JP5849319B2 - Moving path estimation system, moving path estimation apparatus, and moving path estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、物体の移動経路を推定する技術に関し、特に、ジャイロセンサを使用した場合のいわゆるジャイロドリフトを補正する技術に関する。   The present invention relates to a technique for estimating a moving path of an object, and more particularly to a technique for correcting a so-called gyro drift when a gyro sensor is used.

歩行者ナビゲーションなどを目的とした歩行経路推定(PDR:Pedestrian Dead Reckoning)という技術が知られている。一般に、PDRを実現するために、GPS(Global Positioning System)、地磁気を利用する方位センサ、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサ、等が用いられる。しかし、屋内では、一般に、GPSは使用できず、方位センサの精度も著しく低下する場合がある。このため、屋内でPDRを実現するためには、GPSによる絶対位置情報及び方位センサによる絶対方位情報のいずれにも依存せずに歩行経路を推定する必要がある。   A technique called Pedestrian Dead Reckoning (PDR) for the purpose of pedestrian navigation is known. In general, GPS (Global Positioning System), an azimuth sensor that uses geomagnetism, an acceleration sensor that detects acceleration, a gyro sensor that detects angular velocity, and the like are used to implement PDR. However, generally, GPS cannot be used indoors, and the accuracy of the orientation sensor may be significantly reduced. For this reason, in order to implement PDR indoors, it is necessary to estimate a walking route without depending on either absolute position information by GPS or absolute direction information by an orientation sensor.

屋内でPDRを実現する方法の一例として、加速度センサを用いて移動距離を推定し、ジャイロセンサを用いて移動方向を推定する方法が考えられる。ジャイロセンサは角速度を検出するため、これを積分することによって、初期位置におけるジャイロセンサの向きを基準とする相対方位を求めることができる。しかし、ジャイロセンサの出力値はオフセットを含む(すなわち実際にはセンサが回転していないにもかかわらず出力がゼロにならない)ことが知られている。一般にオフセットの値は非常に小さいが、これを積分した場合には累積するため、最終的に得られる相対方位は大きな誤差を含むことになる。この現象はジャイロドリフトと呼ばれる。オフセットの値は温度等に依存するため、時間によって変化することが知られている。   As an example of a method for realizing PDR indoors, a method of estimating a moving distance using an acceleration sensor and a moving direction using a gyro sensor can be considered. Since the gyro sensor detects the angular velocity, the relative azimuth | direction based on the direction of the gyro sensor in an initial position can be calculated | required by integrating this. However, it is known that the output value of the gyro sensor includes an offset (that is, the output does not become zero even though the sensor is not actually rotating). In general, the offset value is very small. However, when the offset value is integrated, the offset value is accumulated, so that the finally obtained relative orientation includes a large error. This phenomenon is called gyro drift. Since the offset value depends on temperature and the like, it is known that the value varies with time.

ジャイロドリフトによる誤差の影響を軽減するために種々のオフセット補正方法が提案されている。特許文献1はその一例である。特許文献1に記載された技術は、車載ナビゲーション装置に関する。具体的には、車両が走行中であっても、ジャイロセンサの出力が所定の上限値と下限値によって規定された範囲内であれば、車両が直進していると判定され、その出力の平均値がオフセットとして取得される。取得されたオフセットの値をジャイロセンサの出力値から減算することによって、オフセットが補正される。   Various offset correction methods have been proposed to reduce the influence of errors due to gyro drift. Patent document 1 is an example. The technique described in Patent Document 1 relates to an in-vehicle navigation device. Specifically, even when the vehicle is running, if the output of the gyro sensor is within a range defined by a predetermined upper limit value and lower limit value, it is determined that the vehicle is traveling straight, and the average of the outputs The value is obtained as an offset. The offset is corrected by subtracting the acquired offset value from the output value of the gyro sensor.

特開平6−294652号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-294652

歩行経路推定のために歩行者にジャイロセンサを装着した場合、歩行者が回転する動作をしていないときにジャイロセンサから出力された値がオフセットであると推定することができる。歩行者が回転する動作をしていない状態には、歩行者が静止している状態のほか、歩行者が直進歩行している状態も含まれる。しかし、直進歩行中は、歩行によって大きく振動する角速度が出力されるため、その値からオフセットを推定することはできなかった。本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、歩行者に装着されたジャイロセンサの出力からオフセットを推定し、これを補正することによって、ジャイロセンサを用いた歩行経路推定の精度を改善することを目的とする。   When the gyro sensor is attached to the pedestrian for estimating the walking route, it can be estimated that the value output from the gyro sensor when the pedestrian is not rotating is an offset. The state in which the pedestrian is not rotating includes not only the state in which the pedestrian is stationary but also the state in which the pedestrian is making direct progress. However, while traveling straight ahead, an angular velocity that greatly oscillates as a result of walking is output, so the offset could not be estimated from that value. The present invention has been made in view of the above problems, and estimates the offset from the output of the gyro sensor worn by the pedestrian and corrects the offset, thereby improving the accuracy of the walking path estimation using the gyro sensor. The goal is to improve.

本発明は、移動体に取り付けられる端末装置と、前記端末装置からデータを取得するサーバ装置と、を含む移動経路推定システムであって、前記端末装置は、角速度センサと、加速度センサと、を有し、前記サーバ装置は、プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有し、前記記憶装置は、前記角速度センサによって計測された角速度データ及び前記加速度センサによって計測された加速度データを保持し、前記プロセッサは、前記角速度データを平滑化し、前記加速度データに基づいて、平滑化された前記角速度データを慣性座標系における角速度データに変換し、所定の長さの時間帯における前記慣性座標系におけるYaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値以下であり、かつ、前記時間帯における前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値以下である場合、前記Yaw軸周りの角速度の大きさを前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値と推定し、前記Yaw軸周りの角速度から推定された前記オフセット値を減算することによって前記Yaw軸周りの角速度を補正し、補正された前記角速度及び前記加速度データに基づいて、前記移動体の水平方向の移動経路を推定し、推定された前記移動経路を示す情報を前記記憶装置に保持することを特徴とする。   The present invention is a movement path estimation system including a terminal device attached to a moving body and a server device that acquires data from the terminal device, the terminal device having an angular velocity sensor and an acceleration sensor. The server device includes a processor and a storage device connected to the processor, and the storage device stores angular velocity data measured by the angular velocity sensor and acceleration data measured by the acceleration sensor. And the processor smoothes the angular velocity data, converts the smoothed angular velocity data into angular velocity data in an inertial coordinate system based on the acceleration data, and the inertial coordinate system in a predetermined length of time zone. The angular velocity variation around the Yaw axis at a time is less than or equal to a predetermined threshold, and the Y in the time zone When the angular velocity around the w axis is equal to or less than a predetermined threshold, the angular velocity around the Yaw axis is estimated as an offset value of the angular velocity around the Yaw axis, and is estimated from the angular velocity around the Yaw axis. By subtracting the offset value, the angular velocity around the Yaw axis is corrected, and based on the corrected angular velocity and the acceleration data, a horizontal moving path of the moving body is estimated, and the estimated moving path Is stored in the storage device.

本発明の一実施形態によれば、ジャイロセンサを用いて精度のよい歩行経路推定を実現することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to realize accurate walking path estimation using a gyro sensor.

本発明の実施形態の歩行経路推定システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the walking route estimation system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の歩行経路推定システムを構成する各部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of each part which comprises the walking route estimation system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行する歩行経路推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the walk route estimation process which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行するジャイロセンサのオフセット補正処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the offset correction process of the gyro sensor which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行するジャイロセンサのオフセット量の推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation process of the offset amount of the gyro sensor which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のジャイロセンサによって計測された、平滑化される前の角速度の説明図である。It is explanatory drawing of the angular velocity before smoothing measured by the gyro sensor of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のジャイロセンサによって計測され、平滑化された角速度の説明図である。It is explanatory drawing of the angular velocity measured and smoothed by the gyro sensor of embodiment of this invention. 本発明の実施形態において計測された角速度データに含まれる歩行に特有の周波数成分の説明図である。It is explanatory drawing of the frequency component peculiar to the walk contained in the angular velocity data measured in embodiment of this invention. 本発明の実施形態において計測された角速度データを慣性座標系におけるデータに変換する処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process which converts the angular velocity data measured in embodiment of this invention into the data in an inertial coordinate system. 本発明の実施形態の端末装置の慣性座標系における角速度の説明図である。It is explanatory drawing of the angular velocity in the inertial coordinate system of the terminal device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の端末装置のYaw軸周りの角速度のばらつきの説明図である。It is explanatory drawing of the dispersion | variation in the angular velocity around the Yaw axis | shaft of the terminal device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって推定される相対方位角の説明図である。It is explanatory drawing of the relative azimuth estimated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって推定される歩行経路の説明図である。It is explanatory drawing of the walking route estimated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって実行される、既に推定されたオフセット量に基づくオフセット量の推定の第1の説明図である。It is a 1st explanatory view of offset amount estimation based on the offset amount already estimated performed by the server apparatus of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって実行される、既に推定されたオフセット量に基づくオフセット量の推定の第2の説明図である。It is a 2nd explanatory drawing of estimation of the offset amount based on the offset amount already estimated performed by the server apparatus of embodiment of this invention.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態の歩行経路推定システムの構成を示すブロック図である。図2は、本発明の実施形態の歩行経路推定システムを構成する各部のハードウェア構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a walking route estimation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of each unit constituting the walking route estimation system of the embodiment of the present invention.

本実施形態の歩行経路推定システムは、端末装置101、サーバ装置103及びそれらを接続するネットワーク102からなる。   The walking route estimation system of this embodiment includes a terminal device 101, a server device 103, and a network 102 that connects them.

端末装置101は、歩行者が携帯する端末であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)206、並びに、それに接続されたジャイロセンサ201、加速度センサ202、方位センサ203、温度センサ204、GPS205、メモリ207、記憶媒体208、通信部209及び入出力部210を備える。   The terminal device 101 is a terminal carried by a pedestrian, for example, a CPU (Central Processing Unit) 206, and a gyro sensor 201, an acceleration sensor 202, an orientation sensor 203, a temperature sensor 204, a GPS 205, and a memory 207 connected thereto. A storage medium 208, a communication unit 209, and an input / output unit 210.

ジャイロセンサ201は、端末装置101の角速度を計測する。具体的には、ジャイロセンサ201は、端末装置101の向きを基準とするX軸、Y軸、Z軸それぞれの軸まわりの角速度を計測する。   The gyro sensor 201 measures the angular velocity of the terminal device 101. Specifically, the gyro sensor 201 measures the angular velocities around the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the orientation of the terminal device 101.

加速度センサ202は、端末装置101の加速度を計測する。具体的には、加速度センサ202は、端末装置101の向きを基準とするX軸、Y軸、Z軸それぞれの軸方向の加速度を計測する。   The acceleration sensor 202 measures the acceleration of the terminal device 101. Specifically, the acceleration sensor 202 measures the acceleration in the axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the orientation of the terminal device 101.

方位センサ203は、地磁気を検出し、それに基づいて絶対方位を計測する。   The direction sensor 203 detects geomagnetism and measures the absolute direction based on it.

温度センサ204は、端末装置101の内部又は周囲の温度を計測する。ジャイロセンサ201のオフセット量の温度依存性が明らかである場合には、温度センサ204によって計測された温度を用いて、ジャイロセンサ201が計測した角速度を補正してもよい。   The temperature sensor 204 measures the temperature inside or around the terminal device 101. When the temperature dependence of the offset amount of the gyro sensor 201 is clear, the angular velocity measured by the gyro sensor 201 may be corrected using the temperature measured by the temperature sensor 204.

GPS205は、GPS衛星からの信号を受信し、それに基づいて端末装置101の絶対位置を計測する。   The GPS 205 receives a signal from a GPS satellite and measures the absolute position of the terminal device 101 based on the signal.

