JP5256846B2 - Posture specifying device, moving direction specifying device, position specifying device, computer program, and posture specifying method - Google Patents

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Description

本発明は、位置特定の技術に関し、特に歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる姿勢特定装置、該姿勢特定装置を備えた移動方位特定装置、該移動方位特定装置を備えた位置特定装置、前記姿勢特定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び姿勢特定方法に関する。   The present invention relates to position specifying technology, and in particular, includes a posture specifying device that can specify its posture even when a pedestrian carries it, a moving direction specifying device including the posture specifying device, and a moving direction specifying device. The present invention relates to a position specifying device, a computer program for realizing the posture specifying device, and a posture specifying method.

車両等の移動体の位置を検出するためにナビゲーションで広く利用されている位置検出方法には、例えば、自立航法、衛星航法、地図マッチング法、ハイブリッド航法などがある。自立航法は、距離センサ、方位センサ又は角速度センサなど用い、例えば、経緯度座標系を基にした直交座標系に対する車両の走行の方位角と単位時間当たりの走行距離に基づいて、逐次車両位置を算出するものであるが、道路との整合性は考慮されておらず、走行距離の増加に応じて車両位置の誤差が累積するという問題がある。   Examples of position detection methods widely used in navigation for detecting the position of a moving body such as a vehicle include self-contained navigation, satellite navigation, map matching, and hybrid navigation. Self-contained navigation uses a distance sensor, an azimuth sensor, an angular velocity sensor, etc., for example, based on the azimuth angle of the vehicle traveling with respect to an orthogonal coordinate system based on the longitude-latitude coordinate system and the traveling distance per unit time. Although it is calculated, consistency with the road is not taken into consideration, and there is a problem that errors in the vehicle position accumulate as the travel distance increases.

また、衛星航法は、GPS(Global Positioning System)を用いるものであり、検出される位置には、10〜20m程度の誤差を含む。GPSを用いるため、距離センサ、方位センサ又は角速度センサ等の車載のセンサは不要である。しかし、高架下の道路、建物に挟まれた道路、山道、街路樹等で覆われた道路では、所定数のGPS衛星から電波を受信することができず、検出精度が大きく劣化するという問題がある。また、道路間隔の狭い細街路では、走行道路を間違うという問題もある。   Satellite navigation uses GPS (Global Positioning System), and the detected position includes an error of about 10 to 20 m. Since GPS is used, an in-vehicle sensor such as a distance sensor, an azimuth sensor, or an angular velocity sensor is unnecessary. However, on roads under elevated roads, roads between buildings, mountain roads, roadside trees, etc., radio waves cannot be received from a predetermined number of GPS satellites, and the detection accuracy is greatly degraded. is there. In addition, there is also a problem that the traveling road is wrong in a narrow street with a narrow road interval.

また、地図マッチング法は、自立航法による走行軌跡と道路地図との整合性(マッチング)を考慮して車両の位置を検出するものである(特許文献1参照)。すなわち、自立航法による軌跡と、道路地図データとを比較して相関をとりながら、走行していると考えられる複数の道路候補の中から、最も確からしい道路を選定してゆく。そして、候補となる道路が1本に限定された時点で、自立航法により得られた車両の走行軌跡を道路に合致させる。しかし、限定した道路が間違っている場合、それ以降の位置検出が不能になるという問題がある。   In addition, the map matching method detects the position of the vehicle in consideration of the consistency (matching) between the travel locus by the self-contained navigation and the road map (see Patent Document 1). That is, the most probable road is selected from a plurality of road candidates considered to be traveling while comparing the trajectory obtained by the self-contained navigation with the road map data. Then, when the number of candidate roads is limited to one, the traveling locus of the vehicle obtained by the self-contained navigation is matched with the road. However, if the limited road is wrong, there is a problem that position detection after that becomes impossible.

また、ハイブリッド航法は、衛星航法と地図マッチング法とを組み合わせたものであり、自立航法と衛星航法の誤差を勘案しながら、合理的に車両の位置を推定し、走行している道路を特定するものである(特許文献2参照)。ハイブリッド航法では、例えば、通常時には、地図マッチング法を用いて車両の位置を検出する。地図マッチング法で車両の位置が検出不能に陥った場合、衛星航法により車両の位置、方位を検出して車両の位置を推定し、道路地図データとの整合性を考慮して車両の位置を検出するものである。ハイブリッド航法を用いれば、特殊な場合を除けば、車両が走行している道路を間違う可能性は殆どなく、道路方向の位置精度も、平均的には10m程度の誤差範囲内であり、道路案内目的のナビゲーションでは、実用上殆ど問題ない精度レベルである。   Hybrid navigation is a combination of satellite navigation and map matching, and it rationally estimates the position of the vehicle and identifies the road on which it is traveling, taking into account the errors between autonomous navigation and satellite navigation. (See Patent Document 2). In hybrid navigation, for example, the position of a vehicle is detected using a map matching method in normal times. When the vehicle position cannot be detected by the map matching method, the vehicle position and direction are detected by satellite navigation to estimate the vehicle position, and the vehicle position is detected in consideration of consistency with the road map data. To do. With hybrid navigation, except for special cases, there is almost no possibility of mistaken roads on which vehicles are traveling, and the positional accuracy in the direction of the road is within an error range of about 10 m on average. In the target navigation, the accuracy level is almost no problem in practical use.

一方、歩行者が携帯する携帯電話又は簡易型ナビゲーション装置等の携帯機器では、GPS衛星又は基地局との通信を用いて、歩行者の現在位置を検出する方法が実用化されている。GPS衛星から電波を受信して位置を検出する場合、GPS衛星の受信状態が良いときには、位置誤差が10〜20m程度であるが、都心のビル等の建造物の谷間又は高架下の道路などでは、位置を検出することが不能となる場合、あるいはマルチパス等の影響により位置誤差が数百m程度になり正確な位置が求められない場合がある。特に、歩行者の場合、車両等の移動体と異なり、建造物の近くを建造物に沿って歩く傾向があるため、GPS衛星からの電波の受信レベルが低下する。   On the other hand, in portable devices such as a mobile phone or a simple navigation device carried by a pedestrian, a method for detecting the current position of the pedestrian using communication with a GPS satellite or a base station has been put into practical use. When detecting the position by receiving radio waves from GPS satellites, if the GPS satellite reception is good, the position error is about 10-20m, but in the valleys of buildings such as buildings in the city center or roads under elevated In some cases, it becomes impossible to detect the position, or the position error becomes several hundred meters due to the influence of multipath or the like, and an accurate position cannot be obtained. In particular, in the case of pedestrians, unlike mobile objects such as vehicles, there is a tendency to walk near buildings along the buildings, so the reception level of radio waves from GPS satellites decreases.

また、従来の携帯機器で歩行者の位置を地図上に表示するものがあるが、GPS衛星からの電波により測位した位置に近い地図上の道路に歩行者の位置を単に表示するだけであり、歩行者の歩行軌跡、道路以外に歩行者が歩行可能な領域、このような歩行可能な領域と道路との接続性などは全く考慮されていない。このため、道路間隔の狭い細街路を歩行するような場合、あるいは、GPS衛星の電波の受信レベルが劣化した場合には、時間経過に伴って歩行者の位置が地図上の道路を頻繁に飛ぶという事態が発生する。   In addition, there is a conventional portable device that displays the position of the pedestrian on the map, but it simply displays the position of the pedestrian on the road on the map close to the position measured by the radio wave from the GPS satellite, No consideration is given to the walking trajectory of the pedestrian, the area where the pedestrian can walk other than the road, and the connectivity between the walking area and the road. For this reason, when walking on narrow streets with narrow road intervals, or when the radio wave reception level of GPS satellites deteriorates, the position of the pedestrian frequently flies over the road on the map over time. This happens.

また、車両の場合と異なり歩行者の場合には屋外のみならず屋内に入る頻度が高く、建物などの内部に歩行者が入った場合には、GPS衛星からの電波をほとんど受信することができず、このような場合に、基地局との通信が不可能であると位置検出を行うことが全くできないという事態に陥る。仮に基地局との通信が可能だとしても、位置検出の精度は格段に低下してしまう。   Also, unlike the case of vehicles, pedestrians frequently enter indoors as well as outdoors. When pedestrians enter buildings, they can receive almost all radio waves from GPS satellites. In such a case, if the communication with the base station is impossible, the position cannot be detected at all. Even if communication with the base station is possible, the accuracy of position detection is greatly reduced.

従来は、携帯機器を用いた位置検出では、だいたいの位置が分かれば、歩行者が最終的な位置を判断することも可能なので、ある程度の誤差があっても使用に耐えるものであった。しかし、近年、携帯機器保有者の防犯の必要性、あるいは車両との交通事故の防止の必要性が増し、安全又は安心の観点から、より高精度の位置検出が必要になってきており、少なくとも、道路間隔の狭い細街路での道路特定、建造物の特定、高架下等での位置精度向上が要求されてきている。   Conventionally, in position detection using a portable device, if a general position is known, a pedestrian can also determine the final position, so that it can be used even if there is some error. However, in recent years, the necessity of crime prevention for mobile device owners or the prevention of traffic accidents with vehicles has increased, and more accurate position detection has become necessary from the viewpoint of safety or security. There is a demand for improvement of position accuracy in narrow streets with narrow road intervals, identification of buildings, underpasses, and the like.

このような状況にあって、携帯機器を用いた位置検出においても、GPS衛星による位置検出だけでなく、自立航法を利用するもの、あるいは地図マッチング法を利用するものが提案されている。   Under such circumstances, in position detection using a portable device, not only position detection by a GPS satellite but also one using a self-contained navigation method or one using a map matching method has been proposed.

例えば、歩行者の歩幅から距離を算出する装置(特許文献3、4参照)、地磁気方位センサ又は角速度センサ及び加速度センサによる自立航法を用いて、GPSデータを補正し、あるいはGPSデータを取得できない場合に自立航法を用いる方法(特許文献5参照)、測定地点の地磁気の垂直成分を記憶しておき、3軸地磁気センサで検出したデータから、水平面に対する傾斜角度を算出し、これをもとに方位を補正する方法(特許文献6参照)が開示されている。
特開昭63−148115号公報 特開平2−275310号公報 特開平8−68643号公報 特開平9−89584号公報 特開2004−233058号公報 特開昭63−27711号公報
For example, when GPS data is corrected or GPS data cannot be acquired using a device that calculates a distance from the pedestrian's stride (see Patent Documents 3 and 4), self-contained navigation using a geomagnetic orientation sensor, an angular velocity sensor, and an acceleration sensor A method using self-contained navigation (see Patent Document 5), storing the geomagnetic vertical component of the measurement point, calculating the tilt angle with respect to the horizontal plane from the data detected by the 3-axis geomagnetic sensor, and based on this Is disclosed (see Patent Document 6).
JP-A-63-148115 JP-A-2-275310 JP-A-8-68643 Japanese Patent Laid-Open No. 9-89584 JP 2004-233058 A JP-A-63-27711

しかしながら、従来の携帯機器による自立航法は、携帯機器に内蔵されたセンサの姿勢が不変であるという前提、あるいは、センサの検出軸が歩行者座標系(例えば、歩行者の移動方向に対して水平横方向をx軸、歩行者の移動方向をy軸、鉛直方向をz軸)のいずれかの軸の回りだけに回転した場合に限定するというセンサの姿勢が限定的な条件を満たすという前提が必要であった。   However, the conventional self-contained navigation by the portable device is based on the premise that the attitude of the sensor built in the portable device is unchanged, or the detection axis of the sensor is horizontal to the pedestrian coordinate system (for example, horizontal to the moving direction of the pedestrian). Assuming that the sensor posture satisfies a limited condition when it is rotated only around one of the x-axis, the pedestrian movement direction is the y-axis, and the vertical direction is the z-axis). It was necessary.

車両に設置された機器の場合であれば、車両と機器との相対的な姿勢は不変であるため、車両座標系から見た姿勢は不変である。また、車両の振動も比較的微小であるため、水平面上を直線走行している限り、道路座標系から見た姿勢の変動も微小である。   In the case of a device installed in a vehicle, since the relative posture between the vehicle and the device is unchanged, the posture viewed from the vehicle coordinate system is unchanged. In addition, since the vibration of the vehicle is relatively minute, as long as the vehicle travels linearly on a horizontal plane, the posture variation seen from the road coordinate system is also minute.

しかし、歩行者の場合には、携帯機器を手に持って見ている場合だけであれば、携帯機器の姿勢をある程度限定することが可能であるが、一般的には、歩行者が携帯機器を手に持っているとは限らず、携帯機器の姿勢は不確定である。また、歩行者が歩行する場合には、歩行者の歩行に伴って携帯機器(内蔵のセンサも含む)も振動するため、歩行者から見ても、携帯機器の姿勢が常時振動して変化する。従って、自立航法を利用して歩行者の位置を検出するためには、歩行者が携帯する携帯機器の姿勢を常時特定する必要があった。   However, in the case of a pedestrian, it is possible to limit the posture of the portable device to some extent only when the portable device is held in hand. Is not always held in the hand, and the attitude of the mobile device is uncertain. In addition, when a pedestrian walks, the mobile device (including the built-in sensor) also vibrates as the pedestrian walks. Therefore, even when viewed from the pedestrian, the posture of the mobile device constantly vibrates and changes. . Therefore, in order to detect the position of a pedestrian using self-contained navigation, it is necessary to always specify the posture of the portable device carried by the pedestrian.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる姿勢特定装置、該姿勢特定装置を備えた移動方位特定装置、該移動方位特定装置を備えた位置特定装置、前記姿勢特定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び姿勢特定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a posture specifying device that can specify its own posture even when a pedestrian carries it, a moving direction specifying device including the posture specifying device, and the movement It is an object of the present invention to provide a position specifying device provided with an azimuth specifying device, a computer program for realizing the posture specifying device, and a posture specifying method.

第1発明に係る姿勢特定装置は、基準直交3次元座標の座標軸に対する自身の姿勢を特定する姿勢特定装置であって、前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行う変換手段と、3軸加速度センサと、前記変換手段で行う座標変換及び前記3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出する角度算出手段と、前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出する変量算出手段とを備え、前記角度算出手段は、前記変換手段で行う座標変換に前記変量算出手段で算出した加速度変量及び前記記憶手段に記憶した情報を用いるようにしてあり、前記角度算出手段で算出した角度により自身の姿勢を特定するように構成してあることを特徴とする。 An attitude specifying device according to a first aspect of the invention is an attitude specifying device that specifies its own attitude with respect to a coordinate axis of a reference orthogonal three-dimensional coordinate, and has an axis that forms an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinate. Conversion means for performing coordinate conversion between orthogonal three-dimensional coordinates and the reference orthogonal three-dimensional coordinates, a three-axis acceleration sensor, coordinate conversion performed by the conversion means, and the apparatus orthogonal three-dimensional detected by the three-axis acceleration sensor An angle calculation unit that calculates the angle using an acceleration component at coordinates, a storage unit that stores information indicating the relationship between the acceleration components of each axis in the reference orthogonal three-dimensional coordinates, and the three-axis acceleration sensor and a variable calculating means for calculating the time or the acceleration variable in accordance with the sum of an appropriate number of times detected acceleration, the angle calculation means, said calculated in variable calculation means to the coordinate transformation performed by the conversion means Yes as using information stored in the acceleration variables and the storage means, characterized in that is arranged to identify said angle calculating means its orientation by the calculated angle.

発明に係る姿勢特定装置は、第1発明において、前記角度算出手段は、前記変換手段で行う座標変換に前記基準直交3次元座標での重力加速度を用いるように構成してあることを特徴とする。 Posture identifying apparatus according to the second invention, Oite the first shot bright, the angle calculating means is configured to use the gravitational acceleration at the reference orthogonal three-dimensional coordinate in the coordinate conversion performed by the conversion means It is characterized by that.

発明に係る姿勢特定装置は、第1発明又は明において、歩行者による携帯が可能であり、携帯時の自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化に応じて、自身の姿勢を特定するか否かを判定する判定手段を備えることを特徴とする。 Posture identifying apparatus according to the third invention, Oite the first invention or the second shot bright, it is possible mobile by pedestrians, according to the change of the walking characteristics of the posture change or pedestrians when carrying its own It is characterized by comprising determination means for determining whether or not to identify its own posture.

発明に係る姿勢特定装置は、第発明において、前記3軸加速度センサで検出した加速度の絶対値と所定の加速度閾値とを比較する加速度比較手段を備え、前記判定手段は、前記絶対値が前記加速度閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする。 A posture specifying apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes, in the third aspect of the invention, an acceleration comparison unit that compares an absolute value of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor with a predetermined acceleration threshold value, and the determination unit includes the absolute value. Is greater than the acceleration threshold value, it is determined that it is determined not to specify its own posture.

発明に係る姿勢特定装置は、第発明において、前記3軸加速度センサで検出した加速度の変動により、歩行周期、歩数又は歩行速度の変化を検知する検知手段を備え、前記判定手段は、前記検知手段で変化を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする。 A posture specifying apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes, in the third aspect of the invention, a detection unit that detects a change in the walking cycle, the number of steps, or the walking speed based on a change in acceleration detected by the three-axis acceleration sensor. When the change is detected by the detection means, it is determined that the posture of the device is not specified.

発明に係る姿勢特定装置は、第発明において、前記判定手段は、前記検知手段で歩行停止を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする。 A posture specifying apparatus according to a sixth aspect of the invention is characterized in that, in the fifth aspect of the invention, the determination unit determines that the posture of the determination is not specified when the stop is detected by the detection unit. To do.

発明に係る姿勢特定装置は、第発明において、方位センサと、該方位センサで検出した方位角と所定の方位角閾値とを比較する方位角比較手段とを備え、前記判定手段は、前記方位角が前記方位角閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする。 The posture specifying device according to a seventh aspect of the present invention comprises, in the third aspect , an azimuth sensor, and an azimuth angle comparison unit that compares the azimuth angle detected by the azimuth sensor with a predetermined azimuth angle threshold value. When the azimuth angle is larger than the azimuth angle threshold, it is determined that the posture is not specified.

発明に係る姿勢特定装置は、第1発明乃至第発明のいずれか1つにおいて、前記角度算出手段で算出した角度の信頼性を前記変換手段で行う座標変換を用いて評価する評価手段と、該評価手段で信頼性が低いと評価した場合、算出した角度を無効にする無効手段とを備えることを特徴とする。 In any one of the first to seventh inventions, the posture specifying apparatus according to the eighth invention is an evaluation unit that evaluates the reliability of the angle calculated by the angle calculation unit using coordinate conversion performed by the conversion unit. And an invalidating unit that invalidates the calculated angle when the evaluation unit evaluates that the reliability is low.

発明に係る姿勢特定装置は、第1発明乃至第発明のいずれか1つにおいて、複数の時点に亘って前記角度算出手段で算出した角度を記憶する記憶手段と、前記角度算出手段で算出した角度と前記記憶手段で記憶した角度との角度差を算出する角度差算出手段と、該角度差算出手段で算出した角度差が所定の閾値より大きい場合、前記角度算出手段で算出した角度を無効にする無効手段とを備えることを特徴とする。 In any one of the first to seventh inventions, the posture specifying device according to the ninth invention comprises a storage means for storing the angles calculated by the angle calculation means over a plurality of time points, and the angle calculation means. An angle difference calculating means for calculating an angle difference between the calculated angle and an angle stored in the storage means, and an angle calculated by the angle calculating means when the angle difference calculated by the angle difference calculating means is larger than a predetermined threshold value. And an invalidating means for invalidating.

10発明に係る移動方位特定装置は、第1発明乃至第発明のいずれか1つに係る姿勢特定装置と、3軸地磁気センサと、前記変換手段で行う座標変換に前記3軸地磁気センサで検出した前記装置直交3次元座標での地磁気成分及び前記角度算出手段で算出した角度を用いて前記基準直交3次元座標の2軸で特定される基準面上の各軸の地磁気成分を算出する地磁気算出手段と、該地磁気算出手段で算出した地磁気成分により自身の移動方位を特定する方位特定手段とを備えることを特徴とする。 A moving azimuth specifying device according to a tenth aspect of the invention is the three-axis geomagnetic sensor for coordinate conversion performed by the posture specifying device according to any one of the first to ninth inventions, a three-axis geomagnetic sensor, and the converting means. Using the detected geomagnetic component at the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates and the angle calculated by the angle calculation means, the geomagnetism of each axis on the reference plane specified by the two axes of the reference orthogonal three-dimensional coordinates is calculated. It is characterized by comprising: a calculating means; and an azimuth specifying means for specifying its own moving azimuth by the geomagnetic component calculated by the geomagnetism calculating means.

11発明に係る位置特定装置は、第10発明に係る移動方位特定装置と、移動距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段で検出した移動距離及び前記移動方位特定装置で特定した移動方位に基づいて自身の位置を特定する位置特定手段とを備えることを特徴とする。 A position specifying device according to an eleventh aspect of the invention is a moving direction specifying device according to the tenth aspect of the invention, a distance detecting means for detecting a moving distance, a moving distance detected by the distance detecting means, and a movement specified by the moving direction specifying device. And a position specifying means for specifying its own position based on the azimuth.

12発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、基準直交3次元座標の座標軸に対する装置の姿勢を特定する手段として機能させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行う変換手段と、該変換手段で行う座標変換及び3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出する角度算出手段と、前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出する変量算出手段として機能させ、前記角度算出手段は、前記変換手段で行う座標変換に前記変量算出手段で算出した加速度変量及び前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を用いるようにしてあり、さらに、算出した角度により自身の姿勢を特定する特定手段として機能させることを特徴とする。 A computer program according to a twelfth aspect of the present invention is a computer program for causing a computer to function as means for specifying the posture of the apparatus with respect to the coordinate axes of the reference orthogonal three-dimensional coordinate, And an apparatus having an axis that forms an arbitrary angle and a conversion means for performing coordinate conversion between the orthogonal 3D coordinates of the apparatus and the reference orthogonal 3D coordinates, and the apparatus detected by the coordinate conversion performed by the conversion means and a 3-axis acceleration sensor An angle calculation means for calculating the angle using an acceleration component in orthogonal three-dimensional coordinates, and a variable calculation for calculating an acceleration variable according to an added value of acceleration detected for an appropriate time or an appropriate number of times by the 3-axis acceleration sensor. And the angle calculation means performs the acceleration variable calculated by the variable calculation means for the coordinate conversion performed by the conversion means, and the Yes as using information indicating a relationship between the acceleration components of each axis in the quasi-orthogonal three-dimensional coordinates, further characterized in that to function as a specific means for identifying its position by the calculated angle.

13発明に係る姿勢特定方法は、基準直交3次元座標の座標軸に対する自身の姿勢を特定するための姿勢特定装置で姿勢を特定する姿勢特定方法であって、前記姿勢特定装置は、前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行い、該座標変換に3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出し、前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出し、算出した加速度変量及び前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を前記座標変換に用い、算出した角度により自身の姿勢を特定することを特徴とする。 A posture specifying method according to a thirteenth aspect of the present invention is a posture specifying method for specifying a posture with a posture specifying device for specifying its own posture with respect to a coordinate axis of a reference orthogonal three-dimensional coordinate, wherein the posture specifying device includes the reference orthogonal The apparatus orthogonality detected by a three-axis acceleration sensor for coordinate conversion between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates having an axis that forms an arbitrary angle with each axis of the three-dimensional coordinates and the reference orthogonal three-dimensional coordinates. The angle is calculated using an acceleration component in three-dimensional coordinates, an acceleration variable corresponding to an added value of acceleration detected for an appropriate time or an appropriate number of times by the 3-axis acceleration sensor is calculated, and the calculated acceleration variable and the Information indicating the relationship between the acceleration components of the respective axes in the reference orthogonal three-dimensional coordinates is used for the coordinate conversion, and the posture of the apparatus is specified by the calculated angle.

