JP6511924B2 - Positioning method, electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、測位方法、および、測位用衛星信号に基づいて測位計算を行う電子機器に関する。 The present invention relates to a positioning method and an electronic device that performs positioning calculation based on a positioning satellite signal.
従来、測位用衛星信号を利用した測位システムとして、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された電子機器に利用されている。測位用衛星信号を受信するGPS受信機では、複数のGPS衛星から受信した測位用衛星信号を用いて、各GPS衛星とGPS受信機との疑似距離等の情報に基づいて測位計算を行うことで、自機の現在位置の座標等を算出する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, GPS (Global Positioning System) is widely known as a positioning system using a satellite signal for positioning, and is used for an electronic device built in a portable telephone, a car navigation device, and the like. A GPS receiver that receives positioning satellite signals uses the positioning satellite signals received from a plurality of GPS satellites to perform positioning calculation based on information such as pseudo distances between each GPS satellite and the GPS receiver. The coordinates of the current position of the own machine, etc. are calculated (see, for example, Patent Document 1).
近年、測位システムを内蔵した電子機器の小型化が進み、ユーザーに携帯される携帯型電子機器として、スマートフォンを含む携帯型電話機や携帯型カーナビゲーション装置、あるいはユーザーが手首に装着してランニング中の位置情報や移動速度等の情報を算出して表示を行うランナーズウォッチといった種々の携帯型電子機器が普及してきている。
測位用衛星信号を受信して位置を算出する携帯型電子機器を用いた測位方法においては、例えば、1秒間に1回などの所与の位置算出周期が設定され、当該位置算出周期内に受信した測位用衛星信号を複数点サンプリングした平均値をメジャメント情報として位置を算出するなどの処理が行われる。しかしながら、例えば、ランナーズウォッチのような携帯型電子機器をユーザーの腕に装着して、歩行または走行した際の測位を上記した所与の位置算出周期にて行った場合には、ユーザーの進行方向への移動とは異なる方向の動き、即ち、ユーザーの腕振りや足振りなどの動作が原因と思われる計測誤差が発生する虞があることがわかった。
In recent years, the miniaturization of electronic devices incorporating a positioning system has progressed, and portable electronic devices carried by users include portable telephones including smart phones, portable car navigation devices, or running while worn by the user on the wrist. Various portable electronic devices such as a runner's watch that calculates and displays information such as position information and moving speed have become widespread.
In a positioning method using a portable electronic device that receives a positioning satellite signal and calculates a position, for example, a given position calculation cycle such as once per second is set, and reception is performed within the position calculation cycle. Processing is performed such as calculating the position using, as measurement information, an average value obtained by sampling a plurality of positioning satellite signals at a plurality of points. However, for example, when a portable electronic device such as a runner's watch is attached to the arm of the user and positioning is performed when walking or traveling in the given position calculation cycle described above, the traveling direction of the user It has been found that there is a possibility that a measurement error may occur that is caused by movement in a direction different from that of movement, that is, movement of the user's arm or foot.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、測位用衛星信号を受信して位置を算出する電子機器を例えば腕などの四肢に装着して測位を行う場合であっても、計測誤差を抑制することが可能な電子機器、および、それを用いた測位方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and in the case where an electronic device for receiving a positioning satellite signal and calculating a position is mounted on an extremity such as an arm to perform positioning. Even if, it aims at providing an electronic device which can control a measurement error, and a positioning method using the same.
[適用例1] 本適用例にかかる測位方法は、ユーザー、または前記ユーザーの移動に伴って移動する器具に装着される電子機器を用いた測位方法であって、衛星から測位用信号を受信することと、前記電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定することと、周期性が有ると判定された場合に、前記測位用衛星信号を用いてメジャメントデータを算出する計測期間を前記周期性に基づいて決定することと、前記計測期間のメジャメントデータを用いて測位計算を行うことと、を含むことを特徴とする。 Application Example 1 A positioning method according to this application example is a positioning method using an electronic device mounted on a user or an appliance that moves with the movement of the user, and receives a positioning signal from a satellite In addition, it is determined whether the movement of the electronic device has periodicity, and when it is determined that the movement has periodicity, the measurement period in which measurement data is calculated using the positioning satellite signal is It is characterized by including determining based on periodicity and performing positioning calculation using the measurement data of the measurement period.
本適用例によれば、電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定し、周期性があると判定された場合に、メジャメント情報を算出する計測期間を決定する。ここで、電子機器の運動の周期性は、腕振りや足振りなどの周期的な体動によるものだといえるので、周期性に基づいて計測期間を設定することにより、周期的な体動の影響による測位計算結果の誤差を抑えることができる。
したがって、電子機器をユーザーや、ユーザーの移動に伴って移動する器具などに装着した場合でも、ユーザーの周期的な体動による計測誤差を抑制することが可能な測位方法を提供することができる。
According to this application example, it is determined whether the exercise of the electronic device has periodicity, and when it is determined that the exercise has the periodicity, the measurement period for calculating the measurement information is determined. Here, it can be said that the periodicity of movement of the electronic device is due to periodic body movement such as arm swing and foot movement, so by setting the measurement period based on the periodicity, periodic body movement It is possible to suppress the error of the positioning calculation result due to the influence.
Therefore, it is possible to provide a positioning method capable of suppressing a measurement error due to a periodic body movement of the user even when the electronic device is attached to the user or an instrument moving with the movement of the user.
[適用例2] 上記適用例にかかる測位方法において、受信した前記測位用衛星信号を周波数解析して前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする。 Application Example 2 In the positioning method according to the application example, the received positioning satellite signal is subjected to frequency analysis to determine whether the periodicity is present or not.
本適用例によれば、受信した測位用衛星信号を周波数解析することにより、ユーザーの周期的な体動の有無を判定することができるので、測位用衛星信号の計測期間を適切に設定することが可能になる。 According to this application example, it is possible to determine the presence or absence of periodic physical movement of the user by analyzing the frequency of the received positioning satellite signal, so that the measurement period of the positioning satellite signal should be set appropriately. Becomes possible.
