JP6573313B2 - Altitude estimation apparatus, program and method for estimating altitude and error using barometric pressure value - Google Patents

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Description

本発明は、気圧値を用いて地上からの高度を推定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for estimating altitude from the ground using atmospheric pressure values.

近年、センサの小型化及び高精度化に伴って、携帯電話機やスマートフォンのような移動端末に、種々のセンサが内蔵されてきている。特に、GPS(Global Positioning System)センサは一般的であって、衛星からの測位電波を受信することによって、その移動端末の現在の位置及び高度を測位することができる。これによって、測位された位置及び高度を用いて、周辺地域情報を様々な観点から検索することができる。但し、GPSセンサは、衛星からの測位電波を受信する必要があるために、主に屋外での測位に限られる。   In recent years, with the miniaturization and high accuracy of sensors, various sensors have been built in mobile terminals such as mobile phones and smartphones. In particular, a GPS (Global Positioning System) sensor is common, and by receiving a positioning radio wave from a satellite, the current position and altitude of the mobile terminal can be measured. Accordingly, it is possible to search the surrounding area information from various viewpoints using the position and altitude measured. However, since the GPS sensor needs to receive positioning radio waves from satellites, it is mainly limited to outdoor positioning.

一方で、屋内の測位には、無線LANやセルラ通信ネットワークを用いた、以下の3つの方式が主に用いられている(例えば非特許文献1、2参照)。
「複数基地局測位方式」 :複数の隣接基地局からの通信電波によって測位する
「ハイブリッド測位方式」:GPS測位方式+複数基地局測位方式
「セルベース測位方式」 :接続先基地局の位置を、当該移動端末の現在位置とする
屋内で測位可能なこれら測位方式によれば、緯度及び経度を推定すると共に、その推定位置に対する誤差を算出することもできる。
On the other hand, for indoor positioning, the following three methods using a wireless LAN or a cellular communication network are mainly used (for example, refer to Non-Patent Documents 1 and 2).
"Multiple base station positioning method": Positioning by communication radio waves from multiple adjacent base stations "Hybrid positioning method": GPS positioning method + multiple base station positioning method
“Cell-based positioning method”: The position of the connected base station is the current position of the mobile terminal. According to these positioning methods that can be measured indoors, the latitude and longitude are estimated and the error for the estimated position is calculated. You can also

図1は、位置の推定誤差を円によって表現した地図画像である。   FIG. 1 is a map image in which position estimation errors are represented by circles.

図1によれば、円サイズが、現在位置の測位精度によって変化する(例えば非特許文献3参照)。即ち、円サイズが大きいほど測位精度が低く、円サイズが小さいほど測位精度が高い。地図表示のアプリケーションによれば、図1のように、現在位置がマークされると共に、そのマークの周りに円が表示される。現在地を正確に測位できないほど、その円サイズが大きくなる。   According to FIG. 1, the circle size changes depending on the positioning accuracy of the current position (see, for example, Non-Patent Document 3). That is, the larger the circle size, the lower the positioning accuracy, and the smaller the circle size, the higher the positioning accuracy. According to the map display application, the current position is marked and a circle is displayed around the mark as shown in FIG. The circle size increases as the current location cannot be measured accurately.

位置に加えて、更に高度を推定するために、GPSセンサの他、「気圧センサ」を用いる方法がある。   In order to estimate the altitude in addition to the position, there is a method using a “barometric pressure sensor” in addition to a GPS sensor.

従来、気圧センサを用いて任意の2地点間の高度差を算出する技術がある(例えば特許文献8参照)。この技術によれば、ヘリスキー(ヘリコプターを用いた山頂からのスキー)などの課金料金を特定するために、標高が未知の2地点間の高度差を推定することができる。また、既知の気圧計測装置を用いることによって推定した高度の誤差を算出することもできる。ここでは、当該誤差を加算又は減算することによって、算出された高度差の誤差を減少させている。   Conventionally, there is a technique for calculating an altitude difference between two arbitrary points using an atmospheric pressure sensor (see, for example, Patent Document 8). According to this technology, it is possible to estimate an altitude difference between two points whose altitude is unknown in order to specify a charging fee such as heli skiing (skiing from the top of a mountain using a helicopter). Further, it is possible to calculate an error in altitude estimated by using a known atmospheric pressure measurement device. Here, the error of the calculated altitude difference is reduced by adding or subtracting the error.