第1発明、第12発明及び第13発明にあっては、基準直交3次元座標を(x、y、z)とする。基準直交3次元座標(x、y、z)は、例えば、3つの座標軸のうちの2軸(x軸、y軸)で特定される基準面を有する。基準面は、例えば、歩行者が歩行する道路又は通路の面に平行な面とすることができる。また、y軸方向を歩行者の歩行方向とし、x軸を歩行者の歩行方向に対して右横方向、z軸を鉛直方向とすることができる。基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標を(X、Y、Z)とし、基準直交3次元座標(x、y、z)に対する装置直交3次元座標(X、Y、Z)の回転角を、それぞれα(ピッチ角)、β(ロール角)、γ(ヨー角)とし、すべて右ねじの進む方向を正とする。この場合、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間では、回転角α、β、γをパラメータとする所定の変換式(変換手段)が成立する。 In the first invention, the twelfth invention and the thirteenth invention, the reference orthogonal three-dimensional coordinate is (x, y, z). The reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) have, for example, a reference surface specified by two axes (x axis, y axis) of three coordinate axes. The reference plane can be, for example, a plane parallel to the plane of the road or passage on which the pedestrian walks. Also, the y-axis direction can be the pedestrian walking direction, the x-axis can be the right lateral direction with respect to the pedestrian walking direction, and the z-axis can be the vertical direction. The apparatus orthogonal three-dimensional coordinates with respect to the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z), where the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates having an axis that makes an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinates are (X, Y, Z) The rotation angles of (X, Y, Z) are α (pitch angle), β (roll angle), and γ (yaw angle), respectively, and the direction in which the right screw advances is positive. In this case, between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z), a predetermined conversion formula (conversion) using the rotation angles α, β, γ as parameters. Means) is established.

この変換式と3軸加速度センサで検出した装置直交3次元座標(X、Y、Z)での加速度成分を用いて角度(α、β)を算出する。この場合、3軸加速度センサの各軸をX軸、Y軸、Z軸とすることができる。また、仮にヨー角γが0又は予め分かっている場合には、姿勢特定装置は、算出した角度により自身の姿勢を特定することができる。すなわち、基準となる基準直交3次元座標(x、y、z)に対する回転角を求めることにより、自身の姿勢を特定する。3軸加速度センサを用いることにより、歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる。   The angle (α, β) is calculated using this conversion formula and the acceleration component at the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) detected by the three-axis acceleration sensor. In this case, each axis of the triaxial acceleration sensor can be an X axis, a Y axis, and a Z axis. Further, if the yaw angle γ is 0 or known in advance, the posture specifying device can specify its own posture based on the calculated angle. That is, the orientation of the subject is specified by obtaining the rotation angle with respect to the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) serving as a reference. By using a three-axis acceleration sensor, even when a pedestrian carries it, his / her posture can be specified.

また、基準直交3次元座標(x、y、z)での各軸の加速度成分の関係を示す情報を記憶しておく。例えば、x軸(歩行者の真横方向)、y軸(歩行方向)、z軸(鉛直方向)の加速度成分をそれぞれv1、v2、v3とする。また、各加速度成分の大きさは、鉛直方向の加速度成分が最も大きく、歩行方向及び歩行者の真横方向の加速度成分は鉛直方向の加速度成分と比例関係にあるとすることができ、各軸の加速度成分の関係を示す情報として、例えば、v1=s1・v3、v2=s2・v3と表わすことができる。なお、s1、s2は適宜の比例係数である。3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出する。装置直交3次元座標(X、Y、Z)での加速度変量の算出は、例えば、3軸加速度センサで検出した加速度の最大値又は最小値(負の最大値)を検出し、これを適宜の時間に亘って、あるいは、適宜の個数について積分又は平均することにより求めることができる。 In addition , information indicating the relationship between the acceleration components of the respective axes at the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) is stored. For example, the acceleration components of the x-axis (right lateral direction of the pedestrian), the y-axis (walking direction), and the z-axis (vertical direction) are v1, v2, and v3, respectively. In addition, the magnitude of each acceleration component is the largest in the vertical direction, and the acceleration component in the walking direction and the lateral direction of the pedestrian is proportional to the acceleration component in the vertical direction. As information indicating the relationship between the acceleration components, for example, v1 = s1 · v3 and v2 = s2 · v3 can be expressed. Note that s1 and s2 are appropriate proportional coefficients. An acceleration variable corresponding to the added value of the acceleration detected for an appropriate time or an appropriate number of times by the three-axis acceleration sensor is calculated. The calculation of the acceleration variable in the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) is performed by, for example, detecting the maximum value or the minimum value (negative maximum value) of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor. It can be determined over time or by integrating or averaging over an appropriate number.

これにより、基準直交3次元座標(x、y、z)と装置直交3次元座標(X、Y、Z)との両者で加速度を平均化したデータを用いた変換を行うことができる。すなわち、装置直交3次元座標(X、Y、Z)の各軸の加速度変量を直交3次元座標(x、y、z)の各軸の加速度成分に写像することができる。装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の所定の変換式(変換手段)を用いる場合に、算出した加速度変量及び記憶した加速度成分を用いることにより、ヨー角γを算出する。これにより、ヨー角γが不確定な場合であっても、歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる。   Thereby, it is possible to perform conversion using data obtained by averaging accelerations in both the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) and the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z). That is, the acceleration variable of each axis of the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) can be mapped to the acceleration component of each axis of the orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z). Calculated acceleration variables and stored accelerations when using a predetermined conversion formula (conversion means) between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) By using the component, the yaw angle γ is calculated. Thereby, even when the yaw angle γ is indeterminate, even when a pedestrian carries it, his / her posture can be specified.

発明にあっては、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の所定の変換式(変換手段)を用いる場合に、基準直交3次元座標(x、y、z)での重力加速度gを用いる。重力加速度gは、x軸成分及びy軸成分が0であり、z軸成分がgとなる。これにより、歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる。 In the second invention, when using a predetermined conversion formula (conversion means) between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z), Gravitational acceleration g at reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) is used. In the gravitational acceleration g, the x-axis component and the y-axis component are 0, and the z-axis component is g. Thereby, even when a pedestrian carries, own posture can be specified.

発明にあっては、携帯時の自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化(例えば、歩行停止の有無、歩行方向の変化など)に応じて、自身の姿勢を特定するか否かを判定する。歩行者の歩行特性の変化がなく一定のリズムで歩行し、携帯機器(姿勢特定装置)の姿勢も変化しない場合には、3軸加速度センサで検出するデータも歩行に伴う周期性があり、データの最大値又は最小値等にも大きな変動がない。しかし、自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化がある場合には、3軸加速度センサで検出するデータにも予期しない変動が含まれるため、このような場合には自身の姿勢を特定しないようにする。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the third invention, whether or not to identify one's posture in accordance with a change in own posture when carrying or a change in walking characteristics of a pedestrian (for example, whether or not walking is stopped, a change in walking direction, etc.) Determine. If there is no change in the walking characteristics of the pedestrian and the pedestrian walks at a constant rhythm, and the posture of the mobile device (posture specifying device) does not change, the data detected by the three-axis acceleration sensor also has periodicity associated with walking. There are no significant fluctuations in the maximum value or minimum value of. However, if there is a change in the posture of the person or the walking characteristics of the pedestrian, the data detected by the three-axis acceleration sensor also includes unexpected fluctuations. In such a case, the posture of the person is not specified. Like that. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

発明にあっては、3軸加速度センサで検出した加速度の絶対値と所定の加速度閾値とを比較し、検出した加速度の絶対値が加速度閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。例えば、ポケット又はカバンに保持していた携帯機器(姿勢特定装置)を取り出す場合、ポケット又はカバン等に携帯機器を収める場合、携帯機器を持つ手を持ち替えた場合、あるいは携帯機器を入れたカバンの姿勢が変化する場合には、携帯機器の姿勢も変化し、少なくとも一時的に3軸加速度センサで検出した加速度の絶対値が大きく変化する。このような状態でも加速度データを用いて自身の姿勢を特定した場合には、正しい姿勢を求めることができないので、検出した加速度の絶対値が加速度閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the fourth invention, the absolute value of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor is compared with a predetermined acceleration threshold value, and if the detected absolute value of the acceleration is larger than the acceleration threshold value, it is determined that the posture is not specified. To do. For example, when a portable device (posture specifying device) held in a pocket or bag is taken out, when a portable device is stored in a pocket or bag, etc., when a hand holding the portable device is changed, or in a bag containing a portable device When the posture changes, the posture of the mobile device also changes, and at least temporarily, the absolute value of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor changes greatly. Even in such a state, if the posture is specified using acceleration data, the correct posture cannot be obtained. Therefore, if the detected absolute value of acceleration is larger than the acceleration threshold, it is determined that the posture is not specified. To do. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

発明にあっては、携帯機器(姿勢特定装置)の姿勢が変化しない場合には、3軸加速度センサで検出するデータも歩行に伴う周期性があり、歩行周期、歩数又は歩行速度などは大きな変動がなく略一定である。しかし、携帯機器の姿勢が変化した場合には、歩行周期、歩数又は歩行速度等も変化する。3軸加速度センサで検出した加速度の変動により、歩行周期、歩数又は歩行速度の変化を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。これにより、携帯機器の姿勢が変化した場合には、自身の姿勢を特定しないようにして、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the fifth invention, when the posture of the portable device (posture specifying device) does not change, the data detected by the triaxial acceleration sensor also has periodicity accompanying walking, and the walking cycle, the number of steps, the walking speed, etc. There is no big fluctuation and it is almost constant. However, when the posture of the mobile device changes, the walking cycle, the number of steps, the walking speed, etc. also change. When a change in the walking cycle, the number of steps, or the walking speed is detected based on a change in the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor, it is determined that the posture is not specified. As a result, when the posture of the mobile device changes, it is possible not to specify its own posture, but to prevent the specification of an incorrect posture and improve the accuracy.

発明にあっては、歩行停止を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。歩行者が歩行停止した場合には、例えば、携帯機器(姿勢特定装置)をポケット又はカバン等から取り出すことが考えられ、携帯機器の姿勢が変化する可能性が高いため、このような場合には、自身の姿勢を特定しないようにすることで、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the sixth aspect of the invention, when the stop of walking is detected, it is determined that its own posture is not specified. When a pedestrian stops walking, for example, it may be possible to take out the mobile device (posture specifying device) from a pocket or a bag, and the posture of the mobile device is likely to change. By not specifying the posture of itself, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and improve the accuracy.

発明にあっては、方位センサ(例えば、地磁気センサ)で検出した方位角と所定の方位角閾値とを比較し、方位角が方位角閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。例えば、歩行者が歩行方位を大きく変えた場合、加速度データを用いて自身の姿勢を特定したときには、正しい姿勢を求めることができないおそれがあるので、検出した方位角が方位角閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the seventh invention, an azimuth angle detected by an azimuth sensor (for example, a geomagnetic sensor) is compared with a predetermined azimuth angle threshold value, and if the azimuth angle is larger than the azimuth angle threshold value, it is determined that its own posture is not specified. To do. For example, if the pedestrian has greatly changed the walking azimuth, when the posture is specified using acceleration data, the correct posture may not be obtained, so if the detected azimuth is greater than the azimuth threshold, It is determined that its own posture is not specified. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

発明にあっては、算出した角度の信頼性を、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の変換式(変換手段)を用いて評価し、信頼性が低いと評価した場合、算出した角度を無効にする。例えば、3軸加速度センサで検出した加速度データが上述の変換式を充足するか否かを判定し、充足しない場合に信頼性が低いと判定することができる。なお、無効にするとは、例えば、算出した角度を積極的に棄却してもよく、あるいは、算出した角度を棄却することなく使用しないようにすることなどを含む。これにより、仮に姿勢を特定するための角度が求めることができた場合でも、算出結果の信頼性が低いときには、算出結果を無効にし、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the eighth invention, the reliability of the calculated angle is expressed by a conversion formula (conversion means) between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z). ) And the calculated angle is invalidated if the reliability is low. For example, it can be determined whether or not the acceleration data detected by the three-axis acceleration sensor satisfies the above-described conversion formula, and if it is not satisfied, it can be determined that the reliability is low. Note that invalidation includes, for example, positively rejecting the calculated angle or not using the calculated angle without rejecting it. As a result, even if the angle for specifying the posture can be obtained, if the reliability of the calculation result is low, the calculation result is invalidated, and the accuracy is improved by preventing the wrong posture from being specified. Can do.

発明にあっては、複数の時点に亘って算出した角度を記憶しておく。これにより、過去に算出したデータを収集する。新たに算出した角度と記憶した角度との角度差を算出し、算出した角度差が所定の閾値より大きい場合、算出した角度を無効にする。例えば、算出したデータが過去に算出したデータに比べて、その差異が大きい場合には、3軸加速度センサで検出した加速度データに何らかの異常が含まれると判断して、算出結果には信頼性がないとし算出結果を無効にする。なお、無効にするとは、例えば、算出した角度を積極的に棄却してもよく、あるいは、算出した角度を棄却することなく使用しないようにすることなどを含む。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。 In the ninth invention, the angles calculated over a plurality of time points are stored. Thereby, data calculated in the past is collected. An angle difference between the newly calculated angle and the stored angle is calculated, and if the calculated angle difference is greater than a predetermined threshold, the calculated angle is invalidated. For example, when the calculated data is larger than the previously calculated data, it is determined that the acceleration data detected by the triaxial acceleration sensor includes some abnormality, and the calculated result is reliable. Otherwise, the calculation result is invalidated. Note that invalidation includes, for example, positively rejecting the calculated angle or not using the calculated angle without rejecting it. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

10発明にあっては、算出したピッチ角α、ロール角β、ヨー角γ、3軸地磁気センサで検出した装置直交3次元座標(X、Y、Z)の各軸の地磁気、及び基準直交3次元座標(x、y、z)での地磁気(例えば、z軸成分の地磁気)を用いて、基準面上(例えば、水平面)で直交する2軸(例えば、x軸及びy軸)の地磁気成分を算出し、算出した地磁気成分により自身の移動方位を特定する。例えば、地磁気のx軸成分及びy軸成分をそれぞれmx、myとする。また、歩行者の歩行方位(y軸の向き)と真東との方位角をθ(反時計回りを正)とすると、tanθ=my/mxにより方位角θを求めることができる。θが0の場合、歩行方位は真東であり、θがπ/2の場合、歩行方位は真北となる。3軸加速度センサ及び3軸地磁気センサを用いることにより、歩行者の歩行方位を求めることができる。 In the tenth invention, the calculated pitch angle α, roll angle β, yaw angle γ, geomagnetism of each axis of the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) detected by the triaxial geomagnetic sensor, and reference orthogonality Using geomagnetism (eg, geomagnetism of the z-axis component) at three-dimensional coordinates (x, y, z), geomagnetism of two axes (eg, x-axis and y-axis) orthogonal to each other on the reference plane (eg, horizontal plane) The component is calculated, and its own moving direction is specified by the calculated geomagnetic component. For example, the x-axis component and the y-axis component of geomagnetism are mx and my, respectively. If the azimuth angle between the walking azimuth of the pedestrian (the direction of the y-axis) and the true east is θ (counterclockwise is positive), the azimuth angle θ can be obtained by tan θ = my / mx. When θ is 0, the walking direction is true east, and when θ is π / 2, the walking direction is true north. By using the three-axis acceleration sensor and the three-axis geomagnetic sensor, the walking direction of the pedestrian can be obtained.

11発明にあっては、移動距離を検出するとともに、移動方位を特定することにより、自身の位置を特定する。移動距離の検出は、例えば、距離センサを用いることができる。また、移動方位の特定は、3軸加速度センサ及び3軸地磁気センサを用いることができる。これにより、GPS衛星からの電波の受信レベルが不十分又は受信できない状態であっても、自立航法又は地図マッチング法により歩行者の位置を特定することができる。
In the eleventh aspect of the invention, the own position is specified by detecting the moving distance and specifying the moving direction. For example, a distance sensor can be used to detect the movement distance. Moreover, a triaxial acceleration sensor and a triaxial geomagnetic sensor can be used for specifying the moving direction. Thereby, even if the reception level of the radio wave from the GPS satellite is insufficient or cannot be received, the position of the pedestrian can be specified by the self-contained navigation or the map matching method.

本発明にあっては、歩行者が携帯した場合でも自身の姿勢を特定することができる。   In the present invention, even when a pedestrian carries it, his / her posture can be specified.

以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る位置特定装置としての位置検出装置100の構成の一例を示すブロック図である。位置検出装置100は、歩行者(自転車で走行する歩行者も含む)が携帯可能であって、後述するように自身の姿勢を特定する機能、歩行者の移動方位(歩行方位)を検出する機能、歩行者の位置を検出する機能などを有する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a position detecting device 100 as a position specifying device according to the present invention. The position detection device 100 is portable for pedestrians (including pedestrians traveling on bicycles) and has a function of specifying its own posture and a function of detecting a pedestrian's moving direction (walking direction) as will be described later. And a function of detecting the position of a pedestrian.

位置検出装置100は、装置全体を制御する制御部10、通信部11、測位部20、GPS12、地図データベース13、姿勢特定装置としての姿勢特定部30、方位特定部14、記憶部15、操作部16、出力部17、位置検出処理部40などを備えている。また、姿勢特定部30及び方位特定部14などにより移動方位特定装置を構成することができる。なお、GPS12を備えない構成とすることもできる。この場合であっても、自立航法又は地図マッチング法により歩行者の位置を検出することができる。   The position detection device 100 includes a control unit 10 that controls the entire device, a communication unit 11, a positioning unit 20, a GPS 12, a map database 13, a posture specifying unit 30 as a posture specifying device, an orientation specifying unit 14, a storage unit 15, and an operation unit. 16, an output unit 17, a position detection processing unit 40, and the like. In addition, the moving direction specifying device can be configured by the posture specifying unit 30, the direction specifying unit 14, and the like. In addition, it can also be set as the structure which is not equipped with GPS12. Even in this case, the position of the pedestrian can be detected by the self-contained navigation or the map matching method.

測位部20は、距離センサ21、3軸加速度センサ22、3軸地磁気センサ23、方位補正部24、センサ較正部25などを備えている。また、姿勢特定部30は、座標変換部31、角度算出部32、判定部33などを備えている。また、位置検出処理部40は、位置推定部41、誤差算出部42、属性判定部43、歩行挙動判定部44、位置更新部45、信頼度算出部46、評価部47などを備える。   The positioning unit 20 includes a distance sensor 21, a triaxial acceleration sensor 22, a triaxial geomagnetic sensor 23, an orientation correction unit 24, a sensor calibration unit 25, and the like. The posture specifying unit 30 includes a coordinate conversion unit 31, an angle calculation unit 32, a determination unit 33, and the like. The position detection processing unit 40 includes a position estimation unit 41, an error calculation unit 42, an attribute determination unit 43, a walking behavior determination unit 44, a position update unit 45, a reliability calculation unit 46, an evaluation unit 47, and the like.

通信部11は、光ビーコン、電波ビーコン、RFID若しくはDSRC等の路上装置との間で通信を行う狭域通信機能、UHF帯若しくはVHF帯などの無線LAN等の中域通信機能、又は、携帯電話、PHS、多重FM放送若しくはインターネット通信などの広域通信機能を備える。通信部11は、例えば、交差点の周辺を範囲とした無線LAN等の中域通信を利用し、路上装置間の路路間通信、路上装置と車両との路車間通信、又は車々間通信で通信された地図情報又は交差点の信号情報などを取得する。ここで、路上装置としては、例えば、超音波感知器、光ビーコン若しくは画像感知器等の交通情報収集装置、交通情報を文字又は図形で提供する情報板装置、信号制御装置等がある。また、通信部11は、携帯電話等の広域通信を利用することにより、情報処理センタ又は交通管制センタ等のセンタ装置から歩行者の周辺の交差点の信号情報又は地図情報を取得することもできる。   The communication unit 11 is an optical beacon, an electric wave beacon, an RFID or a DSRC, a narrow-area communication function for communicating with a road device, a mid-range communication function such as a wireless LAN such as a UHF band or a VHF band, or a mobile phone Wide-area communication functions such as PHS, multiplex FM broadcasting or Internet communication. The communication unit 11 uses, for example, mid-range communication such as wireless LAN in the vicinity of an intersection, and is communicated by road-to-road communication between road devices, road-to-vehicle communication between road devices and vehicles, or vehicle-to-vehicle communication. Map information or intersection signal information. Here, examples of the road device include a traffic information collection device such as an ultrasonic sensor, an optical beacon, or an image sensor, an information board device that provides traffic information in characters or figures, a signal control device, and the like. Moreover, the communication part 11 can also acquire the signal information or map information of the intersection around a pedestrian from center apparatuses, such as an information processing center or a traffic control center, using wide communication, such as a mobile telephone.

通信部11は、基地局との間で通信を行う通信機能を備え、複数の基地局からの電波を受信し、受信結果を測位部20へ出力する。また、通信部11は、路上装置との狭域通信により得られた通信地点の位置情報を測位部20へ出力する。   The communication unit 11 has a communication function for communicating with the base station, receives radio waves from a plurality of base stations, and outputs reception results to the positioning unit 20. In addition, the communication unit 11 outputs the position information of the communication point obtained by the narrow area communication with the road device to the positioning unit 20.

測位部20は、歩行者の位置を時々刻々(例えば、0.5秒、1秒等の経過の都度、1m、2m等の移動の都度など)測位し(測位位置を求め)、歩行者の移動距離及び移動方位(測位方位)を時刻とともに測位軌跡として記憶部15に記憶する。   The positioning unit 20 measures the position of the pedestrian from time to time (for example, every time 0.5 seconds, 1 second, etc., every 1 m, 2 m, etc.) (determines the positioning position) The moving distance and moving direction (positioning direction) are stored in the storage unit 15 together with the time as a positioning locus.

距離センサ21は、非常に短い時間での速度、移動距離を検出することができる加速度センサ、比較的長い移動距離を検出することができる歩数センサなどを備えている。ここで歩数センサとして、例えば加速度センサを用いれば、歩行のピッチに合わせて生ずる急峻なデータが得られ、この数を計数することにより歩数や歩行速度を求めることができる。また、この場合、自転車に乗ってペダルをこいでいる場合、あるいは、歩道橋又は地下横断通路の階段を上下する場合には、急峻なデータの特性、例えば、ピーク値(歩行の強さ)が異なるため、これにより、ある程度歩行場所を特定することも可能である。これにより、自立航法において歩行者の位置を短時間かつ短距離の歩行毎に検出することができる。なお、都市圏以外で周囲にビル等がなくGPS衛星の測位精度が非常に良好な場合には、歩数センサを使用せず、GPSの位置測位の差により、歩行した距離を算出するようにしてもよい。なお本願では、歩行速度は、歩行ピッチ(単位時間当たりの歩数)を含む概念で用いる。   The distance sensor 21 includes an acceleration sensor that can detect a speed in a very short time, a moving distance, a step sensor that can detect a relatively long moving distance, and the like. Here, for example, if an acceleration sensor is used as the step sensor, steep data generated in accordance with the walking pitch can be obtained, and the number of steps and the walking speed can be obtained by counting this number. Also, in this case, when riding a bicycle and stroking the pedal, or when going up and down the stairs of a pedestrian bridge or an underground crossing passage, the characteristics of steep data, for example, peak values (walking strength) are different. Therefore, it is possible to specify a walking place to some extent. Thereby, the position of a pedestrian can be detected for each short-distance and short-distance walk in self-contained navigation. If the GPS satellite positioning accuracy is very good and there are no buildings or the like outside the metropolitan area, the walking distance is calculated based on the difference in GPS positioning without using the step sensor. Also good. In the present application, the walking speed is used as a concept including a walking pitch (the number of steps per unit time).

3軸加速度センサ22は、相互に直交する3軸(例えば、X軸、Y軸、Z軸)方向の加速度を検出し、検出した加速度を姿勢特定部30へ出力する。   The triaxial acceleration sensor 22 detects acceleration in directions of three axes orthogonal to each other (for example, the X axis, the Y axis, and the Z axis), and outputs the detected acceleration to the posture specifying unit 30.

3軸地磁気センサ23は、相互に直交する3軸(例えば、X軸、Y軸、Z軸)方向の地磁気を検出し、検出した地磁気を姿勢特定部30へ出力する。   The triaxial geomagnetic sensor 23 detects the geomagnetism in the directions of three axes orthogonal to each other (for example, the X axis, the Y axis, and the Z axis), and outputs the detected geomagnetism to the posture specifying unit 30.