例えば、端末装置101は、GPS205及び方位センサ203を使用できる環境ではそれらを使用し、それらを使用できない環境(例えば屋内)ではジャイロセンサ201及び加速度センサ202を使用して、歩行経路推定のために必要なデータを収集してもよい。後述するように、本発明はジャイロセンサ201及び加速度センサ202を使用した歩行経路推定に関する。このため、本実施形態の端末装置101は、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202を備える必要があるが、方位センサ203、温度センサ204及びGPS205は必ずしも備えなくてよい。   For example, the terminal device 101 uses the GPS 205 and the direction sensor 203 in an environment where the GPS 205 and the direction sensor 203 can be used, and uses the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 in an environment where the GPS 205 and the direction sensor 203 cannot be used (for example, indoors). Necessary data may be collected. As will be described later, the present invention relates to walking path estimation using a gyro sensor 201 and an acceleration sensor 202. For this reason, although the terminal device 101 of this embodiment needs to be provided with the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202, the direction sensor 203, the temperature sensor 204, and GPS205 do not necessarily need to be provided.

CPU206は、メモリ207に格納されたプログラムに従って、端末装置101を制御する。   The CPU 206 controls the terminal device 101 according to a program stored in the memory 207.

メモリ207は、例えば半導体メモリであり、CPU206によって実行されるプログラム、CPU206によって参照されるデータ、及び、CPU206が実行する処理の結果として取得されたデータ等を格納する。記憶媒体208に格納されたプログラム及びデータの少なくとも一部が、必要に応じてメモリ207にコピーされてもよいし、取得されたデータが必要に応じてメモリ207から記憶媒体208にコピーされてもよい。   The memory 207 is a semiconductor memory, for example, and stores a program executed by the CPU 206, data referred to by the CPU 206, data acquired as a result of processing executed by the CPU 206, and the like. At least a part of the program and data stored in the storage medium 208 may be copied to the memory 207 as necessary, or the acquired data may be copied from the memory 207 to the storage medium 208 as necessary. Good.

記憶媒体208は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性の記憶媒体である。   The storage medium 208 is a non-volatile storage medium such as a flash memory.

通信部209は、ネットワーク102に接続され、サーバ装置103と通信するインターフェースである。   The communication unit 209 is an interface that is connected to the network 102 and communicates with the server apparatus 103.

入出力部210は、端末装置101を装着した歩行者からの入力を受ける入力装置、及び、その歩行者に情報を出力する出力装置を含む。例えば、入出力部210は、入力装置としてキーボード、ボタン又はポインティングデバイス等を備え、出力装置として画像表示装置等を備えてもよいし、それらと同等の機能を有するいわゆるタッチパネル等を備えてもよい。   The input / output unit 210 includes an input device that receives an input from a pedestrian wearing the terminal device 101 and an output device that outputs information to the pedestrian. For example, the input / output unit 210 may include a keyboard, a button, a pointing device, or the like as an input device, and may include an image display device or the like as an output device, or may include a so-called touch panel having functions equivalent to those. .

例えば、歩行者がこれから歩行経路推定を行おうとする対象領域(例えば特定の建物)に入るときに、データ取得の開始の指示を入出力部210に入力し、その対象領域から出るときに、データ取得の終了の指示を入出力部210に入力してもよい。CPU206は、データ取得の開始を指示されてから、終了を指示されるまでの間、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202を制御して、例えば定期的に角速度及び加速度を計測し、その結果をメモリ207に格納する。その間に歩行者が対象領域内を歩き回ると、その歩行に起因する角速度及び加速度が計測され、記録される。   For example, when a pedestrian enters a target area (for example, a specific building) from which a walking route is to be estimated, a data acquisition start instruction is input to the input / output unit 210, and data is An instruction to end acquisition may be input to the input / output unit 210. The CPU 206 controls the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 from the start of data acquisition to the end thereof, for example, periodically measures the angular velocity and acceleration, and stores the results in the memory 207. To store. During this time, when the pedestrian walks around the target area, the angular velocity and acceleration resulting from the walking are measured and recorded.

サーバ装置103は、CPU212、並びに、それに接続された通信部211、メモリ213、記憶媒体214及び入出力部215を備える計算機である。   The server apparatus 103 is a computer including a CPU 212 and a communication unit 211, a memory 213, a storage medium 214, and an input / output unit 215 connected thereto.

CPU212は、メモリ213に格納されたプログラムに従って、例えば後述する歩行経路推定処理を実行する。   The CPU 212 executes, for example, a walking route estimation process to be described later according to a program stored in the memory 213.

メモリ213は、例えば半導体メモリであり、CPU212によって実行されるプログラム、CPU212によって参照されるデータ、及び、CPU212が実行する処理の結果として取得されたデータ等を格納する。記憶媒体214に格納されたプログラム及びデータの少なくとも一部が、必要に応じてメモリ213にコピーされてもよいし、取得されたデータが必要に応じてメモリ213から記憶媒体214にコピーされてもよい。   The memory 213 is, for example, a semiconductor memory, and stores a program executed by the CPU 212, data referred to by the CPU 212, data acquired as a result of processing executed by the CPU 212, and the like. At least a part of the program and data stored in the storage medium 214 may be copied to the memory 213 as necessary, or the acquired data may be copied from the memory 213 to the storage medium 214 as necessary. Good.

記憶媒体214は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリのような不揮発性の記憶媒体である。   The storage medium 214 is a non-volatile storage medium such as a hard disk or a flash memory.

通信部211は、ネットワーク102に接続され、端末装置101と通信するインターフェースである。   The communication unit 211 is an interface that is connected to the network 102 and communicates with the terminal device 101.

入出力部215は、サーバ装置103のユーザからの入力を受ける入力装置、及び、ユーザに情報を出力する出力装置を含む。例えば、入出力部215は、入力装置としてキーボード、ボタン又はポインティングデバイス等を備え、出力装置として画像表示装置等を備えてもよいし、それらと同等の機能を有するいわゆるタッチパネル等を備えてもよい。   The input / output unit 215 includes an input device that receives input from the user of the server device 103 and an output device that outputs information to the user. For example, the input / output unit 215 may include a keyboard, buttons, a pointing device, or the like as an input device, and may include an image display device or the like as an output device, or may include a so-called touch panel having functions equivalent to those. .

ネットワーク102は、それを介して端末装置101からサーバ装置103にデータを伝送できるものである限り、どのようなものであってもよい。例えば、ネットワーク102は、LANであってもよいし、広域ネットワークであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。あるいは、ネットワーク102がUSB(Universal Serial Bus)のようなデータ伝送路であってもよい
なお、図1及び図2には、歩行経路推定システムの典型的な例として、端末装置101及びサーバ装置103がネットワーク102を介してデータを通信する構成を示したが、ネットワークを介したデータ通信の代わりに、記憶媒体を用いてデータをやり取りすることもできる。例えば、ジャイロセンサ201等によって計測されたデータを、端末装置101に接続されたメモリカードのような架け替え可能な記憶媒体に書き込み、その記憶媒体をサーバ装置103の設置場所まで運搬してサーバ装置103に接続し、書き込まれたデータを記憶媒体214又はメモリ213にコピーしてもよい。
The network 102 may be any network as long as data can be transmitted from the terminal device 101 to the server device 103 via the network 102. For example, the network 102 may be a LAN, a wide area network, or a combination thereof. Alternatively, the network 102 may be a data transmission path such as a USB (Universal Serial Bus). FIG. 1 and FIG. 2 show a terminal apparatus 101 and a server apparatus 103 as typical examples of walking path estimation systems. However, instead of data communication via the network, data can be exchanged using a storage medium. For example, data measured by the gyro sensor 201 or the like is written in a replaceable storage medium such as a memory card connected to the terminal apparatus 101, and the storage medium is transported to the installation location of the server apparatus 103 to be server apparatus. The data written may be copied to the storage medium 214 or the memory 213.

あるいは、サーバ装置103の代わりに、端末装置101自身が後述する歩行経路推定を行ってもよい。その場合、ネットワーク102及びサーバ装置103は不要である。   Alternatively, instead of the server device 103, the terminal device 101 itself may perform walking route estimation described later. In that case, the network 102 and the server apparatus 103 are unnecessary.

図3は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行する歩行経路推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the walking route estimation process executed by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

既に説明したように、端末装置101は、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202によって計測された角速度データ及び加速度データをメモリ207又は記憶媒体208に格納し、それをネットワーク102を介してサーバ装置103に送信する。例えば、複数のフロアを有する建物全体が歩行経路推定の対象領域である場合、端末装置101を装着した歩行者がその建物に入り、各フロアを順次歩き回る。その間に取得された角速度データ及び加速度データが記憶媒体208等に格納される。歩行者が全フロアを歩き回った後、端末装置101は、記憶媒体208等に格納されたデータをサーバ装置103に送信する。サーバ装置103は、端末装置101から受信した角速度データ及び加速度データを記憶媒体214等に格納して、図3に示す歩行経路推定処理を実行する。   As described above, the terminal device 101 stores the angular velocity data and the acceleration data measured by the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 in the memory 207 or the storage medium 208 and transmits them to the server device 103 via the network 102. To do. For example, when the whole building having a plurality of floors is the target area for the walking route estimation, a pedestrian wearing the terminal device 101 enters the building and sequentially walks around each floor. Angular velocity data and acceleration data acquired during that time are stored in the storage medium 208 or the like. After the pedestrian walks around the entire floor, the terminal device 101 transmits data stored in the storage medium 208 or the like to the server device 103. The server apparatus 103 stores the angular velocity data and acceleration data received from the terminal apparatus 101 in the storage medium 214 and executes the walking route estimation process shown in FIG.

最初に、サーバ装置103は、角速度データを参照して、ジャイロセンサ201のオフセット補正を行う(ステップ301)。この処理の詳細については、図4等を参照して後述する。   First, the server apparatus 103 performs offset correction of the gyro sensor 201 with reference to the angular velocity data (step 301). Details of this processing will be described later with reference to FIG.

次に、サーバ装置103は、加速度データに基づいて水平方向の移動量を推定する(ステップ302)。この推定は、従来から知られている方法によって行うことができる。例えば、サーバ装置103は、三次元の加速度データから水平方向成分(すなわち鉛直方向に直行する成分)を抽出し、それを積分することによって水平方向の移動量を推定してもよいし、加速度データに基づいて歩行者が歩行しているか否かを判定し、歩行している場合には、歩数に推定される歩幅を乗じることによって移動量を推定してもよい。   Next, the server apparatus 103 estimates the amount of movement in the horizontal direction based on the acceleration data (step 302). This estimation can be performed by a conventionally known method. For example, the server device 103 may extract a horizontal component (that is, a component orthogonal to the vertical direction) from the three-dimensional acceleration data, and may estimate the amount of movement in the horizontal direction by integrating the extracted component. Whether or not a pedestrian is walking is determined based on the above, and when walking, the amount of movement may be estimated by multiplying the estimated step length by the number of steps.

なお、上記のように、複数のフロアを含む建物全体における加速度データ等が取得された場合には、サーバ装置103は、そのデータをフロアごとに分割し、フロアごとに水平方向の移動量を推定する。歩行者がフロア間を移動したことは、例えば階段を昇降したときに特有の加速度データのパターン、又は、エレベータを利用したときに特有の加速度データのパターンに基づいて判断できる。あるいは、歩行者が階段等を利用してフロア間を移動するときに、フロアの区切りを端末装置101に手動で入力してもよい。   As described above, when acceleration data or the like in the entire building including a plurality of floors is acquired, the server apparatus 103 divides the data for each floor and estimates the amount of horizontal movement for each floor. To do. Whether the pedestrian has moved between the floors can be determined based on, for example, a pattern of acceleration data peculiar when the stairs are raised or lowered, or a pattern of acceleration data peculiar when the elevator is used. Alternatively, when a pedestrian moves between floors using stairs or the like, a floor break may be manually input to the terminal device 101.