[適用例3] 上記適用例にかかる測位方法において、前記電子機器は慣性センサーを含み、前記慣性センサーの出力情報に基づいて前記周期性が有るか否かを判定することが好ましい。 Application Example 3 In the positioning method according to the application example, it is preferable that the electronic device includes an inertial sensor, and whether or not the periodicity is present is determined based on output information of the inertial sensor.
本適用例によれば、慣性センサーの出力情報に基づいて周期性の有無を判定するので、測位用衛星信号の計測期間を適切に設定することができる。 According to this application example, since the presence or absence of periodicity is determined based on the output information of the inertial sensor, the measurement period of the positioning satellite signal can be set appropriately.
[適用例4] 上記適用例にかかる測位方法において、前記計測期間は、前記運動の周期のN周期分(Nは自然数)とすることが好ましい。 Application Example 4 In the positioning method according to the application example, it is preferable that the measurement period be N cycles (N is a natural number) of the movement cycle.
本適用例によれば、計測期間は運動のN周期分であるので、N周期分のメジャメント情報を測位計算に使用できる。N周期を超える残余分の期間のメジャメント情報が測位結果に影響を与えることを抑制できるので、測位計算の誤差を抑制することができる。 According to this application example, since the measurement period is N cycles of movement, measurement information of N cycles can be used for positioning calculation. Since it is possible to suppress that the measurement information of the remaining period exceeding N cycles affects the positioning result, it is possible to suppress the error of the positioning calculation.
[適用例5] 上記適用例にかかる測位方法において、前記電子機器は、前記ユーザーの四肢に装着されることが好ましい。 Application Example 5 In the positioning method according to the application example, the electronic device is preferably attached to the user's limb.
本適用例の電子機器は、腕振りや足振りなどの、ユーザーの歩行または走行などの移動に伴う周期的な体動に起因する位置の計測誤差を抑制できるので、周期的な体動を生じる部位に装着される電子機器として好適である。 The electronic device of this application example can suppress the measurement error of the position caused by the periodic body movement such as the arm swing and the foot swing caused by the movement of the user such as walking or running, thereby causing the periodic body movement. It is suitable as an electronic device attached to a part.
[適用例6] 本適用例にかかる電子機器は、ユーザー、または前記ユーザーの移動に伴って移動する器具に装着される電子機器であって、測位用衛星信号を受信する受信回路部と、前記電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定する運動周期検出部と、周期性が有ると判定された場合に、前記測位用衛星信号を用いてメジャメントデータを算出する計測期間を前記周期性に基づいて決定する計測期間設定部と、前記計測期間のメジャメントデータに基づいて測位計算を行う位置算出部と、を含むことを特徴とする。 Application Example 6 An electronic device according to this application example is an electronic device mounted on a user or an appliance that moves with the movement of the user, and the receiving circuit unit for receiving a positioning satellite signal; An exercise period detection unit that determines whether or not movement of the electronic device has periodicity, and a measurement period during which measurement data is calculated using the positioning satellite signal when it is determined that the periodicity exists, the period being the period It is characterized by including a measurement period setting unit to be determined based on the property, and a position calculation unit to perform positioning calculation based on the measurement data of the measurement period.
本適用例によれば、電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定する運動周期検出部と、周期性があると判定された場合に、測位用衛星信号を用いてメジャメント情報を算出する計測期間を、周期性に基づいて決定する計測期間設定部とを有している。これにより、ユーザーや、ユーザーに使用されユーザーの移動に伴って移動する器具などに装着した場合でも、ユーザーによる周期的な体動による計測誤差が抑制することが可能な電子機器を提供することができる。 According to this application example, when it is determined that the electronic device has periodicity and the exercise period detection unit that determines whether there is periodicity, measurement information is calculated using the positioning satellite signal. And a measurement period setting unit that determines the measurement period to be performed based on the periodicity. Thereby, it is possible to provide an electronic device capable of suppressing a measurement error due to a periodic body movement by the user even when the user is attached to an apparatus which is used by the user and moves as the user moves. it can.
[適用例7] 上記適用例にかかる電子機器において、前記運動周期検出部は、受信した前記測位用衛星信号を周波数解析して前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする。 Application Example 7 In the electronic device according to the application example, the motion cycle detection unit performs frequency analysis on the received positioning satellite signal to determine whether or not the periodicity is present.
本適用例によれば、運動周期検出部が、受信した測位用衛星信号を周波数解析することにより、ユーザーの周期的な体動の有無を判定することができるので、測位用衛星信号の計測期間を適切に設定することができる。 According to this application example, the motion period detection unit can perform frequency analysis of the received positioning satellite signal to determine the presence or absence of the periodic body movement of the user. Therefore, the measurement period of the positioning satellite signal can be determined. Can be set appropriately.
[適用例8] 上記適用例にかかる電子機器において、慣性センサーをさらに含み、前記運動周期検出部は、前記慣性センサーの出力情報に基づいて前記周期性が有るか否かを判定することが好ましい。 Application Example 8 In the electronic device according to the application example, it is preferable to further include an inertial sensor, and the motion cycle detection unit preferably determines whether the periodicity is present or not based on output information of the inertial sensor .
本適用例によれば、慣性センサーの出力情報に基づいて周期性の有無を判定するので、測位用衛星信号の計測期間を適切に設定することができる。 According to this application example, since the presence or absence of periodicity is determined based on the output information of the inertial sensor, the measurement period of the positioning satellite signal can be set appropriately.
[適用例9] 上記適用例にかかる電子機器において、前記計測期間設定部は、前記運動の周期のN周期分(Nは自然数)を前記計測期間として設定することが好ましい。 Application Example 9 In the electronic device according to the application example, it is preferable that the measurement period setting unit set N periods (N is a natural number) of the exercise cycle as the measurement period.