方位補正部24は、地図マッチング法により、歩行者が歩行する道路が特定され、歩行者の推定位置が確定し、かつ測位方位(移動方位)が所定の移動距離(例えば、20m)以上変化がない場合に、測位方位を地図上の道路の方位に補正する。なお、方位補正の詳細は後述する。   The azimuth correction unit 24 identifies the road on which the pedestrian walks by map matching, determines the estimated position of the pedestrian, and changes the positioning azimuth (movement azimuth) over a predetermined movement distance (for example, 20 m). If not, the positioning direction is corrected to the direction of the road on the map. Details of the azimuth correction will be described later.

センサ較正部25は、距離センサ21(加速度センサ、歩数センサ)などの較正を行い、例えば、地図マッチング法により2地点間の通過が確実であると判定した場合、その間の道路地図の距離とその間に計測された歩数とから歩数センサを較正する。なお、2地点間の測位軌跡により歩行距離を補正しても良い。   The sensor calibration unit 25 calibrates the distance sensor 21 (acceleration sensor, step count sensor) and the like. For example, when it is determined that the passage between the two points is certain by the map matching method, the distance between the road map and the distance between them The number of steps sensor is calibrated from the number of steps measured in the step. Note that the walking distance may be corrected by a positioning locus between two points.

GPS12は、複数のGPS衛星から電波を受信し、歩行者の位置を測位する。なお、GPS12に加えて、DGPS(ディファレンシャルGPS)を搭載することもできる。DGPSは、予め位置が分かっている基準局から発信されるFM放送又は中波を受信し、GPS12で求めた測位位置のずれを補正することができ、歩行者の位置の精度を向上させることができる。なお、携帯電話の複数の基地局からの電波により位置を概略的に測位する方式とGPSとを複合した形で測位することも可能である。これにより、屋内でGPS衛星からの電波を受信しにくい場合でも、位置精度が悪いものの一応位置を得ることができる確率が高くなる。なお、通常時には、測位部20とGPS12とを用いて、衛星航法又はハイブリッド航法により歩行者の位置を検出することができるが、GPS12で測位することができない場合、測位部20を用いて、自立航法又は地図マッチング法により歩行者の位置を検出することができる。   The GPS 12 receives radio waves from a plurality of GPS satellites and measures the position of the pedestrian. In addition to GPS 12, DGPS (differential GPS) can also be mounted. DGPS can receive FM broadcast or medium wave transmitted from a reference station whose position is known in advance, and can correct the displacement of the positioning position obtained by GPS 12 and can improve the accuracy of the position of the pedestrian. . Note that it is also possible to perform positioning in a form that combines a method of roughly positioning a position with radio waves from a plurality of base stations of a mobile phone and GPS. As a result, even if it is difficult to receive radio waves from GPS satellites indoors, the probability that a position with poor position accuracy can be obtained is increased. Normally, the position of the pedestrian can be detected by satellite navigation or hybrid navigation using the positioning unit 20 and the GPS 12, but if positioning by the GPS 12 cannot be performed, the positioning unit 20 can be used independently. The position of a pedestrian can be detected by navigation or map matching.

姿勢特定部30は、3軸加速度センサ22で検出したデータ(加速度)を用いて、装置の姿勢を特定する。より具体的には、姿勢特定部30は、後述するように、基準となる基準直交3次元座標(x、y、z)に対する回転角α(ピッチ角)、β(ロール角)、γ(ヨー角)を求めることにより、自身の姿勢を特定する。以下、姿勢の特定方法について説明する。   The posture identifying unit 30 identifies the posture of the device using data (acceleration) detected by the triaxial acceleration sensor 22. More specifically, the posture specifying unit 30, as will be described later, has a rotation angle α (pitch angle), β (roll angle), γ (yaw) with respect to a reference orthogonal three-dimensional coordinate (x, y, z) as a reference. The angle is determined to identify its own posture. Hereinafter, a method for specifying the posture will be described.

図2は姿勢を特定するための座標系を示す説明図である。図2に示すように、基準面上で直交する2軸(x軸、y軸)と該2軸に直交する軸(z軸)とを有する基準直交3次元座標を(x、y、z)とする。基準面は、例えば、歩行者が歩行する道路又は通路の面に平行な面とすることができる。なお、道路又は通路が傾斜している場合でも、歩行者は傾斜しないので基準面は水平のままである。また、y軸方向を歩行者の歩行方向とし、x軸を歩行者の歩行方向に対して右横方向、z軸を鉛直方向とすることができる。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a coordinate system for specifying the posture. As shown in FIG. 2, a reference orthogonal three-dimensional coordinate having two axes (x axis, y axis) orthogonal to the reference plane and an axis orthogonal to the two axes (z axis) is (x, y, z). And The reference plane can be, for example, a plane parallel to the plane of the road or passage on which the pedestrian walks. Even when the road or passage is inclined, the reference plane remains horizontal because the pedestrian does not incline. Also, the y-axis direction can be the pedestrian walking direction, the x-axis can be the right lateral direction with respect to the pedestrian walking direction, and the z-axis can be the vertical direction.

次に、基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標を(X、Y、Z)とし、基準直交3次元座標(x、y、z)に対する装置直交3次元座標(X、Y、Z)の回転角を、それぞれα(ピッチ角)、β(ロール角)、γ(ヨー角)とし、すべて右ねじの進む方向を正とする。装置直交3次元座標(X、Y、Z)は、位置検出装置100の座標系を示し、例えば、3軸加速度センサ22の3軸(X軸、Y軸、Z軸)、3軸地磁気センサ23の3軸(X軸、Y軸、Z軸)とすることができる。なお、以下では、説明を簡略化するために、3軸加速度センサ22の3軸(X軸、Y軸、Z軸)と3軸地磁気センサ23の3軸(X軸、Y軸、Z軸)とが同一であるとするが、予め対応する軸同士の角度が分かっていれば、3軸加速度センサ22の3軸と3軸地磁気センサ23の3軸とが同一でなくてもよい。   Next, the apparatus orthogonal three-dimensional coordinate having an axis that makes an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinate (x, y, z) is defined as (X, Y, Z), and the reference orthogonal three-dimensional coordinate (x, The rotation angles of the device orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) with respect to y, z) are α (pitch angle), β (roll angle), and γ (yaw angle), respectively. And The apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) indicate the coordinate system of the position detection apparatus 100, for example, the three axes (X axis, Y axis, Z axis) of the three axis acceleration sensor 22 and the three axis geomagnetic sensor 23. 3 axes (X axis, Y axis, Z axis). In the following, in order to simplify the explanation, the three axes (X axis, Y axis, Z axis) of the three axis acceleration sensor 22 and the three axes (X axis, Y axis, Z axis) of the three axis geomagnetic sensor 23 are used. However, the three axes of the three-axis acceleration sensor 22 and the three axes of the three-axis geomagnetic sensor 23 do not have to be the same as long as the angles of the corresponding axes are known in advance.

座標変換部31は、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の座標変換を行う。すなわち、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の座標変換は、ピッチ角α、ロール角β、ヨー角γをパラメータとした変換式として、式(1)及び式(2)で表わすことができる。   The coordinate conversion unit 31 performs coordinate conversion between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z). That is, coordinate conversion between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) is performed using the pitch angle α, roll angle β, and yaw angle γ as parameters. As conversion equations, they can be expressed by equations (1) and (2).

Figure 0005256846
Figure 0005256846

角度算出部32は、座標変換部31の変換式に、3軸加速度センサ22で検出したデータ(加速度)を適用することにより、ピッチ角α、ロール角β、ヨー角γを算出する。以下、角度の算出方法について説明する。   The angle calculation unit 32 calculates the pitch angle α, the roll angle β, and the yaw angle γ by applying the data (acceleration) detected by the triaxial acceleration sensor 22 to the conversion formula of the coordinate conversion unit 31. Hereinafter, a method for calculating the angle will be described.

3軸加速度センサ22で検出したX軸、Y軸及びZ軸成分の加速度をACX 、ACY 、ACZ とする。また、基準直交3次元座標(x、y、z)での重力加速度gのx軸、y軸、z軸成分は、それぞれ0、0、gとなる。これを式(1)に代入すると、式(3)を得ることができる。また、X軸、Y軸及びZ軸成分の加速度をACX 、ACY 、ACZ には、式(4)の関係が成立する。 The accelerations of the X-axis, Y-axis, and Z-axis components detected by the triaxial acceleration sensor 22 are AC X , AC Y , and AC Z. The x-axis, y-axis, and z-axis components of the gravitational acceleration g at the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) are 0, 0, and g, respectively. By substituting this into equation (1), equation (3) can be obtained. In addition, the relationship of the equation (4) is established between the accelerations of the X-axis, Y-axis, and Z-axis components AC X , AC Y , and AC Z.

Figure 0005256846
Figure 0005256846

重力加速度gは既知であるから、式(3)及び式(4)によりピッチ角α、ロール角βを算出することができる。仮にヨー角γが0であるか、あるいは予め判明している場合には、ピッチ角α、ロール角βを算出することにより、自身の姿勢を特定することができる。   Since the gravitational acceleration g is known, the pitch angle α and the roll angle β can be calculated by the equations (3) and (4). If the yaw angle γ is 0 or is known in advance, the posture of itself can be specified by calculating the pitch angle α and the roll angle β.

位置検出装置100を歩行者が携帯して歩行する場合、位置検出装置100は歩行に合わせて振動し、動的な加速度変動を受ける。図3は歩行時の3軸加速度センサ22で検出する加速度データの一例を示す説明図である。図3の例では、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)とが一致し、歩行者がほぼ真っ直ぐに歩行している状態を示す。   When a pedestrian walks with the position detection device 100 being carried, the position detection device 100 vibrates in accordance with walking and receives a dynamic acceleration fluctuation. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of acceleration data detected by the triaxial acceleration sensor 22 during walking. In the example of FIG. 3, the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) coincide with each other, and a pedestrian is walking almost straight.

図3に示すように、歩行者が歩行している場合、水平面(基準面)上のX軸、Y軸の加速度は、それぞれ動的加速度が影響するものの微小である。一方、Z軸の加速度は、重力に逆らって足を振り上げ、重力の方向に足を下ろす歩行動作の影響、すなわち、鉛直方向の動的加速度の影響を受けて、加速度が大きくなる。   As shown in FIG. 3, when a pedestrian is walking, the X-axis and Y-axis accelerations on the horizontal plane (reference plane) are very small although dynamic acceleration affects them. On the other hand, the acceleration of the Z-axis increases due to the influence of a walking motion that raises the foot against gravity and lowers the foot in the direction of gravity, that is, the influence of dynamic acceleration in the vertical direction.

したがって、この場合には、3軸加速度センサ22の各軸のデータに関して、歩行周期の複数倍を基準としたような平均的な値(例えば、平均値、中央値、最大値と最小値の中間値等であり、以下、これらを「標準値」という。)ACX、ACY、ACZを算出することにより、平均的な加速度を得ることができる。   Therefore, in this case, with respect to the data of each axis of the triaxial acceleration sensor 22, an average value (for example, an average value, a median value, an intermediate value between the maximum value and the minimum value) based on a plurality of times of the walking cycle is used. These are hereinafter referred to as “standard values.”) By calculating ACX, ACY, and ACZ, average acceleration can be obtained.

次に、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)とが一致しない場合について説明する。例えば、X軸及びY軸が水平面(基準面、xy平面)上にない場合である。これは、位置検出装置100が歩行者の衣服のポケット又はカバンなどに収納された場合、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)とが一致するとは限らず、位置検出装置100の姿勢が不確定であるからである。   Next, a case where the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) do not match will be described. For example, there is a case where the X axis and the Y axis are not on the horizontal plane (reference plane, xy plane). This is because when the position detection device 100 is stored in a pocket or a bag of clothes of a pedestrian, the device orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) are obtained. This is because the positions of the position detection device 100 are not always consistent and are not determined.

この場合についても、位置検出装置100は歩行者の歩行に合わせて振動し、動的な加速度変動を受けるものの、歩行に伴う振動以外には大きな振動を受けないと考えることができる。従って、加速度データの標準値ACX、ACY、ACZをそのまま式(3)及び式(4)に適用することができる。   Also in this case, the position detecting device 100 vibrates in accordance with the walking of the pedestrian and receives a dynamic acceleration fluctuation, but can be considered not to receive a large vibration other than the vibration accompanying the walking. Therefore, the standard values ACX, ACY, and ACZ of the acceleration data can be applied to the equations (3) and (4) as they are.

なお、重力加速度gは定数でもよいが、歩行者の位置に応じて変化し得る場合もあり、また、図3の例で示した1gの値が加速度ACZ の最大値と最小値との中間にあるとは限らず、振動を平均化して加速度の標準値を求めたときに偏差を生じ得ることから、重力加速度gに代えて、式(4)を用いるほうが好ましい。 The gravitational acceleration g may be a constant, but may change depending on the position of the pedestrian, and the value of 1 g shown in the example of FIG. 3 is an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the acceleration AC Z. However, it is preferable to use the equation (4) instead of the gravitational acceleration g because a deviation may occur when the average value of the acceleration is obtained by averaging the vibrations.

次に、ヨー角γが不明である場合、3軸加速度センサ22で検出した加速度を用いてヨー角γを算出する方法について説明する。上述の図3は、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)とが一致し、歩行者がほぼ真っ直ぐに歩行している状態において、3軸加速度センサ22で検出した加速度データを示している。従って、歩行者がほぼ真っ直ぐ歩行した場合、基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸の加速度も同様の特性を示す。すなわち、z軸方向(鉛直方向)の加速度が最も大きく、x軸方向(歩行者の真横方向)及びy軸方向(歩行歩行)の加速度はz軸方向の加速度より小さい。z軸方向の加速度は、主として足を上下することにより生ずるものであり、y軸方向の加速度は、交互に足を踏み出すときに歩行速度を一定に保つために生ずるものであり、x軸方向の加速度は、歩行に伴って歩行者の体が左右に揺れるために生ずるものである。   Next, a method for calculating the yaw angle γ using the acceleration detected by the triaxial acceleration sensor 22 when the yaw angle γ is unknown will be described. FIG. 3 described above shows that the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) coincide with the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z), and the pedestrian is walking almost straight. The acceleration data detected by the axial acceleration sensor 22 is shown. Therefore, when the pedestrian walks almost straight, the acceleration of each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) shows the same characteristics. That is, the acceleration in the z-axis direction (vertical direction) is the largest, and the acceleration in the x-axis direction (straight side of the pedestrian) and the y-axis direction (walking and walking) is smaller than the acceleration in the z-axis direction. The acceleration in the z-axis direction is mainly caused by raising and lowering the foot, and the acceleration in the y-axis direction is caused to keep the walking speed constant when alternately stepping on the foot. The acceleration is generated because the pedestrian's body swings from side to side with walking.

図3に示すように、瞬間の加速度は変動するものの、基準直交3次元座標(x、y、z)各軸の加速度の特性は、歩行に伴う周期性を有しており、適宜の時間に亘って加速度の瞬時値を平均化した場合、あるいは、適宜の回数だけ加速度の瞬時値を加算して平均化した場合、各軸の加速度は一定の値に近づくものと考えられる。従って、基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸の加速度を平均化した加速度成分を定義することができる。   As shown in FIG. 3, although the instantaneous acceleration fluctuates, the characteristics of the acceleration of each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) have periodicity associated with walking, and at an appropriate time. When the instantaneous acceleration values are averaged or when the instantaneous acceleration values are added and averaged an appropriate number of times, the acceleration of each axis is considered to approach a constant value. Accordingly, it is possible to define an acceleration component obtained by averaging the accelerations of the respective axes of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z).

図4は基準直交3次元座標(x、y、z)の加速度成分の一例を示す説明図である。図4の例では、変動する加速度の瞬時値を適宜の時間に亘って平均化した加速度成分を示している。変動する加速度の瞬時値を平均化した場合、基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸(x軸、y軸、z軸)の加速度成分は一定していると考えられる。図4に示すように、各加速度成分をv1、v2、v3とする。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the acceleration component of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z). The example of FIG. 4 shows an acceleration component obtained by averaging instantaneous values of fluctuating acceleration over an appropriate time. When the instantaneous values of the fluctuating acceleration are averaged, it is considered that the acceleration component of each axis (x axis, y axis, z axis) of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) is constant. As shown in FIG. 4, each acceleration component is set to v1, v2, and v3.

また、各加速度成分の大きさは、鉛直方向(z軸方向)の加速度成分が最も大きく、歩行方向(y軸方向)及び歩行者の真横方向(x軸方向)の加速度成分は鉛直方向の加速度成分と比例関係にあるとして、式(5)の関係が成立する。なお、s1、s2は適宜の比例係数であり、式(5)の関係は、基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報として、予め記憶部15に記憶しておくことができる。また、図4では、加速度成分v3が最も大きく、また、加速度成分v2がv1より大きいが、歩行者の歩行状態に応じて加速度成分の大きさは異なる。各加速度成分の大小関係は、比例係数を適宜決定することにより変えることができる。   Each acceleration component has the largest acceleration component in the vertical direction (z-axis direction), and the acceleration component in the walking direction (y-axis direction) and in the lateral direction of the pedestrian (x-axis direction) is the acceleration in the vertical direction. Assuming that there is a proportional relationship with the component, the relationship of Equation (5) is established. Note that s1 and s2 are appropriate proportionality coefficients, and the relationship of Expression (5) is stored in advance in the storage unit 15 as information indicating the relationship between the acceleration components of the respective axes in the reference orthogonal three-dimensional coordinates. Can do. In FIG. 4, the acceleration component v3 is the largest and the acceleration component v2 is greater than v1, but the magnitude of the acceleration component varies depending on the walking state of the pedestrian. The magnitude relationship between the acceleration components can be changed by appropriately determining the proportionality coefficient.

Figure 0005256846
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一方、3軸加速度センサ22で適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度を平均化して得られた値を加速度変量として定義する。加速度の平均化の方法は、例えば、適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた値を用いて、変動する加速度の瞬時値を平均化することができるものであれば、どのような方法でもよい。例えば、基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸(x軸、y軸、z軸)の加速度の最大値又は最小値(負の最大値)を適宜の時間に亘って又は適宜の個数について積分するか又は平均することにより求めることができる。また、加速度の瞬時値を適宜の時間に亘って積分することにより求めることもできる。あるいは、正の加速度のみ又は負の加速度のみを積分して求めることもできる。すなわち、装置直交3次元座標(X、Y、Z)の各軸の加速度変量を3軸加速度センサ22で検出した加速度の瞬時値を平均化したものとして定義すれば、3軸加速度センサ22で検出した加速度に対して上述の方法と同様の方法を適用することで加速度変量を算出することができる。   On the other hand, a value obtained by averaging the accelerations detected by the triaxial acceleration sensor 22 for an appropriate time or an appropriate number of times is defined as an acceleration variable. Any acceleration averaging method can be used, for example, as long as it can average the instantaneous values of fluctuating acceleration using a value corresponding to the added value of acceleration detected for a suitable time or a suitable number of times. Such a method may be used. For example, the maximum value or minimum value (negative maximum value) of the acceleration of each axis (x axis, y axis, z axis) of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) is set for an appropriate time or appropriately. Can be obtained by integrating or averaging. It can also be obtained by integrating the instantaneous acceleration value over an appropriate time. Alternatively, it can be obtained by integrating only positive acceleration or only negative acceleration. That is, if the acceleration variable of each axis of the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) is defined as an average of instantaneous values of acceleration detected by the three-axis acceleration sensor 22, it is detected by the three-axis acceleration sensor 22. The acceleration variable can be calculated by applying a method similar to the above-described method to the acceleration.

これにより、基準直交3次元座標(x、y、z)と装置直交3次元座標(X、Y、Z)との両者で加速度を平均化したデータを用いた変換を行うことができる。すなわち、装置直交3次元座標(X、Y、Z)の各軸の加速度変量を基準直交3次元座標(x、y、z)の各軸の加速度成分に写像することができる。   Thereby, it is possible to perform conversion using data obtained by averaging accelerations in both the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) and the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z). That is, the acceleration variable of each axis of the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) can be mapped to the acceleration component of each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z).

装置直交3次元座標(X、Y、Z)のX軸、Y軸、Z軸それぞれの加速度変量をABX、ABY、ABZとし、基準直交3次元座標(x、y、z)のx軸、y軸、z軸の加速度成分をv1、v2、v3とすると、式(5)を用いて式(1)から式(6)が得られる。   The acceleration variables for the X, Y, and Z axes of the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) are ABX, ABY, ABZ, and the x-axis, y of the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) Assuming that the acceleration components of the axes and z-axis are v1, v2, and v3, Expression (1) to Expression (6) are obtained using Expression (5).

Figure 0005256846
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Figure 0005256846
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変数p1、p2を式(7)で定義して、式(6)に代入することにより、式(8)が得られる。式(8)は、式(9)〜式(11)で表わすことができ、変数p1、p2、v3は、式(12)より求めることができる。ここで、U’は行列Uの転置行列を示し、(U’U)-1は行列(U’U)の逆行列を示す。算出したp1、p2から式(13)によりヨー角γを算出することができる。 By defining the variables p1 and p2 with Expression (7) and substituting them into Expression (6), Expression (8) is obtained. Expression (8) can be expressed by Expression (9) to Expression (11), and variables p1, p2, and v3 can be obtained from Expression (12). Here, U ′ represents a transposed matrix of the matrix U, and (U′U) −1 represents an inverse matrix of the matrix (U′U). The yaw angle γ can be calculated from the calculated p1 and p2 by the equation (13).

Figure 0005256846
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上述の説明で用いた比例係数s1、s2は、予め定めた値を用いることもでき、あるいは、事後的に収集したデータに基づいて学習して得られた値を用いることもできる。例えば、式(7)、式(12)を満たすようにs1、s2を決定してもよい。   As the proportional coefficients s1 and s2 used in the above description, predetermined values can be used, or values obtained by learning based on data collected after the fact can be used. For example, s1 and s2 may be determined so as to satisfy the expressions (7) and (12).

判定部33は、姿勢特定部30で自身(位置検出装置100)の姿勢を特定するか否かを判定する。より具体的には、判定部33は、携帯時の自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化(例えば、歩行停止の有無、歩行方向の変化など)に応じて、自身の姿勢を特定するか否かを判定する。   The determination unit 33 determines whether or not the posture specifying unit 30 specifies the posture of itself (position detection device 100). More specifically, the determination unit 33 specifies its own posture in accordance with a change in its own posture when it is carried or a change in walking characteristics of the pedestrian (for example, whether or not walking is stopped, a change in the walking direction). It is determined whether or not.