次に、サーバ装置103は、ステップ301において補正された角速度データ及びステップ302において推定された移動量に基づいて、歩行者の移動軌跡を生成し(ステップ303)、さらに、生成された移動軌跡を補正する(ステップ304)。これらの処理の詳細については後述する(図12及び図13参照)。生成され、補正された移動軌跡を示すデータは、メモリ213又は記憶媒体214に格納され、さらに、例えば移動軌跡を示す画面が入出力部215によって表示されてもよい。   Next, the server apparatus 103 generates a pedestrian's movement trajectory based on the angular velocity data corrected in step 301 and the movement amount estimated in step 302 (step 303), and further generates the generated movement trajectory. Correction is made (step 304). Details of these processes will be described later (see FIGS. 12 and 13). The generated and corrected data indicating the movement locus may be stored in the memory 213 or the storage medium 214, and further, for example, a screen showing the movement locus may be displayed by the input / output unit 215.

以上で歩行経路推定処理が終了する。   This is the end of the walking route estimation process.

図4は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行するジャイロセンサ201のオフセット補正処理を示すフローチャートである。この処理は、図3に示す歩行経路推定処理のステップ301において実行される。   FIG. 4 is a flowchart illustrating offset correction processing of the gyro sensor 201 executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention. This process is executed in step 301 of the walking route estimation process shown in FIG.

最初に、サーバ装置103は、角速度データを平滑化する(ステップ401)。ジャイロセンサ201によって計測された角速度データは、歩行に起因する振動の成分を含んでいるため、サーバ装置103は、例えば歩行に特有の周波数成分をフィルタによって取り除くことによって角速度の値を平滑化する。この処理の詳細については後述する(図6〜図8参照)。   First, the server apparatus 103 smoothes the angular velocity data (step 401). Since the angular velocity data measured by the gyro sensor 201 includes a vibration component caused by walking, the server device 103 smoothes the value of the angular velocity by removing, for example, a frequency component peculiar to walking with a filter. Details of this processing will be described later (see FIGS. 6 to 8).

次に、サーバ装置103は、端末装置101の傾斜角を算出し(ステップ402)、その傾斜角に基づいて、角速度の値を慣性座標系における値に変換する(ステップ403)。ジャイロセンサ201は、互いに直行する3軸(X軸、Y軸及びZ軸)それぞれの周りの角速度を計測する。しかし、一般には端末装置101が傾斜した状態で歩行者に取り付けられることが多く、その場合、端末装置101の3軸は、慣性座標系の3軸、すなわち歩行者の前後方向の軸(Roll軸)、歩行者の左右方向の軸(Pitch軸)及び歩行者の上下方向の軸(Yaw軸)と一致しない。歩行者の水平方向の移動軌跡を生成するためには、Yaw軸周りの角速度(すなわち、歩行者の角速度のうち、水平面内の回転の成分)を特定する必要がある。このため、サーバ装置103は、加速度センサ202によって計測された加速度データを利用して、ジャイロセンサ201によって計測された角速度の値を、慣性座標系における角速度の値(すなわちRoll軸周りの角速度の値、Pitch軸周りの角速度の値、及びYaw軸周りの角速度の値)に変換する。この変換の詳細については後述する(図9参照)。   Next, the server device 103 calculates the tilt angle of the terminal device 101 (step 402), and converts the angular velocity value into a value in the inertial coordinate system based on the tilt angle (step 403). The gyro sensor 201 measures angular velocities around each of the three axes (X axis, Y axis, and Z axis) that are orthogonal to each other. However, in general, the terminal device 101 is often attached to a pedestrian with the terminal device 101 tilted. In this case, the three axes of the terminal device 101 are the three axes of the inertial coordinate system, that is, the pedestrian's longitudinal axis (Roll axis). ), The pedestrian's horizontal axis (Pitch axis) and the pedestrian's vertical axis (Yaw axis) do not coincide. In order to generate a pedestrian's horizontal movement trajectory, it is necessary to specify an angular velocity around the Yaw axis (that is, a rotation component in the horizontal plane of the pedestrian's angular velocity). For this reason, the server apparatus 103 uses the acceleration data measured by the acceleration sensor 202 to convert the angular velocity value measured by the gyro sensor 201 into the angular velocity value in the inertial coordinate system (that is, the angular velocity value around the Roll axis). , Angular velocity values around the Pitch axis, and angular velocity values around the Yaw axis). Details of this conversion will be described later (see FIG. 9).

次に、サーバ装置103は、変換されたYaw軸周りの角速度の値から、ジャイロセンサ201のオフセット量を推定する(ステップ404)。この処理の詳細については後述する(図5等参照)。   Next, the server apparatus 103 estimates the offset amount of the gyro sensor 201 from the converted angular velocity values around the Yaw axis (step 404). Details of this processing will be described later (see FIG. 5 and the like).

次に、サーバ装置103は、推定されたオフセットをYaw軸周りの角速度の値から除去する(ステップ405)。   Next, the server apparatus 103 removes the estimated offset from the value of the angular velocity around the Yaw axis (step 405).

以上でジャイロセンサ201のオフセット補正処理が終了する。   Thus, the offset correction process of the gyro sensor 201 is completed.

図5は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行するジャイロセンサ201のオフセット量の推定処理を示すフローチャートである。この処理は、図4に示すオフセット補正処理のステップ404において実行される。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an offset amount estimation process of the gyro sensor 201 executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention. This process is executed in step 404 of the offset correction process shown in FIG.

最初に、サーバ装置103は、あるフレームについて、ステップ502〜504のループ処理を実行する(ステップ501)。ここでフレームとは、角速度の分散を計算するときに適用する時間軸上の枠である。例えばフレームの幅が2秒間と設定された場合、ジャイロセンサ201によって計測され、慣性座標系に変換されたある2秒間の角速度の分散値が計算される。フレームの幅は任意に設定することができる。ただし、ジャイロセンサ201は、所定のタイミングで(例えば所定の間隔で)角速度を計測し、サーバ装置103は、それぞれの時刻において計測された角速度のサンプル値の集合を角速度データとして端末装置101から取得する。このため、1フレームの幅は、ある程度信頼できる分散値及び平均値を計算できる程度の数のサンプル値が含まれるように設定することが望ましい。   First, the server apparatus 103 executes a loop process of steps 502 to 504 for a certain frame (step 501). Here, the frame is a frame on the time axis applied when calculating the variance of the angular velocity. For example, when the frame width is set to 2 seconds, the variance value of the angular velocity measured for 2 seconds converted by the gyro sensor 201 and converted into the inertial coordinate system is calculated. The width of the frame can be set arbitrarily. However, the gyro sensor 201 measures the angular velocity at a predetermined timing (for example, at predetermined intervals), and the server device 103 acquires a set of angular velocity sample values measured at each time from the terminal device 101 as angular velocity data. To do. For this reason, it is desirable to set the width of one frame so as to include a dispersion value and a sample value that can be calculated to a certain degree.

サーバ装置103は、フレームごとに、そのフレームに含まれる角速度のデータがオフセット量の推定に使用できるか否かを判定し(ステップ502、503)、使用できる場合にはそのデータに基づいてオフセット量を推定する(ステップ504)。ジャイロセンサ201のオフセット量とは、回転していないジャイロセンサ201から出力されるゼロ以外の角速度の値であるので、ジャイロセンサ201が回転していない(すなわちジャイロセンサ201を含む端末装置101を装着した歩行者が回転していない)ときに出力される角速度の値がオフセット量であると推定することができる。   The server apparatus 103 determines, for each frame, whether or not the angular velocity data included in the frame can be used for estimation of the offset amount (steps 502 and 503), and if it can be used, the offset amount based on the data. Is estimated (step 504). Since the offset amount of the gyro sensor 201 is a non-zero angular velocity value output from the non-rotating gyro sensor 201, the gyro sensor 201 is not rotating (that is, the terminal device 101 including the gyro sensor 201 is mounted). It can be estimated that the value of the angular velocity output when the pedestrian is not rotating) is the offset amount.

したがって、ジャイロセンサ201のオフセット量を、ジャイロセンサ201の出力のみに基づいて推定するためには、そのジャイロセンサ201の出力が歩行者の回転運動に起因するものであるか否かを推定する必要がある。ステップ502及び503は、ジャイロセンサ201の出力が歩行者の回転運動に起因するものであるか否かを推定するために実行される。この推定は、次のような考え方に基づく。   Therefore, in order to estimate the offset amount of the gyro sensor 201 based only on the output of the gyro sensor 201, it is necessary to estimate whether or not the output of the gyro sensor 201 is caused by the rotational motion of the pedestrian. There is. Steps 502 and 503 are executed to estimate whether or not the output of the gyro sensor 201 is due to the rotational motion of the pedestrian. This estimation is based on the following concept.

まず、人間が自然な動作を行っている限り、体を回転させるときの角速度はある程度のばらつきを持つと考えられる。すなわち、人間が一定の角速度をもって回転するような動作をすることは不自然であり、歩行者が体を回転させている期間の角速度は一定ではなく、その期間内に大きく変化すると考えられる。これに対して、ジャイロセンサ201のオフセット量は、温度等に依存して変化し得るが、その変化は歩行者の体の回転に起因する角速度の変化と比較すると極めてゆるやかであると考えられる。   First, as long as humans are performing natural movements, the angular velocity when rotating the body is considered to have some variation. That is, it is unnatural for a human to perform an operation that rotates with a constant angular velocity, and the angular velocity during the period in which the pedestrian is rotating the body is not constant, and is considered to change greatly within that period. On the other hand, the offset amount of the gyro sensor 201 can change depending on the temperature or the like, but the change is considered to be extremely gradual as compared with the change in angular velocity due to the rotation of the pedestrian's body.

さらに、人間が自然な動作を行っている限り、体を回転させるときの角速度はある程度の大きさを持つと考えられる。すなわち、人間が極めてゆっくり回転するような動作をすることは不自然であると考えられる。これに対して、一般に流通しているジャイロセンサ201のオフセット量は極めて小さい。   Furthermore, as long as humans perform natural movements, the angular velocity when rotating the body is considered to have a certain magnitude. That is, it is considered unnatural for a human to perform an operation that rotates very slowly. On the other hand, the offset amount of the gyro sensor 201 that is generally distributed is extremely small.

このため、フレーム内の角速度のばらつき(例えば分散値)がある閾値より大きいか、又は、フレーム内の角速度の大きさ(例えば平均値)がある閾値より大きい場合には、そのとき出力された角速度は歩行者の回転運動に起因するものであると推定でき、フレーム内の角速度のばらつきがある閾値以下であり、かつ、フレーム内の角速度の大きさがある閾値以下である場合には、そのとき出力された角速度がジャイロセンサ201のオフセットに起因するものである(すなわち当該フレーム内の角速度の大きさがオフセット量に相当する)と推定できる。   For this reason, when the variation in the angular velocity in the frame (for example, the variance value) is larger than a certain threshold value, or the magnitude of the angular velocity in the frame (for example, the average value) is larger than a certain threshold value, the angular velocity output at that time Can be estimated to be caused by the pedestrian's rotational movement, and if the angular velocity variation in the frame is less than or equal to a threshold value and the magnitude of the angular velocity in the frame is less than or equal to a threshold value, then It can be estimated that the output angular velocity is due to the offset of the gyro sensor 201 (that is, the magnitude of the angular velocity in the frame corresponds to the offset amount).