本適用例によれば、計測期間は運動のN周期分であるので、N周期分のメジャメント情報を測位計算に使用できる。N周期を超える残余分の期間のメジャメント情報が測位結果に影響を与えることを抑制できるので、測位計算の誤差を抑制することができる。 According to this application example, since the measurement period is N cycles of movement, measurement information of N cycles can be used for positioning calculation. Since it is possible to suppress that the measurement information of the remaining period exceeding N cycles affects the positioning result, it is possible to suppress the error of the positioning calculation.
[適用例10] 上記適用例にかかる電子機器において、当該電子機器を前記ユーザーの四肢に装着する装着手段を備えたことが好ましい。 Application Example 10 In the electronic device according to the application example described above, it is preferable that the electronic device according to the application example include a mounting unit that mounts the electronic device on the user's limb.
本適用例によれば、腕振りや足振りなどの、ユーザーの歩行または走行などの移動に伴う周期的な体動に起因する位置の計測誤差を抑制できるので、周期的な体動を生じる部位に装着される電子機器として好適である。 According to this application example, it is possible to suppress the measurement error of the position caused by the periodic body movement such as the arm swing and the foot swing caused by the movement of the user such as walking or running, so that the portion causing the periodic body movement It is suitable as an electronic device attached to
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following drawings, the scale of each layer or each member is made different from the actual size in order to make each layer or each member recognizable.
(実施形態1)
[全体構成]
図1は、実施形態1に係る携帯型電子機器の構成の概要を示すブロック図である。まず、実施形態1に係る携帯型電子機器1の全体構成の概略について説明する。
図1において、携帯型電子機器1は、ユーザーの身体に装着或いは携帯して使用されたり、例えば、ユーザーが乗った自転車のペダルなどの、ユーザーの移動に伴って移動する器具に装着されて使用される小型の電子機器であり、例えば、ランナーズウォッチと呼ばれる腕時計型のウェアラブルコンピューターなどによって実現される。勿論、手首や上腕などの腕以外の例えば足首等、四肢の何れかに装着する構成としても良いが、本実施形態では、腕に装着することとして説明する。
(Embodiment 1)
[overall structure]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the portable electronic device according to the first embodiment. First, an outline of the entire configuration of the portable
In FIG. 1, the portable
図1によれば、携帯型電子機器1は、GPSアンテナ10と、GPS受信機20と、電源部30と、メイン処理部50と、操作部52と、表示部54と、音出力部56と、時計部58と、メイン記憶部60と、通信部70を備えて構成される。
According to FIG. 1, the portable
GPSアンテナ10は、GPS衛星から発信されている測位用衛星信号であるGPS衛星信号を含むRF(Radio Frequency)信号を受信するアンテナである。
The
GPS受信機20は、GPS衛星から送信されているGPS衛星信号を受信し、受信したGPS衛星信号に重畳して搬送されているGPS衛星の軌道情報(エフェメリスやアルマナック)等の航法メッセージに基づいて、GPS受信機20の位置や速度を算出する。また、GPS受信機20は、RF受信回路部22と、ベースバンド処理回路部24とを備えて構成される。なお、RF受信回路部22と、ベースバンド処理回路部24とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製造することも、1チップとして製造することも可能である。
The
RF受信回路部22は、GPSアンテナ10によって受信されたRF信号を中間周波数の信号(IF(Intermediate Frequency)信号)にダウンコンバートし、増幅等した後、デジタル信号に変換して出力する。なお、中間周波数の信号に変換せず、直接ベースバンド信号に変換するダイレクトコンバージョン方式の受信回路部として構成してもよい。
The RF
ベースバンド処理回路部24は、RF受信回路部22による受信信号のデータを用いてGPS衛星信号を捕捉・追尾し、捕捉したGPS衛星信号から取り出した時刻情報や衛星軌道情報等を用いて、GPS受信機20(携帯型電子機器1)の位置や時計誤差を算出する。
The baseband
電源部30は、ベースバンド処理回路部24による電源制御信号に従って、GPS受信機20の各部(RF受信回路部22、及び、ベースバンド処理回路部24)への電源供給を行う。
The
メイン処理部50は、メイン記憶部60に記憶されたシステムプログラム等の各種プログラムに従って、携帯型電子機器1の各部を統括的に制御するプロセッサーであり、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーを有して構成される。また、メイン処理部50は、ベースバンド処理回路部24が算出した位置を用いて、携帯型電子機器1を装着したユーザーの位置や速度、移動累積距離等の情報を算出する。
The
操作部52は、タッチパネルやボタンスイッチ等で構成される入力装置であり、ユーザーの操作に応じた操作信号をメイン処理部50に出力する。表示部54は、LCD等で構成される表示装置であり、メイン処理部50からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部56は、スピーカー等で構成される音出力装置であり、メイン処理部50からの音信号に基づく各種音出力を行う。時計部58は、携帯型電子機器(ランナーズウォッチ)1の内部時計であり、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻や、指定タイミングからの経過時間等を計時する。
The
通信部70は、メイン処理部50の制御に従って、装置内部で利用される情報を外部の情報処理装置(例えばパーソナルコンピューターやスマートフォン)との間で送受するための通信装置である。通信部70の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドルと呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、近距離無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。
The
メイン記憶部60は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等で構成される記憶装置であり、メイン処理部50が携帯型電子機器1の各部を統括的に制御するためのシステムプログラムや、携帯型電子機器1の各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、メイン処理部50の作業領域として用いられ、メイン処理部50の演算結果や、操作部52からの操作データ等を一時的に記憶する。
The
GPS受信機では、GPS衛星との相対位置関係の変化によって生じるドップラーの影響等によって、GPS衛星信号の受信周波数が変動する。GPS受信機を歩行或いは走行するユーザーの腕に装着した場合、ユーザーの前後方向への周期的な腕振り動作によって、GPS受信機とGPS衛星との相対速度ベクトルが周期的に変動し、この変動によってドップラーが周期的に変動する。その結果、受信周波数に誤差が重畳する。このため、本実施形態では、位置算出処理におけるメジャメントデータの計測期間を、腕振り等の周期性を有する体動の周期のN倍と等しい期間となるように設定することで、位置算出の精度の劣化を抑制している。この原理を、図面を参照しながら説明する。 In the GPS receiver, the reception frequency of the GPS satellite signal fluctuates due to the influence of Doppler caused by the change in relative positional relationship with the GPS satellite. When the GPS receiver is worn on the arm of a walking or traveling user, the relative velocity vector between the GPS receiver and the GPS satellite periodically fluctuates due to the periodic arm swinging motion of the user in the forward and backward directions Causes the Doppler to fluctuate periodically. As a result, an error is superimposed on the reception frequency. For this reason, in the present embodiment, the measurement period of measurement data in the position calculation process is set to be a period equal to N times the period of the body movement having periodicity such as arm swing, etc. Control of the This principle will be described with reference to the drawings.