歩行者の歩行特性の変化がなく一定のリズムで歩行し、位置検出装置100の姿勢も変化しない場合には、3軸加速度センサ22で検出するデータも歩行に伴う周期性があり、データの最大値又は最小値等にも大きな変動がない。しかし、自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化がある場合には、3軸加速度センサ22で検出するデータにも予期しない変動が含まれるため、このような場合には自身の姿勢を特定しないようにする。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   When there is no change in the walking characteristics of the pedestrian and the posture of the position detection device 100 does not change, the data detected by the three-axis acceleration sensor 22 also has periodicity associated with walking, and the maximum data There is no significant fluctuation in the value or minimum value. However, if there is a change in the posture of the person or a change in the walking characteristics of the pedestrian, the data detected by the three-axis acceleration sensor 22 also includes unexpected fluctuations. Do not. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

まず、位置検出装置100の姿勢変化について説明する。3軸加速度センサ22で検出した加速度の絶対値と所定の加速度閾値とを比較し、検出した加速度の絶対値が加速度閾値より大きい場合(異常値である場合)、位置検出装置100の姿勢が大きく変化したとして、位置検出装置100の姿勢を特定しないと判定する。例えば、ポケット又はカバンに保持していた位置検出装置100を取り出す場合、ポケット又はカバン等に位置検出装置100を収める場合、位置検出装置100を持つ手を持ち替えた場合、あるいは位置検出装置100を入れたカバンの姿勢が変化する場合には、位置検出装置100の姿勢も変化し、少なくとも一時的に3軸加速度センサ22で検出した加速度の絶対値が大きく変化する。このような状態でも加速度データを用いて自身の姿勢を特定した場合には、正しい姿勢を求めることができないので、検出した加速度の絶対値が加速度閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定する。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   First, the posture change of the position detection device 100 will be described. The absolute value of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor 22 is compared with a predetermined acceleration threshold value. When the detected absolute value of the acceleration is larger than the acceleration threshold value (when it is an abnormal value), the position detection device 100 has a large posture. It is determined that the posture of the position detection device 100 is not specified as having changed. For example, when the position detection device 100 held in a pocket or a bag is taken out, when the position detection device 100 is stored in a pocket or a bag, the hand holding the position detection device 100 is changed, or the position detection device 100 is inserted. When the posture of the bag changes, the posture of the position detection device 100 also changes, and the absolute value of the acceleration detected by the triaxial acceleration sensor 22 changes greatly at least temporarily. Even in such a state, if the posture is specified using acceleration data, the correct posture cannot be obtained. Therefore, if the detected absolute value of acceleration is larger than the acceleration threshold, it is determined that the posture is not specified. To do. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

また、3軸地磁気センサ23(又は方位センサ)で検出した地磁気の絶対値と所定の地磁気閾値とを比較し、検出した地磁気の絶対値が地磁気閾値より大きい場合、あるいは検出した方位角が所定の方位角閾値より大きい場合、歩行者の歩行方位が大きく変化したとして、位置検出装置100の姿勢を特定しないと判定することもできる。このような状態でも加速度データを用いて自身の姿勢を特定した場合には、正しい姿勢を求めることができないので、自身の姿勢を特定しないと判定する。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   Further, the absolute value of the geomagnetism detected by the triaxial geomagnetic sensor 23 (or the azimuth sensor) is compared with a predetermined geomagnetic threshold, and when the detected absolute value of the geomagnetism is larger than the geomagnetic threshold, or the detected azimuth angle is predetermined. If it is larger than the azimuth angle threshold, it can be determined that the posture of the position detection device 100 is not specified, assuming that the walking direction of the pedestrian has greatly changed. Even in such a state, if the user's posture is specified using the acceleration data, the correct posture cannot be obtained, and therefore it is determined that the user's posture is not specified. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

上述の位置検出装置100の姿勢変化に伴う異常値の判定は、例えば、以下のようにすることができる。X軸、Y軸及びZ軸成分の加速度をACX 、ACY 、ACZ とすると、異常時の場合、ACX −ACxmax>T1x、ACY −ACymax>T1y、ACZ−ACzmax>T1z、ACX −ACxmin<−T2x、ACY −ACymin<−T2y、又はACZ−ACzmin<−T2zのいずれかが成立する。ここで、T1x、T1y、T1z、T2x、T2y、T2zは、正の定数である。また、ACxmax、ACymax、ACzmaxは、定数又は過去の姿勢安定時の加速度データの各軸の最大値をもとにしたデータであり、その平均値又は指数平滑値等である。また、ACxmin、ACymin、ACzminは、定数又は過去の姿勢安定時の加速度データの各軸の最小値をもとにしたデータであり、その平均値又は指数平滑値等である。 The determination of the abnormal value accompanying the posture change of the position detection device 100 described above can be performed as follows, for example. Assuming that the acceleration of the X-axis, Y-axis, and Z-axis components is AC X , AC Y , and AC Z , in the case of abnormality, AC X −ACxmax> T1x, AC Y −ACymax> T1y, AC Z −ACzmax> T1z, AC X -ACxmin <-T2x, AC Y -ACymin <-T2y, or AC Z -ACzmin <either -T2z is established. Here, T1x, T1y, T1z, T2x, T2y, and T2z are positive constants. ACxmax, ACymax, and ACzmax are data based on a constant or the maximum value of each axis of acceleration data when the posture is stable in the past, such as an average value or an exponential smoothing value. ACxmin, ACymin, and ACzmin are data based on a constant or the minimum value of each axis of acceleration data when the posture is stabilized in the past, and are an average value, an exponential smoothed value, or the like.

また、位置検出装置100の姿勢が変化しない場合には、3軸加速度センサ22で検出するデータも歩行に伴う周期性があり、歩行周期、歩数又は歩行速度などは大きな変動がなく略一定である。しかし、位置検出装置100の姿勢が変化した場合には、歩行周期、歩数又は歩行速度等も変化する。3軸加速度センサ22で検出した加速度の変動により、歩行周期、歩数又は歩行速度の変化を検知した場合、位置検出装置100の姿勢を特定しないと判定する。これにより、位置検出装置100の姿勢が変化した場合には、位置検出装置100の姿勢を特定しないようにして、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   In addition, when the posture of the position detection device 100 does not change, the data detected by the three-axis acceleration sensor 22 also has periodicity associated with walking, and the walking cycle, the number of steps, the walking speed, and the like are not substantially changed and are substantially constant. . However, when the posture of the position detection device 100 changes, the walking cycle, the number of steps, the walking speed, and the like also change. When a change in the walking cycle, the number of steps, or the walking speed is detected based on a change in acceleration detected by the triaxial acceleration sensor 22, it is determined that the posture of the position detection device 100 is not specified. As a result, when the posture of the position detection device 100 is changed, the posture of the position detection device 100 is not specified, and it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and improve the accuracy.

例えば、歩数をHWとすると、(HW−HWave)の絶対値が閾値Hkより大きい場合に、データの周期性に異常があると判定することができる。ここで、HWaveは、例えば、定数又は過去の姿勢安定時の歩数データの平均値又は指数平滑値等である。   For example, when the number of steps is HW, when the absolute value of (HW−HWave) is larger than the threshold value Hk, it can be determined that there is an abnormality in the data periodicity. Here, HWave is, for example, a constant or an average value or exponential smoothing value of step count data when the posture is stable in the past.

次に歩行特性の変化について説明する。歩行特性の変化の一例として、例えば、歩行停止を検知した場合、位置検出装置100の姿勢を特定しないと判定する。歩行者が歩行停止した場合には、例えば、位置検出装置100をポケット又はカバン等から取り出すことが考えられ、位置検出装置100の姿勢が変化する可能性が高いため、このような場合には、位置検出装置100の姿勢を特定しないようにすることで、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。具体的には、歩行周期、歩数などが検出できなくなった場合に歩行停止と判定することができる。   Next, changes in walking characteristics will be described. As an example of the change in walking characteristics, for example, when walking stop is detected, it is determined that the position detection device 100 is not specified in posture. When the pedestrian stops walking, for example, it is considered that the position detection device 100 is taken out from a pocket or a bag, and the posture of the position detection device 100 is likely to change. By not specifying the position of the position detection device 100, it is possible to prevent specifying the wrong position and improve the accuracy. Specifically, it can be determined that walking is stopped when the walking cycle, the number of steps, and the like cannot be detected.

判定部33での判定は、上述の判定を一定期間継続して実施した結果を用いて最終判定を行ってもよく、あるいは、上述の判定の一部のみを実施してもよい。   The determination by the determination unit 33 may be performed using a result obtained by continuously performing the above-described determination for a certain period, or only a part of the above-described determination may be performed.

姿勢特定部30は、角度算出部32で算出した角度の信頼性を、装置直交3次元座標(X、Y、Z)と基準直交3次元座標(x、y、z)との間の変換式(変換手段)を用いて評価し、信頼性が低いと評価した場合、算出した角度を無効にする。例えば、3軸加速度センサ22で検出した加速度データが上述の式(12)で求めたp1、p2、v3が式(7)をどの程度満たすかに応じて解(算出した角度)の信頼性を判定することができる。変数に対する式の冗長性を利用して、式(7)を十分に満たさない場合、算出結果の信頼性が低いと判定することができる。なお、無効にするとは、例えば、算出した角度を積極的に棄却してもよく、あるいは、算出した角度を棄却することなく使用しないようにすることなどを含む。これにより、仮に姿勢を特定するための角度が求めることができた場合でも、算出結果の信頼性が低いときには、算出結果を無効にし、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   The posture specifying unit 30 converts the reliability of the angle calculated by the angle calculation unit 32 between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates (X, Y, Z) and the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z). When the evaluation is performed using (conversion means) and it is evaluated that the reliability is low, the calculated angle is invalidated. For example, the reliability of the solution (calculated angle) depends on how much the acceleration data detected by the triaxial acceleration sensor 22 satisfies the equation (7) with p1, p2, and v3 obtained by the above equation (12). Can be determined. If the equation (7) is not sufficiently satisfied using the redundancy of the equation for the variable, it can be determined that the reliability of the calculation result is low. Note that invalidation includes, for example, positively rejecting the calculated angle or not using the calculated angle without rejecting it. As a result, even if the angle for specifying the posture can be obtained, if the reliability of the calculation result is low, the calculation result is invalidated, and the accuracy is improved by preventing the wrong posture from being specified. Can do.

また、姿勢特定部30は、複数の時点に亘って算出した角度を記憶部15に記憶しておく。これにより、過去に算出したデータを収集する。姿勢特定部30は、新たに算出した角度と記憶した角度との角度差を算出し、算出した角度差が所定の閾値より大きい場合、算出した角度を無効にする。例えば、算出したデータが過去に算出したデータに比べて、その差異が大きい場合には、3軸加速度センサ22で検出した加速度データに何らかの異常が含まれると判断して、算出結果には信頼性がないとし算出結果を無効にする。これにより、誤った姿勢を特定することを防止して精度を高めることができる。   Further, the posture specifying unit 30 stores the angles calculated over a plurality of time points in the storage unit 15. Thereby, data calculated in the past is collected. The posture identifying unit 30 calculates an angle difference between the newly calculated angle and the stored angle, and invalidates the calculated angle when the calculated angle difference is greater than a predetermined threshold. For example, when the calculated data is larger than the data calculated in the past, it is determined that the abnormality is included in the acceleration data detected by the triaxial acceleration sensor 22, and the calculated result is reliable. If there is no, invalidate the calculation result. As a result, it is possible to prevent the specification of an incorrect posture and increase the accuracy.

姿勢特定部30での姿勢の特定(回転角α、β、γの算出)は適宜行うことができる。例えば、位置検出装置100の姿勢変化がなければ、歩行による振動以外には姿勢が変化しないと考えられるため、姿勢の特定頻度を少なくすることができる。例えば、判定部33で位置検出装置100の姿勢が変化中であると判定した後、姿勢が安定したと判定したタイミングで3軸加速度センサ22で検出したデータを用いて姿勢を特定する。その後は再度、位置検出装置100の姿勢が変化したと判定するまでは、姿勢はそのままであると判断して姿勢を特定しなくてもよく、あるいは姿勢の精度を高めるために適宜姿勢を特定しその平均を求めるようにしてもよい。なお、適宜姿勢を特定して平均する場合には、単なる平均値を求める以外に、例えば、中央値、最大値と最小値を除去した平均等、種々の方法の採用が可能である。また、これらの値を過去の収集データとして利用することができる。   The posture specification (calculation of rotation angles α, β, γ) by the posture specification unit 30 can be performed as appropriate. For example, if there is no change in the posture of the position detection device 100, it is considered that the posture does not change except for vibration caused by walking, so the frequency of specifying the posture can be reduced. For example, after the determination unit 33 determines that the posture of the position detection device 100 is changing, the posture is specified using data detected by the triaxial acceleration sensor 22 at a timing when the posture is determined to be stable. Thereafter, until it is determined that the posture of the position detection device 100 has changed, it is not necessary to determine the posture as it is, or to specify the posture appropriately in order to increase the accuracy of the posture. You may make it obtain | require the average. In addition, in the case where the posture is appropriately specified and averaged, various methods such as an average obtained by removing the median value, the maximum value, and the minimum value can be employed in addition to obtaining a simple average value. Further, these values can be used as past collected data.

方位特定部14は、3軸地磁気センサ23で検出したX軸、Y軸及びZ軸成分の地磁気を用いて、歩行者の歩行方位(移動方位)を特定する。   The direction specifying unit 14 specifies the walking direction (moving direction) of the pedestrian using the geomagnetism of the X-axis, Y-axis, and Z-axis components detected by the triaxial geomagnetic sensor 23.

以下、歩行方位の特定方法について説明する。基準直交3次元座標(x、y、z)での地磁気mのx軸、y軸、z軸成分をそれぞれmx、my、mzとする。鉛直方向の成分mzは、歩行者の概略の位置、すなわち経度及び緯度が決れば既知であり、緯度及び経度に対応付けて地磁気の鉛直方向の成分mzを記憶しておくことができる。また、3軸地磁気センサ23で検出したX軸、Y軸及びZ軸成分の地磁気をMGX 、MGY 、MGZ とすると、式(14)が成り立つ。また、x軸、y軸及びz軸成分の地磁気mx、my、mzには、式(15)の関係が成立する。 Hereinafter, a method for specifying the walking direction will be described. Assume that the x-axis, y-axis, and z-axis components of the geomagnetism m at the reference orthogonal three-dimensional coordinates (x, y, z) are mx, my, and mz, respectively. The vertical component mz is known if the approximate position of the pedestrian, that is, the longitude and latitude are determined, and the geomagnetic vertical component mz can be stored in association with the latitude and longitude. Further, when the geomagnetism of the X-axis, Y-axis, and Z-axis components detected by the triaxial geomagnetic sensor 23 is MG X , MG Y , MG Z , Expression (14) is established. In addition, the relationship of Expression (15) is established for the geomagnetism mx, my, mz of the x-axis, y-axis, and z-axis components.

Figure 0005256846
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3軸加速度センサ22を用いて算出したピッチ角α、ロール角β、ヨー角γを式(14)に代入することにより、mx、myを求めることができる。   By substituting the pitch angle α, roll angle β, and yaw angle γ calculated using the triaxial acceleration sensor 22 into the equation (14), mx and my can be obtained.

方位特定部14は、角度算出部32で算出した角度を用いて基準面上(例えば、水平面)で直交する2軸(例えば、x軸及びy軸)の地磁気成分を算出し、算出した地磁気成分により自身の移動方位を特定する。例えば、地磁気のx軸成分及びy軸成分をそれぞれmx、myとする。また、歩行者の歩行方位(y軸の向き)と真東との方位角をθ(反時計回りを正)とすると、式(16)により方位角θを求めることができる。   The azimuth specifying unit 14 calculates the geomagnetic component of two axes (for example, the x axis and the y axis) orthogonal to each other on the reference plane (for example, the horizontal plane) using the angle calculated by the angle calculation unit 32, and calculates the calculated geomagnetic component To identify its own moving direction. For example, the x-axis component and the y-axis component of geomagnetism are mx and my, respectively. Further, if the azimuth angle between the walking azimuth of the pedestrian (the direction of the y-axis) and the true east is θ (counterclockwise is positive), the azimuth angle θ can be obtained by Expression (16).

方位角θが0の場合、歩行方位は真東であり、θがπ/2の場合、歩行方位は真北となる。3軸加速度センサ及び3軸地磁気センサを用いることにより、歩行者の歩行方位を求めることができる。なお、この場合、地磁気の示す方位と真方位との差である偏角(例えば、5〜7度)、すなわち、真北と磁北とのずれを考慮することもできる。   When the azimuth angle θ is 0, the walking azimuth is true east, and when θ is π / 2, the walking azimuth is true north. By using the three-axis acceleration sensor and the three-axis geomagnetic sensor, the walking direction of the pedestrian can be obtained. In this case, a deviation angle (for example, 5 to 7 degrees) which is a difference between the azimuth direction and the true azimuth, that is, a deviation between true north and magnetic north can be taken into consideration.

姿勢特定部30で位置検出装置100の姿勢が特定された後は、特定された姿勢が変化しない限り、式(1)、式(2)を用いて基準直交3次元座標の加速度成分を求めることができる。基準直交3次元座標のz軸の加速度成分(鉛直方向の成分)は、歩数計測を通じて歩行者の移動距離(歩行距離)を算出するために利用することができる。このように、姿勢特定部30で位置検出装置100の姿勢を特定することができて初めて、距離センサ21、3軸加速度センサ22で検出したデータを用いて移動距離や加速度を正確に求めることができる。   After the attitude of the position detection device 100 is specified by the attitude specifying unit 30, the acceleration component of the reference orthogonal three-dimensional coordinate is obtained using the expressions (1) and (2) unless the specified attitude changes. Can do. The z-axis acceleration component (vertical component) of the reference orthogonal three-dimensional coordinate can be used to calculate the pedestrian's moving distance (walking distance) through the step count measurement. Thus, only when the posture of the position detection device 100 can be specified by the posture specifying unit 30, the movement distance and acceleration can be accurately obtained using the data detected by the distance sensor 21 and the triaxial acceleration sensor 22. it can.

測位部20は、距離センサ21で検出したデータ、方位特定部14で特定した歩行者の移動方位(歩行方位)、GPS12で得られた測位結果などの測位データ、通信部11を経由して得られた基地局からの電波の受信結果、又は路上装置との狭域通信により得られた通信地点の位置情報などに基づいて、測位位置及び測位位置の誤差を算出する。以下、測位位置及びその誤差の算出方法について説明する。   The positioning unit 20 obtains the data detected by the distance sensor 21, the pedestrian's moving direction (walking direction) specified by the direction specifying unit 14, positioning data such as the positioning result obtained by the GPS 12, and the communication unit 11. The positioning position and the positioning position error are calculated based on the received radio wave reception result from the base station or the position information of the communication point obtained by the narrow area communication with the road device. Hereinafter, a positioning position and a calculation method of the error will be described.

図5は測位位置の誤差範囲の例を示す説明図である。歩行者が歩行する道路又は通路の面と平行な平面上の直交座標系(x方向及びy方向)において、GPS、基地局又は路上装置との狭域通信により検出された位置の誤差範囲を、一例として、矩形領域(x方向の長さが4a、y方向の長さが4b)として設定する。すなわち、測位位置は、矩形領域の中心位置であり、誤差範囲は、中心位置からx方向に±2aの範囲だけ広がり、y方向に±2bの範囲だけ広がる。例えば、2aを2シグマと設定した場合、x方向の分散はa2 となり、標準偏差はaと設定することができる。また、2bを2シグマと設定した場合、y方向の分散はb2 となり、標準偏差はbと設定することができる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the error range of the positioning position. In the orthogonal coordinate system (x direction and y direction) on a plane parallel to the plane of the road or passage on which the pedestrian walks, the error range of the position detected by the narrow area communication with the GPS, base station or road device, As an example, the rectangular area (x-direction length is 4a and y-direction length is 4b) is set. That is, the positioning position is the center position of the rectangular area, and the error range extends from the center position by a range of ± 2a in the x direction and by a range of ± 2b in the y direction. For example, when 2a is set to 2 sigma, the variance in the x direction is a 2 and the standard deviation can be set to a. When 2b is set to 2 sigma, the variance in the y direction is b 2 and the standard deviation can be set to b.

路上装置との狭域通信による誤差は、GPS又は基地局通信の場合に比べて小さい(例えば、誤差範囲が数m)ため、誤差範囲は、路上装置との狭域通信を利用するか、GPS又は基地局通信を利用するかに応じて異なる。また、例えば、GPSを利用する場合、誤差範囲は、環境条件、より具体的には、GPSの受信レベル、捕捉衛星数、2次元又は3次元測位の別、CEP(Circular Error Probability)により時間的に変化する。また基地局通信の場合には、誤差範囲は、基地局との通信レベル、基地局の通信範囲等で時間的に変化する。誤差範囲を予め大きめに設定した所定の定数、場所又は時間に応じて予め決定した定数等を用いてもよい。また、誤差範囲の形状は、矩形形状に限らず、円形、楕円形等任意の形状でもよい。例えば、GPSのみで測位する場合、環境条件が良好なときには、誤差範囲として10〜20m程度を設定することができる。   Since the error due to the narrow area communication with the road device is smaller than that of the GPS or the base station communication (for example, the error range is several m), the error range is determined by using the narrow area communication with the road device or the GPS. Or, it depends on whether base station communication is used. Further, for example, when using GPS, the error range is temporally determined by environmental conditions, more specifically, GPS reception level, number of captured satellites, 2D or 3D positioning, CEP (Circular Error Probability). To change. In the case of base station communication, the error range varies with time depending on the communication level with the base station, the communication range of the base station, and the like. A predetermined constant in which the error range is set to be large in advance, a constant determined in advance according to the place or time, or the like may be used. The shape of the error range is not limited to a rectangular shape, and may be an arbitrary shape such as a circle or an ellipse. For example, when positioning is performed using only GPS, when the environmental conditions are favorable, an error range of about 10 to 20 m can be set.

以下、歩行者の測位位置の算出方法について説明する。なお、測位位置は、直交座標系における2次元ベクトルで表現するが、3次元では、高度情報を加えるだけであり、容易に拡張可能である。また、以下の説明では、時刻で定式化しているが、実際の処理においては、単位時間の経過の都度の処理の代わりに単位走行距離の都度処理を行ってもよい。また、以下、大文字のアルファベットはベクトル又は行列とする。   Hereinafter, a method for calculating the positioning position of the pedestrian will be described. The positioning position is expressed by a two-dimensional vector in an orthogonal coordinate system, but in three dimensions, only altitude information is added and can be easily expanded. Further, in the following description, it is formulated by time, but in actual processing, processing may be performed for each unit travel distance instead of processing for each unit time. In the following, capital letters are assumed to be vectors or matrices.

時刻tにおける歩行者の位置P(t)を式(17)とすると、時刻t+1(時刻t、t+1の間隔は、所定時間であり、例えば、1秒、0.5秒などである)における歩行者の位置P(t+1)は、式(18)で表すことができる。あるいは、時刻tから歩行者が所定の走行距離(例えば、1m、2mなど)を走行した時刻を時刻t+1とすることもできる。なお、ベクトルに付した「T」は転置を意味する。また、式(18)は、歩行者の動特性を示すものである。なお、時刻tにおける歩行者の位置P(t)は、歩行者の真の位置(実際の位置)であり、未知の誤差の存在のため観測不可能な位置である。すなわち、歩行者の測位位置は、真の位置P(t)に対する最適な推定位置を求めるものである。   If the position P (t) of the pedestrian at time t is expressed by equation (17), walking at time t + 1 (the interval between times t and t + 1 is a predetermined time, for example, 1 second, 0.5 seconds, etc.). The person's position P (t + 1) can be expressed by Expression (18). Alternatively, the time at which the pedestrian has traveled a predetermined travel distance (eg, 1 m, 2 m, etc.) from time t can be set as time t + 1. Note that “T” added to the vector means transposition. Moreover, Formula (18) shows a pedestrian's dynamic characteristic. Note that the position P (t) of the pedestrian at time t is the true position (actual position) of the pedestrian, and is an unobservable position due to the presence of an unknown error. That is, the positioning position of the pedestrian is to obtain an optimum estimated position with respect to the true position P (t).

Figure 0005256846
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ここで、D(t)は、式(19)で表され、d(t)は、時刻tから時刻t+1までに歩行者が移動(歩行)した距離、θ(t)は、直交座標系に対する歩行者の移動(歩行)の方位角である。また、E(t)は、式(20)で表され、e(t)は、移動距離d(t)の誤差である。また、誤差E(t)の分散Q(t)は、式(21)で表され、qは、単位距離移動での誤差分散であり、一定値とすることができる。   Here, D (t) is expressed by Equation (19), d (t) is the distance that the pedestrian has moved (walked) from time t to time t + 1, and θ (t) is the orthogonal coordinate system. This is the azimuth angle of pedestrian movement (walking). E (t) is expressed by equation (20), and e (t) is an error of the moving distance d (t). Further, the variance Q (t) of the error E (t) is expressed by the equation (21), and q is the error variance in the unit distance movement and can be a constant value.

また、時刻tにおいて、GPS、基地局通信又は路上装置との通信により検出された位置S(t)は、式(22)で表すことができる。ここで、G(t)は、位置S(t)の誤差であり、誤差G(t)の共分散行列R(t)は、式(23)で表すことができる。式(23)において、a、bそれぞれは、図5で示した誤差範囲である矩形領域のx方向及びy方向の長さの4分の1である。すなわち、共分散行列R(t)は、2a、2bを2シグマとした場合のx方向及びy方向の分散で構成されている。なお、E(t)、G(t)の平均値は0としても一般性は失わない。   Further, at time t, the position S (t) detected by GPS, base station communication, or communication with a road device can be expressed by Expression (22). Here, G (t) is an error of the position S (t), and the covariance matrix R (t) of the error G (t) can be expressed by Expression (23). In Expression (23), a and b are each one-fourth of the length in the x direction and the y direction of the rectangular area that is the error range shown in FIG. That is, the covariance matrix R (t) is composed of variances in the x and y directions when 2a and 2b are 2 sigma. Even if the average value of E (t) and G (t) is 0, generality is not lost.

