記任意区間の歩数とに基づいて前記任意区間の歩行距離を導出してもよい。
(6) As described above, in the walking state, the vibration of the vertical axis component of acceleration is a periodic motion in which a similar vibration pattern appears at every step. Therefore, the number of steps can be derived based on the vertical axis component of acceleration.
Therefore, in the walking navigation method for achieving the above object, the number of steps in the arbitrary section is derived based on the vertical axis component of the acceleration, and the walking distance of the arbitrary section is determined based on the reference stride and the number of steps in the arbitrary section. May be derived.

この場合、任意区間毎の歩行方向と歩行距離とに基づいて、任意区間の始点を基準とする任意区間の終点の相対位置を導出することが可能になる。すなわち、任意区間毎に始点を基準とする終点の相対位置を導出し、その結果を累積することにより、GPS位置データ等で位置が特定されている点を基準として現在地を導出することが可能になる。
尚、基準歩幅は、歩数から歩行距離を推定するために、任意区間の平均歩幅とみなして用いる値であって、演算によって導出してもよいし、ユーザに登録させてもよい。
In this case, it is possible to derive the relative position of the end point of the arbitrary section based on the starting point of the arbitrary section based on the walking direction and the walking distance for each arbitrary section. In other words, by deriving the relative position of the end point with respect to the start point for each arbitrary section and accumulating the results, it is possible to derive the current location based on the point where the position is specified by GPS position data etc. Become.
The reference stride is a value used as an average stride in an arbitrary section in order to estimate the walking distance from the number of steps, and may be derived by calculation or registered by the user.

(7)例えば上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、歩数起算地のGPS位置データと歩数決算地のGPS位置データとに基づいて前記歩数起算地から前記歩数決算地までの区間距離を導出し、前記歩数起算値から前記歩数決算値までの歩数である基準歩数を前記加速度の前記鉛直軸成分に基づいて導出し、前記区間距離と前記基準歩数とに基づいて前記基準歩幅を導出する、   (7) For example, in the walking navigation method for achieving the above object, the section distance from the step count calculation location to the step count calculation location is derived based on the GPS position data of the step count calculation location and the GPS position data of the step count settlement location And deriving a reference number of steps from the step count value to the step count settlement value based on the vertical axis component of the acceleration, and deriving the reference step length based on the section distance and the reference step number.

歩数起算地とは、GPS位置データに基づいて歩幅を導出するために暫定的に設定する区間の始点である。歩数決算地とは、GPS位置データに基づいて歩幅を導出するために暫定的に設定する区間の終点である。
この場合、基準歩幅や基準歩幅を導出するための身長等の基礎データを登録する手間を省くことができるため、使い勝手が向上する。
The step count location is the starting point of a section that is provisionally set in order to derive the stride based on GPS position data. The step count settlement point is an end point of a section that is provisionally set in order to derive a stride based on GPS position data.
In this case, the labor for registering basic data such as height for deriving the reference stride and the reference stride can be saved, so that the usability is improved.

(8)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記歩行方位と前記歩行距離とGPS位置データとに基づいて現在位置を導出してもよい。
この場合、衛星航法による現在位置の特定ができない任意区間においても高精度の自律航法によって歩行者の現在位置を導出することができる。
(9)上記目的を達成するための歩行ナビゲーション方法において、前記任意区間の前記加速度の前記水平成分を(X、Y)、ただし(p=0,1,2...s)とするとき、次式(1)を満たすθ(−90°<θ≦90°)を前記水平振動軸の傾きとして導出してもよい。

Figure 0004793223
(8) In the walking navigation method for achieving the above object, the current position may be derived based on the walking direction, the walking distance, and GPS position data.
In this case, the current position of the pedestrian can be derived by highly accurate autonomous navigation even in an arbitrary section where the current position cannot be specified by satellite navigation.
(9) In the walking navigation method for achieving the above object, the horizontal component of the acceleration in the arbitrary section is (X p , Y p ), where (p = 0, 1, 2,... S). At this time, θ (−90 ° <θ ≦ 90 °) satisfying the following expression (1) may be derived as the inclination of the horizontal vibration axis.
Figure 0004793223

XY座標軸を同一座標平面内でθだけ回転させてtu座標軸に変換する写像は次式(2)によって表される。

Figure 0004793223
X軸の回転後の座標軸tが水平振動軸となるθを導出するためには、次式(3)で表すf(θ)が極大となるθを求めればよい。
Figure 0004793223
A mapping for rotating the XY coordinate axis by θ in the same coordinate plane and converting it to the tu coordinate axis is expressed by the following equation (2).
Figure 0004793223
In order to derive θ where the coordinate axis t after rotation of the X-axis becomes the horizontal vibration axis, θ that maximizes f (θ) expressed by the following equation (3) may be obtained.
Figure 0004793223

式(1)はf(θ)が極値をとる2つのθによって満たされる。式(1)を満たす2つのθのうち一方はf(θ)を極大とし、他方はf(θ)を極小とする。したがって、式(1)を満たす2つのθのうち、f(θ)に代入するとf(θ)がより大きくなる方がf(θ)が極大となる値である。このように導出されるθを水平振動軸のXY直交座標系における傾きとする方法は、水平振動軸の傾きを統計演算によって導出する1つの方法である。   Equation (1) is satisfied by two θ values at which f (θ) takes an extreme value. One of the two θs satisfying the expression (1) has f (θ) as a maximum, and the other has f (θ) as a minimum. Therefore, of the two θs satisfying the expression (1), when f (θ) is larger when f (θ) is substituted, the value of f (θ) becomes a maximum. The method of using θ derived in this way as the inclination of the horizontal vibration axis in the XY orthogonal coordinate system is one method of deriving the inclination of the horizontal vibration axis by statistical calculation.

(10)上記目的を達成するための歩行ナビゲーションシステムは、単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサから前記加速度データを任意区間内の離散時間に取得する手段と、前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出する手段と、
前記加速度の前記水平成分の分布の長軸である水平振動軸の前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする傾きを統計演算により導出する手段と、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する手段と、を備える。
(10) A walking navigation system for achieving the above-described object is a discrete navigation system in an arbitrary section from a three-dimensional acceleration sensor that outputs data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on a unit mass as acceleration data. Means for obtaining in time; means for deriving a horizontal component and a vertical axis component of acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data;
Means for deriving, by statistical calculation, an inclination of the horizontal vibration axis, which is the major axis of the horizontal component distribution of the acceleration, based on the attitude of the three-dimensional acceleration sensor; and a vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration; Based on the deviation of the acceleration from the vibration phase of the vertical axis component, one of two directions parallel to the horizontal vibration axis is set as a walking direction based on the posture of the three-dimensional acceleration sensor in the arbitrary section. And means for determining.

(11)上記目的を達成するための歩行ナビゲーションプログラムは、単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサから前記加速度データを任意区間内の離散時間に取得する手段と、前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出する手段と、前記加速度の前記水平成分の分布の長軸である水平振動軸の前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする傾きを統計演算により導出する手段と、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する手段と、としてコンピュータを機能させる。   (11) A walking navigation program for achieving the above object is a discrete navigation program in an arbitrary section from a three-dimensional acceleration sensor that outputs data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on a unit mass as acceleration data. Means for obtaining time; means for deriving a horizontal component and a vertical axis component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data; and a horizontal vibration axis that is a major axis of the distribution of the horizontal component of the acceleration Based on a deviation between a vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and a vibration phase of the vertical axis component of the acceleration. A walking method based on the posture of the three-dimensional acceleration sensor in the arbitrary section in any one of two directions parallel to the horizontal vibration axis Determining means and causes a computer to function as a.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら次の順序で説明する。
********目次*************
(1)基本原理
(2)歩行ナビゲーションシステムのハードウェア構成
(3)歩行ナビゲーションシステムのデータの流れ
(4)歩行方位の導出方法の詳細
・加速度センサの傾きの推定
・加速度の水平成分および鉛直軸成分の導出
・水平振動軸の傾きの導出
・歩行方向の導出
・歩行方位の導出
(5)効果
(6)他の実施形態
***********************
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to the accompanying drawings.
********table of contents*************
(1) Basic principle (2) Hardware configuration of walking navigation system (3) Data flow of walking navigation system (4) Details of walking direction derivation method-Estimation of acceleration sensor tilt-Horizontal component of acceleration and vertical axis Derivation of components-Derivation of the inclination of the horizontal vibration axis-Derivation of walking direction-Derivation of walking direction (5) Effect (6) Other Embodiments *************** *****

(1)基本原理
はじめに本発明の実施形態の理解を容易にする基本原理を図1、図2に基づいて説明する。
図1のx、y、z軸は加速度センサと磁気センサに固有の座標軸を示している。図1においては、加速度センサと磁気センサとが相対的に固定されており、加速度センサに固有の各座標軸の方向と磁気センサに固有の各座標軸の方向とが一致している(対応する座標軸の方向が一致し、かつ対応する座標軸にとる変数が一致している。)ものと仮定している。
(1) Basic Principle First, the basic principle for facilitating understanding of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The x, y, and z axes in FIG. 1 indicate coordinate axes unique to the acceleration sensor and the magnetic sensor. In FIG. 1, the acceleration sensor and the magnetic sensor are relatively fixed, and the direction of each coordinate axis unique to the acceleration sensor coincides with the direction of each coordinate axis unique to the magnetic sensor (the corresponding coordinate axis It is assumed that the directions match and the variables taken on the corresponding coordinate axes match.)