図2は、GPS受信機を自動車に装着して走行した場合のシミュレーション演算結果であり、GPS受信機におけるGPS衛星信号の受信周波数を示す。横軸が時間、縦軸が周波数である。ここで、位置算出周期(は固定値として1秒に設定されている。メジャメントデータの計測期間は位置算出周期に一致している。即ち、図2は、所与の計測期間により周期性の無い動き(車の走行)を計測した場合の受信周波数の変化の一例を示すものである。図2に示すように、所与の位置算出周期(計測期間)に含まれる多数のサンプリングタイミング(不図示、例えば20msごとにサンプリング)の受信周波数に周期性(周期的な変化)はない。これは、自動車の移動が進行方向への移動(併進移動ということがある)であり、併進移動とは異なる方向の動き(非併進移動ということがある)、即ち、周期性を有する動作の影響が非常に少ないことによる。この結果、平均周波数は、位置算出周期ごとにほとんど変動が無いことが分かる。したがって、基本的に位置算出周期の間に受信した全ての信号を用いる位置算出演算の結果は、誤差の少ない正確な値になるといえる。 FIG. 2 is a simulation calculation result when the GPS receiver is mounted on a car and traveled, and shows the reception frequency of the GPS satellite signal in the GPS receiver. The horizontal axis is time, and the vertical axis is frequency. Here, the position calculation cycle (set as a fixed value to 1 second. The measurement period of measurement data coincides with the position calculation cycle. That is, FIG. 2 shows no periodicity for a given measurement period. This shows an example of the change in the reception frequency when movement (car travel) is measured, as shown in Fig. 2. A large number of sampling timings (not shown) included in a given position calculation cycle (measurement period) For example, there is no periodicity (periodic change) in the reception frequency of sampling every 20 ms, which means that the movement of the car is movement in the direction of travel (sometimes referred to as translational movement), which is different from translational movement Directional movement (sometimes referred to as non-translational movement), that is, due to the fact that the effect of periodical movement is very small, so that the average frequency has almost no change at every position calculation period. That. Therefore, the result of the position calculating operation using all of the signals received during the essentially position calculation cycle, it can be said to be a less accurate value of error.
図3および図4は、何れも、GPS受信機をユーザーの腕に装着してランニングした場合のシミュレーション演算結果であり、GPS受信機におけるGPS衛星信号の受信周波数と、図3と図4とでは、異なる計測期間において計測された受信周波数を示している。 FIGS. 3 and 4 are both simulation calculation results in the case where the user wears the GPS receiver and runs, and the reception frequency of the GPS satellite signal in the GPS receiver corresponds to FIG. 3 and FIG. , Shows the reception frequency measured in different measurement periods.
図3は、位置算出処理の計測期間を、図2のときと同じ、所与の位置算出周期(1秒)に固定した場合である。即ち、図3は、所与の計測期間により周期性の有る動きを計測した場合の受信周波数の変化の一例を示すものである。図3に示すように、受信周波数は、腕振り周期に従って変動する周期性を示している。また、位置算出周期(1秒)と、ユーザーの腕振り動作の周期とが一致していない。つまり、平均周波数は、腕振り動作の周期よりも長い期間の受信周波数の平均値となる。この結果、平均周波数は、位置算出周期ごとに変動してしまうことが分かる。位置算出演算は、基本的に位置算出周期の間に受信した全ての信号を用いる。より正確には、位置算出周期の間に多数のサンプルタイミングがあり、各サンプルタイミングでコード位相やドップラー周波数等のメジャメント情報が算出される。位置算出演算は、位置算出周期の間に算出されたメジャメント情報全てを用いる。 FIG. 3 shows the case where the measurement period of the position calculation process is fixed to a given position calculation cycle (1 second) as in FIG. That is, FIG. 3 shows an example of the change in the reception frequency when the motion having periodicity is measured in a given measurement period. As shown in FIG. 3, the reception frequency exhibits periodicity that fluctuates according to the arm swing cycle. In addition, the position calculation cycle (1 second) and the cycle of the user's arm swing operation do not match. That is, the average frequency is an average value of the reception frequency in a period longer than the period of the arm swing operation. As a result, it is understood that the average frequency fluctuates at every position calculation cycle. The position calculation operation basically uses all the signals received during the position calculation cycle. More precisely, there are many sample timings during the position calculation cycle, and measurement information such as the code phase and the Doppler frequency is calculated at each sample timing. The position calculation operation uses all of the measurement information calculated during the position calculation cycle.
