JP5901006B2 - 手持ち全地球位置決定システムデバイス - Google Patents
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Description
本発明は、全地球位置決定システム(GPS)、GLONASS、Galileo、および他の衛星ナビゲーションおよび位置決定システムを含むポータブル全地球ナビゲーション衛星システム(GNSS)に関する。
現代、GNSS情報を利用する用途の数は、急速に増加している。例えば、GNSS情報は、測地学者にとって貴重なツールである。測地学者は、一般的に、地球上のいろいろな場所の関心のある地点、または、その周辺の位置を決定するためにGNSSデバイスを使う。しばしば、これらの関心のある地点は、アクセスすることが難しい離れた目的地に位置する。従って、小型で、持ち運びやすい位置決定デバイスが望ましい。
本開示の実施形態は、関心のある地点に対する位置データを決定するための手持ちGNSSデバイスを対象とする。デバイスは、ハウジングと、ユーザーがデバイスを保持することを可能にするための、ハウジングと一体のハンドグリップと、ユーザーがデバイスを位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、ハウジングと一体のディスプレイスクリーンとを含む。デバイスは、GNSSアンテナと、少なくとも1つの通信アンテナとをさらに含み、これらの両方がハウジングと一体である。GNSSアンテナは、複数の衛星から位置データを受信する。1つ以上の通信アンテナは、ベースステーションから位置データに関する位置決定支援データを受信する。GNSSアンテナは、第1のアンテナパターンを有し、少なくとも1つの通信アンテナは、第2のパターンを有する。GNSSアンテナおよび通信アンテナ(複数の通信アンテナ)は、第1および第2のパターンが実質的に分かれるように構成される。
(項目1) 関心のある地点に対する位置データを決定するための装置であって、該装置は、
ハウジングと
ユーザーが該装置を保持することを可能にするための、該ハウジングと一体化した少なくとも1つのハンドグリップと、
ユーザーが該装置を位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、該ハウジングと一体化したディスプレイスクリーンと、
複数の衛星から位置データを受信するための第1のパターンを有する、該ハウジングと一体化したGNSSアンテナと、
ベースステーションから該位置データに関する位置決定支援データを受信するための、該ハウジングと一体の少なくとも1つの通信アンテナであって、該少なくとも1つの通信アンテナが、第2のパターンを有し、該GNSSアンテナおよび該少なくとも1つの通信アンテナが、該第1および第2のパターンが実質的に分かれるように構成される、少なくとも1つの通信アンテナと、
該ハウジング内で該GNSSアンテナに連結される少なくとも1つの受信器と、
該ハウジング内で水平に対するハウジングの位置に基づいて該ハウジングの配向データを生成するための配向回路と、
該ハウジング内で該ディスプレイスクリーン上の表示に対して該関心のある地点に関係するイメージデータを得るためのイメージング回路と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該イメージデータとに基づいて、該興味のポインに対する位置を決定するための、該少なくとも1つの受信器と、該イメージング回路と、該配向回路とに連結される位置決定回路と
を含む、装置。
(項目2) 上記少なくとも1つの通信アンテナは、GSMアンテナと、UHFアンテナと、WiFi/Bluetoothアンテナとからなるグループから選択されるアンテナである、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目3) 上記少なくとも1つの通信アンテナは、3つの通信アンテナを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目4) 上記GNSSアンテナの配向は、上記ディスプレイに対して実質的に直交する、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目5) 第2のGNSSアンテナを接続するために、上記ハウジングを一体のGNSSアンテナコネクターをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目6) 上記少なくとも1つのハンドグリップは、上記ユーザーが上記装置を実質的に該ユーザーの目のレベルに保持することを可能にする、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目7) 一脚コネクターをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目8) ショルダーストラップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目9) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記GNSSアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目10) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目11) 上記少なくとも1つのハンドグリップは、ユーザーが、上記少なくとも1つの通信アンテナによって上記位置決定支援データを受信することと実質的に干渉しなくて該少なくとも1つのハンドルグリップをつかむことを可能にするように、該少なくとも1つの通信アンテナに対して位置決定される、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目12) 上記イメージング回路は、上記関心のある地点のイメージデータを取得するための、上記ハウジングと一体の光学センサーを含み、該イメージデータが、メモリー内に格納される、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目13) 上記イメージデータは、上記装置の配向および位置データを決定するための、上記関心のある地点に関する情報を含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目14) 上記ハウジングのGNSSアンテナカバーは、GNSS信号に対して透明である、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目15) 上記ディスプレイスクリーンは、上記ユーザーが上記装置を使うときに該ディスプレイスクリーンが該ユーザーに面するように、上記ハウジングと一体である、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目16)
ヘッドセットと、
スピーカと、
マイクロフォンと
をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目17) 上記イメージング回路および上記マイクロフォンは、ユーザーの入力なしに動作し始める、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目18) 上記マイクロフォンは、上記ユーザーからの音声コメントを記録するために動作可能である、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目19) ユーザーが上記関心のある地点に対して上記装置を位置決定するのを支援するための、上記ハウジングと一体の配向指示器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目20) 上記イメージデータは、少なくとも1つのイメージを含み、該少なくとも1つのイメージは、上記装置から観察される上記関心のある地点の光景を表す、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目21) 上記配向データは、水平線と平行の平面に対して上記装置の配向を表す、上記項目のいずれかに記載の装置。
(項目22) 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するためのコンピュータインプリメント方法であって、該コンピュータインプリメント方法は、
少なくとも1つのイメージセンサーからイメージデータを受信することと、