また、地上高が既知である基準用無線センサ端末の気圧値を基準として、気圧センサを搭載し且つ高度が未知である移動端末の高度を推定する技術もある(例えば特許文献1参照)。また、予め標高を既知とする場所に設置された気圧計測装置を用いて、周囲の移動端末の気圧センサによって計測された気圧値から、当該移動端末の標高を導出する技術もある(例えば特許文献2参照)。   There is also a technique for estimating the altitude of a mobile terminal equipped with a barometric sensor and having an unknown altitude, based on the barometric pressure value of a reference wireless sensor terminal whose ground height is known (see, for example, Patent Document 1). There is also a technique for deriving the altitude of the mobile terminal from the barometric pressure value measured by a barometric pressure sensor of the surrounding mobile terminal using a barometric pressure measuring device installed in a place where the altitude is known in advance (for example, Patent Literature 2).

更に、位置・標高を既知とする登山口を基準とした高度を推定する技術がある(例えば特許文献3参照)。この技術によれば、登山口に設置された登山支援装置が、サーバによって計算された当該登山支援装置の設置場所における予想気圧値及び予想気圧変動パターンを、移動端末へ送信する。移動端末は、その登山口で計測される気圧値及び予想気圧値を用いて、気圧オフセット値を算出する。その後、移動端末は、予想気圧変動パターンとの値と気圧オフセット値とを加味した観測気圧値に基づいて、ユーザの登山中に通信することなく、高度の推定を継続することができる。   Furthermore, there is a technique for estimating the altitude based on a mountain climbing port whose position and altitude are known (see, for example, Patent Document 3). According to this technique, the mountain climbing support device installed at the mountain entrance transmits the predicted atmospheric pressure value and the predicted atmospheric pressure fluctuation pattern at the installation location of the mountain climbing support device calculated by the server to the mobile terminal. The mobile terminal calculates the atmospheric pressure offset value by using the atmospheric pressure value and the predicted atmospheric pressure value measured at the mountain climbing entrance. Thereafter, the mobile terminal can continue to estimate the altitude without communicating during the climbing of the user based on the observed atmospheric pressure value taking into account the value of the predicted atmospheric pressure fluctuation pattern and the atmospheric pressure offset value.

更に、気圧値の変化量から高度変化を推定する技術もある(例えば特許文献4参照)。この技術によれば、加速度センサの検出値の遷移に基づいてユーザの行動状態を判別し、移動状態か、又は、静止状態であっても急激に気圧変化が観測された場合にのみ、高度変化を推定する。これによって、天候等の気圧変化によって推定高度の誤差を減少させることができる。   Further, there is a technique for estimating the altitude change from the change amount of the atmospheric pressure value (see, for example, Patent Document 4). According to this technology, the user's action state is determined based on the transition of the detection value of the acceleration sensor, and the altitude change is only performed when the atmospheric pressure change is observed even in the moving state or in the stationary state. Is estimated. Thereby, the error of the estimated altitude can be reduced due to changes in atmospheric pressure such as weather.

更に、GPS測位に基づく測位高度値の変動が小さい場合にのみ、当該測位高度値を用いて標高を算出する技術もある(例えば特許文献5参照)。この技術によれば、算出した当該標高値を用いて、その後、気圧値の変動から算出した高度変化量を加算して標高を算出する。   Furthermore, there is a technique for calculating the altitude using the positioning altitude value only when the fluctuation of the positioning altitude value based on GPS positioning is small (see, for example, Patent Document 5). According to this technique, the altitude is calculated by using the calculated altitude value and then adding the altitude change calculated from the fluctuation of the atmospheric pressure value.

更に、移動端末に記憶された、気圧値と高度とからなる換算テーブルを補正する技術もある(例えば特許文献6参照)。この技術によれば、GPSに基づく現在位置情報と、気圧センサにより計測された気圧値とに基づいて「標高値」を算出する。次に、現在の位置情報に基づいてサーバから「標高データ」を受信する。そして、算出した標高値と標高データとを比較して、気圧及び高度の換算テーブルを補正する。これを定期的に実行することによって、算出高度への天候による気圧変動の影響を減少させることができる。   In addition, there is a technique for correcting a conversion table that is stored in a mobile terminal and includes an atmospheric pressure value and an altitude (see, for example, Patent Document 6). According to this technique, the “elevation value” is calculated based on the current position information based on GPS and the atmospheric pressure value measured by the atmospheric pressure sensor. Next, “elevation data” is received from the server based on the current position information. Then, the calculated altitude value and altitude data are compared to correct the pressure and altitude conversion table. By executing this periodically, it is possible to reduce the influence of atmospheric pressure fluctuation due to the weather on the calculated altitude.