したがって、図3,4に示した平均周波数は、位置算出周期の間に受信した全ての信号(全てのメジャメント情報)の総体を表した指標値と言える。平均周波数が変動してしまうということは、位置算出周期ごとに利用するメジャメント情報(特にドップラー周波数)の総体が変化してしまうことを意味し、このまま位置算出演算を行うと、位置算出の精度が劣化してしまう。 Therefore, it can be said that the average frequency shown in FIGS. 3 and 4 is an index value representing the total of all signals (all measurement information) received during the position calculation cycle. The fact that the average frequency fluctuates means that the total of measurement information (in particular, the Doppler frequency) used for each position calculation cycle changes, and if the position calculation operation is performed as it is, the accuracy of the position calculation becomes It will deteriorate.
図4は、後述する本実施形態のベースバンド処理を含む測位方法により、ユーザーの運動に周期性が含まれている場合に、その周期性に基づいて設定した計測期間にて計測駆動を行った場合である。即ち、図4は、本実施形態の設定計測期間により周期性のある動きを計測した場合の受信周波数の変化の一例を示すものである。図4において、受信周波数は、腕振り動作の周期で変動しているが、その周期に基づいたN周期分(図4では1周期分)を計測期間としている。つまり、N周期分の信号を用いてメジャメントデータを算出する。換言すると、N周期分のメジャメント情報を、位置算出に使用する。位置算出周期は図3と同様に、例えば1秒に固定されている。この場合、平均周波数は、腕振り動作の周期の1周期分の受信周波数の平均値となり、殆ど変動しないといえる。従って、位置算出の精度の劣化が抑制される。 When periodicity is included in the motion of the user according to the positioning method including baseband processing of this embodiment described later, FIG. 4 performs measurement drive in the measurement period set based on the periodicity. That's the case. That is, FIG. 4 shows an example of the change of the reception frequency when the movement having periodicity is measured in the setting measurement period of this embodiment. In FIG. 4, the reception frequency fluctuates in the period of the arm swinging operation, and N periods (one period in FIG. 4) based on the period are set as measurement periods. That is, measurement data is calculated using signals for N cycles. In other words, measurement information of N cycles is used for position calculation. The position calculation cycle is fixed to, for example, one second, as in FIG. In this case, it can be said that the average frequency is an average value of the reception frequency for one cycle of the period of the arm swing operation and hardly fluctuates. Therefore, deterioration in the accuracy of position calculation is suppressed.
[ベースバンド処理回路部の構成]
図5は、ベースバンド処理回路部24の機能構成図である。図5において、ベースバンド処理回路部24は、BB処理部100と、BB記憶部200とを有する。
[Configuration of baseband processing circuit unit]
FIG. 5 is a functional block diagram of the baseband
BB処理部100は、CPUやDSP等のプロセッサーで実現され、ベースバンド処理回路部24の各部を統括的に制御する。また、BB処理部100は、周波数情報検出部101と、運動周期検出部102と、計測期間設定部104と、衛星捕捉部108と、位置算出部110と、を有する。
The
周波数情報検出部101は、RF受信回路部22(図1を参照)が受信した前記測位用衛星信号に基づいて周波数情報を検出する。周波数情報は、例えば、各サンプルタイミングに算出されたドップラー周波数の時系列データであり、後述する位置算出部110によって取得されるメジャメント情報に含まれる。運動周期検出部102は、周波数情報検出部101が検出した周波数情報の周期性の有無を判定する。換言すれば、GPS受信機20(携帯型電子機器1)が装着されたユーザーの運動に、周期性が有るか否かを判定する。また、運動周期検出部102は、周波数情報に基づいて、ユーザーまたはユーザーに装着されたGPS受信機20(携帯型電子機器1)の運動周期(運動の周波数)を検出する。例えば、GPS受信機20(携帯型電子機器1)をユーザーの腕に装着して使用する場合、ユーザーの前後方向の腕振り周期を、運動周期として検出する。具体的には、検出された周波数情報に対して、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)等の周波数解析を行い、その解析結果から、周波数情報に周期性があるか否かを検出する。ここで、周波数情報に周期性があると判定された場合には、携帯型電子機器1を装着したユーザーの進行方向への移動とは異なる体動、例えば、携帯型電子機器1が装着された腕の腕振りの動作による周波数成分が周波数情報に含まれているとみなすことができる。運動周期検出部102が検出した運動周期情報は、運動周期データ204として記憶される。
The frequency
計測期間設定部104は、運動周期検出部102によって周波数情報に周期性があると判定された場合に、検出された運動周期に基づいて、測位用衛星信号の計測期間を設定する。具体的には、周波数情報に周期性があると判定された場合には、検出された運動周期の1周期、または、N周期分(Nは自然数)を計測期間として設定し、周波数情報に周期性はないと判定された場合は、所与の計測期間(デフォルト計測期間)をそのまま適用する。本実施形態ではデフォルト計測期間は位置算出周期に一致するものとする。計測期間設定部104が設定した計測期間は、計測期間データ206として記憶される。
When the exercise
衛星捕捉部108は、RF受信回路部22による受信信号のデータ(受信データ)に対して、キャリア(搬送波)除去や相関演算等のデジタル信号処理を行って、GPS衛星(GPS衛星信号)を捕捉する。
The
位置算出部110は、衛星捕捉部108によって捕捉されたGPS衛星それぞれについて、衛星捕捉データ208やメジャメントデータ210を算出し、所定の位置算出周期(例えば、1秒)毎に、取得したデータを用いた位置算出処理を行って、GPS受信機20の位置や時計誤差(クロックバイアス)、移動速度を算出する。位置算出処理としては、最小二乗法やカルマンフィルター等の公知の手法を適用することができる。このとき、計測期間設定部104により設定された計測期間が、周波数情報検出部101により検出された運動周期に基づいて設定されたN周期分である場合には、位置算出周期のうち、計測期間の周期のN周期分の期間の間に受信した測位用衛星信号を用いて取得したデータ(メジャメントデータ)を用いて位置算出処理を行うことになる。
The
衛星捕捉データ208は、アルマナックや各GPS衛星のエフェメリス等のデータであり、受信したGPS衛星信号をデコードすることで取得される。なお、GPS衛星の捕捉だけであればアルマナックのデータだけでも良いが、GPS受信機20(携帯型電子機器1)の位置を算出するためにはエフェメリスのデータが必要となる。メジャメントデータ210(メジャメント情報)は、受信したGPS衛星信号に係るコード位相やドップラー周波数等のデータであり、レプリカコードとの相関演算の結果に基づいて算出される。そして、位置算出部110が算出した位置や時計誤差のデータは、算出結果データ212として蓄積記憶される。