少なくとも1つの配向センサーから配向データを受信することと、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスを位置決定するのを支援させることと、
GNSSアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信することと、
少なくとも1つの通信アンテナによって、参照ステーションから位置決定支援データを受信することと、
該イメージデータに基づいて、GNSSアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を含む、コンピュータインプリメント方法。
(項目23) 上記GNSSアンテナの高さの推定は、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
(項目24) 上記アラインメントエラーは、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
(項目25) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記GNSSアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
(項目26) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーに対して補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
(項目27) 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するための実行可能な命令を用いてコード化されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該命令は、
少なくとも1つのイメージセンサーからイメージデータを受信するための命令と、
少なくとも1つの配向センサーから配向データを受信するための命令と、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスを位置決定するのを支援させるための命令と、
GNSSアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信するための命令と、
少なくとも1つの通信アンテナによって、参照ステーションから位置決定支援データを受信するための命令と、
該イメージデータに基づいて、GNSSアンテナの高さの推定を決定するための命令と、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定するための命令と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定するための命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目28) 上記GNSSアンテナの高さの推定は、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目29) 上記アラインメントエラーは、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目30) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記GNSSアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
(項目31) 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
関心のある地点に対する位置データを決定するための手持ちGNSSデバイスが提供される。デバイスは、ハウジングと、ユーザーがデバイスを保持することを可能にするための、ハウジングと一体のハンドグリップと、ユーザーがデバイスを位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、ハウジングと一体のディスプレイスクリーンとを含む。デバイスは、GNSSアンテナと、少なくとも1つの通信アンテナとをさらに含み、両方のアンテナがハウジングと一体である。GNSSアンテナは、複数の衛星から位置データを受信する。1つ以上の通信アンテナは、ベースステーションから位置データに関する位置決定支援データを受信する。GNSSアンテナは、第1のアンテナパターンを有し、少なくとも1つの通信アンテナは、第2のパターンを有する。GNSSアンテナおよび通信アンテナ(複数の通信アンテナ)は、第1および第2のパターンが実質的に分かれるように構成される。ハウジング内に、GNSSアンテナに連結されるのは、少なくとも1つの受信器である。さらに、デバイスは、ハウジング内に、水平に関するハウジングの位置に基づいてハウジングの配向データを生成するための配向回路と、ディスプレイスクリーン上の表示に対して関心のある地点に関係するイメージデータを得るためのイメージング回路と、少なくとも位置データ、位置決定支援データ、配向データ、およびイメージデータに基づいて、関心のある地点に対する位置を決定するための、少なくとも1つの受信器、イメージング回路、および配向回路に連結される位置決定回路とを含む。
以下の説明は、当業者がさまざまな実施形態を構成し、かつ使用することを可能にするように示される。具体的なデバイス、技術および用途の説明は、単に例として提供される。本明細書に記述される例に対するさまざまな補正は、容易に当業者にとって明白であり、本明細書に規定される一般的な原理は、請求されるような本発明の真意および範囲から離れることなしに他の例および用途に適用され得る。従って、さまざまな実施形態は、本明細書に記述され、かつ示される例に限定されるつもりではなく、特許請求の範囲と矛盾しない範囲に与えられるべきである。
(非制約的最小化法)
・Rnが、n次元ユークリッド空間、x=(x1,x2,・・・,xn)T∈Rnであり、ここでベクトルが列であり、かつ記号Tが転置を表す;
・<x,y>=xTy=yTxが、2つのベクトルのスカラー積である;
・Rn×nが、正方行列n×nの空間である;
・Iが、恒等行列である;
とすると、
数列{x(k)},k=0,1,・・・は、(初期近似x(0)で始まり)、以下の方程式
(平方和の最小化法)
仮に、最小化を条件として、関数f(x)の特定の場合を考える。仮に、関数f(x)は、m個の関数φi(x)の平方和
f(x)→min (A7)
に減少される。
仮に、三次元空間における円錐Ciが、(一般的に全m個円錐に対する)その頂点ai∈R3、中心軸h∈R3、および軸と生成ラインとの間の角度δによって規定される。ベクトルhは、重力ベクトルと配列されるユニットベクトルである。円錐Ciの方程式は、形
102 ハウジング
104 GNSSアンテナカバー
106 通信アンテナ
108 ハンドグリップ
110 前面カメラレンズ
Claims (34)
- 関心のある地点に対する位置データを決定するための装置であって、該装置は、
ハウジングと、
ユーザーが該装置の位置決定をすることを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、該ハウジングと一体化したディスプレイスクリーンと、
複数の衛星から位置データを受信するための、該ハウジングと一体化したGNSSアンテナと、
ベースステーションから該位置データに関する位置決定支援データを受信するための、該ハウジングと一体化した少なくとも1つの通信アンテナと、
該ハウジング内にあり、該GNSSアンテナに結合された少なくとも1つの受信器と、
該ハウジング内にあり、水平に対する該ハウジングの位置に基づいて該ハウジングの配向データを生成するための配向回路と、
該ハウジング内にあり、該ディスプレイスクリーン上の表示のために該関心のある地点に関係するイメージデータを得るための底部カメラであって、該底部カメラは、該装置の底面に配置されている、底部カメラと、
該少なくとも1つの受信器と該底部カメラと該配向回路とに結合された位置決定回路と
を含み、
該位置決定回路は、