時刻tにおける歩行者の位置P(t)の最適な推定位置H(t)は、カルマンフィルタにより式(24)のような漸化式で表される。   The optimum estimated position H (t) of the pedestrian position P (t) at time t is expressed by a recurrence formula as shown in Expression (24) by the Kalman filter.

Figure 0005256846
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ここで、Γ(t)は、推定位置H(t)の推定誤差の分散であり、式(25)のような漸化式で表すことができる。また、行列に付した「-1」は、その行列の逆行列を意味する。また、初期時刻0における推定位置H(0)、その推定誤差の分散Γ(0)は、それぞれ式(26)、式(27)で表すことができる。ここで、Mは、歩行者の最初の位置の先験情報であり、Σは、その誤差分散である。仮に先験情報がない場合、M=0、Σ-1=0となり、初期時刻0における推定位置H(0)、その推定誤差の分散Γ(0)は、それぞれ式(28)、式(29)で表される。 Here, Γ (t) is the variance of the estimation error of the estimated position H (t), and can be expressed by a recurrence formula like Formula (25). Further, “−1” attached to a matrix means an inverse matrix of the matrix. Further, the estimated position H (0) at the initial time 0 and the variance Γ (0) of the estimation error can be expressed by Expression (26) and Expression (27), respectively. Here, M is a priori information on the initial position of the pedestrian, and Σ is its error variance. If there is no a priori information, M = 0 and Σ −1 = 0, and the estimated position H (0) at the initial time 0 and the variance Γ (0) of the estimated error are expressed by the equations (28) and (29), respectively. ).

なお、式(22)は、GPS、基地局通信又は路上装置との通信により位置が検出された場合に得られるので、GPS、基地局通信又は路上装置との通信が行われない間は、式(23)における誤差a、bが十分大きな値と考えることにより、式(24)において、R-1(t)=0とすれば、式(24)をそのまま用いて推定位置を繰り返し算出することができる。すなわち、この場合は、自立航法のみで位置を測位することと等価になる。 Note that since the equation (22) is obtained when the position is detected by GPS, base station communication, or communication with a road device, the equation (22) is obtained while communication with the GPS, base station communication, or road device is not performed. Assuming that the errors a and b in (23) are sufficiently large, in Equation (24), if R −1 (t) = 0, the estimated position is repeatedly calculated using Equation (24) as it is. Can do. That is, in this case, it is equivalent to measuring the position only by the self-contained navigation.

移動距離d(t)の誤差e(t)は、距離センサの種類により異なる。例えば、複数の種類の距離センサを同時に利用する場合には、各センサの誤差を結合した結合誤差を設定すれば良い。例えば、2種類のセンサで得られた距離をそれぞれd1、d2、誤差の分散をそれぞれq1、q2とすると、その結合距離を、式(30)で設定し、その結合誤差として分散は、式(31)で設定することができる。   The error e (t) of the movement distance d (t) varies depending on the type of distance sensor. For example, when a plurality of types of distance sensors are used at the same time, a combined error obtained by combining the errors of the sensors may be set. For example, if the distances obtained by the two types of sensors are d1 and d2, and the variances of the errors are q1 and q2, respectively, the coupling distance is set by the equation (30), and the variance as the coupling error is expressed by the equation ( 31).

Figure 0005256846
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上述の定式化では、記述を簡単にするために、方位(方位角)θの誤差がないと仮定したが、方位(方位角)θの誤差f(t)を考慮して、線形近似することにより上述の定式化を容易に拡張することができる。この場合、誤差e(t)、G(t)と同様に、誤差f(t)の誤差分散を定義する。あるいは、方位誤差を考慮して、位置の誤差分散を大きくすることもできる。   In the above formulation, in order to simplify the description, it is assumed that there is no error in the azimuth (azimuth angle) θ, but linear approximation is performed in consideration of the error f (t) in the azimuth (azimuth angle) θ. Thus, the above formulation can be easily extended. In this case, the error variance of the error f (t) is defined similarly to the errors e (t) and G (t). Alternatively, the position error variance can be increased in consideration of the azimuth error.

例えば、時刻tの方位θの計測値に誤差F(t)が累加した場合、高次の誤差を無視すれば、式(18)は式(32)及び式(33)のように拡張することができる。   For example, when the error F (t) is added to the measured value of the azimuth θ at time t, if the higher order error is ignored, the equation (18) can be expanded as the equations (32) and (33). Can do.

Figure 0005256846
Figure 0005256846

この場合、式(21)は、式(34)に置き換えればよい。ここで、uは方位θの誤差の分散である。なお、式(32)〜式(34)に代えて、式(21)のQ(t)を大きめに設定するだけとしてもよい。なお、以上の数式では、2次元の位置検出として定式化したが、高さの次元を加えて3次元で定式化してもよい。   In this case, equation (21) may be replaced with equation (34). Here, u is the variance of the error of the azimuth θ. It should be noted that instead of the equations (32) to (34), Q (t) in the equation (21) may be set to a larger value. In the above mathematical formula, it is formulated as two-dimensional position detection, but it may be formulated in three dimensions by adding a height dimension.

地図データベース13は、広範囲の地図情報を記憶してある。なお、歩行者の位置に応じて、その付近の地図情報をセンタ装置又は路上装置などの外部から通信で取得して記憶しておくこともできる。   The map database 13 stores a wide range of map information. In addition, according to the position of a pedestrian, the map information of the vicinity can also be acquired by communication from the outside, such as a center apparatus or a road device, and memorize | stored.

図6は地図情報の一例を示す模式図であり、図7は地図上の領域の属性の一例を示す説明図である。歩行者の位置を検出する場合には、車両の位置を検出する場合に比較して複雑かつ困難になる。すなわち、車両の場合には、推定した位置と地図上の車道との地図マッチングにより、車両の位置を検出することができるのに対し、歩行者の場合には、歩行者用の歩道以外に歩行者が歩行可能な領域は種々存在する。また、屋外のみならず屋内であっても歩行者の位置検出を行う必要性が高い。   FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of map information, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of attributes of areas on the map. When detecting the position of a pedestrian, it becomes more complicated and difficult than when detecting the position of a vehicle. In other words, in the case of a vehicle, the position of the vehicle can be detected by map matching between the estimated position and the roadway on the map, whereas in the case of a pedestrian, walking other than the pedestrian sidewalk is possible. There are various areas where a person can walk. Moreover, the necessity of detecting the position of a pedestrian is high not only outdoors but indoors.

また、歩行者の位置を検出する場合、歩道と車道との分離等、きめ細かな地図マッチングが必要となるため、地図情報としても詳細のデータが必要になる。ただし、広範囲な地図情報を位置検出装置100の記憶部15に記憶しておく必要はなく、歩行者の位置に合わせて適宜、情報センタ装置又は路上装置等の外部から通信で取得しても良い。   In addition, when detecting the position of a pedestrian, detailed map matching such as separation of a sidewalk and a roadway is required, so detailed data is also required as map information. However, it is not necessary to store a wide range of map information in the storage unit 15 of the position detection device 100, and may be acquired by communication from the outside such as an information center device or a road device as appropriate according to the position of the pedestrian. .

図6に示すように、地図上には、歩行者専用道路(歩道)、車道、横断歩道、ビル、小売店、公園、池など、種々の領域が存在する。そこで、図7に示すように、地図上の領域の属性を定義して、地図上の領域を分類する。属性は、まず、歩行可能領域と禁止領域とに区分する。禁止領域は、例えば、立入禁止区域、川、池、海、湖、沼、池、崖、鉄道敷地、皇居など、一般には歩行者の進入が禁止されている領域、あるいは進入が不可能な領域である。   As shown in FIG. 6, there are various areas such as a pedestrian road (sidewalk), a roadway, a pedestrian crossing, a building, a retail store, a park, and a pond on the map. Therefore, as shown in FIG. 7, the attributes of the areas on the map are defined to classify the areas on the map. The attribute is first divided into a walkable area and a prohibited area. Forbidden areas are areas where entry of pedestrians is generally prohibited, such as restricted areas, rivers, ponds, seas, lakes, swamps, ponds, cliffs, railway sites, imperial palaces, etc. It is.

歩行可能領域は、屋内領域、道路領域及びその他領域に区分される。屋内領域は、例えば、ビル、地下道、駅舎、店舗、小売店、家屋、工場、地下街、建造物内部などである。道路領域は、例えば、歩行者専用道路、歩道・車道分離の幹線道路の場合の歩道、横断歩道、歩行者用陸橋(歩道橋)、地下横断通路、踏切、その他私有地の道路等(今後、何れも道路と呼ぶ)である。また、その他領域は、例えば、車道、公園、運動場、その他自由に歩行可能な全ての屋外の領域である。なお、屋内領域又はその他領域において、歩行者の歩行が限定されている場合には、その中に歩行通路(道路)を設定して道路領域とすることもできる。   The walking area is divided into an indoor area, a road area, and other areas. The indoor area is, for example, a building, an underpass, a station building, a store, a retail store, a house, a factory, an underground mall, a building interior, and the like. Road areas include, for example, pedestrian roads, sidewalks in the case of main roads with separate sidewalks and roadways, pedestrian crossings, pedestrian overpasses (pedestrian bridges), underground crosswalks, railroad crossings, and other privately owned roads. Called a road). The other area is, for example, a roadway, a park, a playground, or any other outdoor area that can be freely walked. In addition, when a pedestrian's walk is limited in an indoor area | region or another area | region, a walk path (road) can be set in it and it can also be set as a road area | region.

図6に示すように、道路領域は、歩行者専用道路、幹線道路の歩道、横断歩道、歩行者用陸橋、地下横断通路であり、屋内領域は、ビル、小売店、家屋であり、小売店には道路が設定されている。また、禁止領域は池であり、その他領域は幹線道路の車道、公園である。図6及び図7の情報に基づいて、地図上の道路(道路領域、地図マッチングのための線分)を設定することができる。なお、図7では、属性を歩行可能領域と禁止領域とに区分した上で、歩行可能領域を屋内領域、道路領域及びその他領域に区分し、各属性の例示として歩行者専用道路、横断歩道、歩行者用陸橋等を挙げたが、属性は上述のように階層構造に限定されるものではなく、歩行者専用道路、横断歩道、歩行者用陸橋等をそれぞれ1つの属性として定義することもできる。また、図7の例は一例であって、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 6, the road area is a pedestrian road, a main road sidewalk, a pedestrian crossing, a pedestrian overpass, an underground crossing passage, and an indoor area is a building, a retail store, a house, a retail store There are roads. The prohibited areas are ponds, and the other areas are highway roads and parks. Based on the information of FIGS. 6 and 7, roads on the map (road areas, line segments for map matching) can be set. In FIG. 7, the attributes are divided into walkable areas and prohibited areas, and then the walkable areas are divided into indoor areas, road areas, and other areas. As examples of each attribute, pedestrian roads, crosswalks, Although pedestrian overpasses are listed, the attributes are not limited to the hierarchical structure as described above, and pedestrian roads, pedestrian crossings, pedestrian overpasses, etc. can be defined as one attribute. . Moreover, the example of FIG. 7 is an example, Comprising: It is not limited to this.

図8は地図上の道路の設定例を示す説明図である。図8に示すように、道路領域、屋内領域、その他領域の道路に対して、地図マッチングのための1又は複数の線分(標準歩行線、地図上の道路)を定義し、各線分の接続関係の情報を設定する。地図上の道路(道路領域)は、リンク及びノードにより構成することもでき、あるいは、線分に対する道路幅に相当する幅を設定することもできる。ノードは、地図上の道路の一部であり、ノードはリンクの接続点、すなわち、地図上の道路の接続性を定義する。なお、設定される道路は、道路領域と同義である。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of setting a road on a map. As shown in FIG. 8, one or more line segments (standard gait line, road on the map) for map matching are defined for roads in the road area, indoor area, and other areas, and each line segment is connected. Set the relationship information. The road (road area) on the map can be constituted by links and nodes, or a width corresponding to the road width for the line segment can be set. A node is a part of the road on the map, and the node defines the connection point of the link, ie the connectivity of the road on the map. The road to be set is synonymous with the road area.

例えば、図6の例に対して、地図上の道路は、図8のように設定される。地図上の道路には、道路幅の情報、接続関係の情報を含めることもできる。また、屋内領域、禁止領域には、それぞれの領域の範囲の情報を含めることもできる。その他領域に、領域の範囲の情報を含めてもよく、あるいは、道路領域、屋内領域、禁止領域の何れでもなければその他領域であると判断する場合、その他領域に領域の範囲の情報を含めなくてもよい。なお図6、図8には記していないが、領域と領域とを接続する地点又は道路(通路)を地図上に設定してもよい。例えば、道路上に屋内領域の地下街又は地下鉄駅舎に通じるための連絡口(階段、エレベータ、エスカレータ等)がある場合等であり、これにより、道路から屋内領域に移る場合に、歩行者の位置を修正することができる。   For example, in the example of FIG. 6, the road on the map is set as shown in FIG. Roads on the map can include road width information and connection information. In addition, the indoor area and the prohibited area may include information on the range of each area. The other area may include area range information, or if it is determined that the other area is not a road area, indoor area, or prohibited area, do not include the area range information in the other area. May be. Although not shown in FIGS. 6 and 8, a point or road (passage) connecting the regions may be set on the map. For example, if there is a communication port (stairs, elevator, escalator, etc.) on the road leading to an underground area in an indoor area or a subway station building, the position of the pedestrian can be changed when moving from the road to the indoor area. It can be corrected.

記憶部15は、通信部11を介して受信した各種情報、測位部20で測位した測位データ、姿勢特定部30、方位特定部14、位置検出処理部40等で処理した処理結果などを記憶する。なお、制御部10、姿勢特定部30、方位特定部14、位置検出処理部40などのいずれか又はいくつかをCPU、RAMなどで構成する場合、各部の処理手順を定めたコンピュータプログラムを記憶することもできる。   The storage unit 15 stores various information received via the communication unit 11, positioning data measured by the positioning unit 20, processing results processed by the posture specifying unit 30, the direction specifying unit 14, the position detection processing unit 40, and the like. . In addition, when any one or some of the control unit 10, the posture specifying unit 30, the direction specifying unit 14, the position detection processing unit 40, and the like are configured by a CPU, a RAM, etc., a computer program that defines the processing procedure of each unit is stored. You can also

操作部16は、各種操作ボタンを備え、歩行者と位置検出装置100とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部16は、歩行者の操作により位置検出装置100の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。   The operation unit 16 includes various operation buttons and functions as a user interface between the pedestrian and the position detection device 100. For example, the operation unit 16 receives an operation for starting or stopping the operation of the position detection device 100 by an operation of a pedestrian.

位置検出処理部40は、歩行者の位置を検出するための処理を行う。   The position detection processing unit 40 performs a process for detecting the position of the pedestrian.

位置推定部41は、前回(例えば、直近でもよく、2回又は3回などの複数回前でもよい)に算出された推定位置又は推定位置を更新して歩行者の位置として検出された検出位置と、測位部20で算出した測位位置の軌跡(測位軌跡)とに基づいて、地図上の推定位置(推定位置の軌跡)を算出する。より具体的には、前回に算出された推定位置又は検出位置から測位位置までの測位軌跡に沿った軌跡を求めることにより、推定位置の軌跡及び推定位置を算出する。   The position estimation unit 41 updates the estimated position or the estimated position calculated last time (for example, may be the latest or may be two or three times before), and is detected as the position of the pedestrian. Based on the positioning position trajectory calculated by the positioning unit 20 (positioning trajectory), an estimated position on the map (estimated position trajectory) is calculated. More specifically, the trajectory and the estimated position of the estimated position are calculated by obtaining a trajectory along the positioning trajectory from the estimated position or the detection position calculated last time to the positioning position.

誤差算出部42は、位置推定部41で推定した推定位置の誤差範囲を算出する。より具体的には、誤差算出部42は、後述するように推定位置を初期登録する場合、あるいは、推定位置を更新する場合、推定位置の誤差範囲を所定値に設定する。例えば、推定位置を初期登録した場合、推定位置の誤差範囲を測位位置の誤差範囲(例えば、20〜200m)とすることができる。また、道路上のカーブ、交差点等の特徴地点で推定位置を更新した場合、最小の誤差(例えば、道路幅程度の範囲)とすることができる。   The error calculation unit 42 calculates an error range of the estimated position estimated by the position estimation unit 41. More specifically, the error calculating unit 42 sets the error range of the estimated position to a predetermined value when initially registering the estimated position or updating the estimated position as will be described later. For example, when the estimated position is initially registered, the error range of the estimated position can be set to an error range of the positioning position (for example, 20 to 200 m). Further, when the estimated position is updated at a characteristic point such as a curve or an intersection on the road, the minimum error (for example, a range of about the road width) can be obtained.

誤差算出部42は、初期登録した推定位置又は更新した推定位置の誤差範囲を所定値に設定した後は、設定した所定値に、初期登録又は更新した推定位置からの歩行者の移動距離又は移動方向に応じた値(例えば、測位誤差の増加分)を加算して誤差範囲を算出する。これにより、一旦歩行者の位置が決定(確定)され、その位置での誤差範囲を所定値に設定した後は、測位軌跡の増加(移動距離又は移動方位)に伴って測位誤差が増加した場合でも、測位軌跡に応じて、推定位置の適切な誤差範囲を求めることができる。なお、誤差範囲を常に適当な所定の一定値(例えば、100m)とすることもできる。   After the error calculation unit 42 sets the error range of the initially registered estimated position or the updated estimated position to a predetermined value, the pedestrian's moving distance or movement from the initially registered or updated estimated position to the set predetermined value. An error range is calculated by adding a value corresponding to the direction (for example, an increase in positioning error). As a result, once the position of the pedestrian is determined (confirmed), and after setting the error range at that position to a predetermined value, the positioning error increases with an increase in the positioning trajectory (movement distance or direction) However, an appropriate error range of the estimated position can be obtained according to the positioning locus. Note that the error range can always be an appropriate predetermined constant value (for example, 100 m).

属性判定部43は、誤差算出部42で算出した推定位置の誤差範囲内に存在する地図上の領域の属性を判定する。なお、推定位置の誤差範囲内に複数の属性が存在する場合には、推定位置に最も近い(距離が短い)領域の属性であると判定することができる。あるいは、各属性に優先順位を設定しておき、最も優先順位の高い属性であると判定することもできる。この場合、属性の優先順位は、例えば、順位の高いほうから道路領域、屋内領域、その他領域とすることもでき、あるいは、順位の高いほうから道路領域、その他領域、屋内領域とすることもできる。   The attribute determination unit 43 determines the attribute of the area on the map that exists within the error range of the estimated position calculated by the error calculation unit 42. If a plurality of attributes exist within the error range of the estimated position, it can be determined that the attribute is the area closest to the estimated position (the distance is short). Alternatively, a priority order can be set for each attribute, and it can be determined that the attribute has the highest priority order. In this case, the priority order of the attributes may be, for example, the road area, the indoor area, and the other area from the higher rank, or the road area, the other area, and the indoor area from the highest rank. .

歩行挙動判定部44は、測位部20で得られた測位データに基づいて、歩行者の歩行挙動を判定する。歩行挙動は、歩行者の歩行特性を示すものであり、自転車に乗った場合の走行特性も含む。歩行挙動は、例えば、歩行の開始、歩行速度、歩行速度の変動、歩行の強さ(例えば、歩数センサで加速が大きさで示されるレベル強度)、歩行の強さの変動、単位時間当たりの歩数(自転車の場合には、ペダルをこぐ回数)、歩数の変動、歩行方位、歩行停止などである。   The walking behavior determination unit 44 determines the walking behavior of the pedestrian based on the positioning data obtained by the positioning unit 20. The walking behavior indicates a walking characteristic of a pedestrian and includes a traveling characteristic when riding a bicycle. The walking behavior is, for example, the start of walking, walking speed, fluctuation in walking speed, walking strength (for example, the level intensity indicated by acceleration by the step sensor), fluctuation in walking strength, per unit time The number of steps (in the case of a bicycle, the number of pedaling), the variation in the number of steps, the walking direction, the walking stop, and the like.

歩行挙動判定部44は、歩行挙動に基づいて歩行の乱れの有無を判定する。歩行の乱れは、例えば、所定の歩行速度又は単位時間当たりの歩数を基準として歩行速度が遅い又は歩数が少ない場合、歩行速度が略一定でなく歩行速度の変動が頻繁にある場合、歩行方位の蛇行又は周回性がある場合、あるいは、歩行の強さが不安定である場合などである。   The walking behavior determination unit 44 determines the presence or absence of walking disturbance based on the walking behavior. For example, when the walking speed is low or the number of steps is small with reference to the predetermined walking speed or the number of steps per unit time, the walking speed is not substantially constant and the walking speed varies frequently, This is the case when there is meandering or circulation, or when the strength of walking is unstable.

位置更新部45は、測位位置に基づいて推定位置の初期登録を行う。また、位置更新部45は、地図マッチング法を利用して、属性判定部43で判定した誤差範囲内の属性と位置推定部41で算出した推定位置とに基づいて、誤差範囲内で歩行していると考えられる位置に推定位置を更新し、更新した位置を歩行者の位置として検出する。この場合、評価部47で算出される評価係数に基づいて、最も確からしい推定位置を歩行者の位置として検出する。評価係数の詳細は後述する。なお、評価係数の逆数を相関度と定義し、相関度を用いることもできる。   The position update unit 45 performs initial registration of the estimated position based on the positioning position. Further, the position update unit 45 uses the map matching method to walk within the error range based on the attribute within the error range determined by the attribute determination unit 43 and the estimated position calculated by the position estimation unit 41. The estimated position is updated to a position considered to be present, and the updated position is detected as the position of the pedestrian. In this case, the most probable estimated position is detected as the position of the pedestrian based on the evaluation coefficient calculated by the evaluation unit 47. Details of the evaluation coefficient will be described later. Note that the reciprocal of the evaluation coefficient can be defined as the degree of correlation, and the degree of correlation can be used.

信頼度算出部46は、測位部20で測位した測位データの信頼度を算出する。より具体的には、信頼度算出部46は、距離センサ21、3軸加速度センサ22、3軸地磁気センサ23などのセンサ単体でのデータの自己矛盾、あるいは、センサ相互のデータの矛盾又は地図情報との不整合などの異常の有無の判定、GPS12の測位結果及び基地局通信の信頼性を示す使用環境指標の算出などを行う。また、センサ等に異常があると判定した場合には、使用可能なセンサを選択するとともに、使用不可のセンサに対しては、そのセンサの誤差分散を無限大にする(又は大きくする)処理を行う。これにより、常にセンサの使用可否を監視する。以下、信頼度算出部46での処理の詳細について説明する。   The reliability calculation unit 46 calculates the reliability of the positioning data measured by the positioning unit 20. More specifically, the reliability calculation unit 46 performs self-contradiction of data in a single sensor such as the distance sensor 21, the three-axis acceleration sensor 22, the three-axis geomagnetic sensor 23, data contradiction between sensors, or map information. The determination of the presence / absence of abnormality such as inconsistency with GPS, the calculation result of the GPS 12 positioning, and the use environment index indicating the reliability of base station communication are performed. In addition, when it is determined that there is an abnormality in the sensor or the like, a usable sensor is selected, and for an unusable sensor, a process for making the error variance of the sensor infinite (or increased) is performed. Do. Thereby, the availability of the sensor is always monitored. Hereinafter, details of the processing in the reliability calculation unit 46 will be described.