The
BB記憶部200は、ROMやRAM等の記憶装置で実現され、BB処理部100がベースバンド処理回路部24を統括的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、BB処理部100の作業領域として用いられ、BB処理部100の演算結果等を一時的に記憶する。本実施形態では、BB記憶部200には、ベースバンドプログラム202と、運動周期データ204と、計測期間データ206と、衛星捕捉データ208と、メジャメントデータ210と、算出結果データ212と、が記憶される。
The
[処理の流れ]
図6は、上述の携帯型電子機器1を用いた実施形態1の測位方法の流れを説明するフローチャートである。この測位方法において、携帯型電子機器1を装着したユーザーの位置などを算出する処理(ベースバンド処理)は、BB処理部100がベースバンドプログラム202を実行することで実現される。
[Flow of processing]
FIG. 6 is a flow chart for explaining the flow of the positioning method of the
まず、携帯型電子機器1のGPS受信機20が、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号をGPSアンテナ10によって受信する(ステップS1)。RF受信回路部22は、GPSアンテナ10により受信されたRF信号を中間周波数の信号(IF信号)にダウンコンバートし、増幅等をした後、デジタル信号に変換してベースバンド処理回路部24に出力する。
First, the
次いで、ベースバンド処理回路部24において、BB処理部100の位置算出部110がRF受信回路部22から入力されたデジタル信号から所定のサンプリング周期(例えば20ms)でメジャメント情報を算出し、周波数情報検出部101が、メジャメント情報から周波数情報を検出する(ステップS2)。取得したメジャメント情報はBB記憶部200に一時的に記憶される。
そして、運動周期検出部102が、周波数情報検出部101により検出された周波数情報に対して、FFTなどの周波数解析を行うことにより、GPS受信機20(携帯型電子機器1)を装着したユーザーの運動周期の検出および周波数情報の周期性の有無の判定を行う(ステップS3)。なお、周波数解析には、例えば、位置算出周期のN周期分の周波数情報を用いることができる。
Next, in the baseband
Then, the exercise
ステップS3において、周波数情報に周期性は無いと判定された場合(ステップS4:NO)、計測期間設定部104は、所与のデフォルト計測期間を計測期間として継続して適用する(ステップS5−1)。ステップS3で周波数情報に周期性が有ると判定された場合(ステップS4:YES)には、検出された周期(運動周期)に基づいて、運動周期のN周期分(Nは自然数)を計測期間として設定する(ステップS5−2)。位置算出周期が固定値の場合、計測期間は位置算出周期以下の長さである。ここで、計測期間を検出された周期のN周期分とすることにより、位置算出周期の中でN周期から外れた期間のメジャメント情報を位置算出に使用することを回避できるので、メジャメントデータ210(特にドップラー周波数)の変動を抑制することができ、測位計算の精度の劣化を抑制することができる。また、Nが2以上である場合は、1周期分のメジャメント情報を使用する場合よりもメジャメント情報のサンプル数が多くなるので、測位計算の精度をより向上させることができる。なお、計測期間は検出された周期1周期分(N=1)であってもよい。
If it is determined in step S3 that the frequency information has no periodicity (step S4: NO), the measurement
そして、ベースバンド処理回路部24が、メジャメント情報を取得する(ステップS7)。具体的には、BB処理部100が、BB記憶部200に一時的に記憶されたメジャメント情報から、周波数解析の対象とした期間の中で計測期間に相当するメジャメント情報を抽出する。
Then, the baseband
そして、受信機取得したメジャメント情報の平均を算出してメジャメントデータ210を取得する(ステップS10)、コード位相の平均およびドップラー周波数の平均を算出する。そして、位置算出部110が、取得したメジャメントデータ210を用いた位置算出処理を行い、算出結果を記憶および出力する(ステップS11)。
Then, the average of the measurement information acquired by the receiver is calculated to acquire the measurement data 210 (step S10), and the average of the code phase and the average of the Doppler frequency are calculated. Then, the
その後、BB処理部100は、外部入力される終了指示の有無等によってベースバンド処理を終了するか否かを判断し、終了しないならば(ステップS12:NO)、ステップS3に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば(ステップS12:YES)、ベースバンド処理を終了する。
After that, the
以上述べたように、本実施形態に係る携帯型電子機器1、およびそれを用いた測位方法(ベースバンド処理)によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の携帯型電子機器1は、ベースバンド処理回路部24のBB処理部100の周波数情報検出部101が、RF受信回路部22から出力されたGPS衛星信号に基づくデジタル信号の周波数情報を検出し、運動周期検出部102が、周波数情報に対して周波数解析を行うことにより、周波数情報の周期性の有無を判定した。そして、周波数情報に周期性が有る(携帯型電子機器1の運動に周期性がある)と判定された場合には、計測期間設定部104が、検出された周期のN周期分(Nは自然数)を計測期間として設定することとした。
これにより、周波数情報の周期性がある場合に、その周期またはN周期分から外れた期間を計測期間に含んでしまう場合に起こり得る測位計算結果の誤差を抑え、精度の高い測位計算を行うことが可能になる。したがって、本実施形態の携帯型電子機器1のように電子機器をランニングウォッチに適用した場合でも、進行方向への移動とは異なる方向の動作となる腕振りなどの周期性を検出して、適切な計測期間を設定して測定精度の誤差を抑制することができる。
As described above, according to the portable
In the portable
Thereby, when there is periodicity of frequency information, an error of the positioning calculation result that may occur when the period or a period deviated from the N period is included in the measurement period is suppressed, and highly accurate positioning calculation is performed. It will be possible. Therefore, even when the electronic device is applied to a running watch as in the portable
(実施形態2)
図7は、実施形態2に係る携帯型電子機器の構成の概要を示すブロック図である。また、図8は、実施形態2に係る測位方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
本実施形態に係る携帯型電子機器1´、およびそれを用いた測位方法について、これらの図を参照して説明する。なお、実施形態1と同一の構成については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
Second Embodiment
FIG. 7 is a block diagram showing an outline of the configuration of the portable electronic device according to the second embodiment. Moreover, FIG. 8 is a flowchart explaining the flow of processing of the positioning method according to the second embodiment.
