JP5906687B2 - 慣性航法演算装置および電子機器 - Google Patents
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Description
1−1.全体システム
図1は、本実施形態における全体システム1の概略構成を示す図である。全体システム1は、INS(Inertial Navigation System)10と、移動状況判定部20と、観測情報生成部30と、パラメーター値設定部40と、誤差推定処理部50とを備えて構成される。但し、これらの機能部は一例として記載したものであり、必ずしもこれら全ての機能部を必須構成要素としなければならないわけではない。
次に、原理で説明した慣性航法演算装置を適用した電子機器の実施例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施例が以下説明する実施例に限定されるわけではないことは勿論である。
図4は、慣性航法演算装置1000の機能構成の一例を示すブロック図である。慣性航法演算装置1000は、主要な機能構成として、処理部100と、操作部200と、表示部300と、音出力部400と、IMU500と、方位センサー550と、記憶部600とを備えて構成される。
記憶部600には、プログラムとして、処理部100により読み出され、メイン処理(図7参照)として実行されるメインプログラム610が記憶されている。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
図7は、記憶部600に記憶されているメインプログラム610に従って処理部100が実行するメイン処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態によれば、ユーザーの移動状況を判定し、所定の慣性航法演算に係る演算値に含まれる誤差を推定する所定の誤差推定処理に係るパラメーターの値を、移動状況の判定結果に基づいて設定する。具体的には、ユーザーの移動状況に応じて、カルマンフィルター処理で用いるパラメーターである入力誤差共分散行列「Qu」の値を設定する。これにより、ユーザーの移動状況に基づいて、誤差推定処理に係るパラメーターの値を適正化することができる。適正化したパラメーターの値を用いて誤差推定処理を実行することで、演算値に含まれる誤差を正しく推定することができる。このようにして推定した誤差を用いれば、慣性航法演算に係る演算値を適切に補正できる。
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。
衛星測位システムを利用して算出した位置や速度ベクトル等の情報を観測情報として、上記の実施形態と同様に誤差推定を行うことも可能である。
上記の実施形態では、ユーザーの移動状況に応じたパラメーター値として、入力誤差の共分散を固定的に設定するものとして説明した。しかし、ユーザーの移動状況を確定することが困難な状況も存在する。例えば、ユーザーが移動体に乗った状態で動作をしている場合は、ユーザーの移動状況が歩行状況であるのか、乗車状況であるのかの判断が困難な場合がある。
上記の実施例では、電子機器にIMUが搭載され、IMUの計測結果に基づいて、電子機器の処理部が慣性航法演算処理を行うものとして説明した。しかし、電子機器にINSを搭載することとし、INSの処理部が慣性航法演算処理を行うこととしてもよい。この場合は、例えば、電子機器の処理部が、INSから出力される慣性航法演算結果に含まれる誤差(慣性航法演算誤差)を推定する処理を行う。そして、推定した慣性航法演算誤差を用いて、INSから入力した慣性航法演算結果を補正する。
上記の実施例では、腰に装着する慣性航法演算装置に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、携帯型ナビゲーション装置(ポータブルナビ)や携帯型電話機、パソコン、PDAといった他の電子機器にも本発明を適用可能である。
Claims (11)
- ユーザーの移動状況を判定する判定部と、
所定の慣性航法演算に係る演算値に含まれる誤差を推定する所定の誤差推定処理に係るパラメーターの値を、前記移動状況の判定結果に基づいて設定する設定部と、
前記パラメーターの値を用いて前記誤差推定処理を実行する誤差推定処理部と、
前記誤差推定処理によって推定された誤差を用いて前記演算値を補正して前記慣性航法演算を行う慣性航法演算部と、を備え、
前記慣性航法演算は、前記ユーザーの加速度の計測値を用いた航法演算であり、
前記誤差推定処理は、前記パラメーターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとするカルマンフィルター処理であり、
前記パラメーターは、所定の空間座標系を規定する各軸に係るパラメーターが含まれ、
前記設定する処理は、重力方向の誤差の分散が他方向の誤差の分散より大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、慣性航法演算装置。 - 前記判定部は、少なくとも歩行状況及び静止状況の何れであるかを判定することを含み、
前記設定部は、重力方向の誤差の分散が、前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、静止状況の場合と比べて大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、