直線歩行中の歩行者に一定の姿勢を保たれて携行されている加速度センサの離散時間の出力をある時間区間についてxyz座標系にプロットすると、出力は立体的な有限分布を示す。歩行者に携行されている加速度センサは加速度センサが位置する身体部位の運動にともなって三次元運動するが、水平面上の直線歩行中に起きるその運動は二次元的である。すなわち、加速度センサの出力である加速度データは、鉛直軸とそれに垂直な歩行方向軸を含む平面近傍に分布する。この平面を歩行振動面というとき、歩行振動面は水平面に対して垂直な面である。加速度データを、一次元ベクトルである鉛直軸成分と二次元ベクトルである水平成分に分解し、さらに水平成分を歩行振動面と平行な成分と歩行振動面に垂直な成分に分解すると、加速度データの水平成分の歩行振動面と平行な成分は歩行方向軸と平行になる。   When the discrete time output of an acceleration sensor carried by a pedestrian who is walking in a straight line is plotted on the xyz coordinate system for a certain time interval, the output shows a three-dimensional finite distribution. The acceleration sensor carried by a pedestrian moves three-dimensionally with the movement of the body part where the acceleration sensor is located, but the movement that occurs during linear walking on a horizontal plane is two-dimensional. That is, acceleration data that is an output of the acceleration sensor is distributed in the vicinity of a plane including the vertical axis and the walking direction axis perpendicular thereto. When this plane is called a walking vibration plane, the walking vibration plane is a plane perpendicular to the horizontal plane. When the acceleration data is decomposed into a vertical axis component that is a one-dimensional vector and a horizontal component that is a two-dimensional vector, and the horizontal component is further decomposed into a component parallel to the walking vibration surface and a component perpendicular to the walking vibration surface, the acceleration data The horizontal component parallel to the walking vibration plane is parallel to the walking direction axis.

水平面(水平面は図1に円で示されている。)に垂直に加速度データを投影したデータの分布を考えると、すなわち加速度データの水平成分の分布を考えると、水平面に含まれる歩行方向軸の方向においてその分布の分散は最大になり、歩行方向軸と垂直な方向においてその分散は最小になる。すなわち、水平面に垂直に加速度データを投影したデータに相当する加速度データのXY成分の分散が最大になる方向は歩行方向軸に平行である。   Considering the distribution of data obtained by projecting acceleration data perpendicular to the horizontal plane (the horizontal plane is indicated by a circle in FIG. 1), that is, the distribution of the horizontal component of the acceleration data, the walking direction axis included in the horizontal plane The variance of the distribution is maximized in the direction, and the variance is minimized in the direction perpendicular to the walking direction axis. That is, the direction in which the dispersion of the XY component of the acceleration data corresponding to the data obtained by projecting the acceleration data perpendicular to the horizontal plane is parallel to the walking direction axis.

以上のことから、加速度データを空間情報として扱い、加速度センサの傾きとして加速度センサに固有の座標軸に対する鉛直軸の傾きを推定できれば、推定した水平面に加速度データを投影したデータを母集団とする統計演算によって歩行方向軸を特定することができることがわかる。   Based on the above, if acceleration data is treated as spatial information and the inclination of the vertical axis with respect to the coordinate axis unique to the acceleration sensor can be estimated as the inclination of the acceleration sensor, statistical calculation using the data obtained by projecting the acceleration data on the estimated horizontal plane as the population It can be seen that the walking direction axis can be specified.

一定姿勢の運動状態にある加速度センサの傾きを推定する方法として、静止状態にある加速度センサの傾きを運動状態の傾きとして導出する方法もあるが、本実施形態では運動状態にある加速度センサから取得する加速度データに基づいて運動状態にある加速度センサの傾きを推定する方法について説明する。歩行者に携行されている加速度センサの姿勢は時々刻々変化するが、数秒の短い時間内での姿勢変化はそれほど大きくはない。したがって、歩行中の短い時間区間において加速度センサの姿勢は一定であるとみなす。水平面上での直線歩行は等速直線運動とみなすことができる。平らでない地面上での曲線歩行も、1歩以下ではないがあまり多くはない歩数しか進まない時間区間では等速直線運動と見なすことができる。等速直線運動状態にある加速度センサが検出する加速度は重力加速度と反対向きの加速度である。そこで、ある適切な区間を設定し、その区間における加速度データの平均を重力加速度と反対向きの加速度とみなすこととする。このように重力加速度と反対向きの加速度とみなす加速度を静止データというとき、加速度センサに固有の座標系における静止データの方向が鉛直上向きとして推定されることになる。本実施形態ではこのようにして加速度センサの姿勢を基準として鉛直軸上下の方向を推定し、この方向を加速度センサの傾きとして導出する。このようにして加速度センサの傾きを導出するときに歩行方向軸とみなされる軸が水平振動軸である。   As a method of estimating the inclination of the acceleration sensor in a motion state of a fixed posture, there is a method of deriving the inclination of the acceleration sensor in a stationary state as the inclination of the motion state, but in this embodiment, it is obtained from the acceleration sensor in the motion state A method for estimating the inclination of the acceleration sensor in the motion state based on the acceleration data to be performed will be described. Although the posture of the acceleration sensor carried by a pedestrian changes every moment, the posture change within a short time of several seconds is not so large. Therefore, the posture of the acceleration sensor is considered to be constant in a short time interval during walking. Linear walking on a horizontal plane can be regarded as constant velocity linear motion. A curved walk on uneven ground can also be regarded as a constant-velocity linear motion in a time interval in which only a few steps are made, but not less than one step. The acceleration detected by the acceleration sensor in the constant-velocity linear motion state is an acceleration opposite to the gravitational acceleration. Therefore, an appropriate section is set, and the average of the acceleration data in the section is regarded as the acceleration opposite to the gravitational acceleration. Thus, when the acceleration regarded as the acceleration opposite to the gravitational acceleration is referred to as still data, the direction of the still data in the coordinate system unique to the acceleration sensor is estimated as being vertically upward. In this embodiment, the vertical direction is estimated based on the orientation of the acceleration sensor as described above, and this direction is derived as the inclination of the acceleration sensor. In this way, the axis that is regarded as the walking direction axis when deriving the inclination of the acceleration sensor is the horizontal vibration axis.

ここまで、歩行方向軸とみなす水平振動軸を導出する原理を説明した。歩行方向として推定すべき方向は水平振動軸に平行な2方向のうちいずれか一方向であるが、歩行データの空間的分布を解析しても歩行方向を推定することはできない。そこで、水平振動軸に平行な2方向のうちいずれか一方向を歩行方向として判定するために加速度データが時系列情報として扱われる。   So far, the principle of deriving the horizontal vibration axis regarded as the walking direction axis has been described. The direction to be estimated as the walking direction is any one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis, but the walking direction cannot be estimated even if the spatial distribution of the walking data is analyzed. Therefore, acceleration data is treated as time-series information in order to determine one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis as the walking direction.

図2は静止状態から歩行状態にかけて加速度センサが出力する加速度データの水平振動軸成分の大きさと鉛直軸成分の大きさとを時系列にプロットしたグラフである。図2では、静止状態において加速度が0を示すように加速度データから静止データを引き算した実験値をプロットしている。このように静止状態において0を示すように加速度データをオフセットすると、オフセットされた加速度データは、加速度センサが検出している加速度を表すデータになる。   FIG. 2 is a graph in which the magnitude of the horizontal vibration axis component and the magnitude of the vertical axis component of acceleration data output from the acceleration sensor from a stationary state to a walking state are plotted in time series. FIG. 2 plots experimental values obtained by subtracting stationary data from acceleration data so that the acceleration is 0 in a stationary state. When the acceleration data is offset so as to indicate 0 in the stationary state in this way, the offset acceleration data becomes data representing the acceleration detected by the acceleration sensor.

図2に示すように、歩行状態においては、加速度データの水平振動軸成分の振動位相は鉛直軸成分の振動位相に比べて少し進む。したがって、加速度データの水平振動軸成分の振動位相が鉛直軸成分に遅れるのではなく進むように加速度データの水平振動軸の正負の向きを定めることにより、水平振動軸に平行な二方向のいずれが歩行方向であるかを判定することができる。   As shown in FIG. 2, in the walking state, the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration data advances a little compared to the vibration phase of the vertical axis component. Therefore, by determining the positive / negative direction of the horizontal vibration axis of the acceleration data so that the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration data advances rather than being delayed with respect to the vertical axis component, either of the two directions parallel to the horizontal vibration axis can be determined. Whether it is a walking direction can be determined.