ここで、フレーム内の角速度の大きさとは、フレーム内の角速度のサンプル値を代表する値であり、フレーム内の角速度のサンプル値のいずれか(例えば、オフセット量の推定処理の対象のサンプル値、フレーム内の最大のサンプル値、又は最小のサンプル値等)であってもよいし、フレーム内の角速度のサンプル値の算術平均値、中央値又は最頻値のような統計値であってもよい。以下の説明では、これらの一例として、フレーム内の角速度のサンプル値の算術平均値を使用する(ステップ503等参照)。   Here, the magnitude of the angular velocity in the frame is a value that represents the sample value of the angular velocity in the frame, and is one of the sample values of the angular velocity in the frame (for example, the sample value that is the target of the offset amount estimation process, A maximum sample value in the frame, or a minimum sample value), or an arithmetic average value, a median value, or a mode value of the angular velocity sample value in the frame. . In the following description, the arithmetic average value of the sample values of the angular velocities in the frame is used as an example of these (see step 503 and the like).

歩行者が回転運動を行っていない状態として、歩行者が静止している(すなわち歩行しておらず、方向転換等の動作も行っていない状態)が考えられる。一般に、歩行者が静止しているときのジャイロセンサ201の出力は、オフセット量の推定に使用することができる。これに対して、歩行者が方向転換等の動作を行っているか、又は、曲線上を歩行しているときのジャイロセンサ201の出力は、歩行者の回転運動に起因する角速度を含むため、オフセット量の推定に使用することができない。   As a state in which the pedestrian is not performing the rotational motion, it is conceivable that the pedestrian is stationary (that is, a state in which the pedestrian is not walking and does not perform an operation such as direction change). In general, the output of the gyro sensor 201 when the pedestrian is stationary can be used to estimate the offset amount. On the other hand, since the output of the gyro sensor 201 when the pedestrian is performing an operation such as a change of direction or walking on a curve includes an angular velocity due to the rotational motion of the pedestrian, the offset Cannot be used for quantity estimation.

一方、直進歩行をしている歩行者は、巨視的には回転運動を行っていないが、微視的には歩行の振動に起因する回転運動を行っている。すなわち、その場合のジャイロセンサ201の出力は、歩行に起因する振動の成分を含むため、ばらつきが大きい。しかし、その成分を取り除くことができれば、直進歩行中のジャイロセンサ201の出力をオフセット量の推定に使用することができると考えられる。本実施形態では、角速度データから歩行に起因する振動の成分を除去する処理(すなわち図4のステップ401における平滑化)が行われるため、直進歩行中の歩行に起因するジャイロセンサ201の出力のばらつきも十分に小さくなる。このため、本実施形態によれば、直進歩行中のジャイロセンサ201の出力をオフセット量の推定に使用することが可能になる。   On the other hand, a pedestrian who is traveling straight ahead does not perform a rotational movement macroscopically, but microscopically performs a rotational movement caused by vibration of walking. That is, the output of the gyro sensor 201 in that case has a large variation because it includes a vibration component caused by walking. However, if the component can be removed, it can be considered that the output of the gyro sensor 201 in the course of straight progress can be used for estimation of the offset amount. In the present embodiment, since the process of removing the vibration component caused by walking from the angular velocity data (that is, smoothing at step 401 in FIG. 4) is performed, variation in the output of the gyro sensor 201 caused by walking in a straight line. Is sufficiently small. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to use the output of the gyro sensor 201 in the course of straight progress for estimation of the offset amount.

以下、ステップ502以降の処理を具体的に説明する。まず、サーバ装置103は、一つのフレームに含まれるYaw軸周りの角速度のサンプル値の分散を計算し、その値が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップ502)。計算された分散値が所定の閾値以下であれば、サーバ装置103は、当該フレームに含まれるYaw軸周りの角速度のサンプル値の平均を計算し、その値が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップ503)。ステップ503において平均値が所定の閾値以下であると判定された場合、サーバ装置103はその平均値を当該フレームの時間帯におけるオフセット量として推定する(ステップ504)。   Hereinafter, the processing after step 502 will be specifically described. First, the server apparatus 103 calculates a variance of sample values of angular velocities around the Yaw axis included in one frame, and determines whether the value is equal to or less than a predetermined threshold (step 502). If the calculated variance value is equal to or smaller than a predetermined threshold, the server apparatus 103 calculates an average of the sample values of angular velocities around the Yaw axis included in the frame, and whether or not the value is equal to or smaller than the predetermined threshold. Is determined (step 503). When it is determined in step 503 that the average value is equal to or less than the predetermined threshold, the server apparatus 103 estimates the average value as an offset amount in the time zone of the frame (step 504).

その後、サーバ装置103は、次のフレームについてステップ502〜504を実行する。   Thereafter, the server apparatus 103 executes Steps 502 to 504 for the next frame.

なお、ステップ502において分散値が所定の閾値を超えると判定されたか、又は、ステップ503において平均値が所定の閾値を超えると判定された場合、サーバ装置103は、ステップ504を実行することなく、次のフレームについてのステップ502〜504の処理を開始する。   If it is determined in step 502 that the variance value exceeds the predetermined threshold value, or if it is determined in step 503 that the average value exceeds the predetermined threshold value, the server apparatus 103 does not execute step 504. The processing of steps 502 to 504 for the next frame is started.

サーバ装置103は、全てのフレームについてステップ502〜504の実行が終了すると、次に、Yaw軸周りの角速度のサンプル値ごとに、ステップ506及び507のループ処理を実行する(ステップ505)。   When the execution of steps 502 to 504 is completed for all frames, the server apparatus 103 next executes the loop processing of steps 506 and 507 for each sample value of angular velocity around the Yaw axis (step 505).

まず、サーバ装置103は、一つのサンプル値について、そのサンプル値を含むフレームの時間帯におけるオフセット量が推定されているか否かを判定する(ステップ506)。オフセット量が推定されていない、すなわち、当該サンプル値を含むフレームについて、ステップ502又は503のいずれかで「No」と判定されたためにステップ504が実行されていない場合、サーバ装置103は、推定されたオフセット量のうち、当該サンプル値の取得時刻に最も近い時刻のものを、当該サンプル値の取得時刻におけるオフセット量として推定する(ステップ507)。   First, the server apparatus 103 determines whether or not an offset amount in a time zone of a frame including the sample value is estimated for one sample value (step 506). If the offset amount is not estimated, that is, if the frame including the sample value is determined to be “No” in either step 502 or 503 and thus step 504 is not executed, the server apparatus 103 is estimated. Of the offset amounts, the one closest to the acquisition time of the sample value is estimated as the offset amount at the acquisition time of the sample value (step 507).

オフセット量は温度等に依存し、時間の経過と共に変動し得るが、短時間で大きく変動する可能性は低いと考えられる。このため、ステップ502〜504のループにおいてオフセット量を推定できなかったサンプル値については、そのサンプル値の取得時刻に最も近い時刻における推定されたオフセット量を、そのサンプル値の取得時刻におけるオフセット量として推定する。   The offset amount depends on the temperature and the like, and may vary with the passage of time. For this reason, for the sample value for which the offset amount could not be estimated in the loop of steps 502 to 504, the estimated offset amount at the time closest to the sample value acquisition time is used as the offset amount at the sample value acquisition time. presume.

その後、サーバ装置103は、次のサンプル値についてステップ506及び507を実行する。   Thereafter, the server apparatus 103 executes Steps 506 and 507 for the next sample value.

ステップ506において、そのサンプル値を含むフレームの時間帯におけるオフセット量が推定されていると判定された場合、ステップ507を実行する必要がないため、サーバ装置103は、そのサンプル値についてステップ507を実行せずに、次のサンプル値についてのステップ506及び507の処理を開始する。   If it is determined in step 506 that the offset amount in the time zone of the frame including the sample value is estimated, it is not necessary to execute step 507, and therefore the server apparatus 103 executes step 507 for the sample value. Instead, the processing of steps 506 and 507 for the next sample value is started.

なお、ステップ507におけるオフセット量の推定方法には、上記のもののほか、種々の変形例があり得る。変形例については、図14及び図15を参照して後述する。   In addition to the above, the offset amount estimation method in step 507 may have various modifications. A modification will be described later with reference to FIGS. 14 and 15.

図5に示したオフセット量の推定は、サンプル値ごとに行われてもよいし、フレームごとに行われてもよい。   The estimation of the offset amount shown in FIG. 5 may be performed for each sample value or may be performed for each frame.

まず、オフセット量の推定がサンプル値ごとに行われる場合について説明する。ここでは例として、フレームの時間幅を、オフセット量の推定対象であるYaw軸角速度のサンプル値の取得時刻の1秒前から1秒後までの2秒間と仮定する。この場合、サーバ装置103は、当該対象サンプル値の前後の2秒間のサンプル値の分散値及び平均値を計算し(ステップ502、503)、それらが所定の条件を満たす場合には、計算された平均値が当該対象サンプル値に含まれているオフセット量であると推定する(ステップ504)。次に、サーバ装置103は、当該対象サンプル値の次に取得されたサンプル値について、上記と同様の処理を実行する。   First, the case where the offset amount is estimated for each sample value will be described. Here, as an example, it is assumed that the time width of the frame is 2 seconds from 1 second before to 1 second after the acquisition time of the sample value of the Yaw axis angular velocity that is the offset amount estimation target. In this case, the server apparatus 103 calculates a variance value and an average value of the sample values for 2 seconds before and after the target sample value (steps 502 and 503), and if these satisfy a predetermined condition, the calculation is performed. It is estimated that the average value is the offset amount included in the target sample value (step 504). Next, the server apparatus 103 performs the same process as described above on the sample value acquired next to the target sample value.

次に、オフセット量の推定がフレームごとに行われる場合について説明する。ここでは例としてフレームの時間幅を2秒間と仮定する。この場合、サーバ装置103は、オフセット量の推定対象であるフレームに相当する2秒間のサンプル値の分散値及び平均値を計算し(ステップ502、503)、それらが所定の条件を満たす場合には、計算された平均値が当該対象フレーム内の全サンプル値に含まれているオフセット量であると推定する(ステップ504)。次に、サーバ装置103は、当該対象フレームの次の2秒間のフレームについて、上記と同様の処理を実行する。   Next, a case where the offset amount is estimated for each frame will be described. Here, as an example, the time width of the frame is assumed to be 2 seconds. In this case, the server apparatus 103 calculates a variance value and an average value of the sample values for 2 seconds corresponding to the frame whose offset amount is to be estimated (steps 502 and 503), and when these satisfy a predetermined condition The calculated average value is estimated to be an offset amount included in all sample values in the target frame (step 504). Next, the server apparatus 103 performs the same processing as described above for the frame for the next 2 seconds after the target frame.

サンプル値ごとに推定されたオフセット量の精度は、フレームごとに推定されたものより高いことが期待できるが、フレームごとに推定することによって計算量を大幅に削減することができる。   Although the accuracy of the offset amount estimated for each sample value can be expected to be higher than that estimated for each frame, the amount of calculation can be greatly reduced by estimating for each frame.

以下、図3〜図5に示した処理の詳細を説明する。   Details of the processing shown in FIGS. 3 to 5 will be described below.

図6は、本発明の実施形態のジャイロセンサ201によって計測された、平滑化される前の角速度の説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the angular velocity before smoothing, which is measured by the gyro sensor 201 according to the embodiment of the present invention.

具体的には、図6には、端末装置101のYaw軸周りの角速度の計測結果を例示する。これは、図4のステップ401における平滑化が行われる前の角速度の値の例である。既に説明したように、端末装置101のYaw軸(言い換えると、例えば端末装置101のZ軸)は、慣性座標系のYaw軸(すなわち歩行者の上下方向)とは必ずしも一致しない。同様に、端末装置101のPitch軸周りの角速度、Roll軸周りの角速度も計測されるが、それらについては図示を省略する。   Specifically, FIG. 6 illustrates the measurement result of the angular velocity around the Yaw axis of the terminal device 101. This is an example of the value of the angular velocity before smoothing is performed in step 401 in FIG. As already described, the Yaw axis of the terminal device 101 (in other words, for example, the Z axis of the terminal device 101) does not necessarily match the Yaw axis of the inertial coordinate system (that is, the pedestrian's vertical direction). Similarly, the angular velocity around the pitch axis and the angular velocity around the roll axis of the terminal device 101 are also measured, but these are not shown.