GPS12の異常の有無の判定は、例えば、GPS12で得られた測位結果に基づいて測位した測位位置、歩行者の歩行速度、移動方位などの時間的変化に自己矛盾があるか否かで判定することができる。異常がある場合には、GPS12のデータの誤差分散を無限大にして利用しないようにする。また、このような異常な状況が、所定の時間及び/又は所定の距離の間継続した場合、GPS12の信頼度は低いとする。また、このような異常な状況がなくなった場合、GPS12のデータを利用するとともに、さらに正常な状況が所定の時間又は所定の距離の間継続すれば、GPSの信頼度を正常な値に復帰させる。   The determination of the presence or absence of an abnormality in the GPS 12 is made by, for example, determining whether there is a self-contradiction in temporal changes such as a positioning position determined based on the positioning result obtained by the GPS 12, a walking speed of the pedestrian, and a moving direction. be able to. When there is an abnormality, the error variance of the GPS 12 data is set to infinity so that it is not used. In addition, when such an abnormal situation continues for a predetermined time and / or a predetermined distance, the reliability of the GPS 12 is assumed to be low. In addition, when such an abnormal situation disappears, the GPS 12 data is used, and if the normal situation continues for a predetermined time or a predetermined distance, the GPS reliability is restored to a normal value. .

GPS12の使用環境指標としては、例えば、GPS12の受信レベル、捕捉衛星数、2次元又は3次元測位の別、CEP(Circular Error Probability)が所定の標準値以下であれば、異常であるとしてGPS12のデータの誤差分散を無限大にして利用しないようにする。また、このような異常な状況が、所定の時間及び/又は所定の距離の間継続した場合、GPS12の信頼度は低いとする。また、このような異常な状況がなくなった場合、GPS12のデータを利用するとともに、さらに正常な状況が所定の時間又は所定の距離の間継続すれば、GPS12の信頼度を正常な値に復帰させる。   For example, if the GPS 12 reception level, the number of captured satellites, 2D or 3D positioning, or CEP (Circular Error Probability) is below a predetermined standard value, the GPS 12 is considered abnormal. Make the error variance of the data infinite and avoid using it. In addition, when such an abnormal situation continues for a predetermined time and / or a predetermined distance, the reliability of the GPS 12 is assumed to be low. Further, when such an abnormal situation disappears, the GPS 12 data is used, and if the normal situation continues for a predetermined time or a predetermined distance, the reliability of the GPS 12 is restored to a normal value. .

基地局通信の使用環境指標としては、例えば、基地局との通信レベル、基地局の通信範囲等が所定の標準値より低下した場合、異常であるとして基地局通信によるデータの誤差分散を無限大にして利用しないようにする。また、このような異常な状況が、所定の時間及び/又は所定の距離の間継続した場合、基地局通信の信頼度は低いとする。また、このような異常な状況がなくなった場合、基地局通信のデータを利用するとともに、さらに正常な状況が所定の時間及び/又は所定の距離の間継続すれば、基地局通信の信頼度を正常な値に復帰させる。なお上記では、GPSと基地局通信とを区別したが、GPSと基地局通信とを結合した測位方式を利用してもよい。   Base station communication usage environment indicators include, for example, when the communication level with the base station, the communication range of the base station, etc. falls below a predetermined standard value, the error distribution of data due to base station communication is infinite as abnormal And avoid using it. In addition, when such an abnormal situation continues for a predetermined time and / or a predetermined distance, it is assumed that the reliability of base station communication is low. In addition, when such an abnormal situation disappears, the base station communication data is used, and if the normal situation continues for a predetermined time and / or a predetermined distance, the reliability of the base station communication is increased. Return to normal value. In the above description, GPS and base station communication are distinguished from each other, but a positioning method combining GPS and base station communication may be used.

評価部47は、位置推定部41で算出した推定位置、及び位置更新部45で更新した推定位置を評価するための評価係数を算出する。評価係数は、推定位置の確からしさを評価するための係数であり、例えば、評価係数が小さいほど推定位置の確からしさ(確率)が大きいとすることができる。評価係数は、例えば、推定位置と測位位置との位置ずれ、カーブ、交差点等の特徴地点における推定位置と測位位置との位置ずれの差の平均、カーブ、交差点等の特徴地点における推定位置と道路との位置ずれ(距離ずれ)の平均等である。なお、評価係数の詳細は後述する。   The evaluation unit 47 calculates an evaluation coefficient for evaluating the estimated position calculated by the position estimation unit 41 and the estimated position updated by the position update unit 45. The evaluation coefficient is a coefficient for evaluating the certainty of the estimated position. For example, the smaller the evaluation coefficient, the larger the certainty (probability) of the estimated position. The evaluation coefficient is, for example, the positional deviation between the estimated position and the positioning position, the average of the positional deviation between the estimated position at the characteristic point such as a curve or an intersection, and the estimated position and the road at the characteristic point such as a curve or an intersection. And the average of the positional deviation (distance deviation). Details of the evaluation coefficient will be described later.

出力部17は、液晶表示パネル、スピーカなどを備え、歩行者に自身の位置を地図上に表示するとともに、歩行者の位置を表示する際に、歩行者に所要の情報を通知するため、又は注意を促すため音声又は音響を出力する。   The output unit 17 includes a liquid crystal display panel, a speaker, etc., and displays the position of the pedestrian on the map and notifies the pedestrian of necessary information when displaying the position of the pedestrian, or Output voice or sound to call attention.

次に位置検出装置100の地図マッチング法による位置検出処理について説明する。なお、以下の説明では、屋内領域及びその他領域には通路(道路)が設定されていないものとする。通路が設定されている場合には、その通路を道路として取り扱うことができる。   Next, the position detection process by the map matching method of the position detection apparatus 100 will be described. In the following description, it is assumed that no passage (road) is set in the indoor area and other areas. When a passage is set, the passage can be handled as a road.

図9は推定位置の新規登録の一例を示す説明図である。推定位置の新規登録(初期登録)は、地図マッチング処理を開始した場合、あるいは、推定位置の候補が1つもなくなってしまった場合に行う処理である。   FIG. 9 is an explanatory view showing an example of new registration of an estimated position. The new registration (initial registration) of the estimated position is a process performed when the map matching process is started or when there is no estimated position candidate.

推定位置の新規登録を行うか否かは、例えば、次の条件(1)、条件(2)により判定する。すなわち、条件(1)及び条件(2)の両方を充足する場合、推定位置の新規登録を実施せず、条件(1)又は条件(2)のいずれかが充足しない場合、推定位置の新規登録を行う。条件(1)は、センサ等の信頼度が所定の閾値以下(信頼性が悪い)場合であり、例えば、GPS12の信頼性が悪い場合などである。また、条件(2)は、所定の範囲(時間及び/又は距離)以上、歩行の乱れがある場合である。すなわち、条件(1)及び条件(2)を充足する場合、歩行者の位置は屋内領域にある可能性が高いため、歩行者が屋内領域から屋外領域に出るまで地図マッチング処理を実施しない。   Whether or not to newly register the estimated position is determined by, for example, the following condition (1) and condition (2). That is, when both the condition (1) and the condition (2) are satisfied, the new registration of the estimated position is not performed, and when either the condition (1) or the condition (2) is not satisfied, the new registration of the estimated position is performed. I do. Condition (1) is when the reliability of the sensor or the like is equal to or lower than a predetermined threshold (low reliability), for example, when the reliability of the GPS 12 is bad. Further, the condition (2) is a case where there is a disturbance of walking over a predetermined range (time and / or distance). That is, when the condition (1) and the condition (2) are satisfied, there is a high possibility that the position of the pedestrian is in the indoor area. Therefore, the map matching process is not performed until the pedestrian enters the outdoor area from the indoor area.

図9に示すように、測位位置Aの誤差範囲内に道路領域、すなわち、地図上の道路があるか否かを判定し、道路(道路領域)がある場合には、測位位置Aに最も近い当該道路上の地点を測位位置Aに対応する新規の推定位置として登録する。図9では、誤差範囲内に2つの道路が存在するため、それぞれの道路において測位位置Aから最も近い地点M、Nを推定位置として登録する。この場合、測位位置Aまでの測位軌跡の方位又は測位位置Aでの測位方位とほぼ方位が一致する道路を予め登録しておくこともできる。仮に、測位軌跡の方位又は測位方位と道路の方位とが略一致するような道路がない場合には、誤差範囲内に登録できる道路が存在するまで推定位置の新規登録を行わずに待機する。   As shown in FIG. 9, it is determined whether or not there is a road area, that is, a road on the map, within the error range of the positioning position A. If there is a road (road area), the closest to the positioning position A The point on the road is registered as a new estimated position corresponding to the positioning position A. In FIG. 9, since there are two roads within the error range, the points M and N closest to the positioning position A on each road are registered as estimated positions. In this case, it is also possible to register in advance a road whose orientation substantially coincides with the orientation of the positioning locus up to the positioning location A or the positioning orientation at the positioning location A. If there is no road where the orientation of the positioning trajectory or the positioning orientation substantially matches the road orientation, the system waits without newly registering the estimated position until there is a road that can be registered within the error range.

推定位置を新規に登録した場合、その推定位置に対応する測位位置の誤差範囲を、新規登録した推定位置の誤差範囲として設定(登録)する。図9の例では、推定位置M、Nの誤差範囲は、推定位置Aの誤差範囲を引き継ぐ。また、新規登録した推定位置M、Nとそれに対応する測位位置Aとの位置ずれに基づいて、推定位置M、Nの評価係数を算出する。   When the estimated position is newly registered, the error range of the positioning position corresponding to the estimated position is set (registered) as the error range of the newly registered estimated position. In the example of FIG. 9, the error range of the estimated positions M and N inherits the error range of the estimated position A. Further, based on the positional deviation between the newly registered estimated positions M and N and the corresponding positioning position A, evaluation coefficients for the estimated positions M and N are calculated.

図10は新規登録した推定位置の評価係数の算出の一例を示す説明図である。図10の例は、測位位置Aに対応させて推定位置Mを新規登録した場合を示す。測位位置Aの座標を(xa、ya)、新規登録した推定位置Mの座標を(x、y)とすると、推定位置Mの評価係数Cは、C=C1+C2とすることができる。ここで、C1=|x−xa|、C2=|y−ya|で表わすことができる。すなわち、推定位置Mの評価係数Cは、推定位置Mと測位位置Aのx座標の差、推定位置Mと測位位置Aのy座標の差とすることができる。この場合、評価係数が小さいほど、推定位置の確からしさ(確率)が高いということができる。評価係数Cは、x座標毎、y座標毎に算出するだけでなく、x座標とy座標の絶対値の和、あるいは、自乗和の平方根等により1つの指標とすることもできる。これにより、推定位置Mが測位位置Aに対して、どの程度確かな位置であるかを把握することができる。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of calculation of an evaluation coefficient for a newly registered estimated position. The example of FIG. 10 shows a case where the estimated position M is newly registered in association with the positioning position A. If the coordinates of the positioning position A are (xa, ya) and the coordinates of the newly registered estimated position M are (x, y), the evaluation coefficient C of the estimated position M can be C = C1 + C2. Here, C1 = | x−xa | and C2 = | y−ya |. That is, the evaluation coefficient C of the estimated position M can be the difference between the x coordinate of the estimated position M and the positioning position A, and the difference of the y coordinate between the estimated position M and the positioning position A. In this case, the smaller the evaluation coefficient, the higher the probability (probability) of the estimated position. The evaluation coefficient C is not only calculated for each x coordinate and each y coordinate, but can also be used as one index by the sum of absolute values of the x coordinate and the y coordinate or the square root of the square sum. Thereby, it is possible to grasp how much the estimated position M is relative to the positioning position A.

次に、新規登録後の推定位置の軌跡の算出例について説明する。図11は推定位置の軌跡の算出例を示す説明図である。図11の例では、測位位置Aに対応させて推定位置Mを新規登録した場合を示す。図11(a)に示す推定位置の軌跡の算出例は、推定位置Mを起点として、測位位置Aからの測位軌跡をそのまま平行移動(ずらす)させることにより、推定位置の軌跡を求めるものである。   Next, an example of calculating the locus of the estimated position after new registration will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a calculation example of the locus of the estimated position. In the example of FIG. 11, the estimated position M is newly registered in association with the positioning position A. The calculation example of the locus of the estimated position shown in FIG. 11A is to obtain the locus of the estimated position by translating (shifting) the positioning locus from the positioning position A with the estimated position M as a starting point. .

図11(b)の場合は、図11(a)の場合において、地図上の道路の方位と推定位置の軌跡の方位又は推定位置での方位との方位差が所定の閾値より小さい場合には、所定時間の経過及び/又は所定距離の移動の都度、推定位置を道路上に更新(修正)する。なお、推定位置を道路上の位置に更新する際に、位置ずれに応じた値を評価係数に加算してもよい。   In the case of FIG. 11B, in the case of FIG. 11A, when the azimuth difference between the direction of the road on the map and the direction of the locus of the estimated position or the direction at the estimated position is smaller than a predetermined threshold value. The estimated position is updated (corrected) on the road every time the predetermined time has elapsed and / or the predetermined distance has been moved. Note that when the estimated position is updated to a position on the road, a value corresponding to the positional deviation may be added to the evaluation coefficient.

図11(c)の場合は、図11(a)の場合において、地図上の道路の方位と推定位置の軌跡の方位又は推定位置での方位との方位差が所定の閾値より小さい場合には、常時、推定位置を道路上に更新(修正)する。なお、推定位置を道路上の位置に更新する際に、位置ずれに応じた値を評価係数に加算してもよい。   In the case of FIG. 11C, in the case of FIG. 11A, when the azimuth difference between the azimuth of the road on the map and the azimuth of the locus of the estimated position or the azimuth at the estimated position is smaller than a predetermined threshold value. Always update (correct) the estimated position on the road. Note that when the estimated position is updated to a position on the road, a value corresponding to the positional deviation may be added to the evaluation coefficient.

図11(d)の例は、図11(c)の場合において、地図上の道路の方位と推定位置の軌跡の方位又は推定位置での方位との方位差が所定の閾値を超えたときに、道路上の位置に更新(修正)することは行わないことを示す。なお、図11(a)、図11(b)の場合には、液晶表示パネルに表示させるときだけ、地図上に修正することもできる。   In the example of FIG. 11D, in the case of FIG. 11C, when the azimuth difference between the azimuth of the road on the map and the azimuth of the locus of the estimated position or the azimuth at the estimated position exceeds a predetermined threshold value. Indicates that updating (correcting) the position on the road is not performed. In addition, in the case of FIG. 11 (a) and FIG.11 (b), it can also correct on a map, when displaying on a liquid crystal display panel.

図11(e)の例は、図11(c)が道路を線分で表現した場合の推定位置の修正例であるのに対して、道路を2次元図形そのままで表現した場合に推定位置を修正する例である。   The example of FIG. 11E is an example of correcting the estimated position when the road is represented by a line segment, while the estimated position is obtained when the road is represented by a two-dimensional figure as it is. This is an example of correction.

推定位置の誤差範囲は、推定位置の新規登録(初期登録)では、測位誤差(例えば、20〜200mの範囲)とすることができる。また、推定位置の誤差範囲は、カーブ、交差点等の特徴地点で推定位置を道路上の位置に更新(修正)した場合には、最小の誤差範囲(例えば、道路幅程度)とすることができる。その後、歩行者が歩行するにつれて、測位誤差が累加されるため、推定位置の誤差範囲を増加させることができる。これにより、一旦歩行者の位置が決定(確定)され、その位置での誤差範囲を所定値に設定した後は、測位軌跡の増加(移動距離又は移動方位)に伴って測位誤差が増加した場合でも、測位軌跡に応じて、推定位置の適切な誤差範囲を求めることができる。なお、推定位置の誤差範囲を常に適当な所定の一定値(例えば、100m)とすることもできる。これにより、位置検出の処理労力を低減することができる。   The error range of the estimated position can be a positioning error (for example, a range of 20 to 200 m) in the new registration (initial registration) of the estimated position. Further, the error range of the estimated position can be set to the minimum error range (for example, about the road width) when the estimated position is updated (corrected) to a position on the road at a characteristic point such as a curve or an intersection. . Thereafter, as the pedestrian walks, positioning errors are accumulated, so that the error range of the estimated position can be increased. As a result, once the position of the pedestrian is determined (confirmed), and after setting the error range at that position to a predetermined value, the positioning error increases with an increase in the positioning trajectory (movement distance or direction) However, an appropriate error range of the estimated position can be obtained according to the positioning locus. The error range of the estimated position can always be an appropriate predetermined constant value (for example, 100 m). Thereby, the processing effort of position detection can be reduced.

次に、推定位置の更新方法について説明する。推定位置の更新は、例えば、推定位置の誤差範囲内の地図上の領域の属性、道路の接続特性、道路領域と他の領域との接続特性、歩行者の歩行挙動、測位データの信頼度(信頼性)、推定位置の評価係数等に基づいて行う。また、推定位置が妥当でない場合には、推定位置の棄却を行う。   Next, a method for updating the estimated position will be described. The update of the estimated position includes, for example, the attribute of the area on the map within the error range of the estimated position, the connection characteristic of the road, the connection characteristic between the road area and other areas, the walking behavior of the pedestrian, the reliability of the positioning data ( Reliability), evaluation coefficient of estimated position, etc. If the estimated position is not valid, the estimated position is rejected.

図12は推定位置の更新の一例を示す説明図である。図12の例では、歩行者は屋外を歩行しているものとする。測位位置Aまでの測位軌跡に対応して、前回(例えば、直近でもよく、2回又は3回などの複数回前でもよい)に更新した推定位置からの推定位置の軌跡により、測位位置Aに対応して2つの推定位置M、Nが存在するとする。推定位置Mの誤差範囲内には、道路(道路領域)が存在するので、推定位置Mを道路上の位置に更新する。また、推定位置Mと更新した推定位置との位置ずれに対応する値を推定位置Mの評価係数に加算して、更新した推定位置の評価係数として引き継ぐようにしてもよい。また、カーブ、交差点等の特徴のある地点において、推定位置Mの位置ずれを補正して推定位置を更新し、評価係数、誤差範囲を更新することもできる。この場合、更新する誤差範囲としては、例えば、最小値(道路幅程度の範囲)を設定することができる。なお、推定位置の方位と道路の方位との方位差が所定の閾値より小さいか否かを判定し、方位差が閾値より大きい場合、推定位置を道路上に更新しないようにすることもできる。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of updating the estimated position. In the example of FIG. 12, it is assumed that the pedestrian is walking outdoors. Corresponding to the positioning trajectory up to the positioning position A, the positioning position A is changed to the positioning position A by the trajectory of the estimated position from the estimated position updated last time (for example, may be the most recent time or may be two or three times before). Correspondingly, there are two estimated positions M and N. Since a road (road area) exists within the error range of the estimated position M, the estimated position M is updated to a position on the road. Further, a value corresponding to the positional deviation between the estimated position M and the updated estimated position may be added to the evaluation coefficient of the estimated position M and inherited as the updated estimated coefficient of the estimated position. In addition, at a point having a characteristic such as a curve or an intersection, the estimated position can be updated by correcting the displacement of the estimated position M, and the evaluation coefficient and error range can be updated. In this case, as the error range to be updated, for example, a minimum value (a range about the road width) can be set. It is possible to determine whether or not the azimuth difference between the azimuth of the estimated position and the azimuth of the road is smaller than a predetermined threshold, and when the azimuth difference is larger than the threshold, the estimated position may not be updated on the road.

推定位置Nの誤差範囲内では、前回に更新した推定位置が存在していた道路(道路領域)が誤差範囲外となるため、誤差範囲内に別の道路があるか否かを判定する。仮に別の道路が存在する場合、推定位置をその道路の位置に更新するとともに、推定位置Nの誤差範囲、評価係数を更新した推定位置の誤差範囲、評価係数として引き継ぐ。仮に更新すべき道路がないと判定した場合、推定位置の属性を判定し、判定した属性がその他領域であれば、推定位置Nから、歩行者の歩行に伴う歩行軌跡の変化分を累計した位置を推定位置の軌跡とし、評価係数、誤差範囲を引き継ぐ。また、判定した属性が禁止領域であれば、推定位置Nを棄却する(図12参照)。   Within the error range of the estimated position N, the road (road area) in which the estimated position updated last time is outside the error range, so it is determined whether there is another road within the error range. If another road exists, the estimated position is updated to the position of the road, and the error range of the estimated position N, the error range of the estimated position with the updated evaluation coefficient, and the evaluation coefficient are taken over. If it is determined that there is no road to be updated, the attribute of the estimated position is determined, and if the determined attribute is another region, the position obtained by accumulating the amount of change in the walking trajectory accompanying the walking of the pedestrian from the estimated position N Is assumed to be the locus of the estimated position, and the evaluation coefficient and error range are taken over. If the determined attribute is a prohibited region, the estimated position N is rejected (see FIG. 12).

図13は推定位置の更新の他の例を示す説明図である。図13の例は、前回(例えば、直近でもよく、2回又は3回などの複数回前でもよい)に更新した推定位置が存在する道路が2つの道路に分岐するような場合である。測位位置Aまでの測位軌跡に対応して、前回に更新した推定位置からの推定位置の軌跡により、測位位置Aに対応して1つの推定位置Mが存在するとする。推定位置Mの誤差範囲内には、分岐した一方の道路(道路領域)が存在するので、推定位置Mを道路上の位置に更新する。また、推定位置Mと更新した推定位置との位置ずれに対応する値を推定位置Mの評価係数に加算して、更新した推定位置の評価係数として引き継ぐようにしてもよい。推定位置Mの誤差範囲外となった他方の道路上の推定位置は棄却する。なお、この場合においても、カーブ、交差点等の特徴のある地点において、推定位置Mの位置ずれを補正して推定位置を更新し、評価係数、誤差範囲を更新することもできる。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of updating the estimated position. The example of FIG. 13 is a case where the road where the estimated position updated last time (for example, may be the latest or may be two or three times before) branches to two roads. Assume that there is one estimated position M corresponding to the positioning position A by the locus of the estimated position from the previously updated estimated position corresponding to the positioning locus up to the positioning position A. Since one branched road (road region) exists within the error range of the estimated position M, the estimated position M is updated to a position on the road. Further, a value corresponding to the positional deviation between the estimated position M and the updated estimated position may be added to the evaluation coefficient of the estimated position M and inherited as the updated estimated coefficient of the estimated position. The estimated position on the other road that is outside the error range of the estimated position M is rejected. Even in this case, the estimated position can be updated by correcting the displacement of the estimated position M at a characteristic point such as a curve or an intersection, and the evaluation coefficient and error range can be updated.

図14は推定位置の更新の他の例を示す説明図である。図14の例も、前回(例えば、直近でもよく、2回又は3回などの複数回前でもよい)に更新した推定位置が存在する道路が2つの道路に分岐するような場合である。測位位置Aまでの測位軌跡に対応して、前回に更新した推定位置からの推定位置の軌跡により、測位位置Aに対応して1つの推定位置Mが存在するとする。推定位置Mの誤差範囲内には、分岐した両方の道路(道路領域)が存在するので、推定位置Mを各道路上の位置に更新する。更新した推定位置を第1候補の推定位置及び第2候補の推定位置とする。また、推定位置Mと第1候補の推定位置及び第2候補の推定位置との位置ずれに対応する値を推定位置Mの評価係数に加算して、第1候補の推定位置及び第2候補の推定位置の評価係数として引き継ぐようにしてもよい。なお、この場合においても、カーブ、交差点等の特徴のある地点において、推定位置Mの位置ずれを補正して推定位置を更新し、評価係数、誤差範囲を更新することもできる。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing another example of updating the estimated position. The example of FIG. 14 is also a case where the road where the estimated position updated last time (for example, the most recent time or two or three times before) exists may branch into two roads. Assume that there is one estimated position M corresponding to the positioning position A by the locus of the estimated position from the previously updated estimated position corresponding to the positioning locus up to the positioning position A. Since both branched roads (road areas) exist within the error range of the estimated position M, the estimated position M is updated to a position on each road. The updated estimated position is set as the estimated position of the first candidate and the estimated position of the second candidate. Further, a value corresponding to the positional deviation between the estimated position M and the estimated position of the first candidate and the estimated position of the second candidate is added to the evaluation coefficient of the estimated position M, and the estimated position of the first candidate and the second candidate You may make it inherit as an evaluation coefficient of an estimated position. Even in this case, the estimated position can be updated by correcting the displacement of the estimated position M at a characteristic point such as a curve or an intersection, and the evaluation coefficient and error range can be updated.