(2)歩行ナビゲーションシステムのハードウェア構成
図3は本発明の一実施形態としての歩行ナビゲーションシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。図3には、携帯電話端末、PDA、携帯型ナビゲーション装置などの各種の携帯型情報端末として構成される歩行ナビゲーションシステムの要部を示している。
(2) Hardware Configuration of Walking Navigation System FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of the walking navigation system as one embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a main part of a walking navigation system configured as various portable information terminals such as a mobile phone terminal, a PDA, and a portable navigation device.

加速度センサ10は、直交する3軸の成分に分解して加速度を検出する三次元加速度センサである。加速度センサ10は、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型などどのような検知方式であってもよい。加速度センサ10は、重力加速度の反対向きの加速度と加速度センサの運動に固有の加速度を合成した加速度を表す加速度データg(x、y、z)を出力する。すなわち例えば、加速度センサ10のz軸の正方向が鉛直上向きになる姿勢で自然落下している状態において加速度センサ10から出力される加速度データは(0、0、0)であり、同じ姿勢で静止した状態において加速度センサ10から出力される加速度データは(0、0、g)であり(gは正の定数)、同じ姿勢で鉛直上向きに加速度の絶対値が重力加速度の絶対値に等しい等加速度直線運動をしている状態において加速度センサ10から出力される加速度データは(0、0、2g)である。   The acceleration sensor 10 is a three-dimensional acceleration sensor that detects acceleration by decomposing into three orthogonal axes. The acceleration sensor 10 may be any detection method such as a piezoresistive type, a capacitance type, or a heat detection type. The acceleration sensor 10 outputs acceleration data g (x, y, z) representing acceleration obtained by combining the acceleration opposite to the gravitational acceleration and the acceleration inherent to the motion of the acceleration sensor. That is, for example, the acceleration data output from the acceleration sensor 10 is (0, 0, 0) when the acceleration sensor 10 is naturally falling in a posture in which the positive direction of the z-axis is vertically upward, and is stationary in the same posture. In this state, the acceleration data output from the acceleration sensor 10 is (0, 0, g) (g is a positive constant), and in the same posture, the acceleration is vertically upward and the absolute value of acceleration is equal to the absolute value of gravity acceleration. The acceleration data output from the acceleration sensor 10 in the state of linear motion is (0, 0, 2g).

磁気センサ11は、MI素子、MR素子などを備え、直交する3軸の成分に分解して磁気を検出するセンサである。磁気センサ11に固有のxyz座標系の各軸の方向は、加速度センサ10に固有のxyz座標系の各軸の方向と一致している。すなわち、磁気センサ11から出力される磁気データh(x、y、z)=(1、1、1)と加速度センサ10から出力される加速度データg(x、y、z)=(1、1、1)とが同じ方向を向くように磁気センサ11と加速度センサ10とは例えば共通の基板17に固定されている。   The magnetic sensor 11 includes an MI element, an MR element, and the like, and is a sensor that detects magnetism by decomposing into three orthogonal axes. The direction of each axis of the xyz coordinate system unique to the magnetic sensor 11 matches the direction of each axis of the xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10. That is, the magnetic data h (x, y, z) = (1, 1, 1) output from the magnetic sensor 11 and the acceleration data g (x, y, z) = (1, 1) output from the acceleration sensor 10. The magnetic sensor 11 and the acceleration sensor 10 are fixed to a common substrate 17, for example, so that 1) faces in the same direction.

GPS(Global Positioning System)ユニット12は、衛星航法に用いる3個又は4個の衛星から送られてくる軌道データを受信するアンテナ、現在位置を示す緯度経度データを出力するためのASIC(Application Specific Integrated Circuit)等で構成される。   A GPS (Global Positioning System) unit 12 is an antenna for receiving orbit data transmitted from three or four satellites used for satellite navigation, and an ASIC (Application Specific Integrated) for outputting latitude and longitude data indicating the current position. Circuit).

PU(Processor Unit)14は、歩行ナビゲーションプログラム、OS(Operating System)などを実行することにより、歩行方位を出力したり、歩行ナビゲーションシステムの様々なハードウェアを制御する。
ROM(Read Only Memory)15は、PU14が実行する各種のコンピュータプログラムが格納されている不揮発性記憶媒体である。
RAM(Random Access Memory)16は、PU14がコンピュータプログラムを実行したり加速度データを格納するためのワークメモリとして機能する記憶媒体である。
IF(Inter Face)13は、AD変換器、DA変換器などを備え、加速度センサ10、磁気センサ11、GPSユニット12、PU14、ROM15、RAM16などの間で転送されるデータの形式を受取側のデータ形式に変換するモジュールである。
The PU (Processor Unit) 14 outputs a walking direction and controls various hardware of the walking navigation system by executing a walking navigation program, an OS (Operating System), and the like.
A ROM (Read Only Memory) 15 is a non-volatile storage medium in which various computer programs executed by the PU 14 are stored.
A RAM (Random Access Memory) 16 is a storage medium that functions as a work memory for the PU 14 to execute a computer program and store acceleration data.
The IF (Inter Face) 13 includes an AD converter, a DA converter, and the like, and sets the format of data transferred between the acceleration sensor 10, the magnetic sensor 11, the GPS unit 12, the PU 14, the ROM 15, the RAM 16, and the like on the receiving side. This module converts data format.

(3)歩行ナビゲーションシステムのデータの流れ
図4は、歩行ナビゲーションシステムのデータの流れの要部を示すデータフロー図である。図4に示す処理は歩行ナビゲーションプログラムを実行するPU14によって処理される。
(3) Data Flow of Walking Navigation System FIG. 4 is a data flow diagram showing the main part of the data flow of the walking navigation system. The process shown in FIG. 4 is processed by the PU 14 that executes the walking navigation program.

傾斜推定プロセス21は、加速度データg(x、y、z)を入力し、加速度センサ10の傾きの推定値としての(α、β)を加速度データの平均である静止データに基づいて導出する。加速度センサ10の傾きの推定値は、加速度センサ10に固有のxyz座標系において定義する静止データの方向であり、加速度センサ10に固有のx軸と静止データのxy成分とのなす角α(y軸の正方向を正として−180°<α≦180°とする。)と、加速度センサ10に固有のz軸と静止データとのなす角β(z軸の正方向を正として−90°<β≦90°とする。)とで表される。   The inclination estimation process 21 receives acceleration data g (x, y, z), and derives (α, β) as an estimated value of the inclination of the acceleration sensor 10 based on stationary data that is an average of acceleration data. The estimated value of the inclination of the acceleration sensor 10 is the direction of the static data defined in the xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10, and the angle α (y between the x axis unique to the acceleration sensor 10 and the xy component of the static data The positive direction of the axis is −180 ° <α ≦ 180 °) and the angle β formed by the z-axis inherent to the acceleration sensor 10 and the stationary data (−90 ° <+ with the positive direction of the z-axis being positive) β ≦ 90 °).

回転プロセス20は、加速度データg(x、y、z)と加速度センサ10の傾きの推定値(α、β)とを入力し、これらに基づいて加速度データの座標軸を回転することにより、静止状態で加速度センサが検出するとみなす静止データをZ軸の正方向にとるXYZ直交座標系で表されるデータに加速度データを変換し、その結果として加速度データg(X、Y、Z)を出力する。   The rotation process 20 receives the acceleration data g (x, y, z) and the estimated value (α, β) of the inclination of the acceleration sensor 10 and rotates the coordinate axes of the acceleration data based on these values, thereby The acceleration data is converted into data represented by an XYZ orthogonal coordinate system in which the stationary data that the acceleration sensor detects is taken in the positive direction of the Z axis, and as a result, acceleration data g (X, Y, Z) is output.

水平振動軸導出プロセス22は、加速度データg(X、Y、Z)のXY成分である加速度の水平成分g(X、Y)を任意区間について入力し、その分布を解析することにより水平振動軸の傾きを導出する。水平振動軸の傾きはXYZ直交座標系のX軸とのなす角θ(−90°<θ≦90°)として導出される。任意区間とはGPSユニット12が軌道データを受信できない区間である自律航法区間(図5参照)において1つの歩行方位を導出する単位となる区間である。任意区間は、時間で区切ってもよいし、歩数で区切ってもよい。   The horizontal vibration axis deriving process 22 inputs the horizontal component g (X, Y) of acceleration, which is the XY component of the acceleration data g (X, Y, Z), for an arbitrary section, and analyzes the distribution to thereby obtain the horizontal vibration axis. The slope of is derived. The inclination of the horizontal vibration axis is derived as an angle θ (−90 ° <θ ≦ 90 °) formed with the X axis of the XYZ orthogonal coordinate system. The arbitrary section is a section serving as a unit for deriving one walking direction in the autonomous navigation section (see FIG. 5) in which the GPS unit 12 cannot receive the trajectory data. The arbitrary section may be divided by time or by the number of steps.