図6のグラフの横軸は角速度が計測された時刻、縦軸は計測された角速度(degree/second)である。図6に示す角速度が大きく振動しているのは、歩行者の歩行に起因する振動の成分が含まれるためである。   The horizontal axis of the graph of FIG. 6 is the time when the angular velocity is measured, and the vertical axis is the measured angular velocity (degree / second). The reason why the angular velocity shown in FIG. 6 vibrates greatly is that a vibration component caused by the walking of the pedestrian is included.

図7は、本発明の実施形態のジャイロセンサ201によって計測され、平滑化された角速度の説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the angular velocity measured and smoothed by the gyro sensor 201 according to the embodiment of this invention.

具体的には、図7には、図6に示した角速度のデータを図4のステップ401において平滑化した結果を例示する。この平滑化は、歩行に特有の周波数成分をフィルタによって取り除くことによって行われる。フィルタの種類は、歩行に特有の周波数成分を取り除くことができるものであれば、低域通過フィルタ(LPF)又は帯域通過フィルタ(BPF)など、どのようなものであってもよく、それを実現するためのフィルタの構造も、FIR(Finite Impulse Response)フィルタ又はFFT(Fast Fourier Transform)を使用したフィルタなど、どのようなものであってもよい。ステップ401を実行することによって角速度のデータから歩行に起因する成分が取り除かれ、それ以外の成分が残る。   Specifically, FIG. 7 illustrates the result of smoothing the angular velocity data shown in FIG. 6 in step 401 of FIG. This smoothing is performed by removing frequency components peculiar to walking with a filter. The filter type may be any filter such as a low-pass filter (LPF) or a band-pass filter (BPF) as long as it can remove frequency components peculiar to walking. The structure of the filter to be used may be any filter such as an FIR (Finite Impulse Response) filter or an FFT (Fast Fourier Transform) filter. By executing step 401, components caused by walking are removed from the angular velocity data, and other components remain.

図8は、本発明の実施形態において計測された角速度データに含まれる歩行に特有の周波数成分の説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram of frequency components peculiar to walking included in the angular velocity data measured in the embodiment of the present invention.

具体的には、図8は、歩行者の歩調(すなわち1秒間当たりの歩数)を実測した結果の例を示す。歩行者の年代は、青年、中年及び高年に分類され、それぞれの年代の男性及び女性についての実測結果が示されている。この結果によれば、歩調は年齢が高くなるほど遅く(すなわち値が小さく)なり、男性の歩調が女性の歩調より遅い傾向が見られるが、全体の分布は概ね1.6〜2.4歩/秒の範囲に収まり、その中心は概ね2.0歩/秒であることがわかる。   Specifically, FIG. 8 shows an example of a result of actual measurement of a pedestrian's pace (that is, the number of steps per second). The age of pedestrians is classified into adolescents, middle-aged and elderly, and actual results for men and women of each age are shown. According to this result, the pace becomes slower (that is, the value is smaller) as the age increases, and the male pace tends to be slower than the female pace, but the overall distribution is generally 1.6 to 2.4 steps / It can be seen that it is within the range of seconds, and the center is approximately 2.0 steps / second.

このことは、カットオフ周波数が1.6Hz以下のLPFを用いることで、角速度データに含まれる、歩行に特有の周波数成分をほぼ取り除くことができることを意味する。本実施形態では、図4のステップ401において、カットオフ周波数が1.6Hz以下のLPFが用いられる。   This means that a frequency component peculiar to walking included in the angular velocity data can be almost eliminated by using an LPF having a cutoff frequency of 1.6 Hz or less. In the present embodiment, an LPF having a cutoff frequency of 1.6 Hz or less is used in step 401 of FIG.

例えば、メモリ213又は記憶媒体214が、カットオフ周波数が1.6Hz以下のいずれかの値(例えば1.3Hz)となるLPFを実現するためのパラメータを保持し、CPU212がそのパラメータを用いて適切な演算を行うことによってLPFを実現してもよい。LPFを実現するための具体的な演算方法としては、従来から知られたものを使用することができる。   For example, the memory 213 or the storage medium 214 holds a parameter for realizing an LPF whose cutoff frequency is any value of 1.6 Hz or less (eg, 1.3 Hz), and the CPU 212 uses the parameter to appropriately The LPF may be realized by performing various calculations. As a specific calculation method for realizing the LPF, a conventionally known method can be used.

なお、本実施形態は、例として、端末装置101が歩行者に取り付けられた場合の歩行経路推定を示している。しかし、本発明は、歩行者以外の移動体に端末装置101が取り付けられた場合にも適用することができる。歩行者以外の移動体とは、例えば、人間の移動を補助する装置(例えば自転車、自動車又は車椅子等)又はその装置を使用して移動する人間であってもよいし、人間以外のロボット又は動物等であってもよい。その場合、それぞれの移動体が移動するときに特有の周波数成分を取り除くためのフィルタのパラメータをメモリ213又は記憶媒体214が保持し、CPU212がそのパラメータを用いて当該周波数成分を取り除く演算を行ってもよい。   In addition, this embodiment has shown walking path estimation when the terminal device 101 is attached to the pedestrian as an example. However, the present invention can also be applied when the terminal device 101 is attached to a moving body other than a pedestrian. The moving body other than the pedestrian may be, for example, a device that assists the movement of a human (for example, a bicycle, a car, a wheelchair, or the like), a human who moves using the device, or a robot or an animal other than a human. Etc. In that case, the memory 213 or the storage medium 214 holds a filter parameter for removing a specific frequency component when each moving body moves, and the CPU 212 performs an operation for removing the frequency component using the parameter. Also good.

さらに、メモリ213又は記憶媒体214が複数の移動体のそれぞれに適合するパラメータを保持し、CPU212は、端末装置101が取り付けられた移動体の種類に適合するパラメータを選択して使用してもよい。あるいは、メモリ213又は記憶媒体214が歩行者の年齢及び性別に応じた複数のパラメータ(図8参照)を保持し、CPU212は、端末装置101が取り付けられた人物の属性に適合するパラメータを選択して使用してもよい。   Further, the memory 213 or the storage medium 214 may hold parameters suitable for each of the plurality of mobile objects, and the CPU 212 may select and use parameters suitable for the type of mobile object to which the terminal device 101 is attached. . Alternatively, the memory 213 or the storage medium 214 holds a plurality of parameters (see FIG. 8) according to the age and sex of the pedestrian, and the CPU 212 selects a parameter that matches the attribute of the person to which the terminal device 101 is attached. May be used.

図9は、本発明の実施形態において計測された角速度データを慣性座標系におけるデータに変換する処理の説明図である。   FIG. 9 is an explanatory diagram of processing for converting angular velocity data measured in the embodiment of the present invention into data in an inertial coordinate system.

実線で示す座標系901は、慣性座標系である。すなわち、座標系901におけるX軸は歩行者の左右方向の座標軸(すなわちPitch軸)、Y軸は歩行者の前後方向の座標軸(すなわちRoll軸)、Z軸は歩行者の上下方向の座標軸(言い換えると鉛直線方向の座標軸、すなわちYaw軸)である。   A coordinate system 901 indicated by a solid line is an inertial coordinate system. That is, in the coordinate system 901, the X axis is the coordinate axis in the left-right direction of the pedestrian (that is, the Pitch axis), the Y axis is the coordinate axis in the front-rear direction of the pedestrian (that is, the Roll axis), and the Z axis is And the coordinate axis in the vertical direction, that is, the Yaw axis).

一方、点線で示す座標系902は、端末装置101の座標軸である。座標系902のX’軸、Y’軸及びZ’軸は、それぞれ、座標系901におけるX軸、Y軸及びZ軸と一致しない。   On the other hand, a coordinate system 902 indicated by a dotted line is a coordinate axis of the terminal device 101. The X ′ axis, Y ′ axis, and Z ′ axis of the coordinate system 902 do not coincide with the X axis, Y axis, and Z axis in the coordinate system 901, respectively.

サーバ装置103は、図4のステップ402において、式(1)及び(2)を用いて端末装置101の傾斜角θp及びθrを計算する。 In step 402 of FIG. 4, the server apparatus 103 calculates the inclination angles θ p and θ r of the terminal apparatus 101 using the equations (1) and (2).

Figure 0005849319
Figure 0005849319

式(1)及び(2)のax、ay及びazは、それぞれ、重力加速度のX’軸方向成分、Y’軸方向成分及びZ’軸方向成分である。θp及びθrは、端末装置101の慣性座標系に対する傾斜角、具体的には、端末装置101のX軸周りの角度及びY軸周りの角度である。 In the expressions (1) and (2), a x , a y, and a z are an X′-axis direction component, a Y′-axis direction component, and a Z′-axis direction component, respectively, of gravitational acceleration. θ p and θ r are inclination angles of the terminal device 101 with respect to the inertial coordinate system, specifically, an angle around the X axis and an angle around the Y axis of the terminal device 101.

次に、サーバ装置103は、図4のステップ403において、式(3)〜(5)を用いてθy’、θp’及びθr’を計算する。 Next, the server apparatus 103 calculates θ y ′, θ p ′, and θ r ′ by using equations (3) to (5) in step 403 in FIG. 4.

Figure 0005849319
Figure 0005849319

式(3)〜(5)のωx、ωy及びωzは、それぞれ、端末装置101の座標系902におけるX’軸周りの角速度、Y’軸周りの角速度及びZ’軸周りの角速度であり、これらはステップ401において平滑化された角速度データである。θy’、θp’及びθr’は、それぞれ、端末装置101の慣性座標系におけるZ軸(Yaw軸)周りの角速度、X軸(Pitch軸)周りの角速度及びY軸(Roll軸)周りの角速度である。このように、式(3)〜(5)を用いて慣性座標系における各軸周りの角速度を計算することができるが、本発明では歩行者の水平方向の移動軌跡を推定するため、慣性座標系におけるYaw軸周りの角速度のみが用いられる。 In equations (3) to (5), ω x , ω y, and ω z are respectively the angular velocity around the X ′ axis, the angular velocity around the Y ′ axis, and the angular velocity around the Z ′ axis in the coordinate system 902 of the terminal device 101. Yes, these are the angular velocity data smoothed in step 401. θ y ′, θ p ′, and θ r ′ are the angular velocity around the Z axis (Yaw axis), the angular velocity around the X axis (Pitch axis), and the Y axis (Roll axis), respectively, in the inertial coordinate system of the terminal device 101. Is the angular velocity. As described above, the angular velocities around the respective axes in the inertial coordinate system can be calculated using the equations (3) to (5). However, in the present invention, since the pedestrian's horizontal movement trajectory is estimated, the inertial coordinates Only angular velocities around the Yaw axis in the system are used.

図10は、本発明の実施形態の端末装置101の慣性座標系における角速度の説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the angular velocity in the inertial coordinate system of the terminal device 101 according to the embodiment of this invention.

具体的には、図10に示すグラフの横軸は時刻であり、縦軸はYaw軸周りの角速度である。図10には、図7に示したYaw軸角速度を含む、平滑化後の角速度から式(1)〜(5)を用いて算出された慣性座標系における角速度のうち、Yaw軸周りの角速度を示す。図10に表示された時間帯1101については後述する(図11参照)。   Specifically, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 is time, and the vertical axis is angular velocity around the Yaw axis. FIG. 10 shows the angular velocities around the Yaw axis among the angular velocities in the inertial coordinate system calculated using the equations (1) to (5) from the angular velocities after smoothing including the Yaw axis angular velocities shown in FIG. Show. The time zone 1101 displayed in FIG. 10 will be described later (see FIG. 11).

図11は、本発明の実施形態の端末装置101のYaw軸周りの角速度のばらつきの説明図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram of variations in angular velocity around the Yaw axis of the terminal device 101 according to the embodiment of this invention.