次に、カーブ、交差点等の特徴地点での推定位置の評価係数の算出方法について説明する。図15は特徴地点での推定位置の評価係数の算出の一例を示す説明図である。図15の例では、カーブ等の特徴地点B1、B2、B3において、測位位置A1、A2、A3に対応して道路上の位置に更新した推定位置M1、M2、M3があるとする。測位位置A1と推定位置M1との位置ずれを(x1、y1)とし、測位位置A2と推定位置M2との位置ずれを(x2、y2)とし、測位位置A3と推定位置M3との位置ずれを(x3、y3)とする。また、前回(例えば、直近でもよく、2回又は3回などの複数回前でもよい)に更新した推定位置と対応する測位位置との位置ずれを(x0、y0)とする。推定位置(例えば、推定位置M3)の評価係数を、推定位置と測位位置との位置ずれの差の平均値として求めることができる。   Next, a method for calculating the evaluation coefficient of the estimated position at a characteristic point such as a curve or an intersection will be described. FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of calculation of an evaluation coefficient of an estimated position at a feature point. In the example of FIG. 15, it is assumed that there are estimated positions M1, M2, and M3 that are updated to positions on the road corresponding to the positioning positions A1, A2, and A3 at the characteristic points B1, B2, and B3 such as a curve. The positional deviation between the positioning position A1 and the estimated position M1 is (x1, y1), the positional deviation between the positioning position A2 and the estimated position M2 is (x2, y2), and the positional deviation between the positioning position A3 and the estimated position M3 is Let (x3, y3). In addition, the positional deviation between the estimated position updated last time (for example, the latest position or a plurality of previous times such as two times or three times) and the corresponding positioning position is (x0, y0). The evaluation coefficient of the estimated position (for example, estimated position M3) can be obtained as an average value of the difference in positional deviation between the estimated position and the positioning position.

すなわち、x方向の位置ずれの差の平均値は、{|x1−x0|+|x2−x1|+|x3−x2|}/3となり、y方向の位置ずれの差の平均値は、{|y1−y0|+|y2−y1|+|y3−y2|}/3となる。各特徴地点B1、B2、B3での位置ずれが等しいほど評価係数は小さくなり、推定位置の確からしさ(確率)が大きいといえる。これにより、推定位置が測位位置に対して、どの程度確かな位置であるかを把握することができる。   That is, the average value of the difference in positional deviation in the x direction is {| x1-x0 | + | x2-x1 | + | x3-x2 |} / 3, and the average value of the positional deviation in the y direction is { | Y1-y0 | + | y2-y1 | + | y3-y2 |} / 3. It can be said that as the positional deviation at each of the feature points B1, B2, and B3 is equal, the evaluation coefficient becomes smaller and the probability (probability) of the estimated position is larger. Thereby, it is possible to grasp how much the estimated position is relative to the positioning position.

なお、評価係数として、各特徴地点での位置ずれの差の2乗を合計して平均し、平均した値の平方根を求めることもできる。また、平均値に代えて、中央値、最大値と最小値の和の2分の1の数値など他の統計値を用いることもできる。   In addition, as an evaluation coefficient, the square of the difference of the position shift in each feature point is totaled and averaged, and the square root of the average value can be obtained. Further, instead of the average value, other statistical values such as a median value and a numerical value that is a half of the sum of the maximum value and the minimum value can be used.

次に測位方位の補正について説明する。地図マッチング法により、道路の特定とその推定位置が確定し、かつ測位方位が所定の歩行距離(例えば、20m)以上変化がない場合に、測位方位を地図上の道路の方位に補正することができる。測位方位の補正のタイミングは、例えば、特定された推定位置が唯一である状況が所定の時間(例えば、1分)又は所定の距離(例えば、50m)以上継続した場合、あるいは、特定された全ての推定位置に対応する地図上の道路方位が、所定閾値(例えば、2度)の範囲内である状況が所定の時間(例えば、1分)及び/又は所定の距離(例えば、50m)以上継続し、かつ測位方位に所定の歩行距離(例えば、20m)以上変化がない場合である。   Next, the correction of the positioning direction will be described. When the road is identified and its estimated position is determined by the map matching method, and the positioning direction does not change more than a predetermined walking distance (for example, 20 m), the positioning direction can be corrected to the road direction on the map. it can. The timing for correcting the positioning direction is, for example, when a situation where the specified estimated position is unique continues for a predetermined time (for example, 1 minute) or a predetermined distance (for example, 50 m), or for all specified positions The situation where the road direction on the map corresponding to the estimated position is within a predetermined threshold (for example, 2 degrees) continues for a predetermined time (for example, 1 minute) and / or for a predetermined distance (for example, 50 m). In this case, the positioning azimuth does not change more than a predetermined walking distance (for example, 20 m).

また、以下のような補正タイミングの条件を付加することもできる。条件(1)として、所定の時間(例えば、1分)又は所定の距離(例えば、50m)の間で推定位置と測位位置との差が所定の閾値(例えば、50m)以内である場合、条件(2)として、所定の時間(例えば、1分)又は所定の距離(例えば、50m)の間で地磁気センサが正常である確率が低い場合、例えば、所定の歩行距離(例えば、20m)以上連続して地磁気センサが正常でない場合、条件(3)として、所定の時間(例えば、1分)及び/又は所定の距離(例えば、50m)の間でGPS12が正常である確率が低い場合、例えば、所定の歩行距離(例えば、50m)以上連続してGPS12が正常でない場合である。なお、この測位方位の補正は、地図上の道路方位が直進である場合に限定してもよい。   Further, the following correction timing conditions can be added. As the condition (1), if the difference between the estimated position and the positioning position is within a predetermined threshold (for example, 50 m) for a predetermined time (for example, 1 minute) or a predetermined distance (for example, 50 m), (2) When the probability that the geomagnetic sensor is normal for a predetermined time (for example, 1 minute) or a predetermined distance (for example, 50 m) is low, for example, continuous for a predetermined walking distance (for example, 20 m) or more When the geomagnetic sensor is not normal, as the condition (3), when the probability that the GPS 12 is normal for a predetermined time (for example, 1 minute) and / or a predetermined distance (for example, 50 m) is low, for example, This is a case where the GPS 12 is not normal continuously for a predetermined walking distance (for example, 50 m) or more. The correction of the positioning direction may be limited to the case where the road direction on the map is straight.

次に、歩行者の位置を地図上で表示する表示例について説明する。歩行者の位置を出力部17で表示する場合、推定位置がないときは、測位位置又は暫定位置を表示し、推定位置があるときは、その推定位置(更新した推定位置を含む)を表示する。   Next, a display example for displaying the position of a pedestrian on a map will be described. When the position of the pedestrian is displayed on the output unit 17, when there is no estimated position, a positioning position or a temporary position is displayed. When there is an estimated position, the estimated position (including the updated estimated position) is displayed. .

例えば、推定位置が1つの場合、その推定位置(又は更新した推定位置を含む)を地図上に表示した上で、表示した推定位置の誤差範囲も同時に表示する。なお、推定位置が複数ある場合には、評価係数の最も小さい推定位置を1つ表示することもできる。   For example, when there is one estimated position, the estimated position (or including the updated estimated position) is displayed on the map, and the error range of the displayed estimated position is also displayed. When there are a plurality of estimated positions, one estimated position with the smallest evaluation coefficient can be displayed.

また、推定位置が複数存在する場合、複数の推定位置を包含する領域を推定位置として表示する。この場合、各推定位置の誤差範囲を含むような範囲を表示してもよい。また、推定位置の評価係数の大小に応じて、その推定位置の誤差範囲の大きさを拡大又は縮小して上で、推定位置とその誤差範囲とを同時に表示することもでき、また、推定位置が複数ある場合には、各推定位置の誤差範囲を含む範囲を表示してもよい。また、複数の推定位置の重心位置を表示してもよい。   Further, when there are a plurality of estimated positions, an area including the plurality of estimated positions is displayed as the estimated position. In this case, a range including the error range of each estimated position may be displayed. In addition, the estimated position and its error range can be displayed at the same time by expanding or reducing the size of the estimated position error range according to the size of the estimated position evaluation coefficient. In the case where there are a plurality of values, a range including an error range of each estimated position may be displayed. Moreover, you may display the gravity center position of several estimated position.

推定位置を更新することにより特定(検出)した位置を歩行者の位置として表示する場合に、特定した位置が複数あるときには、算出又は補正した評価係数の大小に応じて、最も確からしい特定位置を表示することもでき、あるいは、複数の特定位置をすべて表示してもよく、あるいは、特定した位置の中からいくつかを選択して表示してもよい。また、歩行者の位置を検出している過程のある時点において、一時的に精度よく位置を検出することができず、仮に評価係数が大きくなり、検出した位置を表示した場合には、歩行者に誤った位置を表示する恐れがあるようなときでも、その後の測位の結果、特定位置の確からしさが十分確保できたような場合には、位置の確からしさを確保できた時点以降、その特定位置を表示させることもできる。   When the position specified (detected) by updating the estimated position is displayed as the position of the pedestrian, if there are a plurality of specified positions, the most likely specific position is determined according to the magnitude of the calculated or corrected evaluation coefficient. It may be displayed, or a plurality of specific positions may be displayed, or some of the specified positions may be selected and displayed. Also, at a certain point in the process of detecting the position of the pedestrian, the position cannot be detected temporarily with high accuracy, and if the evaluation coefficient increases and the detected position is displayed, the pedestrian Even if there is a possibility that the wrong position is displayed, if the accuracy of the specific position is sufficiently secured as a result of the subsequent positioning, the position will be identified after the time when the certainty of the position can be secured. The position can also be displayed.

次に姿勢特定処理を含む位置検出処理の手順について説明する。図16、図17及び図18は位置検出処理の手順を示すフローチャートである。制御部10は、位置検出装置100内の各部と協働して自身の姿勢特定処理、移動方位特定処理、位置検出処理などを行う。制御部10は、初期位置の探索が必要であるか否かを判定する(S11)。   Next, a procedure of position detection processing including posture specifying processing will be described. 16, 17 and 18 are flowcharts showing the procedure of the position detection process. The control unit 10 performs its own posture specifying process, moving direction specifying process, position detecting process, and the like in cooperation with each unit in the position detection apparatus 100. The control unit 10 determines whether or not a search for an initial position is necessary (S11).

歩行者の場合と異なり、車両の場合には、位置検出が不能になることは殆どなく、電源が切られた場合でも、検出した位置が保存されるため、初期位置を探索する必要性が殆ど皆無である。しかし歩行者の場合には、地下から出てくる場合等、位置検出が不能になる場合があり、初期位置を探索する必要がある。初期位置の探索は、GPS12による測位には時間がかかるため、通常基地局との通信により行う。   Unlike in the case of pedestrians, in the case of a vehicle, position detection is almost impossible, and even when the power is turned off, the detected position is saved, so there is almost no need to search for the initial position. There is nothing. However, in the case of a pedestrian, the position may not be detected when coming out of the basement and the initial position needs to be searched. The search for the initial position is usually performed by communication with the base station because positioning by the GPS 12 takes time.

初期位置の探索が必要である場合(S11でYES)、制御部10は、初期位置の探索を行い(S12)、探索位置を暫定的な測位位置とする(S13)。初期位置の探索が必要でない場合(S11でNO)、すなわち、1又は複数の推定位置をすでに保持している場合、制御部10は、ステップS12、ステップS13の処理を行わずに後述のステップS14の処理を行う。   When the search for the initial position is necessary (YES in S11), the control unit 10 searches for the initial position (S12), and sets the search position as a temporary positioning position (S13). When the search for the initial position is not necessary (NO in S11), that is, when one or a plurality of estimated positions are already held, the control unit 10 does not perform the processes of Step S12 and Step S13, but will be described later in Step S14. Perform the process.

制御部10は、路上装置との通信の有無を判定し(S14)、路上装置との通信がある場合(S14でYES)、測位位置を通信位置に補正し(S15)、保持していた推定位置をすべて棄却する(S16)。路上装置との狭域通信(局所通信)による誤差は、GPS等に比べてかなり小さく、精度が高いため、局所通信により通信位置が得られた場合には、この通信位置を最も信頼性の高い推定位置とすることができる。   The control unit 10 determines whether or not there is communication with the road device (S14), and when there is communication with the road device (YES in S14), the positioning position is corrected to the communication position (S15) and held estimation All positions are rejected (S16). The error due to narrow area communication (local communication) with the on-road device is considerably smaller than GPS etc., and the accuracy is high. Therefore, when the communication position is obtained by local communication, this communication position is the most reliable. It can be an estimated position.

制御部10は、補正した測位位置を推定位置として登録し(S17)、推定位置の地図領域の属性、誤差範囲、評価係数を登録する(S18)。これにより、推定位置の新規登録(初期登録)が完了するとともに、推定位置の誤差範囲、評価係数が設定される。路上装置との通信がない場合(S14でNO)、制御部10は、ステップS17の処理を行い、暫定的な測位位置を推定位置として登録する。   The control unit 10 registers the corrected positioning position as an estimated position (S17), and registers the attribute, error range, and evaluation coefficient of the map area of the estimated position (S18). Thereby, the new registration (initial registration) of the estimated position is completed, and the error range of the estimated position and the evaluation coefficient are set. When there is no communication with the road device (NO in S14), the control unit 10 performs the process of step S17 and registers the provisional positioning position as the estimated position.

制御部10は、測位データを取得し(S19)、自身の姿勢を特定する(S20)。なお、姿勢特定処理の詳細は後述する。制御部10は、測位データの異常の有無を確認し(S21)、確認結果に応じて、測位データの信頼度を算出する(S22)。制御部10は、測位データに基づいて移動距離、移動方位を求め測位位置を算出し(S23)、測位位置の測位誤差を算出する(S24)。移動方位は、方位特定部14で求めることができる。測位位置の算出は、上述したように、距離センサ21、方位特定部14などによる自立航法又は地図マッチング法と、GPS12等による衛星航法との組み合わせにより行うことができる。ただし、周囲にビル等の高い障害物があり、GPS衛星の測位性能が良くない場合には、自立航法又は地図マッチング法だけで測位することも可能である。   The control unit 10 acquires positioning data (S19) and specifies its own posture (S20). Details of the posture specifying process will be described later. The control unit 10 confirms whether there is an abnormality in the positioning data (S21), and calculates the reliability of the positioning data according to the confirmation result (S22). The control unit 10 obtains the movement distance and movement direction based on the positioning data, calculates the positioning position (S23), and calculates the positioning error of the positioning position (S24). The moving direction can be obtained by the direction specifying unit 14. As described above, the positioning position can be calculated by a combination of the self-contained navigation or map matching method using the distance sensor 21 and the direction specifying unit 14 and the satellite navigation using the GPS 12 or the like. However, if there are high obstacles such as buildings around and the positioning performance of the GPS satellite is not good, positioning can be performed only by the self-contained navigation or the map matching method.

制御部10は、歩行者の歩行挙動を取得し(S25)、外部装置からの地図情報、信号情報の更新の有無を判定する(S26)。地図情報、信号情報の更新があった場合(S26でYES)、制御部10は、地図情報、信号情報を取得する(S27)。地図情報、信号情報の更新がない場合(S26でNO)、制御部10は、ステップS27の処理を行わずに後述のステップS28の処理を行う。   The control unit 10 acquires the walking behavior of the pedestrian (S25), and determines whether or not the map information and the signal information are updated from the external device (S26). When the map information and signal information are updated (YES in S26), the control unit 10 acquires map information and signal information (S27). When the map information and the signal information are not updated (NO in S26), the control unit 10 performs the process of step S28 described later without performing the process of step S27.

制御部10は、地図マッチング機能の停止中であるか否かを判定する(S28)。地図マッチング機能が停止するか否かの条件は、例えば、歩行者の歩行速度が所定の閾値より大きい場合、又は屋内領域内の所定距離以上に亘って歩行者の位置が検出された場合である。所定の閾値は、例えば、60km/hとすることができ、歩行速度が所定の閾値より大きくなった場合、歩行者は、電車、自動車等の車両、あるいは他の交通機関を利用したとして、地図マッチングによる歩行者の位置検出を停止する。また、所定距離は、例えば、5kmとすることができ、屋内領域内の所定距離以上に亘って歩行者の位置が検出された場合には、歩行者は、電車、地下鉄等の他の交通機関を利用したとして、地図マッチングによる歩行者の位置検出を停止する。これにより、誤った位置検出を防止することができる。   The control unit 10 determines whether or not the map matching function is stopped (S28). The condition for determining whether or not the map matching function is stopped is, for example, when the walking speed of the pedestrian is larger than a predetermined threshold or when the position of the pedestrian is detected over a predetermined distance in the indoor area. . The predetermined threshold can be set to 60 km / h, for example, and when the walking speed becomes larger than the predetermined threshold, the pedestrian uses a vehicle such as a train or a car, or other transportation, and maps Stops pedestrian position detection by matching. Further, the predetermined distance can be set to 5 km, for example, and when the position of the pedestrian is detected over a predetermined distance in the indoor area, the pedestrian can use other transportation such as a train or a subway. Is used, the position detection of the pedestrian by map matching is stopped. Thereby, erroneous position detection can be prevented.

地図マッチング機能が停止中でない場合(S28でNO)、制御部10は、推定位置の更新処理を行う(S29)。制御部10は、推定位置の更新を行った後、地図マッチング機能の停止の必要性を判定し(S30)、停止の必要性がある場合(S30でYES)、地図マッチング機能を停止し、推定位置をすべて棄却する(S31)。   When the map matching function is not stopped (NO in S28), the control unit 10 performs an update process of the estimated position (S29). After updating the estimated position, the control unit 10 determines the necessity of stopping the map matching function (S30), and if there is a necessity to stop (YES in S30), the control unit 10 stops the map matching function and estimates. All positions are rejected (S31).

制御部10は、推定位置の初期登録(新規登録)の条件を充足するか否かを判定し(S32)、条件を充足する場合(S32でYES)、測位位置に基づいて推定位置の初期登録(新規登録)を行う(S33)。地図マッチング機能が停止中である場合(S28でYES)、制御部10は、ステップS32の処理を行う。地図マッチング機能の停止の必要性がない場合(S30でNO)、制御部10は、後述のステップS34の処理を行い、推定位置の初期登録(新規登録)の条件を充足しない場合(S32でNO)、同様に後述のステップS34の処理を行う。   The control unit 10 determines whether or not the condition for initial registration (new registration) of the estimated position is satisfied (S32). If the condition is satisfied (YES in S32), the initial registration of the estimated position is performed based on the positioning position. (New registration) is performed (S33). When the map matching function is stopped (YES in S28), the control unit 10 performs the process of step S32. If there is no need to stop the map matching function (NO in S30), the control unit 10 performs a process in step S34 described later, and does not satisfy the conditions for initial registration (new registration) of the estimated position (NO in S32). ), Similarly, the process of step S34 described later is performed.

制御部10は、推定位置(更新した推定位置を含む)の有無を判定し(S34)、推定位置がある場合(S34でYES)、推定位置を出力部17に表示し(S35)、推定位置がない場合(S34でNO)、測位位置又は暫定位置を出力部17に表示する(S36)。   The control unit 10 determines the presence / absence of the estimated position (including the updated estimated position) (S34). If there is an estimated position (YES in S34), the estimated position is displayed on the output unit 17 (S35). If there is no (NO in S34), the positioning position or the temporary position is displayed on the output unit 17 (S36).

制御部10は、測位方位の補正条件を充足するか否かを判定し(S37)、条件を充足する場合(S37でYES)、測位方位を地図上の道路方位に補正する(S38)。測位方位の補正条件を充足しない場合(S37でNO)、制御部10は、ステップS38の処理を行わずに、後述のステップS39の処理を行う。   The control unit 10 determines whether or not the positioning azimuth correction condition is satisfied (S37). When the condition is satisfied (YES in S37), the positioning azimuth is corrected to the road direction on the map (S38). When the positioning azimuth correction condition is not satisfied (NO in S37), the control unit 10 performs the process of step S39 described later without performing the process of step S38.

制御部10は、センサの較正の要否を判定し(S39)、較正が必要である場合(S39でYES)、センサを較正する(S40)。センサの較正が必要でない場合(S39でNO)、制御部10は、ステップS40の処理を行わずに、後述のステップS41の処理を行う。制御部10は、処理終了の指示の有無を判定し(S41)、指示がない場合(S41でNO)、ステップS11以降の処理を続け、指示がある場合(S41でYES)、処理を終了する。   The controller 10 determines whether or not the sensor needs to be calibrated (S39). If calibration is necessary (YES in S39), the sensor is calibrated (S40). When sensor calibration is not necessary (NO in S39), the control unit 10 performs the process of step S41 described later without performing the process of step S40. The control unit 10 determines whether or not there is an instruction to end the process (S41). If there is no instruction (NO in S41), the process from step S11 is continued, and if there is an instruction (YES in S41), the process ends. .

次に、姿勢の特定処理について説明する。図19は姿勢特定処理の手順を示すフローチャートである。制御部10は、姿勢の特定が必要であるか否かを判定し(S201)、姿勢の特定が必要でない場合(S201でNO)、処理を終了する。姿勢の特定が必要である場合(S201でYES)、制御部10は、3軸加速度センサ22のデータを取得し(S202)、姿勢の特定が可能であるか否かを判定する(S203)。   Next, the posture specifying process will be described. FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the posture specifying process. The control unit 10 determines whether or not it is necessary to specify the posture (S201), and when it is not necessary to specify the posture (NO in S201), the process ends. When it is necessary to specify the posture (YES in S201), the control unit 10 acquires data of the triaxial acceleration sensor 22 (S202), and determines whether the posture can be specified (S203).

姿勢の特定が可能である場合(S203でYES)、すなわち、位置検出装置100の姿勢変化がない場合、あるいは歩行者の歩行特性の変化がない場合、制御部10は、十分なデータが収集済であるか否かを判定する(S204)。   If the posture can be specified (YES in S203), that is, if there is no change in the posture of the position detection device 100, or if there is no change in the walking characteristics of the pedestrian, the control unit 10 has collected sufficient data. It is determined whether or not (S204).

十分なデータが収集済でない場合(S204でNO)、制御部10は、ステップS202以降の処理を続けデータの収集を行う。十分なデータが収集済である場合(S204でYES)、制御部10は、データを平均化して、各軸(X軸、Y軸、Z軸)の加速度データの標準値を算出する(S205)。   If sufficient data has not been collected (NO in S204), the control unit 10 continues the process from step S202 and collects data. If sufficient data has been collected (YES in S204), the control unit 10 averages the data and calculates the standard value of the acceleration data of each axis (X axis, Y axis, Z axis) (S205). .

制御部10は、3軸加速度センサ22のデータから各軸(X軸、Y軸、Z軸)の加速度変量を算出する(S206)。制御部10は、加速度データの標準値からピッチ角α、ロール角βを算出し(S207)、加速度変量からヨー角γを算出する(S208)。   The control unit 10 calculates the acceleration variable of each axis (X axis, Y axis, Z axis) from the data of the triaxial acceleration sensor 22 (S206). The control unit 10 calculates the pitch angle α and the roll angle β from the standard value of the acceleration data (S207), and calculates the yaw angle γ from the acceleration variable (S208).

制御部10は、今回算出したピッチ角α、ロール角β、ヨー角γを過去に算出したピッチ角α、ロール角β、ヨー角γと比較し、比較結果に応じて今回のデータを平均化又は棄却(無効に)し(S209)、処理を終了する。すなわち、制御部10は、今回算出したデータの信頼性が低いと判定した場合、過去のデータとの差異が大きいと判定した場合、今回のデータを棄却(無効に)する。   The control unit 10 compares the pitch angle α, roll angle β, and yaw angle γ calculated this time with the previously calculated pitch angle α, roll angle β, and yaw angle γ, and averages the current data according to the comparison result. Alternatively, it is rejected (invalidated) (S209), and the process is terminated. That is, when it is determined that the reliability of the data calculated this time is low, or when it is determined that the difference from the past data is large, the control unit 10 rejects (invalidates) the current data.