A portable
図7に示すように、実施形態2に係る携帯型電子機器1´は、実施形態1の携帯型電子機器1が有するGPSアンテナ10、GPS受信機20、電源部30、メイン処理部50、操作部52、表示部54、音出力部56、時計部58、メイン記憶部60、および通信部70に加えて、センサー部40を備えて構成される。
As shown in FIG. 7, the portable
センサー部40は、加速度センサー42やジャイロセンサー44等の各種センサーを有するセンサーユニットである。センサー部40は、例えば、慣性計測装置(慣性センサー)を用いて構成することができる。
The
メイン処理部50は、ベースバンド処理回路部24が算出した位置や、センサー部40が有する各センサーの計測値を用いて、携帯型電子機器1´を装着したユーザーの位置や速度、移動累積距離、心拍数、歩数、ピッチやペース等の情報(パフォーマンス情報)を算出する。
The
また、ベースバンド処理回路部24の周波数情報検出部101は、センサー部40の計測値(出力情報)を取得する。運動周期検出部102(図5を参照)は、周波数情報の周期性の有無の検出(携帯型電子機器1´の動きに周期性が有るか否かの判定)を、取得された計測値(出力情報)を用いて行う。なお、本実施形態においては、センサー部40の出力情報が周波数情報に相当する。
Also, the frequency
本実施形態の携帯型電子機器1´による測位方法では、図8に示すように、GPS受信機20によってGPS衛星信号を受信し(ステップS1)、メジャメント情報を取得する処理(ステップS2´)を行う。また、センサー部40は、各センサーによる計測を開始し、センサー部40からの加速度や角速度などの計測値(出力情報)は、BB処理部100に入力(受信)される。これらの処理は、実質的に並行して実行される。
In the positioning method by the portable electronic device 1 'of this embodiment, as shown in FIG. 8, a process of receiving GPS satellite signals by the GPS receiver 20 (step S1) and acquiring measurement information (step S2') Do. Further, the
次いで、運動周期検出部102が、周波数情報検出部101により検出された周波数情報に対して、周波数解析を行うことにより、GPS受信機20(携帯型電子機器1´)を装着したユーザーの運動周期の検出および周波数情報の周期性の有無の判定を行う(ステップS33)。具体的には、例えば、加速度センサー42の時系列の計測値に対して、FFT等の周波数解析を行い、その解析結果から、周期性の有無および運動周期を検出することができる。
Next, the exercise
以降は、実施形態1の測位方法における処理(図6のステップS5−1〜ステップS12)と同様な処理の流れを実行する。即ち、ステップS33において、周波数情報に周期性は無いと判定された場合(ステップS34:NO)、計測期間設定部104は、所与のデフォルト計測期間を計測期間として継続して適用する(ステップS5−1)。ステップS3で周波数情報に周期性が有ると判定された場合(ステップS34:YES)には、検出された周期(運動周期)に基づいて、運動周期のN周期分(Nは自然数)を計測期間として設定する(ステップS5−2)。そして計測期間のメジャメント情報を算出、平均して得られたメジャメントデータ210に基づいて、位置算出部110が位置算出処理を行い、算出結果を記憶・出力する(ステップS7〜ステップS11)。
Thereafter, the flow of the same process as the process (steps S5-1 to S12 in FIG. 6) in the positioning method of the first embodiment is executed. That is, when it is determined in step S33 that the frequency information does not have periodicity (step S34: NO), the measurement
その後、BB処理部100は、外部入力される終了指示の有無等によってベースバンド処理を終了するか否かを判断し、終了しないならば(ステップS12:NO)、ステップS34に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば(ステップS12:YES)、ベースバンド処理を終了する。
After that, the
以上述べたように、本実施形態に係る携帯型電子機器1´およびそれを用いた測位方法によれば、実施形態1での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の携帯型電子機器1´は、実施形態1の携帯型電子機器1が有する構成に加えて、加速度センサー42やジャイロセンサー44などの各種の慣性センサーを有するセンサー部40をさらに備えた構成とした。そして、センサー部40の各種センサーの出力情報に基づいて検出した周波数情報を周波数解析することにより、周波数情報の周期性の有無を判定して、周期性が有ると判定された場合に、その周期性に基づいた計測期間を設定することとした。
これにより、センサー部40を備えた携帯型電子機器1´を装着したユーザーの周期的な体動をより正確に検出することができるので、適切な計測期間を設定して、測定精度の誤差を抑制することができる。
As described above, according to the portable
In addition to the configuration of the portable
Thereby, since periodic physical movement of the user wearing the portable
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention made by the inventor was described concretely, this invention is not limited to above-described embodiment, A various change is added in the range which does not deviate from the summary. Is possible.
例えば、上述の実施形態では、ユーザーの周期的な体動を伴う運動として、ランニング(走行)或いはウォーキング(歩行)を想定した場合を説明したが、例えばサイクリングなど、これ以外の運動でも良いのは勿論である。 For example, in the above embodiment, a case was assumed where running (running) or walking (walking) was assumed as exercise involving periodic physical movement of the user, but other exercises such as cycling may also be used. Of course.