具体的には、図11に示すグラフの横軸は時刻であり、縦軸は角速度のサンプル値の分散値の逆数である。図11には、図10に示したYaw軸周りの角速度のサンプル値のフレームごとの分散値の逆数を示す。この値は、図5のステップ502において参照される。図11に示す値が大きいほど、フレームに含まれる角速度のサンプル値の分散値が小さい(すなわちばらつきが少ない)ことを意味する。図11の例では、閾値「200」が設定され、分散値の逆数がその閾値を超える時間帯1101が特定される。この場合、時間帯1101における角速度のサンプル値の平均値、すなわち、図10に示す時間帯1101におけるサンプル値の平均値が、ステップ503において所定の閾値と比較される。図10の例では、時間帯1101におけるサンプル値の平均値は、非常に小さいが、ゼロではない。この平均値が所定の閾値以下であると判定された場合、この平均値がオフセット量であると推定される(図5のステップ504)。   Specifically, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 11 is time, and the vertical axis is the reciprocal of the variance of the angular velocity sample values. FIG. 11 shows the reciprocal of the variance value for each frame of the sample value of the angular velocity around the Yaw axis shown in FIG. This value is referred to in step 502 of FIG. As the value shown in FIG. 11 is larger, it means that the variance value of the sample value of the angular velocity included in the frame is smaller (that is, there is less variation). In the example of FIG. 11, a threshold “200” is set, and a time zone 1101 in which the reciprocal of the variance value exceeds the threshold is specified. In this case, the average value of the sample values of the angular velocity in the time zone 1101, that is, the average value of the sample values in the time zone 1101 shown in FIG. 10 is compared with a predetermined threshold value in Step 503. In the example of FIG. 10, the average value of the sample values in the time zone 1101 is very small but not zero. When it is determined that the average value is equal to or less than the predetermined threshold value, it is estimated that the average value is an offset amount (step 504 in FIG. 5).

その後、サーバ装置103は、推定されたオフセットの値を、慣性座標系における角速度の値(図10)から減算することによって、オフセットの除去(すなわち補正)を行う(図4のステップ405)。   Thereafter, the server device 103 removes (ie, corrects) the offset by subtracting the estimated offset value from the angular velocity value (FIG. 10) in the inertial coordinate system (step 405 in FIG. 4).

なお、図11の例では、時間帯1101以外のほとんどの時間帯において、角速度のサンプル値の分散値の逆数が所定の閾値を超えない(すなわち分散値が所定の閾値以下である)と判定されたため、オフセット量が推定されていない。このように、図5のステップ502又はステップ503のいずれかの条件が満たされなかったためにオフセット量が推定できなかった時間帯がある場合、サーバ装置103は、その時間帯におけるオフセット量を、ステップ502及び503の条件がいずれも満たされた時間帯において推定されたオフセット量に基づいて推定することができる(図5のステップ507)。この推定は、図14等を参照して後述するように、種々の方法によって行うことができる。なお、図12及び図13では、説明を簡単にするために、時間帯1101において推定されたオフセット量が全時間帯のオフセット量として扱われる。   In the example of FIG. 11, in most time zones other than the time zone 1101, it is determined that the reciprocal of the variance value of the angular velocity sample value does not exceed the predetermined threshold value (that is, the variance value is equal to or less than the predetermined threshold value). Therefore, the offset amount is not estimated. As described above, when there is a time zone in which the offset amount cannot be estimated because the condition of either step 502 or step 503 in FIG. 5 is not satisfied, the server apparatus 103 sets the offset amount in the time zone to the step amount. It can be estimated based on the offset amount estimated in the time zone in which both of the conditions 502 and 503 are satisfied (step 507 in FIG. 5). This estimation can be performed by various methods as will be described later with reference to FIG. In FIG. 12 and FIG. 13, for the sake of simplicity of explanation, the offset amount estimated in the time zone 1101 is treated as the offset amount in all time zones.

図12は、本発明の実施形態のサーバ装置103によって推定される相対方位角の説明図である。   FIG. 12 is an explanatory diagram of relative azimuth angles estimated by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

具体的には、図12に示すグラフの横軸は時刻であり、縦軸は相対方位角を示す。図12には、図10に示す角速度を、オフセット補正をすることなく積分することによって得られた相対方位角1201、及び、オフセット補正がされた角速度を積分することによって得られた相対方位角1202を示す。通常、オフセットの値は非常に小さいが、その値が積分されることによって、時刻が遅くなるほど、補正の有無に起因する相対方位角の差は大きくなる。   Specifically, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 12 is time, and the vertical axis indicates relative azimuth. FIG. 12 shows a relative azimuth angle 1201 obtained by integrating the angular velocity shown in FIG. 10 without offset correction, and a relative azimuth angle 1202 obtained by integrating the angular velocity after offset correction. Indicates. Normally, the offset value is very small, but as the time is delayed by integrating the value, the difference in relative azimuth angle due to the presence or absence of correction increases.

図13は、本発明の実施形態のサーバ装置103によって推定される歩行経路の説明図である。   FIG. 13 is an explanatory diagram of a walking route estimated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

サーバ装置103は、図12に示す相対方位角と、加速度データから推定された水平方向の移動量と、に基づいて歩行者の移動軌跡(歩行経路)を推定する(図3のステップ303)。ただし、図12において得られるのは相対方位角であり、絶対方位が不明であるため、サーバ装置103は、例えば歩行経路推定の対象である建物のレイアウト情報を用いてマップマッチングを行うことによって、絶対方位を推定してもよい(ステップ304)。その場合、サーバ装置103の記憶媒体214等はレイアウト情報を保持する必要がある。マップマッチングは従来から知られた方法によって実行できるため、その詳細な説明は省略する。あるいは、端末装置101が方位センサ203を備え、それによって信頼できる絶対方位の情報が得られた場合には、それを利用してもよい。   The server apparatus 103 estimates a pedestrian's movement trajectory (walking route) based on the relative azimuth angle shown in FIG. 12 and the horizontal movement amount estimated from the acceleration data (step 303 in FIG. 3). However, since the relative azimuth is obtained in FIG. 12 and the absolute azimuth is unknown, the server device 103 performs, for example, map matching using the layout information of the building that is the target of the walking route estimation, An absolute orientation may be estimated (step 304). In that case, the storage medium 214 of the server apparatus 103 needs to hold layout information. Since map matching can be executed by a conventionally known method, detailed description thereof is omitted. Alternatively, when the terminal device 101 includes the azimuth sensor 203 and reliable information on the absolute azimuth is obtained thereby, it may be used.

図13には、フロア1305の始点1301から終点1302に至る、推定された歩行経路1303及び1304を示す。歩行経路1304は、オフセットが補正されていない相対方位角1201に基づいて推定されたもの、歩行経路1303は、オフセットが補正された相対方位角1202に基づいて推定されたものである。前者がフロア1305の形状から大きく外れているのに対して、後者はフロア1305の形状にほぼ合致しており、実際の歩行経路に近いものであると考えられる。   FIG. 13 shows estimated walking routes 1303 and 1304 from the start point 1301 to the end point 1302 of the floor 1305. The walking route 1304 is estimated based on the relative azimuth angle 1201 whose offset is not corrected, and the walking route 1303 is estimated based on the relative azimuth angle 1202 whose offset is corrected. The former largely deviates from the shape of the floor 1305, while the latter almost matches the shape of the floor 1305 and is considered to be close to the actual walking route.

このように、オフセットを補正することによって、実際の歩行経路により近い経路を推定することができる。歩行者が静止していない限りオフセット量を推定できないのであれば、図13に示すような経路を歩行した場合に、始点1301、終点1302又はその間のいずれかの地点で歩行者が静止しない限り、オフセット量を推定できない。しかし、本発明によれば、始点1301から終点1302に至るまでの間に歩行者が静止していた時間帯が存在しなくても、直進歩行中の角速度データからオフセット量を推定することができる。   In this way, a route closer to the actual walking route can be estimated by correcting the offset. If the offset amount cannot be estimated unless the pedestrian is stationary, when walking along a route as shown in FIG. 13, unless the pedestrian is stationary at the start point 1301, the end point 1302, or any point in between, The offset amount cannot be estimated. However, according to the present invention, it is possible to estimate the offset amount from the angular velocity data during the straight progress even if there is no time zone in which the pedestrian is stationary between the start point 1301 and the end point 1302. .

図14は、本発明の実施形態のサーバ装置103によって実行される、既に推定されたオフセット量に基づくオフセット量の推定の第1の説明図である。   FIG. 14 is a first explanatory diagram of the offset amount estimation based on the already estimated offset amount, which is executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

図14の例では、時刻t1までの時間帯1401と、時刻t2以降の時間帯1403において、図5のステップ502及び503の条件がいずれも満たされたため、ステップ504においてオフセット量(図14のグラフ中に実線で示す値)が推定されている。一方、時刻t1からt2までの時間帯1402では、図5のステップ502又は503のいずれかの条件が満たされなかったため、オフセット量が推定されていない。 In the example of FIG. 14, since both the conditions of steps 502 and 503 in FIG. 5 are satisfied in the time zone 1401 until time t 1 and the time zone 1403 after time t 2 , the offset amount (FIG. 14 (Value indicated by a solid line in the graph) is estimated. On the other hand, in the time zone 1402 from time t 1 to t 2 , the offset amount is not estimated because either of the conditions in step 502 or 503 in FIG. 5 is not satisfied.

この場合、時間帯1402における角速度のサンプル値について、図5のステップ506において、オフセット量が推定されていないと判定され、ステップ507が実行される。ステップ507において、サーバ装置103は、オフセット量が推定されていない時間帯1402の前後に隣接する時刻における推定されたオフセット量(図14の例では、時刻t1及びt2のそれぞれにおけるオフセット量ω1及びω2)の少なくとも一方に基づいて、時間帯1402におけるオフセット量を推定する。 In this case, for the sample value of the angular velocity in the time zone 1402, it is determined in step 506 in FIG. 5 that the offset amount has not been estimated, and step 507 is executed. In step 507, the server apparatus 103 determines the estimated offset amount at times adjacent to before and after the time zone 1402 in which the offset amount is not estimated (in the example of FIG. 14, the offset amount ω at each of the times t 1 and t 2. Based on at least one of 1 and ω 2 ), an offset amount in the time zone 1402 is estimated.

例えば、サーバ装置103は、時間帯1402内のある時刻が時刻t2よりt1に近い場合は、その時刻におけるオフセット量を時刻t1におけるオフセット量ω1と同じであると推定し、ある時刻が時刻t1よりt2に近い場合は、その時刻におけるオフセット量を時刻t2におけるオフセット量ω2と同じであると推定してもよい。このようにして推定されたオフセット量1404を図14に例示する。 For example, when a certain time in the time zone 1402 is closer to t 1 than time t 2 , the server apparatus 103 estimates that the offset amount at that time is the same as the offset amount ω 1 at time t 1 , and Is closer to t 2 than time t 1 , the offset amount at that time may be estimated to be the same as the offset amount ω 2 at time t 2 . The offset amount 1404 estimated in this way is illustrated in FIG.

あるいは、サーバ装置103は、時間帯1402内の全時刻におけるオフセット量を、オフセット量ω1及びω2の平均値ω3であると推定してもよい。このようにして推定されたオフセット量1405を図14に例示する。 Alternatively, the server apparatus 103 may estimate that the offset amount at all times in the time zone 1402 is the average value ω 3 of the offset amounts ω 1 and ω 2 . The offset amount 1405 estimated in this way is illustrated in FIG.

あるいは、サーバ装置103は、時刻t1におけるオフセット量ω1と、時刻t2におけるオフセット量ω2との間を直線で補間することによって、時間帯1402内のオフセット量を推定してもよい。これは、時間帯1402内の時刻と、時刻t1及びt2それぞれとの「近さ」を重みとして用い、ω1及びω2を加重平均したことに相当する。このようにして推定されたオフセット量1406を図14に例示する。 Alternatively, the server apparatus 103, the offset amount omega 1 at time t 1, by interpolating straight lines between the offset omega 2 at time t 2, the may be estimated offset time zone 1402. This corresponds to a weighted average of ω 1 and ω 2 using the “closeness” between the time in the time zone 1402 and each of the times t 1 and t 2 as a weight. The offset amount 1406 thus estimated is illustrated in FIG.