姿勢の特定が不可である場合(S203でNO)、制御部10は、取得したデータを破棄し(S210)、所定の時間経過又は所定の距離移動の有無を判定する(S211)。   When the posture cannot be specified (NO in S203), the control unit 10 discards the acquired data (S210) and determines whether or not a predetermined time has elapsed or a predetermined distance has been moved (S211).

所定の時間経過又は所定の距離移動がなかった場合(S211でNO)、制御部10は、ステップS202以降の処理を続ける。所定の時間経過又は所定の距離移動があった場合(S211でYES)、制御部10は、姿勢の特定不可状態が継続していると判定して、姿勢特定を中止し(S212)、処理を終了する。   If the predetermined time has not elapsed or the predetermined distance has not been moved (NO in S211), the control unit 10 continues the processing from step S202. When the predetermined time has elapsed or the predetermined distance has been moved (YES in S211), the control unit 10 determines that the posture cannot be specified continues, stops the posture specification (S212), and performs the process. finish.

以上説明したように、本発明によれば、携帯機器に内蔵した3軸加速度センサを用いることにより、歩行者が携帯した場合でも携帯機器の姿勢を特定することができる。また、さらに3軸地磁気センサを用いることにより、歩行者の歩行方位を特定することができる。これにより、携帯機器の姿勢がどのような状態であっても、歩行者の歩行方位を精度良く特定することができるので、GPSを使用することができない環境であっても、自立航法による歩行者の位置検出を行うことができる。また、携帯機器の姿勢を特定することができるので、携帯機器を携帯した歩行者の移動距離又は位置を求める際に距離センサや加速度センサを利用したときに、正確に移動距離又は加速度を求めることができる。   As described above, according to the present invention, by using the three-axis acceleration sensor built in the portable device, the posture of the portable device can be specified even when the pedestrian carries it. Further, by using a triaxial geomagnetic sensor, the walking direction of the pedestrian can be specified. As a result, the walking direction of the pedestrian can be accurately identified regardless of the posture of the mobile device, so that even in an environment where GPS cannot be used, a pedestrian based on autonomous navigation can be used. Can be detected. Moreover, since the posture of the portable device can be specified, when the distance sensor or the acceleration sensor is used when obtaining the movement distance or position of the pedestrian carrying the portable device, the movement distance or acceleration is accurately obtained. Can do.

上述の実施の形態では、物理的な位置又は方位と共に、歩行挙動、測位データの信頼度を、地図情報と関連づけて、歩行者の位置を特定する方法としていくつかの例を示したが、この他に、例えば、エレベータ、エスカレータに乗った場合のエレベータ、エスカレータ位置への特定(歩行停止、高度又は気圧の変化、測位データの信頼度を考慮)、地下街又は地下鉄への連絡口に降りた場合の連絡口への特定(歩行速度の変化や歩行の強さの変化、高度又は気圧の変化、測位データの信頼度を考慮)、地下鉄駅舎の券売機で立ち止まった場合の券売機位置への特定(歩行停止、測位データの信頼度を考慮)、バスや市電に停留所で乗車した場合の停留所への特定(歩行停止、位置の変化)等が、地図情報に公共物等の特定位置を登録しておけば可能となる。   In the above-described embodiment, some examples have been shown as methods for specifying the position of a pedestrian by associating the walking behavior and reliability of positioning data with the map information together with the physical position or orientation. In addition, for example, when you get on an elevator or escalator, specify the location of the escalator (walking stop, change in altitude or pressure, taking into account the reliability of positioning data), if you get off at the underground city or subway connection To the contact point (considering changes in walking speed and walking strength, changes in altitude or atmospheric pressure, reliability of positioning data), identification at the ticket vending machine position when stopping at the ticket vending machine in the subway station building (Walking stop, taking into account the reliability of positioning data), specifying a stop (walking stop, change in position), etc. when you get on a bus or streetcar at a stop, register a specific position such as a public object in the map information Leave It can become.

上記の例では、表現を簡単にするため、地図領域の属性、位置検出、位置検出の誤差範囲等を全て2次元で表現しているが、高度の情報を入れて3次元で表現してもよい。これにより、高度が関係する歩行者用陸橋又は地下横断通路等の判定精度を向上させることができるとともに、屋内領域のビルの何階のフロアーにいるか、屋上にいるかどうか等まで推定することも可能となる。また、上記までの表現では、歩行者が、通常歩行時又は自転車走行時に携帯機器を身に付けている場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、歩行者が直接携帯機器を身につけず、かばん、携帯機器を車輪付き旅行ケース、荷車、乳母車、車椅子等に収納、仮設置又は仮置きし、歩行者が持ち歩いたり、車を押したり引いたり、あるいは、手で車輪を回転したりして、歩行者の通行できる領域を通行している場合であってもよい。   In the above example, the map area attribute, position detection, position detection error range, etc. are all expressed in two dimensions to simplify the expression. However, even if altitude information is included, it can be expressed in three dimensions. Good. This can improve the accuracy of pedestrian overpasses and underground crossing passages that are related to altitude, and it is also possible to estimate whether it is on the floor of a building in an indoor area, whether it is on the rooftop, etc. It becomes. In addition, the above description describes a case where a pedestrian wears a portable device during normal walking or bicycle riding, but the present invention is not limited to this, and the pedestrian directly Put your bag or mobile device in a travel case with wheels, carts, prams, wheelchairs, etc., temporarily install or temporarily place it, carry it by a pedestrian, push or pull the car, or pull the wheel by hand. It may be a case where it is rotating and passing through an area where a pedestrian can pass.

また、上記では、歩行者が電車又は自動車に乗った場合、位置検出を中止することにしているが、別途、電車に乗った場合、自動車に乗った場合の地図マッチング型の位置検出システムを用意して、連続的に位置検出が実施できるようにしても良い。これにより、位置検出を最初からやり直す必要がなくなり、より効果的なシステムを構築することができる。さらに、上記の例では、位置検出に必要なデータを全て携帯機器に集約して位置検出する形態を示したが、これに限定されず、路上又はセンタに設置したサーバに携帯機器から必要データを送信し、位置検出処理をサーバで実行させ、その結果を携帯機器に送信する、という形態等にしてもよい。あるいは、処理の実行を分担してもよい。これにより、携帯機器の負担を減らすことが可能となる。   In addition, in the above, position detection is stopped when a pedestrian gets on a train or a car, but a map matching type position detection system is prepared separately when a person gets on a train or gets on a car. Thus, the position detection may be continuously performed. Thereby, it is not necessary to perform position detection from the beginning, and a more effective system can be constructed. Furthermore, in the above example, the form in which all the data necessary for position detection is collected and detected in the mobile device is shown. However, the present invention is not limited to this. For example, the server may execute the position detection process on the server, and the result may be transmitted to the mobile device. Or you may share execution of a process. This can reduce the burden on the mobile device.

上述の位置検出装置は、例えば、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、PHS、ノート型パーソナルコンピュータ、音楽プレーヤ、携帯型ゲーム装置等の情報端末装置又は携帯端末装置などに適用することができる。   The position detection device described above can be applied to an information terminal device such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), a PHS, a notebook personal computer, a music player, and a mobile game device, or a mobile terminal device.

上述の実施の形態で示した歩行者の位置を推定するための数式は、一例であって、これらに限定されるものではなく、適宜変形した数式を用いることもできる。   The mathematical formulas for estimating the position of the pedestrian shown in the above-described embodiment are merely examples, and the mathematical formulas are not limited thereto, and mathematical formulas appropriately modified can be used.

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に係る位置特定装置としての位置検出装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the position detection apparatus as a position specific device based on this invention. 姿勢を特定するための座標系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coordinate system for specifying an attitude | position. 歩行時の3軸加速度センサで検出する加速度データの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the acceleration data detected with the 3-axis acceleration sensor at the time of a walk. 基準直交3次元座標の加速度成分の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the acceleration component of a reference | standard orthogonal three-dimensional coordinate. 測位位置の誤差範囲の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the error range of a positioning position. 地図情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of map information. 地図上の領域の属性の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the attribute of the area | region on a map. 地図上の道路の設定例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a setting of the road on a map. 推定位置の新規登録の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the new registration of an estimated position. 新規登録した推定位置の評価係数の算出の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of calculation of the evaluation coefficient of the newly registered estimated position. 推定位置の軌跡の算出例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of calculation of the locus | trajectory of an estimated position. 推定位置の更新の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the update of an estimated position. 推定位置の更新の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the update of an estimated position. 推定位置の更新の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the update of an estimated position. 特徴地点での推定位置の評価係数の算出の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of calculation of the evaluation coefficient of the estimated position in a feature point. 位置検出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a position detection process. 位置検出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a position detection process. 位置検出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a position detection process. 姿勢特定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of an attitude | position specific process.

符号の説明Explanation of symbols

100 位置検出装置
10 制御部
11 通信部
12 GPS
13 地図データベース
14 方位特定部
15 記憶部
16 操作部
17 出力部
20 測位部
21 距離センサ
22 3軸加速度センサ
23 3軸地磁気センサ
24 方位補正部
25 センサ較正部
30 姿勢特定部
31 座標変換部
32 角度算出部
33 判定部
40 位置検出処理部
41 位置推定部
42 誤差算出部
43 属性判定部
44 歩行挙動判定部
45 位置更新部
46 信頼度算出部
47 評価部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Position detection apparatus 10 Control part 11 Communication part 12 GPS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Map database 14 Orientation specific part 15 Memory | storage part 16 Operation part 17 Output part 20 Positioning part 21 Distance sensor 22 3-axis acceleration sensor 23 3-axis geomagnetic sensor 24 Direction correction part 25 Sensor calibration part 30 Attitude specification part 31 Coordinate conversion part 32 Angle Calculation unit 33 Determination unit 40 Position detection processing unit 41 Position estimation unit 42 Error calculation unit 43 Attribute determination unit 44 Walking behavior determination unit 45 Position update unit 46 Reliability calculation unit 47 Evaluation unit

Claims (13)

基準直交3次元座標の座標軸に対する自身の姿勢を特定する姿勢特定装置であって、
前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行う変換手段と、
3軸加速度センサと、
前記変換手段で行う座標変換及び前記3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出する角度算出手段と
前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、
前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出する変量算出手段と
を備え、
前記角度算出手段は、
前記変換手段で行う座標変換に前記変量算出手段で算出した加速度変量及び前記記憶手段に記憶した情報を用いるようにしてあり、
前記角度算出手段で算出した角度により自身の姿勢を特定するように構成してあることを特徴とする姿勢特定装置。
A posture identifying device that identifies its posture with respect to a coordinate axis of a reference orthogonal three-dimensional coordinate,
Conversion means for performing coordinate conversion between an apparatus orthogonal three-dimensional coordinate having an axis that forms an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinate and the reference orthogonal three-dimensional coordinate;
A 3-axis acceleration sensor;
Angle conversion means for calculating the angle using coordinate conversion performed by the conversion means and acceleration components in the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates detected by the three-axis acceleration sensor ;
Storage means for storing information indicating a relationship between acceleration components of the respective axes in the reference orthogonal three-dimensional coordinates;
Variable amount calculating means for calculating an acceleration variable according to an added value of acceleration detected at an appropriate time or an appropriate number of times by the three-axis acceleration sensor ;
The angle calculation means includes
The acceleration variable calculated by the variable calculation means and the information stored in the storage means are used for coordinate conversion performed by the conversion means,
Posture identifying apparatus characterized by is arranged to identify its orientation by the angle calculated by the angle calculating means.
前記角度算出手段は、
前記変換手段で行う座標変換に前記基準直交3次元座標での重力加速度を用いるように構成してあることを特徴とする請求項1に記載の姿勢特定装置。
The angle calculation means includes
The posture identifying device according to claim 1, characterized in that are configured to use the gravitational acceleration at the reference orthogonal three-dimensional coordinate in the coordinate conversion performed by the conversion means.
歩行者による携帯が可能であり、
携帯時の自身の姿勢変化又は歩行者の歩行特性の変化に応じて、自身の姿勢を特定するか否かを判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項に記載の姿勢特定装置。
It can be carried by pedestrians,
In response to changes in gait characteristic of the mobile during its posture change or pedestrian, according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises determining means for determining whether to identify its orientation Posture identification device.
前記3軸加速度センサで検出した加速度の絶対値と所定の加速度閾値とを比較する加速度比較手段を備え、
前記判定手段は、
前記絶対値が前記加速度閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする請求項に記載の姿勢特定装置。
An acceleration comparison means for comparing the absolute value of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor with a predetermined acceleration threshold;
The determination means includes
4. The posture identifying apparatus according to claim 3 , wherein when the absolute value is larger than the acceleration threshold, it is determined that the posture is not specified.
前記3軸加速度センサで検出した加速度の変動により、歩行周期、歩数又は歩行速度の変化を検知する検知手段を備え、
前記判定手段は、
前記検知手段で変化を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする請求項に記載の姿勢特定装置。
Detection means for detecting a change in the walking cycle, the number of steps, or the walking speed based on a change in acceleration detected by the three-axis acceleration sensor,
The determination means includes
4. The posture identifying apparatus according to claim 3 , wherein when a change is detected by the detecting means, it is determined that the posture of the device is not specified.
前記判定手段は、
前記検知手段で歩行停止を検知した場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする請求項に記載の姿勢特定装置。
The determination means includes
6. The posture identifying apparatus according to claim 5 , wherein when the walking stop is detected by the detecting means, it is determined that the posture is not specified.
方位センサと、
該方位センサで検出した方位角と所定の方位角閾値とを比較する方位角比較手段と
を備え、
前記判定手段は、
前記方位角が前記方位角閾値より大きい場合、自身の姿勢を特定しないと判定するように構成してあることを特徴とする請求項に記載の姿勢特定装置。
An orientation sensor;
An azimuth angle comparing means for comparing the azimuth angle detected by the azimuth sensor with a predetermined azimuth angle threshold;
The determination means includes
4. The posture identifying device according to claim 3 , wherein when the azimuth angle is larger than the azimuth angle threshold value, it is determined that the posture of itself is not identified.
前記角度算出手段で算出した角度の信頼性を前記変換手段で行う座標変換を用いて評価する評価手段と、
該評価手段で信頼性が低いと評価した場合、算出した角度を無効にする無効手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の姿勢特定装置。
An evaluation unit that evaluates the reliability of the angle calculated by the angle calculation unit using coordinate conversion performed by the conversion unit;
The posture specifying device according to any one of claims 1 to 7 , further comprising: an invalidating unit that invalidates the calculated angle when the evaluation unit evaluates that the reliability is low.
複数の時点に亘って前記角度算出手段で算出した角度を記憶する記憶手段と、
前記角度算出手段で算出した角度と前記記憶手段で記憶した角度との角度差を算出する角度差算出手段と、
該角度差算出手段で算出した角度差が所定の閾値より大きい場合、前記角度算出手段で算出した角度を無効にする無効手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の姿勢特定装置。
Storage means for storing the angles calculated by the angle calculation means over a plurality of time points;
Angle difference calculating means for calculating an angle difference between the angle calculated by the angle calculating means and the angle stored by the storage means;
If the angle difference calculated by the angle difference calculating means is larger than the predetermined threshold value, any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a disabling means for disabling the angle calculated by said angle calculating means The attitude | position identification apparatus as described in one.
請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の姿勢特定装置と、
3軸地磁気センサと、
前記変換手段で行う座標変換に前記3軸地磁気センサで検出した前記装置直交3次元座標での地磁気成分及び前記角度算出手段で算出した角度を用いて前記基準直交3次元座標の2軸で特定される基準面上の各軸の地磁気成分を算出する地磁気算出手段と、
該地磁気算出手段で算出した地磁気成分により自身の移動方位を特定する方位特定手段と
を備えることを特徴とする移動方位特定装置。
The posture identifying device according to any one of claims 1 to 9 ,
A triaxial geomagnetic sensor;
The coordinate transformation performed by the transformation means is specified by the two axes of the reference orthogonal three-dimensional coordinates using the geomagnetic component in the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates detected by the three-axis geomagnetic sensor and the angle calculated by the angle calculation means. A geomagnetism calculating means for calculating a geomagnetic component of each axis on the reference plane;
A moving direction specifying device comprising: direction specifying means for specifying its moving direction based on a geomagnetic component calculated by the geomagnetic calculating means.
請求項10に記載の移動方位特定装置と、
移動距離を検出する距離検出手段と、
該距離検出手段で検出した移動距離及び前記移動方位特定装置で特定した移動方位に基づいて自身の位置を特定する位置特定手段と
を備えることを特徴とする位置特定装置。
The moving direction specifying device according to claim 10 ,
A distance detecting means for detecting a moving distance;
A position specifying device comprising: position specifying means for specifying its own position based on the moving distance detected by the distance detecting means and the moving direction specified by the moving direction specifying device.
コンピュータを、基準直交3次元座標の座標軸に対する装置の姿勢を特定する手段として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行う変換手段と、
該変換手段で行う座標変換及び3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出する角度算出手段と、
前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出する変量算出手段と
して機能させ、
前記角度算出手段は、
前記変換手段で行う座標変換に前記変量算出手段で算出した加速度変量及び前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を用いるようにしてあり、
さらに、算出した角度により自身の姿勢を特定する特定手段として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to function as means for specifying an attitude of a device with respect to a coordinate axis of a reference orthogonal three-dimensional coordinate,
Computer
Conversion means for performing coordinate conversion between an apparatus orthogonal three-dimensional coordinate having an axis that forms an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinate and the reference orthogonal three-dimensional coordinate;
Angle conversion means for calculating the angle using coordinate conversion performed by the conversion means and acceleration components in the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates detected by a three-axis acceleration sensor;
A variable calculation means for calculating an acceleration variable according to an added value of acceleration detected for an appropriate time or an appropriate number of times by the three-axis acceleration sensor;
To function,
The angle calculation means includes
Information indicating the relationship between the acceleration variable calculated by the variable calculation means and the acceleration component of each axis in the reference orthogonal three-dimensional coordinates is used for coordinate conversion performed by the conversion means;
Furthermore, the computer program is made to function as a specifying means for specifying its own posture based on the calculated angle.
基準直交3次元座標の座標軸に対する自身の姿勢を特定するための姿勢特定装置で姿勢を特定する姿勢特定方法であって、
前記姿勢特定装置は、
前記基準直交3次元座標の各軸と任意の角度をなす軸を有する装置直交3次元座標と前記基準直交3次元座標との間の座標変換を行い、
該座標変換に3軸加速度センサで検出した前記装置直交3次元座標での加速度成分を用いて前記角度を算出し、
前記3軸加速度センサで適宜の時間又は適宜の回数検出した加速度の加算値に応じた加速度変量を算出し、
算出した加速度変量及び前記基準直交3次元座標での各軸の加速度成分の関係を示す情報を前記座標変換に用い、
算出した角度により自身の姿勢を特定することを特徴とする姿勢特定方法。
A posture specifying method for specifying a posture with a posture specifying device for specifying its own posture with respect to a coordinate axis of a reference orthogonal three-dimensional coordinate,
The posture specifying device includes:
Performing coordinate conversion between the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates having an axis that forms an arbitrary angle with each axis of the reference orthogonal three-dimensional coordinates and the reference orthogonal three-dimensional coordinates;
The angle is calculated using the acceleration component in the apparatus orthogonal three-dimensional coordinates detected by the three-axis acceleration sensor for the coordinate conversion,
Calculating an acceleration variable according to an added value of acceleration detected at an appropriate time or an appropriate number of times by the three-axis acceleration sensor;
Information indicating the relationship between the calculated acceleration variable and the acceleration component of each axis in the reference orthogonal three-dimensional coordinates is used for the coordinate conversion,
A posture identifying method characterized by identifying one's posture based on a calculated angle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200063527A (en) * 2018-11-28 2020-06-05 이주형 Checking apparatus for walking patterns with attachable to shoes

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5565736B2 (en) * 2010-01-29 2014-08-06 独立行政法人産業技術総合研究所 COMPUTER DEVICE, COMPUTER DEVICE CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM
JP5574162B2 (en) * 2010-05-27 2014-08-20 株式会社リコー POSITION INFORMATION RECORDING DEVICE, IMAGING DEVICE PROVIDED WITH THE DEVICE, AND POSITION INFORMATION RECORDING METHOD
JP5628560B2 (en) * 2010-06-02 2014-11-19 富士通株式会社 Portable electronic device, walking trajectory calculation program, and walking posture diagnosis method
JP5161396B2 (en) * 2010-06-30 2013-03-13 北陸電気工業株式会社 Posture identification device
JP5809416B2 (en) * 2011-01-25 2015-11-10 アルプス電気株式会社 Mobile devices and autonomous navigation calculation
JP2012208010A (en) * 2011-03-30 2012-10-25 Yokosuka Telecom Research Park:Kk Positioning device, positioning system, positioning method, and program
JP5821513B2 (en) * 2011-10-18 2015-11-24 セイコーエプソン株式会社 Reference value generation method and reference value generation apparatus
JP5785512B2 (en) * 2012-03-23 2015-09-30 株式会社ゼンリンデータコム Information processing apparatus, information processing system, and information processing method
JPWO2014034403A1 (en) 2012-09-03 2016-08-08 セイコーインスツル株式会社 Electronic equipment and programs
JP2014163894A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Seiko Epson Corp Positioning device, integrated circuit device, electronic equipment and program
JP6083279B2 (en) 2013-03-25 2017-02-22 セイコーエプソン株式会社 Movement status information calculation method and movement status information calculation device
CN104344882B (en) 2013-07-24 2017-08-04 中国国际航空股份有限公司 A kind of aircraft shaking detection system and method
JP2014131756A (en) * 2014-02-17 2014-07-17 Fujitsu Ltd Portable electronic equipment
JP6318784B2 (en) * 2014-04-04 2018-05-09 ソニー株式会社 Rotational speed detection device, rotational speed detection method, and program
KR102335738B1 (en) * 2014-12-10 2021-12-06 삼성전자주식회사 Method and apparatus for calculating a rotating angle of a device
JP2016040554A (en) * 2015-11-18 2016-03-24 株式会社ナビタイムジャパン Information processing system, information processing apparatus, information processing method, and information processing program
JP7014162B2 (en) * 2016-07-14 2022-02-01 ソニーグループ株式会社 Information processing equipment, information processing methods, and programs
CN108426573B (en) * 2017-02-14 2023-04-07 中兴通讯股份有限公司 Pedestrian gait detection method of terminal equipment and terminal equipment
JP6465319B2 (en) * 2017-03-31 2019-02-06 株式会社Subaru Vehicle travel control device
JP2019148586A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 シャープ株式会社 Position measurement device, position correction method, and position information acquisition system
DE102018209012A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Method for determining an orientation of a movable device
CN113167903B (en) * 2018-12-12 2024-05-17 日立安斯泰莫株式会社 External recognition device
CN113534136B (en) * 2020-04-22 2023-07-28 宇通客车股份有限公司 Method and system for detecting left-over children in vehicle
CN111504314B (en) * 2020-04-30 2021-11-12 深圳市瑞立视多媒体科技有限公司 IMU and rigid body pose fusion method, device, equipment and storage medium
JP7156445B1 (en) 2021-05-18 2022-10-19 三菱電機株式会社 Mobile terminal, walking robot, program, and position calculation support method
CN116087869A (en) * 2022-12-30 2023-05-09 泰斗微电子科技有限公司 Satellite orientation method and device based on accelerometer and readable storage medium

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3915654B2 (en) * 2002-10-18 2007-05-16 株式会社日立製作所 Indoor position detection apparatus and indoor position detection method
JP2004233058A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Hitachi Ltd Cellular phone and positioning system
JP4149344B2 (en) * 2003-09-30 2008-09-10 Necトーキン株式会社 Geomagnetic orientation sensor and method of using geomagnetic orientation sensor
JP4443978B2 (en) * 2004-03-30 2010-03-31 株式会社ナビタイムジャパン Portable navigation device
JP2008064729A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Aichi Micro Intelligent Corp Route guidance device for pedestrians, and cellular phone

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200063527A (en) * 2018-11-28 2020-06-05 이주형 Checking apparatus for walking patterns with attachable to shoes
KR102202681B1 (en) * 2018-11-28 2021-01-12 이주형 Checking apparatus for walking patterns with attachable to shoes

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