水平振動軸成分導出プロセス30は、加速度の水平成分g(X、Y)と水平振動軸の傾きθとを入力し、これらに基づいて加速度データの座標軸を回転することにより、水平振動軸をt軸としt軸に垂直で水平面に含まれる軸をu軸とするtu直交座標系で表されるデータに加速度データを変換し、その結果として加速度の水平振動軸成分データg(t)を導出する。   The horizontal vibration axis component derivation process 30 inputs the horizontal component g (X, Y) of acceleration and the inclination θ of the horizontal vibration axis, and rotates the coordinate axis of the acceleration data based on these to convert the horizontal vibration axis to t. Acceleration data is converted into data represented by a tu orthogonal coordinate system having an axis and an axis perpendicular to the t-axis and included in the horizontal plane as the u-axis, and as a result, horizontal vibration axis component data g (t) of acceleration is derived. .

位相差判定プロセス23は、加速度の水平振動軸成分であるg(t)と加速度データg(X、Y、Z)のZ成分である加速度の鉛直軸成分g(Z)とを入力し、加速度の水平成分の水平振動軸成分の位相が加速度の鉛直軸成分の位相に対して進んでいるか否かを判定する。   The phase difference determination process 23 inputs g (t) which is a horizontal vibration axis component of acceleration and a vertical axis component g (Z) of acceleration which is a Z component of acceleration data g (X, Y, Z), and accelerates the acceleration. It is determined whether or not the phase of the horizontal vibration axis component of the horizontal component is advanced with respect to the phase of the vertical axis component of acceleration.

歩行方向導出プロセス26は、水平振動軸の傾きであるθと位相差判定プロセス23の判定結果である真/偽とを入力し、歩行方向を導出する。歩行方向はXYZ直交座標系のX軸と歩行方向とのなす角であるθ(−90°<θ≦90°)またはθ+180°である。   The walking direction derivation process 26 inputs θ which is the inclination of the horizontal vibration axis and true / false which is the determination result of the phase difference determination process 23, and derives the walking direction. The walking direction is θ (−90 ° <θ ≦ 90 °) or θ + 180 °, which is an angle formed by the X axis of the XYZ orthogonal coordinate system and the walking direction.

歩行方位導出プロセス28は、歩行方向と、磁気データh(x、y、z)と、加速度センサ10の傾き(α、β)とを入力し、これらに基づいて北方向と歩行方向とのなす角である歩行方位を導出する。   The walking direction deriving process 28 inputs the walking direction, the magnetic data h (x, y, z), and the inclination (α, β) of the acceleration sensor 10, and based on these, the north direction and the walking direction are formed. The walking direction which is an angle is derived.

以上のプロセスが任意区間の歩行方位を導出するためのプロセスである。次に任意区間の歩行距離を導出するためのプロセスについて説明する。   The above process is a process for deriving the walking direction of an arbitrary section. Next, a process for deriving the walking distance of an arbitrary section will be described.

歩数導出プロセス24は、歩数起算地から歩数決算地までの歩幅測定区間と任意区間とについて加速度データの鉛直軸成分g(Z)を入力し、これに基づいて任意区間の歩数nと、歩数起算地から歩数決算地までの歩数Nとを導出する。歩幅測定区間はGPSユニット12が軌道データを受信できる区間である衛星航法区間(図5参照)において歩行者の平均的な歩幅である基準歩幅が導出される区間である。歩幅測定区間は、時間で区切ってもよいし、歩数で区切ってもよい。任意区間の歩数nを導出する方法としては加速度データの大きさが任意区間内で0となる回数を計数し、それに基づいて歩数nを導出する方法が知られているが、歩行者に携行されている加速度センサ10の加速度の歩行方向軸成分と鉛直軸成分の大きさがそれぞれ0になる時点にずれがあるため、成分の大きさを0とみなす適切な閾値を設定することが難しいという問題がある。このため、加速度データの鉛直軸成分のみを使って歩数nを導出することが望ましい。   The step deriving process 24 inputs the vertical axis component g (Z) of the acceleration data for the step length measurement section and the arbitrary section from the step calculation place to the step settlement position, and based on this, the step number n of the arbitrary section and the step calculation are calculated. The number of steps N from the ground to the number of steps settlement is derived. The stride measurement section is a section in which a reference stride that is an average stride of a pedestrian is derived in a satellite navigation section (see FIG. 5) in which the GPS unit 12 can receive orbit data. The step length measurement section may be divided by time or by the number of steps. As a method for deriving the number of steps n in an arbitrary section, a method is known in which the number of times that the acceleration data becomes 0 in the arbitrary section is counted and the number of steps n is derived based on this. There is a difference in the time when the magnitude of the walking direction axis component and the vertical axis component of the acceleration of the acceleration sensor 10 is 0, and it is difficult to set an appropriate threshold value that considers the magnitude of the component to be 0. There is. For this reason, it is desirable to derive the number of steps n using only the vertical axis component of the acceleration data.

歩幅導出プロセス25は、歩幅測定区間の歩数Nと、歩数起算地と歩数決算地とのGPS位置データp(x、y)とを入力し、これらに基づいて基準歩幅wを導出する。   The stride derivation process 25 inputs the step count N of the stride measurement section and the GPS position data p (x, y) of the step count calculation location and the step count settlement location, and derives the reference stride w based on these.

歩行距離導出プロセス27は、任意区間の歩数nと基準歩幅wとを入力し、これらを掛け合わせることによって歩行距離dを導出する。   The walking distance deriving process 27 inputs the number of steps n in an arbitrary section and the reference stride w and multiplies them to derive the walking distance d.

以上が任意区間の歩行距離を導出するプロセスである。次に歩行者の現在位置を導出する現在位置導出プロセス29について説明する。   The above is the process for deriving the walking distance of an arbitrary section. Next, a current position deriving process 29 for deriving the current position of the pedestrian will be described.

現在位置導出プロセス29は、任意区間の歩行方位と任意区間の歩行距離と衛星航法区間のGPS位置データとを入力し、これらに基づいて現在位置P(x、y)を導出する。現在位置P(x、y)は現在地の緯度経度を示すベクトルデータである。現在位置導出プロセス29は図5に示す衛星航法区間においてはGPS位置データをそのまま現在位置として出力し、自律航法区間においては次のように現在位置を導出する。すなわち、GPSユニット12が軌道データを受信できなくなると、最後に取得したGPS位置データを最初の任意区間の始点として設定する。その後、任意区間(p/p、p/p、p/p、p/p、...)の歩行方位と歩行距離とに基づいて導出する任意区間の歩行ベクトルを、最初の任意区間の始点に積算することによって自律航法区間の現在位置P(x、y)を導出する。 The current position deriving process 29 inputs the walking direction of the arbitrary section, the walking distance of the arbitrary section, and the GPS position data of the satellite navigation section, and derives the current position P (x, y) based on these. The current position P (x, y) is vector data indicating the latitude and longitude of the current location. The current position deriving process 29 outputs the GPS position data as the current position as it is in the satellite navigation section shown in FIG. 5, and derives the current position as follows in the autonomous navigation section. That is, when the GPS unit 12 cannot receive the orbit data, the GPS position data acquired last is set as the start point of the first arbitrary section. Then, walking vector of any section to be derived based on the arbitrary section (p 3 / p 4, p 4 / p 5, p 5 / p 6, p 6 / p 7, ...) walking azimuth and distance walked Is added to the starting point of the first arbitrary section to derive the current position P (x, y) of the autonomous navigation section.

(4)歩行方位の導出方法の詳細
次に上述のナビゲーションシステムによる歩行方位の導出方法の詳細を説明する。
・加速度センサの傾きの推定
図6は歩行中の任意区間の加速度データを加速度センサ10に固有のxyz座標系にプロットした図である。図6に示すように、歩行中の加速度データは原点から中心部が離れた有限範囲に分布する。加速度データの分布の中心部が原点から離れる理由は、重力加速度の反対向きの加速度と歩行運動に固有の加速度を合成した加速度を表すデータが加速度センサ10から出力されるからである。前述したように、本実施形態では加速度データの平均を重力加速度の反対向きの加速度とみなして静止データとし、加速度センサ10に固有の座標系で定義される静止データの方向を加速度センサの傾きとして導出する。図7は、静止状態から10秒間歩行した区間についての加速度データの平均と、歩行開始時の静止状態にある加速度センサ10から出力される加速度データとの比較結果を示す表である。図7に示す比較結果からは、加速度データの平均を静止データとして導出しても実用上十分信頼できる範囲で加速度センサの傾きを推定できることがわかる。例えば、加速度データの平均を静止データとして導出しても±5°程度の誤差範囲で歩行方位を導出することが可能である。
(4) Details of Method for Deriving Walking Direction Next, details of a method for deriving a walking direction by the above-described navigation system will be described.
FIG. 6 is a diagram in which acceleration data of an arbitrary section during walking is plotted in an xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10. As shown in FIG. 6, the acceleration data during walking is distributed in a finite range in which the central portion is separated from the origin. The reason why the central portion of the distribution of the acceleration data is separated from the origin is that the acceleration sensor 10 outputs data representing the acceleration obtained by combining the acceleration opposite to the gravitational acceleration and the acceleration inherent to the walking motion. As described above, in the present embodiment, the average of acceleration data is regarded as acceleration in the direction opposite to the gravitational acceleration and is defined as stationary data, and the direction of stationary data defined in the coordinate system unique to the acceleration sensor 10 is defined as the inclination of the acceleration sensor. To derive. FIG. 7 is a table showing a comparison result between the average acceleration data for the section where the user walks for 10 seconds from the stationary state and the acceleration data output from the acceleration sensor 10 in the stationary state at the start of walking. From the comparison results shown in FIG. 7, it can be seen that the inclination of the acceleration sensor can be estimated within a practically reliable range even if the average of the acceleration data is derived as stationary data. For example, even if the average acceleration data is derived as stationary data, it is possible to derive the walking direction with an error range of about ± 5 °.