請求項1に記載の慣性航法演算装置。 - ユーザーの移動状況を判定する判定部と、
所定の慣性航法演算に係る演算値に含まれる誤差を推定する所定の誤差推定処理に係るパラメーターの値を、前記移動状況の判定結果に基づいて設定する設定部と、
前記パラメーターの値を用いて前記誤差推定処理を実行する誤差推定処理部と、
前記誤差推定処理によって推定された誤差を用いて前記演算値を補正して前記慣性航法演算を行う慣性航法演算部と、を備え、
前記慣性航法演算は、前記ユーザーの加速度の計測値を用いた航法演算であり、
前記誤差推定処理は、前記パラメーターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとするカルマンフィルター処理であり、
前記判定部は、歩行状況であるかを判定することを含み、
前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、前記ユーザーの上下方向の加速度の計測値に基づいて前記ユーザーの歩幅及び一歩所要時間を検出することと、
前記歩幅及び前記一歩所要時間と、前記ユーザーの移動方向とに基づいて、歩行時における前記ユーザーの速度ベクトルを算出することと、
を含み、
前記誤差推定処理は、前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、前記パラメーターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとし、前記速度ベクトルを観測値とするカルマンフィルター処理である、慣性航法演算装置。 - 前記パラメーターは、所定の空間座標系を規定する各軸に係るパラメーターが含まれ、
前記設定する処理は、重力方向の誤差の分散が他方向の誤差の分散より大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、請求項3に記載の慣性航法演算装置。 - 前記判定部は、少なくとも歩行状況及び静止状況の何れであるかを判定することを含み、
前記設定部は、重力方向の誤差の分散が、前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、静止状況の場合と比べて大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、
請求項4に記載の慣性航法演算装置。 - ユーザーの移動状況を判定する判定部と、
所定の慣性航法演算に係る演算値に含まれる誤差を推定する所定の誤差推定処理に係るパラメーターの値を、前記移動状況の判定結果に基づいて設定する設定部と、
前記パラメーターの値を用いて前記誤差推定処理を実行する誤差推定処理部と、
前記誤差推定処理によって推定された誤差を用いて前記演算値を補正して前記慣性航法演算を行う慣性航法演算部と、を備え、
前記慣性航法演算は、前記ユーザーの加速度の計測値を用いた航法演算であり、
前記誤差推定処理は、前記パラメーターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとするカルマンフィルター処理であり、
前記判定部は、前記ユーザーが移動体へ乗った状況であるかを判定することを含み、
前記誤差推定処理は、前記移動状況の判定結果が移動体へ乗った状況である場合に、前記パラメーターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとし、所定の制約速度ベクトルを観測値とするカルマンフィルター処理である、慣性航法演算装置。 - 前記パラメーターは、所定の空間座標系を規定する各軸に係るパラメーターが含まれ、 前記設定する処理は、重力方向の誤差の分散が他方向の誤差の分散より大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、
請求項6に記載の慣性航法演算装置。 - 前記判定部は、少なくとも歩行状況及び静止状況の何れであるかを判定することを含み、
前記設定部は、重力方向の誤差の分散が、前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、静止状況の場合と比べて大きくなることに基づき前記パラメーターの値を設定することを含む、
請求項7に記載の慣性航法演算装置。 - 前記判定部は、歩行状況であるかを判定することを含み、
前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、前記ユーザーの上下方向の加速度の
計測値に基づいて前記ユーザーの歩幅及び一歩所要時間を検出することと、
前記歩幅及び前記一歩所要時間と、前記ユーザーの移動方向とに基づいて、歩行時にお
ける前記ユーザーの速度ベクトルを算出することと、
を含み、
前記誤差推定処理は、前記移動状況の判定結果が歩行状況である場合に、前記パラメー
ターを前記計測値の誤差に基づくパラメーターとし、前記速度ベクトルを観測値とするカ
ルマンフィルター処理である、
請求項6〜8の何れか一項に記載の慣性航法演算装置。 - 前記演算値は、所定の慣性航法演算に係る演算結果及び演算過程の値のいずれかである、請求項1〜9の何れか一項に記載の慣性航法演算装置。
- 請求項1〜10の何れか一項に記載の慣性航法演算装置を搭載した電子機器。
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