また、衛星測位システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、WAAS(Wide Area Augmentation System)やQZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(Beidou Navigation Satellite System)等の他の衛星測位システムであっても良い。 Moreover, although GPS was mentioned as an example as a satellite positioning system and demonstrated, Wide Area Augmentation System (WAAS), Quasi Zenith Satellite System (QZSS), Global Navigation Satellite System (GLONASS), GALILEO, Beidou Navigation Satellite System (Gei) etc. It may be another satellite positioning system.
この他、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、携帯型電子機器(電子機器)の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 It will be readily understood by those skilled in the art that many other variations are possible without substantially departing from the novelty and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention. For example, in the specification or the drawings, the terms described together with the broader or synonymous different terms at least once can be replaced with the different terms anywhere in the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the portable electronic device (electronic device) are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.
1,1´…携帯型電子機器、10…GPSアンテナ、20…GPS受信機、22…RF受信回路部、24…ベースバンド処理回路部、30…電源部、40…センサー部、42…加速度センサー、44…ジャイロセンサー、50…メイン処理部、52…操作部、54…表示部、56…音出力部、58…時計部、60…メイン記憶部、70…通信部、100…BB処理部、101…周波数情報検出部、102…運動周期検出部、104…計測期間設定部、108…衛星捕捉部、110…位置算出部、200…BB記憶部、202…ベースバンドプログラム、204…運動周期データ、206…計測期間データ、208…衛星捕捉データ、210…メジャメントデータ、212…算出結果データ。
1, 1 '-Portable electronic device, 10-GPS antenna, 20-GPS receiver, 22-RF reception circuit unit, 24-baseband processing circuit unit, 30-power supply unit, 40-sensor unit, 42-acceleration sensor 44: Gyro sensor 50: Main processing unit 52: Operation unit 54: Display unit 56: Sound output unit 58: Clock unit 60: Main storage unit 70: Communication unit 100: BB processing unit 101: frequency information detection unit, 102: motion cycle detection unit, 104: measurement period setting unit, 108: satellite capture unit, 110: position calculation unit, 200: BB storage unit, 202: baseband program, 204:
Claims (8)
衛星から測位用衛星信号を受信することと、
前記電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定することと、
周期性が有ると判定された場合に、前記測位用衛星信号を用いてメジャメントデータを算出する計測期間を前記周期性に基づいて決定することと、
前記計測期間のメジャメントデータを用いて測位計算を行うことと、
を含み、
前記計測期間は、前記運動の周期のN周期分(Nは自然数)とすることを特徴とする測位方法。 A positioning method using an electronic device attached to a user or an apparatus that moves as the user moves,
Receiving positioning satellite signals from the satellites;
Determining whether the motion of the electronic device has periodicity;
Determining a measurement period for calculating measurement data using the positioning satellite signal based on the periodicity when it is determined that the periodicity is present;
Performing positioning calculation using measurement data of the measurement period;
Only including,
The measurement method is characterized in that the measurement period is N cycles (N is a natural number) of the cycle of the movement .
受信した前記測位用衛星信号を周波数解析して前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする測位方法。 In the positioning method according to claim 1,
A positioning method comprising: analyzing the frequency of the received positioning satellite signal to determine whether the periodicity is present.
前記電子機器は慣性センサーを含み、
前記慣性センサーの出力情報に基づいて前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする測位方法。 In the positioning method according to claim 1,
The electronics include an inertial sensor
It is determined whether or not the periodicity is present based on the output information of the inertial sensor.
前記電子機器は、前記ユーザーの四肢に装着されることを特徴とする測位方法。 The positioning method according to any one of claims 1 to 3 .
The positioning method according to claim 1, wherein the electronic device is attached to the user's limb.
測位用衛星信号を受信する受信回路部と、
前記電子機器の運動に周期性が有るか否かを判定する運動周期検出部と、
周期性が有ると判定された場合に、前記測位用衛星信号を用いてメジャメントデータを算出する計測期間を前記周期性に基づいて決定する計測期間設定部と、
前記計測期間のメジャメントデータを用いて測位計算を行う位置算出部と、
を含み、
前記計測期間設定部は、前記運動の周期のN周期分(Nは自然数)を前記計測期間として設定することを特徴とする電子機器。 An electronic device attached to a user or a device that moves as the user moves,
A receiving circuit unit for receiving a positioning satellite signal;
An exercise cycle detection unit that determines whether the exercise of the electronic device has periodicity;
A measurement period setting unit that determines, based on the periodicity, a measurement period in which measurement data is calculated using the positioning satellite signal when it is determined that there is periodicity;
A position calculation unit that performs positioning calculation using the measurement data of the measurement period;
Only including,
The electronic device, wherein the measurement period setting unit sets N periods (N is a natural number) of the movement period as the measurement period .
前記運動周期検出部は、受信した前記測位用衛星信号を周波数解析して前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする電子機器。 In the electronic device according to claim 5 ,
The electronic device according to claim 1, wherein the motion cycle detection unit analyzes the frequency of the received positioning satellite signal to determine whether the periodicity is present.
慣性センサーをさらに含み、
前記運動周期検出部は、前記慣性センサーの出力情報に基づいて前記周期性が有るか否かを判定することを特徴とする電子機器。 In the electronic device according to claim 5 ,
Further includes an inertial sensor,
The electronic device, wherein the motion cycle detection unit determines whether or not the periodicity is present based on output information of the inertia sensor.
当該電子機器を前記ユーザーの四肢に装着する装着手段を備えたことを特徴とする電子機器。 The electronic device according to any one of claims 5 to 7 .
An electronic device comprising: mounting means for mounting the electronic device on the user's limb.
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