加速度センサ10の傾きは具体的には例えば次のようにして推定される。
はじめに、加速度センサ10の傾きを推定するための区間について加速度データg(x、y、z)の平均である静止データgave(x、y、z)を導出する。この区間は、加速度センサ10の傾き推定値を用いて歩行方位を導出する任意区間と一致していてもよいし、一致していなくてもよいし、連続区間であってもよいし、互いに離れた複数の区間であってもよい。例えば、歩行方位を導出する区間の直前の区間において静止データを導出してもよい。また、ある区間において導出した静止データの方向をその区間の後の複数の区間における歩行方位の導出に利用してもよい。
Specifically, the inclination of the acceleration sensor 10 is estimated as follows, for example.
First, stationary data g ave (x, y, z) that is an average of acceleration data g (x, y, z) is derived for a section for estimating the inclination of the acceleration sensor 10. This section may or may not coincide with an arbitrary section that derives the walking direction using the estimated tilt value of the acceleration sensor 10, may be a continuous section, or may be separated from each other. A plurality of sections may be used. For example, the stationary data may be derived in a section immediately before the section from which the walking direction is derived. In addition, the direction of still data derived in a certain section may be used for deriving the walking direction in a plurality of sections after the section.

次に、加速度センサ10の傾きを、加速度センサ10に固有の座標系であるxyz座標系において特定する。具体的には、α、βという2つの値によって静止データの方向を定義することとし、加速度センサ10の傾きを(α、β)として特定する。αは、静止データのxy成分とx軸とのなす角であり、静止データのxy成分であるベクトル(x、y)と(1、0)とのなす角の角度(°)として導出する。αは(0、1)から(1、0)に向かう方向を正とする。βは静止データとz軸とのなす角であり、静止データと平行でz軸を含む座標平面において表した静止データ((x+y1/2、z)と、同一座標平面の単位ベクトル(0、1)とのなす角として導出する。 Next, the inclination of the acceleration sensor 10 is specified in the xyz coordinate system which is a coordinate system unique to the acceleration sensor 10. Specifically, the direction of still data is defined by two values α and β, and the inclination of the acceleration sensor 10 is specified as (α, β). α is an angle formed by the xy component of the still data and the x-axis, and is derived as an angle (°) of the angle formed by the vectors (x, y) and (1, 0) that are the xy component of the still data. α is positive in the direction from (0, 1) to (1, 0). β is an angle between the static data and the z-axis, and is the unit of the same coordinate plane as the static data ((x 2 + y 2 ) 1/2 , z) parallel to the static data and expressed in the coordinate plane including the z-axis Derived as an angle with the vector (0, 1).

・加速度の水平成分および鉛直軸成分の導出
図8は、静止データの方向がZ軸の正の方向となるXYZ直交座標系に加速度データをプロットした図である。このXYZ直交座標系ではZ軸の正方向が鉛直上向きであると推定され、XY平面が水平面に平行なものとして推定されている。
Derivation of horizontal component and vertical axis component of acceleration FIG. 8 is a diagram in which acceleration data is plotted in an XYZ orthogonal coordinate system in which the direction of still data is the positive direction of the Z axis. In this XYZ orthogonal coordinate system, it is estimated that the positive direction of the Z axis is vertically upward, and the XY plane is estimated to be parallel to the horizontal plane.

加速度センサ10に固有のxyz直交座標系からXYZ直交座標系への座標軸変換の写像は次式(4)の行列Bと加速度データg(x、y、z)との積で表される。

Figure 0004793223
The mapping of the coordinate axis conversion from the xyz orthogonal coordinate system unique to the acceleration sensor 10 to the XYZ orthogonal coordinate system is expressed by the product of the matrix B of the following equation (4) and acceleration data g (x, y, z).
Figure 0004793223

式(4)の右辺の2つの行列の積を加速度センサ10の傾き(α、β)に基づいて計算することにより、加速度センサ10に固有のxyz座標系からXYZ座標系への写像の行列表現である行列Bが導出される。尚、xyz直交座標系からXYZ直交座標系への座標軸変換の別の方法として四元数を使用する方法もある。   Matrix representation of mapping from xyz coordinate system inherent to acceleration sensor 10 to XYZ coordinate system by calculating the product of the two matrices on the right side of equation (4) based on the inclination (α, β) of acceleration sensor 10 A matrix B is derived. In addition, there is a method of using a quaternion as another method of coordinate axis conversion from the xyz orthogonal coordinate system to the XYZ orthogonal coordinate system.

次に加速度センサ10に固有のxyz座標系からXYZ座標系への写像を表す行列Bを用いて加速度データの座標軸を変換し、静止データの方向がZ軸の正の方向となるXYZ座標系で表した加速度データg(X、Y、Z)を導出する。   Next, the coordinate axis of the acceleration data is converted using the matrix B representing the mapping from the xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10 to the XYZ coordinate system, and the XYZ coordinate system in which the direction of the stationary data is the positive direction of the Z axis. The represented acceleration data g (X, Y, Z) is derived.

・水平振動軸の導出
図9は、XYZ直交座標系のXY平面に加速度データを投影した図である。すなわち、図9に実線で示されるデータは加速度データのXY成分であり、加速度の水平成分として見なしている二次元ベクトルデータである。加速度データの水平成分であるXY成分の分布の長軸である水平振動軸を図10、図11に示す。図10はXY平面が水平面であると推定されているXYZ座標系において水平振動軸を示し、図11は加速度センサ10に固有のxyz座標系において水平振動軸を示している。歩行中の加速度の水平成分は、図10、図11に示すように長軸の長さと短軸の長さとが明らかに異なる扁平した分布を示す。前述したように水平振動軸に平行な2方向のいずれかを歩行方向として特定するため、加速度の水平成分の分布を解析し、分布の長軸である水平振動軸とX軸とのなす角θ(−90°<θ≦90°)を以下の方法で算出することにより、水平振動軸を導出する。
Derivation of horizontal vibration axis FIG. 9 is a diagram in which acceleration data is projected on the XY plane of the XYZ orthogonal coordinate system. That is, the data indicated by the solid line in FIG. 9 is the XY component of the acceleration data, and is two-dimensional vector data regarded as the horizontal component of acceleration. 10 and 11 show the horizontal vibration axis that is the major axis of the distribution of the XY component that is the horizontal component of the acceleration data. FIG. 10 shows the horizontal vibration axis in the XYZ coordinate system in which the XY plane is estimated to be a horizontal plane, and FIG. 11 shows the horizontal vibration axis in the xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10. As shown in FIGS. 10 and 11, the horizontal component of acceleration during walking shows a flat distribution in which the lengths of the major axis and the minor axis are clearly different. As described above, in order to specify one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis as the walking direction, the distribution of the horizontal component of acceleration is analyzed, and the angle θ formed by the horizontal vibration axis that is the major axis of the distribution and the X axis The horizontal vibration axis is derived by calculating (−90 ° <θ ≦ 90 °) by the following method.