該イメージデータに基づいてGNSSアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間のアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該GNSSアンテナの高さの推定と、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間の該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を行う、装置。 - 前記少なくとも1つの通信アンテナは、GSMアンテナと、UHFアンテナと、WiFi/Bluetoothアンテナとからなるグループから選択されるアンテナである、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの通信アンテナは、3つの通信アンテナを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記GNSSアンテナの配向は、前記ディスプレイに対して実質的に直交する、請求項1に記載の装置。
- 第2のGNSSアンテナを接続するための、前記ハウジングと一体化したGNSSアンテナコネクターをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも1つのハンドグリップをさらに含み、該少なくとも1つのハンドグリップは、前記ユーザーが前記装置を実質的に該ユーザーの目のレベルに保持することを可能にする、請求項1に記載の装置。
- 一脚コネクターをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- ショルダーストラップをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記GNSSアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも1つのハンドグリップをさらに含み、該少なくとも1つのハンドグリップは、ユーザーが、前記少なくとも1つの通信アンテナによって前記位置決定支援データを受信することと実質的に干渉することなしに、該少なくとも1つのハンドグリップをつかむことを可能にするように、該少なくとも1つの通信アンテナに対して位置決定をされる、請求項1に記載の装置。
- 前記イメージデータは、メモリー内に格納される、請求項1に記載の装置。
- 前記イメージデータは、前記装置の配向および位置データを決定するための、前記関心のある地点に関する情報を含む、請求項12に記載の装置。
- GNSS信号に対して透明である、前記ハウジングのGNSSアンテナカバーをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記ディスプレイスクリーンは、前記ユーザーが前記装置を使うときに該ディスプレイスクリーンが該ユーザーに面するように構成されるように、前記ハウジングと一体化している、請求項1に記載の装置。
- ヘッドセットと、
スピーカと、
マイクロフォンと
をさらに含む、請求項1に記載の装置。 - 前記底部カメラおよび前記マイクロフォンは、ユーザーの入力なしに動作し始める、請求項16に記載の装置。
- 前記マイクロフォンは、前記ユーザーからの音声コメントを記録するために動作可能である、請求項17に記載の装置。
- ユーザーが前記関心のある地点に対して前記装置の位置決定をすることを支援するための、前記ハウジングと一体化した配向指示器をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記イメージデータは、少なくとも1つのイメージを含み、該少なくとも1つのイメージは、前記装置から観察される前記関心のある地点の光景を表す、請求項1に記載の装置。
- 前記配向データは、水平と平行の平面に対して前記装置の配向を表す、請求項1に記載の装置。
- 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するためのコンピュータインプリメント方法であって、該コンピュータインプリメント方法は、
少なくとも1つのイメージセンサーからイメージデータを受信することであって、該少なくとも1つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、ことと、
少なくとも1つの配向センサーから配向データを受信することと、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させることと、
GNSSアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信することと、
少なくとも1つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信することと、
該イメージデータに基づいて、GNSSアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を含む、コンピュータインプリメント方法。 - 前記GNSSアンテナの高さの推定は、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項22に記載のコンピュータインプリメント方法。
- 前記アラインメントエラーは、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項22に記載のコンピュータインプリメント方法。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記GNSSアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項22に記載のコンピュータインプリメント方法。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項22に記載のコンピュータインプリメント方法。
- 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するための実行可能な命令を用いてコード化されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該命令は、
少なくとも1つのイメージセンサーからイメージデータを受信するための命令であって、該少なくとも1つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、命令と、
少なくとも1つの配向センサーから配向データを受信するための命令と、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させるための命令と、
GNSSアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信するための命令と、
少なくとも1つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信するための命令と、
該イメージデータに基づいて、GNSSアンテナの高さの推定を決定するための命令と、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定するための命令と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定するための命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。 - 前記GNSSアンテナの高さの推定は、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項27に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記アラインメントエラーは、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項27に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記GNSSアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項27に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項27に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記底部カメラの光学軸は、前記GNSSアンテナを通して進む、請求項1に記載の装置。
- 前記底部イメージセンサーの光学軸は、前記GNSSアンテナを通して進む、請求項22に記載のコンピュータインプリメント方法。
- 前記底部イメージセンサーの光学軸は、前記GNSSアンテナを通して進む、請求項27に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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