いずれの場合も、時間帯1402におけるオフセット量は、ω1からω2までの範囲のいずれかの値となる。 In any case, the offset amount in the time zone 1402 takes any value in the range from ω 1 to ω 2 .

図15は、本発明の実施形態のサーバ装置103によって実行される、既に推定されたオフセット量に基づくオフセット量の推定の第2の説明図である。   FIG. 15 is a second explanatory diagram of the estimation of the offset amount based on the already estimated offset amount, which is executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

既に説明したように、本実施形態では、ジャイロセンサ201によって計測され、慣性座標系における値に変換された角速度から、人間の歩行に起因する周波数成分が除去される。このため、歩行者が静止している(すなわち歩行していない)ときに計測された角速度だけでなく、歩行者が直進歩行をしているときに計測された角速度もオフセット量の推定に利用できる。   As already described, in the present embodiment, frequency components resulting from human walking are removed from the angular velocity measured by the gyro sensor 201 and converted into values in the inertial coordinate system. For this reason, not only the angular velocity measured when the pedestrian is stationary (that is, not walking), but also the angular velocity measured when the pedestrian is moving straight forward can be used to estimate the offset amount. .

しかし、歩行者が静止しているときに、極めてゆっくりと回転する動作をすることはほとんど考えられないのに対して、歩行をしているときには、その経路がほとんど直線であるが実際には極めてゆっくりと回転する動作をする可能性もある。すなわち、歩行者が直進歩行をしているときに計測された角速度より、静止しているときに計測された角速度のほうが、オフセット量を推定する根拠としての信頼性が高いと言える。   However, when the pedestrian is at rest, it is almost impossible to move slowly, whereas when walking, the path is almost straight, but in reality it is extremely There is also a possibility of rotating slowly. In other words, it can be said that the angular velocity measured when the pedestrian is standing still is more reliable as the basis for estimating the offset amount than the angular velocity measured when the pedestrian is making a straight advance.

このため、サーバ装置103は、それぞれの時間帯において歩行者が歩行していたか否かを判定し、歩行していない時間帯に計測された角速度の重みがより重くなるように、図5のステップ507における推定を行ってもよい。歩行者が歩行していたか否かは、計測された加速度データに基づいて、従来から知られた方法によって判定することができる。   For this reason, the server apparatus 103 determines whether or not the pedestrian was walking in each time zone, and the weight of the angular velocity measured in the time zone when not walking is heavier as shown in FIG. An estimation at 507 may be performed. Whether or not the pedestrian is walking can be determined by a conventionally known method based on the measured acceleration data.

図15には、時間帯1401において歩行者が歩行していたと判定され、時間帯1403において歩行者が静止していたと判定された場合の例を示す。   FIG. 15 shows an example in which it is determined that the pedestrian is walking in the time zone 1401 and it is determined that the pedestrian is stationary in the time zone 1403.

例えば、サーバ装置103は、時間帯1402内の全時刻におけるオフセット量を、時間帯1402に隣接する時間帯1401及び1403のうち、歩行者が静止していたと判定された時間帯1403の、時間帯1402に隣接する時刻t2における角速度ω2と同じであると推定してもよい。このようにして推定されたオフセット量1501を図15に例示する。 For example, the server apparatus 103 sets the offset amount at all times in the time zone 1402 as the time zone of the time zone 1403 in which the pedestrian is determined to be stationary among the time zones 1401 and 1403 adjacent to the time zone 1402. It may be estimated that it is the same as the angular velocity ω 2 at time t 2 adjacent to 1402. The offset amount 1501 estimated in this way is illustrated in FIG.

あるいは、サーバ装置103は、図14のオフセット量1406と同様の加重平均を行う際に、歩行者が静止していた時間帯1403における角速度ω2に関する重みを、歩行者が歩行していた時間帯1401における角速度ω1に関する重みより重くなるように設定してもよい。このようにして推定されたオフセット量1502を図15に例示する。 Alternatively, when the server device 103 performs a weighted average similar to the offset amount 1406 of FIG. 14, the weight of the angular velocity ω 2 in the time zone 1403 in which the pedestrian is stationary is used as the time zone in which the pedestrian is walking. You may set so that it may become heavier than the weight regarding the angular velocity (omega) 1 in 1401. FIG. The offset amount 1502 estimated in this way is illustrated in FIG.

いずれの場合も、時間帯1402におけるオフセット量は、ω1からω2までの範囲のいずれかの値となるが、時刻t1とt2の中間点である時刻t3より時刻t1に近い時刻t4から時刻t2までの時間帯のオフセット量が、ω1よりω2に近くなるように推定される。図15に示すオフセット量1502の例では、時刻t4におけるオフセット量ω4が、ω1とω2の中間の値(すなわち平均値)であり、時刻t4から時刻t2までの時間帯のオフセット量は、ω4からω2までの範囲のいずれかの値となる。 In any case, the offset amount in the time zone 1402 takes any value in the range from ω 1 to ω 2, but is closer to time t 1 than time t 3, which is an intermediate point between times t 1 and t 2. The offset amount in the time period from time t 4 to time t 2 is estimated to be closer to ω 2 than ω 1 . In the example of the offset amount 1502 shown in FIG. 15, the offset amount ω 4 at time t 4 is an intermediate value (that is, an average value) between ω 1 and ω 2 , and the time period from time t 4 to time t 2 The offset amount takes any value in the range from ω 4 to ω 2 .

このように、歩行者が静止していると判定された時間帯において推定されたオフセット量の重みが、歩行者が歩行していると判定された時間帯において推定されたオフセット量の重みより重くなるように、それらの時間帯にはさまれた時間帯のオフセット量を推定することによって、より信頼性の高いオフセット量の推定値を得ることができる。   Thus, the weight of the offset amount estimated in the time zone in which it is determined that the pedestrian is stationary is heavier than the weight of the offset amount estimated in the time zone in which it is determined that the pedestrian is walking. As described above, it is possible to obtain a more reliable estimated value of the offset amount by estimating the offset amount in the time zone sandwiched between these time zones.

以上の説明は、屋内の歩行者の歩行経路推定を例としていたが、本発明は、歩行者以外の移動体の移動経路推定にも適用することができ、さらに、屋外の移動経路推定にも適用することができる。   Although the above explanation has been made on an example of estimating a walking path of an indoor pedestrian, the present invention can also be applied to estimating a moving path of a moving body other than a pedestrian, and further to an outdoor moving path estimation. Can be applied.

以上の本発明の実施形態によれば、ジャイロセンサ201によって計測された角速度データから歩行に起因する振動の成分を取り除くことによって、歩行者が静止しているときだけでなく、直進歩行しているときの角速度データからもジャイロセンサ201のオフセット量を推定することができる。これによって、より精度の高い歩行経路推定を実現することが可能になる。さらに、ある時刻に計測された角速度データのオフセット量をその時刻を含む時間帯の角速度データに基づいて推定できなかった場合、その時刻の前後の時刻の角速度データに基づいて推定されたオフセット量を用いて、その時刻のオフセット量を推定することもできる。このときに、歩行者が歩行していたか否かに基づく重み付けを行うことによって推定の精度を向上させることもできる。   According to the above-described embodiment of the present invention, by removing the vibration component caused by walking from the angular velocity data measured by the gyro sensor 201, the pedestrian goes straight ahead as well. The offset amount of the gyro sensor 201 can be estimated from the angular velocity data at that time. This makes it possible to realize walking path estimation with higher accuracy. Furthermore, if the offset amount of the angular velocity data measured at a certain time cannot be estimated based on the angular velocity data in the time zone including that time, the offset amount estimated based on the angular velocity data at the times before and after that time is calculated. It is also possible to estimate the offset amount at that time. At this time, estimation accuracy can be improved by performing weighting based on whether or not the pedestrian is walking.

101 端末装置
102 ネットワーク
103 サーバ装置
201 ジャイロセンサ
202 加速度センサ
203 方位センサ
204 温度センサ
205 GPS
206、212 CPU
207、213 メモリ
208、214 記憶媒体
209、211 通信部
210、215 入出力部
101 Terminal Device 102 Network 103 Server Device 201 Gyro Sensor 202 Acceleration Sensor 203 Direction Sensor 204 Temperature Sensor 205 GPS
206, 212 CPU
207, 213 Memory 208, 214 Storage medium 209, 211 Communication unit 210, 215 Input / output unit

Claims (15)