水平振動軸をt軸とするtu直交座標系への加速度データの水平成分g(X、Y)の座標軸変換の写像は次式(5)によって表される。

Figure 0004793223
The mapping of the coordinate axis conversion of the horizontal component g (X, Y) of the acceleration data to the tu orthogonal coordinate system with the horizontal vibration axis as the t-axis is expressed by the following equation (5).
Figure 0004793223

t軸が水平振動軸と平行になるとき、式(5)の写像は加速度データの水平成分の分布の主軸変換に相当する。分布の長軸方向において分散が最大になるため、t軸が水平振動軸と平行であるとき、次式(6)で表すf(θ)は極大となる。

Figure 0004793223
When the t-axis is parallel to the horizontal vibration axis, the mapping of equation (5) corresponds to the principal axis conversion of the horizontal component distribution of the acceleration data. Since the dispersion becomes maximum in the major axis direction of the distribution, when the t-axis is parallel to the horizontal vibration axis, f (θ) represented by the following equation (6) becomes a maximum.
Figure 0004793223

式(6)においては歩行方位を導出する対象となる任意区間の加速度g(X、Y)の配列Qを次式(7)で定義している。

Figure 0004793223
In Expression (6), an array Q of acceleration g (X, Y) in an arbitrary section from which a walking azimuth is derived is defined by the following Expression (7).
Figure 0004793223

f(θ)が極値を取るとき次式(8)で表すf'(θ)は0である。

Figure 0004793223
When f (θ) takes an extreme value, f ′ (θ) represented by the following equation (8) is zero.
Figure 0004793223

したがって、次式(9)を満たす2つのθ、θを計算してそれぞれf(θ)に代入し、θ、θのうちf(θ)がより大きくなる角度を特定し、特定した角度を水平振動軸とX軸とのなすθとして導出する。

Figure 0004793223
Therefore, two θ 1 and θ 2 satisfying the following formula (9) are calculated and substituted for f (θ), respectively, and the angle at which f (θ) becomes larger among θ 1 and θ 2 is specified and specified. The calculated angle is derived as θ formed by the horizontal vibration axis and the X axis.
Figure 0004793223

尚、式(9)の計算が発散することを防ぐため、式(9)の右辺の分母の絶対値と分子の絶対値とを予め計算し、絶対値の大きい方を分母にして計算する必要がある。したがって、式(9)の右辺の分母の絶対値と分子の絶対値とを計算し、分子の絶対値の方が小さい場合には式(9)を用いてθを導出し、分子の絶対値の方が大きい場合には式(9)の代わりに次式(10)を用いてθを導出する。

Figure 0004793223
また、水平加速度の分散が最小となる分布の短軸の傾きを導出し、短軸の傾きから長軸の傾きを導出しても良いことはいうまでもない。 In order to prevent the calculation of Expression (9) from diverging, it is necessary to calculate in advance the absolute value of the denominator and the absolute value of the numerator on the right side of Expression (9), and to calculate using the larger absolute value as the denominator. There is. Therefore, the absolute value of the denominator and the absolute value of the numerator on the right side of Equation (9) are calculated, and when the absolute value of the numerator is smaller, θ is derived using Equation (9), and the absolute value of the numerator When is larger, θ is derived using the following equation (10) instead of equation (9).
Figure 0004793223
It goes without saying that the inclination of the short axis of the distribution with the minimum horizontal acceleration variance may be derived, and the inclination of the long axis may be derived from the inclination of the short axis.

ここまでの処理が終了すると水平振動軸の傾きが導出される。ただし、水平振動軸は正負の向きに意味を持たない軸である。ここまでの処理では、任意区間内の時系列データである加速度データを単なる空間情報として扱うことにより正負の向きに意味を持たない水平振動軸の傾きを導出した。   When the processing so far is completed, the inclination of the horizontal vibration axis is derived. However, the horizontal vibration axis is an axis having no meaning in the positive and negative directions. In the processing so far, the inclination of the horizontal vibration axis having no meaning in the positive / negative direction is derived by treating the acceleration data as time series data in an arbitrary section as simple spatial information.

・歩行方向の導出
図12は加速度データの水平振動軸成分tが加速度データの歩行方向軸成分に一致すると仮定して加速度データの水平振動軸成分tをプロットしたグラフである。横軸pは、水平加速度g(X、Y)の配列Qの各要素の添え字として用いたpであるから、加速度センサ10が加速度データを出力した離散時間を表している。図13は歩行者に携行されている加速度センサ10の加速度(この加速度は真の加速度である。)の歩行方向軸成分と鉛直軸成分の振動を表すグラフである。加速度データに計測誤差がなく、加速度センサ10の推定した傾きにも誤差がない場合、真の加速度の歩行方向軸成分は加速度データの水平振動軸成分tまたは−tと一致し、真の加速度の鉛直軸成分は加速度データの鉛直成分とみなしているZ成分と一致する。加速度データの計測誤差は公知のオフセット補正(ここでいうオフセット補正は静止データを差し引く補正ではなく、温度特性等を補正する処理である。)により十分小さくなっている。また前述したように加速度センサ10の傾きの推定精度は十分高い。したがって、加速度データの水平振動軸成分tまたは−tの振動位相は、加速度データのZ成分の振動位相に対して少し進む。そこで加速度データの水平振動軸成分tと鉛直軸成分Zとを時系列データとして扱う例えば次の方法によって、加速度データの水平振動軸成分tの振動位相と加速度データの鉛直軸成分Zの振動位相とのずれの大きさを特定し、その結果に基づいて水平振動軸に平行な2方向のいずれか一方向を歩行方向として判定する。
Derivation of walking direction FIG. 12 is a graph in which the horizontal vibration axis component t of acceleration data is plotted on the assumption that the horizontal vibration axis component t of acceleration data matches the walking direction axis component of acceleration data. Since the horizontal axis p is p used as a subscript of each element of the array Q of the horizontal acceleration g (X, Y), it represents the discrete time when the acceleration sensor 10 outputs the acceleration data. FIG. 13 is a graph showing the vibration of the walking direction axis component and the vertical axis component of the acceleration of the acceleration sensor 10 carried by the pedestrian (this acceleration is a true acceleration). When there is no measurement error in the acceleration data and there is no error in the estimated inclination of the acceleration sensor 10, the walking direction axis component of the true acceleration coincides with the horizontal vibration axis component t or -t of the acceleration data, and the true acceleration The vertical axis component coincides with the Z component regarded as the vertical component of the acceleration data. The measurement error of the acceleration data is sufficiently reduced by a known offset correction (the offset correction here is not correction for subtracting still data but processing for correcting temperature characteristics and the like). Further, as described above, the estimation accuracy of the inclination of the acceleration sensor 10 is sufficiently high. Therefore, the vibration phase of the horizontal vibration axis component t or −t of the acceleration data slightly advances with respect to the vibration phase of the Z component of the acceleration data. Therefore, the horizontal vibration axis component t and the vertical axis component Z of the acceleration data are treated as time series data, for example, by the following method, the vibration phase of the horizontal vibration axis component t of the acceleration data and the vibration phase of the vertical axis component Z of the acceleration data are Based on the result, one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis is determined as the walking direction.

まず加速度データの水平振動軸成分tが正から負に向かって0になる時点p〔i〕(i=0,1,2...)と加速度の鉛直軸成分Yから静止データを差し引いた値の符号がそれぞれ正から負に向かって0になる時点p〔j〕(j=0,1,2...)とを導出し、各iについてp〔j〕とp〔j+1〕との間にあるp〔i〕を導出する。そして次式(11)のf(i,j)が0.5より大きいか小さいかを判定し、小さければθを歩行方向とし、大きければθ+180°を歩行方向とする。

Figure 0004793223
First, the stationary data is subtracted from the time point p t [i] (i = 0, 1, 2,...) When the horizontal vibration axis component t of acceleration data becomes 0 from positive to negative and the vertical axis component Y of acceleration. Deriving points p z [j] (j = 0, 1, 2,...) When the sign of the value becomes 0 from positive to negative, respectively, and for each i, p z [j] and p z [j + 1] ] P t [i] in between. Then, it is determined whether f (i, j) in the following equation (11) is larger or smaller than 0.5. If it is smaller, θ is the walking direction, and if larger, θ + 180 ° is the walking direction.
Figure 0004793223

式(11)を用いた上述の判定方法は、加速度センサ10の加速度について歩行方向軸成分の振動位相と鉛直軸成分の振動位相との差φ(φは歩行方向軸成分の振動位相が進む方向を正とする値である)が常に加速度センサ10の加速度の歩行方向軸成分の振動周期Tの1/2未満となった実験結果に基づいている。尚、歩行者に携行されている加速度センサ10の加速度については歩行方向軸成分の振動周期と鉛直軸成分の振動周期とがほぼ一致するため、いずれの周期を式(11)の左辺の分子に対応させても良い。   The above-described determination method using equation (11) is that the difference φ between the vibration phase of the walking direction axis component and the vibration phase of the vertical axis component with respect to the acceleration of the acceleration sensor 10 (φ is the direction in which the vibration phase of the walking direction axis component advances) Is a value that is always less than ½ of the vibration period T of the walking direction axis component of the acceleration of the acceleration sensor 10. As for the acceleration of the acceleration sensor 10 carried by the pedestrian, the vibration period of the walking direction axis component and the vibration period of the vertical axis component substantially coincide with each other. You may make it correspond.

〔i〕とp〔j〕の導出は、例えば次のように行う。
加速度データの水平振動軸成分t、鉛直軸成分Zを、加速度センサ10が加速度データを出力した離散時間を表すpの関数としてそれぞれ表すと、t〔p〕、Z〔p〕となる。加速度センサ10が加速度データを出力する時間間隔(すなわち加速度データを読み込む時間間隔)をΔpとする。
はじめに加速度データの水平振動軸成分が正から負に転ずるタイミングを捕捉するため、次式(12)を満たすpを導出する。

Figure 0004793223
式(12)を満たすpが導出されたら、次にpとp+1との間においてt〔p〕を直線近似して値が0となる時点に対応する水平振動軸成分p〔i〕を導出する。具体的には次式(13)を満たすp〔i〕を導出する。
Figure 0004793223
〔j〕もp〔i〕と同様にして導出することができる。 The derivation of p t [i] and p z [j] is performed as follows, for example.
When the horizontal vibration axis component t and the vertical axis component Z of the acceleration data are respectively expressed as functions of p representing the discrete time when the acceleration sensor 10 outputs the acceleration data, t [p] and Z [p] are obtained. A time interval at which the acceleration sensor 10 outputs acceleration data (that is, a time interval at which acceleration data is read) is denoted by Δp.
First, in order to capture the timing when the horizontal vibration axis component of acceleration data changes from positive to negative, p satisfying the following equation (12) is derived.
Figure 0004793223
When p satisfying Expression (12) is derived, t [p] is next linearly approximated between p and p + 1 to derive the horizontal vibration axis component p t [i] corresponding to the time point when the value becomes 0. To do. Specifically, p t [i] that satisfies the following equation (13) is derived.
Figure 0004793223
p z [j] can also be derived in the same manner as p t [i].

ただし、歩行していない状態であっても完全に静止していないと、式(12)によってノイズとなるタイミングが捕捉されることとなる。そこで式(12)に加えて次式(14)をも満たす場合にのみ振動位相の差を導出するための有意なタイミングとして捕捉することが望ましい。

Figure 0004793223
ただしCは、例えば0.1G相当の正の定数とする。
また加速度データの出力間隔が狭い場合には、1個とばし、2個とばしというようにとびとびの加速度データを式(12)に代入して加速度データの水平振動軸成分が正から負に転ずるタイミングを捕捉してもよい。 However, if the robot is not completely stationary even when it is not walking, the timing that becomes noise is captured by Equation (12). Therefore, it is desirable to capture as a significant timing for deriving the vibration phase difference only when the following equation (14) is satisfied in addition to the equation (12).
Figure 0004793223
However, C is a positive constant equivalent to 0.1 G, for example.
When the output interval of acceleration data is narrow, skipping one piece and skipping two pieces of acceleration data is substituted into equation (12), and the timing at which the horizontal vibration axis component of the acceleration data turns from positive to negative is set. May be captured.

水平振動軸に平行な2方向のいずれか一方向を歩行方向として判定する他の方法としては、式(11)の左辺の分母分子を入れ替えたf(i,j)と2との大小比較によって判定しても良いことはもちろんのこと、加速度データの水平振動軸成分tと、加速度データの鉛直方向軸成分Zから静止データを差し引いた値との差分の積算値の符号によって判定する方法や、加速度データの水平振動軸成分tが0となる時点の加速度データのY成分の正負によって判定する方法などが考えられる。   As another method for determining one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis as the walking direction, f (i, j) in which the denominator on the left side of Equation (11) is replaced is compared with 2 in magnitude. Of course, the method may be determined by the sign of the integrated value of the difference between the horizontal vibration axis component t of the acceleration data and the value obtained by subtracting the stationary data from the vertical axis component Z of the acceleration data, A method is conceivable in which the determination is made based on the positive / negative of the Y component of the acceleration data when the horizontal vibration axis component t of the acceleration data becomes zero.

θは静止データをZ軸の正に取るXYZ直交座標系のX軸となす角度であるから、上述した方法によってθまたはθ+180°として導出される歩行方向は、図14、図15に示すように、加速度センサ10の一定とみなしている姿勢を基準とする方向である。   Since θ is an angle formed with the X axis of the XYZ Cartesian coordinate system in which still data is taken positively on the Z axis, the walking direction derived as θ or θ + 180 ° by the above-described method is as shown in FIGS. The direction is based on the attitude of the acceleration sensor 10 regarded as constant.

・歩行方位の導出
加速度センサ10の姿勢を基準とする歩行方向から東西南北の四方を基準とする歩行方位を導出する方法は次の通りである。
磁気センサ11に固有のxyz座標系の各軸の方向が加速度センサ10に固有のxyz座標系の各軸の方向と一致しているという前提条件の下では、加速度データgの3軸直交座標系の各軸の方向と磁気データhの3軸直交座標系の各軸の方向とを一致させる座標軸の回転により、磁気データが示す北方向と加速度センサ10の姿勢を基準とする歩行方向とのなす角度D(°)が東西南北を基準とする歩行方位となる(図1参照)。
-Derivation of walking direction The method of deriving the walking direction based on the four directions of east, west, south, and north from the walking direction based on the posture of the acceleration sensor 10 is as follows.
Under the precondition that the direction of each axis of the xyz coordinate system unique to the magnetic sensor 11 is the same as the direction of each axis of the xyz coordinate system unique to the acceleration sensor 10, the three-axis orthogonal coordinate system of the acceleration data g The rotation of the coordinate axis that matches the direction of each axis of the magnetic data h and the direction of each axis of the three-axis orthogonal coordinate system of the magnetic data h makes the north direction indicated by the magnetic data and the walking direction based on the attitude of the acceleration sensor 10 The angle D (°) is a walking direction with reference to east, west, south, and north (see FIG. 1).

したがって次式(15)に示す写像を用いて磁気センサ11に固有のxyz直交座標系からXYZ直交座標系に磁気データの座標系を変換し、XYZ直交座標系の磁気データ(h、h、h)が示す方位角から歩行方向θまたはθ+180°を差し引くことにより、東西南北を基準とする歩行方位Dを導出できる。

Figure 0004793223
Therefore, the coordinate system of the magnetic data is converted from the xyz orthogonal coordinate system unique to the magnetic sensor 11 to the XYZ orthogonal coordinate system using the mapping represented by the following equation (15), and the magnetic data (h X , h Y of the XYZ orthogonal coordinate system is converted. , H Z ), the walking direction D with reference to the east, west, south, and north can be derived by subtracting the walking direction θ or θ + 180 ° from the azimuth angle indicated by h Z ).
Figure 0004793223

(5)効果
以上説明した歩行ナビゲーション方法では、任意の区間において三次元加速度センサから取得する複数の加速度データに基づいた統計演算により歩行方向を導出した。このため、母集団を区切る任意区間の長さを適切に設定することにより、一歩毎に歩行方向を導出する方法に比べて精度よく歩行方向を導出することができる。すなわち、一歩毎に歩行方向を導出する方法では、一歩ごとに歩行方向を確定するため、歩行方向を確定するたびに確定した誤差が累積する。これに対し、上記実施形態の方法では、例えば5歩、10歩と進む任意区間で区切られる加速度データを統計的に処理することによって、導出される歩行方向、歩行方位、現在位置の誤差がそれぞれ小さくなる。
また、重力加速度の反対向きの加速度に対応する静止データとして加速度データの平均を導出するため、歩行中において加速度センサ10の姿勢が変化したとしても、その変化によって増大する歩行方向、歩行方位、現在位置の誤差を歩行中に低減することができる。
(6)他の実施形態
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲が上述の実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において上述の実施形態に対して種々変更を加え得ることは勿論である。
(5) Effects In the walking navigation method described above, the walking direction is derived by statistical calculation based on a plurality of acceleration data acquired from the three-dimensional acceleration sensor in an arbitrary section. For this reason, the walking direction can be derived with higher accuracy than the method of deriving the walking direction for each step by appropriately setting the length of the arbitrary section that divides the population. That is, in the method of deriving the walking direction for each step, since the walking direction is determined for each step, the determined error is accumulated every time the walking direction is determined. On the other hand, in the method of the above-described embodiment, for example, the error of the walking direction, the walking direction, and the current position is derived by statistically processing acceleration data divided by an arbitrary section that advances, for example, 5 steps and 10 steps. Get smaller.
In addition, since the average of acceleration data is derived as still data corresponding to the acceleration in the direction opposite to the gravitational acceleration, even if the posture of the acceleration sensor 10 changes during walking, the walking direction, walking direction, Position errors can be reduced during walking.
(6) Other Embodiments Although the present invention has been described above using the embodiments, it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various modifications can be made to the above-described embodiment.