移動体に取り付けられる端末装置と、前記端末装置からデータを取得するサーバ装置と、を含む移動経路推定システムであって、
前記端末装置は、角速度センサと、加速度センサと、を有し、
前記サーバ装置は、プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有し、
前記記憶装置は、前記角速度センサによって計測された角速度データ及び前記加速度センサによって計測された加速度データを保持し、
前記プロセッサは、
前記角速度データを平滑化し、
前記加速度データに基づいて、平滑化された前記角速度データを慣性座標系における角速度データに変換し、
所定の長さの時間帯における前記慣性座標系におけるYaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値以下であり、かつ、前記時間帯における前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値以下である場合、前記Yaw軸周りの角速度の大きさを前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値と推定し、
前記Yaw軸周りの角速度から推定された前記オフセット値を減算することによって前記Yaw軸周りの角速度を補正し、
補正された前記角速度及び前記加速度データに基づいて、前記移動体の水平方向の移動経路を推定し、
推定された前記移動経路を示す情報を前記記憶装置に保持することを特徴とする移動経路推定システム。
A moving path estimation system including a terminal device attached to a moving body and a server device that acquires data from the terminal device,
The terminal device includes an angular velocity sensor and an acceleration sensor,
The server device includes a processor and a storage device connected to the processor,
The storage device holds angular velocity data measured by the angular velocity sensor and acceleration data measured by the acceleration sensor,
The processor is
Smoothing the angular velocity data;
Based on the acceleration data, the smoothed angular velocity data is converted into angular velocity data in an inertial coordinate system,
The variation in angular velocity around the Yaw axis in the inertial coordinate system in a predetermined length of time zone is less than or equal to a predetermined threshold, and the magnitude of angular velocity around the Yaw axis in the time zone is a predetermined threshold. If the following, the magnitude of the angular velocity around the Yaw axis is estimated as an offset value of the angular velocity around the Yaw axis,
Correcting the angular velocity about the Yaw axis by subtracting the estimated offset value from the angular velocity about the Yaw axis;
Based on the corrected angular velocity and acceleration data, a horizontal movement path of the moving body is estimated,
A movement path estimation system characterized in that information indicating the estimated movement path is held in the storage device.
前記移動体は歩行者であり、
前記プロセッサは、人間の歩行に特有の周波数成分を除去することによって、前記角速度データを平滑化することを特徴とする請求項1に記載の移動経路推定システム。
The moving body is a pedestrian;
2. The movement path estimation system according to claim 1, wherein the processor smoothes the angular velocity data by removing frequency components peculiar to human walking.
前記プロセッサは、カットオフ周波数が1.6ヘルツ以下の低域通過フィルタによって、前記角速度データから人間の歩行に特有の周波数成分を除去することを特徴とする請求項2に記載の移動経路推定システム。   The movement path estimation system according to claim 2, wherein the processor removes a frequency component specific to human walking from the angular velocity data by a low-pass filter having a cutoff frequency of 1.6 Hz or less. . 前記プロセッサは、前記Yaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値を超えると判定されたか、又は、前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値を超えると判定された第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より早い第2時間帯における前記推定されたオフセット値、及び、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より遅い第3時間帯における前記推定されたオフセット値、の少なくとも一方に基づいて推定することを特徴とする請求項1に記載の移動経路推定システム。   The processor determines that the magnitude of the variation in angular velocity around the Yaw axis exceeds a predetermined threshold, or determines that the magnitude of angular velocity around the Yaw axis exceeds a predetermined threshold. An offset value of an angular velocity around the Yaw axis in a band, the estimated offset value in a second time period adjacent to the first time period and earlier than the first time period, and the first time period 2. The movement path estimation system according to claim 1, wherein the estimation is based on at least one of the estimated offset values in a third time zone that is adjacent to the first time zone and is later than the first time zone. 前記プロセッサは、前記第2時間帯における前記推定されたオフセット値から、前記第3時間帯における前記推定されたオフセット値までの範囲のいずれかの値となるように、前記第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を推定することを特徴とする請求項4に記載の移動経路推定システム。   The processor may be any value in the range from the estimated offset value in the second time zone to the estimated offset value in the third time zone. The movement path estimation system according to claim 4, wherein an offset value of an angular velocity around the Yaw axis is estimated. 前記プロセッサは、前記加速度データに基づいて、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のそれぞれにおいて、前記移動体が移動していたか否かを判定し、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のいずれか一方において前記移動体が静止しており、もう一方において前記移動体が移動していたと判定された場合、前記第1時間帯のうち、その中心より前記移動体が移動していた時間帯に近い時刻から前記移動体が静止していた時間帯までの範囲におけるオフセット値が、前記移動体が移動していた時間帯における前記推定されたオフセット値より、前記移動体が静止していた時間帯における前記推定されたオフセット値に近くなるように、前記第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を推定することを特徴とする請求項4に記載の移動経路推定システム。   The processor determines whether the moving body has moved in each of the second time zone and the third time zone based on the acceleration data, and determines the second time zone and the third time zone. When it is determined that the moving body is stationary in one of the bands and the moving body is moving in the other band, the moving body is moving from the center during the first time period. The offset value in the range from the time close to the time zone to the time zone in which the mobile object was stationary is less than the estimated offset value in the time zone in which the mobile object was moving. 5. The offset value of the angular velocity around the Yaw axis in the first time zone is estimated so as to be close to the estimated offset value in a different time zone. Mounting movement path estimation system. 前記記憶装置は、前記移動体の複数の種類のそれぞれに特有の周波数成分を除去するためのフィルタのパラメータを保持し、
前記プロセッサは、前記端末装置が取り付けられた移動体の種類に対応するパラメータが適用されたフィルタを用いて、前記角速度データを平滑化することを特徴とする請求項1に記載の移動経路推定システム。
The storage device holds a parameter of a filter for removing a frequency component specific to each of the plurality of types of the moving object,
The moving path estimation system according to claim 1, wherein the processor smoothes the angular velocity data using a filter to which a parameter corresponding to a type of a moving object to which the terminal device is attached is applied. .
プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有する移動経路推定装置であって、
前記記憶装置は、移動体に取り付けられた角速度センサによって計測された角速度データ及び前記移動体に取り付けられた加速度センサによって計測された加速度データを保持し、
前記プロセッサは、
前記角速度データを平滑化し、
前記加速度データに基づいて、平滑化された前記角速度データを慣性座標系における角速度データに変換し、
所定の長さの時間帯における前記慣性座標系におけるYaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値以下であり、かつ、前記時間帯における前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値以下である場合、前記Yaw軸周りの角速度の大きさを前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値と推定し、
前記Yaw軸周りの角速度から推定された前記オフセット値を減算することによって前記Yaw軸周りの角速度を補正し、
補正された前記角速度及び前記加速度データに基づいて、前記移動体の水平方向の移動経路を推定し、
推定された前記移動経路を示す情報を前記記憶装置に保持することを特徴とする移動経路推定装置。
A movement path estimation device having a processor and a storage device connected to the processor,
The storage device holds angular velocity data measured by an angular velocity sensor attached to a moving body and acceleration data measured by an acceleration sensor attached to the moving body,
The processor is
Smoothing the angular velocity data;
Based on the acceleration data, the smoothed angular velocity data is converted into angular velocity data in an inertial coordinate system,
The variation in angular velocity around the Yaw axis in the inertial coordinate system in a predetermined length of time zone is less than or equal to a predetermined threshold, and the magnitude of angular velocity around the Yaw axis in the time zone is a predetermined threshold. If the following, the magnitude of the angular velocity around the Yaw axis is estimated as an offset value of the angular velocity around the Yaw axis,
Correcting the angular velocity about the Yaw axis by subtracting the estimated offset value from the angular velocity about the Yaw axis;
Based on the corrected angular velocity and acceleration data, a horizontal movement path of the moving body is estimated,
A movement path estimation apparatus characterized in that information indicating the estimated movement path is held in the storage device.
前記移動体は歩行者であり、
前記プロセッサは、人間の歩行に特有の周波数成分を除去することによって、前記角速度データを平滑化することを特徴とする請求項8に記載の移動経路推定装置。
The moving body is a pedestrian;
9. The moving path estimation apparatus according to claim 8, wherein the processor smoothes the angular velocity data by removing frequency components peculiar to human walking.
前記プロセッサは、前記Yaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値を超えると判定されたか、又は、前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値を超えると判定された第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より早い第2時間帯における前記推定されたオフセット値、及び、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より遅い第3時間帯における前記推定されたオフセット値、の少なくとも一方に基づいて推定することを特徴とする請求項8に記載の移動経路推定装置。   The processor determines that the magnitude of the variation in angular velocity around the Yaw axis exceeds a predetermined threshold, or determines that the magnitude of angular velocity around the Yaw axis exceeds a predetermined threshold. An offset value of an angular velocity around the Yaw axis in a band, the estimated offset value in a second time period adjacent to the first time period and earlier than the first time period, and the first time period The movement path estimation apparatus according to claim 8, wherein the estimation is based on at least one of the estimated offset values in a third time zone that is adjacent to the first time zone and is later than the first time zone. 前記プロセッサは、前記加速度データに基づいて、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のそれぞれにおいて、前記移動体が移動していたか否かを判定し、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のいずれか一方において前記移動体が静止しており、もう一方において前記移動体が移動していたと判定された場合、前記第1時間帯のうち、その中心より前記移動体が移動していた時間帯に近い時刻から前記移動体が静止していた時間帯までの範囲におけるオフセット値が、前記移動体が移動していた時間帯における前記推定されたオフセット値より、前記移動体が静止していた時間帯における前記推定されたオフセット値に近くなるように、前記第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を推定することを特徴とする請求項10に記載の移動経路推定装置。   The processor determines whether the moving body has moved in each of the second time zone and the third time zone based on the acceleration data, and determines the second time zone and the third time zone. When it is determined that the moving body is stationary in one of the bands and the moving body is moving in the other band, the moving body is moving from the center during the first time period. The offset value in the range from the time close to the time zone to the time zone in which the mobile object was stationary is less than the estimated offset value in the time zone in which the mobile object was moving. 11. The offset value of the angular velocity around the Yaw axis in the first time zone is estimated so as to be close to the estimated offset value in a different time zone. Movement path estimating device according. プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有する移動経路推定装置によって実行される移動経路推定方法であって、
前記記憶装置は、移動体に取り付けられた角速度センサによって計測された角速度データ及び前記移動体に取り付けられた加速度センサによって計測された加速度データを保持し、
前記移動経路推定方法は、
前記角速度データを平滑化する第1手順と、
前記加速度データに基づいて、平滑化された前記角速度データを慣性座標系における角速度データに変換する第2手順と、
所定の長さの時間帯における前記慣性座標系におけるYaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値以下であり、かつ、前記時間帯における前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値以下である場合、前記Yaw軸周りの角速度の大きさを前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値と推定する第3手順と、
前記Yaw軸周りの角速度から推定された前記オフセット値を減算することによって前記Yaw軸周りの角速度を補正する第4手順と、
補正された前記角速度及び前記加速度データに基づいて、前記移動体の水平方向の移動経路を推定し、推定された前記移動経路を示す情報を前記記憶装置に保持する第5手順と、を含むことを特徴とする移動経路推定方法。
A movement path estimation method executed by a movement path estimation apparatus having a processor and a storage device connected to the processor,
The storage device holds angular velocity data measured by an angular velocity sensor attached to a moving body and acceleration data measured by an acceleration sensor attached to the moving body,
The moving route estimation method includes:
A first procedure for smoothing the angular velocity data;
A second procedure for converting the smoothed angular velocity data into angular velocity data in an inertial coordinate system based on the acceleration data;
The variation in angular velocity around the Yaw axis in the inertial coordinate system in a predetermined length of time zone is less than or equal to a predetermined threshold, and the magnitude of angular velocity around the Yaw axis in the time zone is a predetermined threshold. A third procedure for estimating the magnitude of the angular velocity around the Yaw axis as an offset value of the angular velocity around the Yaw axis if:
A fourth procedure for correcting the angular velocity around the Yaw axis by subtracting the estimated offset value from the angular velocity around the Yaw axis;
A fifth step of estimating a horizontal movement path of the moving body based on the corrected angular velocity and acceleration data, and holding information indicating the estimated movement path in the storage device. A moving route estimation method characterized by the following.
前記移動体は歩行者であり、
前記第1手順は、人間の歩行に特有の周波数成分を除去することによって、前記角速度データを平滑化する手順を含むことを特徴とする請求項12に記載の移動経路推定方法。
The moving body is a pedestrian;
The moving path estimation method according to claim 12, wherein the first procedure includes a procedure of smoothing the angular velocity data by removing a frequency component peculiar to human walking.
前記第3手順は、前記Yaw軸周りの角速度のばらつきの大きさが所定の閾値を超えると判定されたか、又は、前記Yaw軸周りの角速度の大きさが所定の閾値を超えると判定された第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より早い第2時間帯における前記推定されたオフセット値、及び、前記第1時間帯に隣接し、かつ、前記第1時間帯より遅い第3時間帯における前記推定されたオフセット値、の少なくとも一方に基づいて推定する手順を含むことを特徴とする請求項12に記載の移動経路推定方法。   In the third procedure, it is determined that the magnitude of variation in angular velocity around the Yaw axis exceeds a predetermined threshold, or the magnitude of angular velocity around the Yaw axis is determined to exceed a predetermined threshold. The offset value of the angular velocity around the Yaw axis in one time zone is set to the estimated offset value in the second time zone adjacent to the first time zone and earlier than the first time zone, and the first The movement according to claim 12, further comprising a step of estimating based on at least one of the estimated offset values in a third time zone that is adjacent to the time zone and is later than the first time zone. Route estimation method. 前記第3手順は、前記加速度データに基づいて、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のそれぞれにおいて、前記移動体が移動していたか否かを判定し、前記第2時間帯及び前記第3時間帯のいずれか一方において前記移動体が静止しており、もう一方において前記移動体が移動していたと判定された場合、前記第1時間帯のうち、その中心より前記移動体が移動していた時間帯に近い時刻から前記移動体が静止していた時間帯までの範囲におけるオフセット値が、前記移動体が移動していた時間帯における前記推定されたオフセット値より、前記移動体が静止していた時間帯における前記推定されたオフセット値に近くなるように、前記第1時間帯における前記Yaw軸周りの角速度のオフセット値を推定する手順を含むことを特徴とする請求項14に記載の移動経路推定方法。   The third procedure determines whether the moving body has moved in each of the second time zone and the third time zone based on the acceleration data, and determines whether the second time zone and the second time zone When it is determined that the moving body is stationary in any one of the three time zones and the moving body is moving in the other time zone, the moving body moves from the center during the first time zone. The offset value in the range from the time close to the time zone in which the mobile object was stationary to the time zone in which the mobile object was stationary is greater than the estimated offset value in the time zone in which the mobile object was moving. And a step of estimating an offset value of the angular velocity around the Yaw axis in the first time zone so as to be close to the estimated offset value in the time zone. Moving path estimation method according to claim 14.
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