本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るグラフである。It is a graph which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブロック図である。It is a block diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るデータフロー図である。It is a data flow figure concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る表である。It is a table | surface which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るグラフである。It is a graph which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るグラフである。It is a graph which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る模式図である。It is a schematic diagram concerning the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:加速度センサ、11:磁気センサ、12:GPSユニット、13:IF、14:PU、15:ROM、16:RAM、17:基板、20:回転プロセス、21:傾斜推定プロセス、22:水平振動軸導出プロセス、23:位相差判定プロセス、24:歩数導出プロセス、25:歩幅導出プロセス、26:歩行方向導出プロセス、27:歩行距離導出プロセス、28:歩行方位導出プロセス、29:現在位置導出プロセス、D:角度(歩行方位)、d:歩行距離 10: acceleration sensor, 11: magnetic sensor, 12: GPS unit, 13: IF, 14: PU, 15: ROM, 16: RAM, 17: substrate, 20: rotation process, 21: tilt estimation process, 22: horizontal vibration Axis derivation process, 23: Phase difference determination process, 24: Step count derivation process, 25: Step length derivation process, 26: Walking direction derivation process, 27: Walking distance derivation process, 28: Walking direction derivation process, 29: Current position derivation process , D: angle (walking direction), d: walking distance

Claims (9)

単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサから前記加速度データを複数歩に対応する任意区間内の離散時間に取得し、
前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出し、
前記三次元加速度センサの姿勢を基準として前記加速度の前記水平成分の分散が最大となる方向を水平振動軸の傾きとして導出し、
前記水平振動軸の傾きに基づいて前記加速度の水平振動軸成分を導出し、
前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する、
ことを含み、
前記三次元加速度センサに固有の座標系から、複数歩に対応する時間区間の前記加速度データの平均の方向がZ軸と平行になるXYZ直交座標系への写像を導出し、
前記加速度の前記水平成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのX、Y成分であって、
前記加速度の前記鉛直軸成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのZ成分である、
歩行ナビゲーション方法。
Acquiring the acceleration data at a discrete time within an arbitrary interval corresponding to a plurality of steps from a three-dimensional acceleration sensor that outputs data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on the unit mass as acceleration data;
Deriving a horizontal component and a vertical component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data,
The direction in which the variance of the horizontal component of the acceleration is maximized with respect to the attitude of the three-dimensional acceleration sensor is derived as the inclination of the horizontal vibration axis ,
Deriving a horizontal vibration axis component of the acceleration based on the inclination of the horizontal vibration axis,
Based on the deviation between the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration, one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis is set to the tertiary in the arbitrary section. The walking direction is determined based on the posture of the original acceleration sensor.
Look at including it,
Deriving a mapping from the coordinate system unique to the three-dimensional acceleration sensor to an XYZ orthogonal coordinate system in which the average direction of the acceleration data in the time interval corresponding to a plurality of steps is parallel to the Z axis,
The horizontal component of the acceleration is an X, Y component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system,
The vertical axis component of the acceleration is a Z component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system.
Walking navigation method.
前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれを、前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相に対する前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相の遅れと前記加速度の前記水平振動軸成分の周期または前記加速度の前記鉛直軸成分の振動周期との比とする、
請求項に記載の歩行ナビゲーション方法。
The deviation between the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration is determined by the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration with respect to the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration. The ratio between the delay and the period of the horizontal vibration axis component of the acceleration or the vibration period of the vertical axis component of the acceleration,
The walking navigation method according to claim 1 .
前記三次元加速度センサとともに姿勢変化する磁気センサから磁気データを取得し、
前記磁気データと前記歩行方向とに基づいて前記任意区間における歩行方位を導出する、
請求項1,2のいずれか一項に記載の歩行ナビゲーション方法。
Obtain magnetic data from a magnetic sensor that changes posture with the three-dimensional acceleration sensor,
Deriving the walking direction in the arbitrary section based on the magnetic data and the walking direction,
Walking navigation method according to any one of claims 1 and 2.
前記加速度の前記鉛直軸成分に基づいて前記任意区間の歩数を導出し、
基準歩幅と前記任意区間の歩数とに基づいて前記任意区間の歩行距離を導出する、
請求項1からのいずれか一項に記載の歩行ナビゲーション方法。
Deriving the number of steps in the arbitrary section based on the vertical axis component of the acceleration,
Deriving the walking distance of the arbitrary section based on the reference stride and the number of steps of the arbitrary section,
The walking navigation method according to any one of claims 1 to 3 .
歩数起算地のGPS位置データと歩数決算地のGPS位置データとに基づいて前記歩数起算地から前記歩数決算地までの区間距離を導出し、
前記歩数起算値から前記歩数決算値までの歩数である基準歩数を前記加速度の前記鉛直軸成分に基づいて導出し、
前記区間距離と前記基準歩数とに基づいて前記基準歩幅を導出する、
請求項に記載の歩行ナビゲーション方法。
Deriving the section distance from the step count calculation location to the step count calculation location based on the GPS location data of the step count calculation location and the GPS location data of the step count settlement location,
Deriving a reference number of steps from the step count value to the step count settlement value based on the vertical axis component of the acceleration,
Deriving the reference stride based on the section distance and the reference step count;
The walking navigation method according to claim 4 .
前記歩行方位と前記歩行距離とGPS位置データとに基づいて現在位置を導出する、
請求項4または5に記載の歩行ナビゲーション方法。
Deriving a current position based on the walking direction, the walking distance, and GPS position data,
The walking navigation method according to claim 4 or 5 .
前記任意区間の前記加速度の前記水平成分を(X、Y)、ただし(p=0,1,2...s)とするとき、次式(1)を満たすθ(−90°<θ≦90°)を前記水平振動軸の傾きとして導出する、
請求項1からのいずれか一項に記載の歩行ナビゲーション方法。
Figure 0004793223
When the horizontal component of the acceleration in the arbitrary section is (X p , Y p ), where (p = 0, 1, 2,... S), θ (−90 ° < θ ≦ 90 °) is derived as the inclination of the horizontal vibration axis.
The walking navigation method according to any one of claims 1 to 6 .
Figure 0004793223
単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサから前記加速度データを複数歩に対応する任意区間内の離散時間に取得する手段と、
前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出する手段と、
前記三次元加速度センサの姿勢を基準として前記加速度の前記水平成分の分散が最大となる方向を水平振動軸の傾きとして導出する手段と、
前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する手段と、
を備え、
前記三次元加速度センサに固有の座標系から、複数歩に対応する時間区間の前記加速度データの平均の方向がZ軸と平行になるXYZ直交座標系への写像を導出し、
前記加速度の前記水平成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのX、Y成分であって、
前記加速度の前記鉛直軸成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのZ成分である、
歩行ナビゲーションシステム。
Means for acquiring the acceleration data at a discrete time within an arbitrary interval corresponding to a plurality of steps from a three-dimensional acceleration sensor that outputs data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on a unit mass as acceleration data;
Means for deriving a horizontal component and a vertical component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data;
Means for deriving, as an inclination of a horizontal vibration axis, a direction in which a variance of the horizontal component of the acceleration is maximized with reference to an attitude of the three-dimensional acceleration sensor ;
Based on the deviation between the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration, one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis is set to the tertiary in the arbitrary section. Means for determining a walking direction based on the posture of the original acceleration sensor;
With
Deriving a mapping from the coordinate system unique to the three-dimensional acceleration sensor to an XYZ orthogonal coordinate system in which the average direction of the acceleration data in the time interval corresponding to a plurality of steps is parallel to the Z axis,
The horizontal component of the acceleration is an X, Y component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system,
The vertical axis component of the acceleration is a Z component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system.
Walking navigation system.
単位質量に作用する重力と慣性力の合成ベクトルを示すデータを加速度データとして出力する三次元加速度センサから前記加速度データを複数歩に対応する任意区間内の離散時間に取得する手段と、
前記加速度データに基づいて前記三次元加速度センサの加速度の水平成分と鉛直軸成分とを導出する手段と、
前記三次元加速度センサの姿勢を基準として前記加速度の前記水平成分の分散が最大となる方向を水平振動軸の傾きとして導出する手段と、
前記加速度の前記水平振動軸成分の振動位相と前記加速度の前記鉛直軸成分の振動位相とのずれに基づいて前記水平振動軸に平行な二方向のうちいずれか一方向を前記任意区間における前記三次元加速度センサの姿勢を基準とする歩行方向として判定する手段と、
としてコンピュータを機能させ、
前記三次元加速度センサに固有の座標系から、複数歩に対応する時間区間の前記加速度データの平均の方向がZ軸と平行になるXYZ直交座標系への写像を導出し、
前記加速度の前記水平成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのX、Y成分であって、
前記加速度の前記鉛直軸成分は、前記XYZ直交座標系における前記加速度データのZ成分である、
歩行ナビゲーションプログラム。
Means for acquiring the acceleration data at a discrete time within an arbitrary section corresponding to a plurality of steps from a three-dimensional acceleration sensor that outputs data indicating a combined vector of gravity and inertial force acting on the unit mass as acceleration data;
Means for deriving a horizontal component and a vertical component of the acceleration of the three-dimensional acceleration sensor based on the acceleration data;
Means for deriving, as an inclination of a horizontal vibration axis, a direction in which a variance of the horizontal component of the acceleration is maximized with reference to an attitude of the three-dimensional acceleration sensor ;
Based on the deviation between the vibration phase of the horizontal vibration axis component of the acceleration and the vibration phase of the vertical axis component of the acceleration, one of the two directions parallel to the horizontal vibration axis is set to the tertiary in the arbitrary section. Means for determining a walking direction based on the posture of the original acceleration sensor;
Function as a computer
Deriving a mapping from the coordinate system unique to the three-dimensional acceleration sensor to an XYZ orthogonal coordinate system in which the average direction of the acceleration data in the time interval corresponding to a plurality of steps is parallel to the Z axis,
The horizontal component of the acceleration is an X, Y component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system,
The vertical axis component of the acceleration is a Z component of the acceleration data in the XYZ orthogonal coordinate system.
A walking navigation program.
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