更に、移動端末が屋内に滞在するか又は屋外に滞在するかによって、標高データを校正した標高値を算出する技術もある(例えば特許文献7参照)。この技術によれば、移動端末は、現在位置情報と、気圧センサによって計測された気圧値とに基づいて、標高値を算出する。また、移動端末は、現在位置情報に基づいて、サーバから地図データ及び標高データを受信する。そして、移動端末は、現在位置情報が地図データ上の建物や施設の内側である場合、算出した標高値を現在の標高値とする。一方で、現在位置情報が地図データ上の建物や施設の外側である場合、受信した標高データに合わせるよう算出した標高値を校正し、現在の標高値とする。これによって、移動端末が屋内に滞在する際に、誤って標高データに基づく標高値とすることを防ぐことができる。また、一度、建物や施設の外側で校正することによって、天候による気圧変動が大きくならない限り、建物屋内外の標高を精度よく算出することができる。   Further, there is a technique for calculating an altitude value obtained by calibrating altitude data depending on whether the mobile terminal stays indoors or outdoors (see, for example, Patent Document 7). According to this technology, the mobile terminal calculates the altitude value based on the current position information and the atmospheric pressure value measured by the atmospheric pressure sensor. The mobile terminal receives map data and elevation data from the server based on the current position information. Then, when the current position information is inside a building or facility on the map data, the mobile terminal sets the calculated altitude value as the current altitude value. On the other hand, when the current position information is outside the building or facility on the map data, the altitude value calculated to match the received altitude data is calibrated to obtain the current altitude value. Thereby, when the mobile terminal stays indoors, it is possible to prevent the altitude value based on the altitude data from being erroneously set. Further, once the calibration is performed outside the building or facility, the altitude inside and outside the building can be accurately calculated as long as the atmospheric pressure fluctuation due to the weather does not increase.

特開2013−002933号公報JP 2013-002933 A 特開2013−221887号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-221887 特開2011−257260号公報JP 2011-257260 A 特開2013−200156号公報JP 2013-2000156 A 特開2014−021036号公報JP 2014-021036 A 特開2006−145340号公報JP 2006-145340 A 特開2013−231634号公報JP 2013-231634 A 特開2013−222385号公報JP 2013-222385 A

服部武、藤岡雅宣編著「ワイヤレス・ブロードバンド教科書−3.5G/次世代モバイル編−」、インプレスR&D、2007年7月21日、第1版第3冊発行、p.56〜61Takeshi Hattori, Masanobu Fujioka, “Wireless Broadband Textbook-3.5G / Next Generation Mobile Edition”, Impress R & D, July 21, 2007, first edition, third volume, p. 56-61 Sirin Tekinay、「Next generation wireless networks」、p.143〜Sirin Tekinay, `` Next generation wireless networks '', p.143- Apple社、「iOS 6:位置情報サービスについて」、[online]、[平成27年6月14日検索]、インターネット<URL:https://support.apple.com/ja-jp/HT202588>Apple, "iOS 6: Location Information Service", [online], [Search June 14, 2015], Internet <URL: https://support.apple.com/en-us/HT202588> 佐田達典著、「GPS測量技術」、オーム社、2003年10月、p.32〜36Tatsunori Sada, “GPS Surveying Technology”, Ohmsha, October 2003, p.32-36

ユーザが屋内に位置する地上高(地上からの高さ)は、高層ビルが建ち並ぶ都会のような場所ほど、現実的に必要となる位置サービスとして必要となる。このとき、当該サービスを利用するユーザに対して、位置の推定誤差を提示することは重要である。推定した位置の誤差の度合いをユーザに提示することによって、ユーザは、誤差を含む実際の位置の範囲を知ることができ、その誤差を許容しながら位置サービスを認識することができる。   The ground height at which the user is located indoors (height from the ground) is required as a location service that is practically necessary in a city-like place where high-rise buildings are lined up. At this time, it is important to present a position estimation error to the user who uses the service. By presenting the estimated degree of position error to the user, the user can know the range of the actual position including the error, and can recognize the position service while allowing the error.

前述した特許文献1から8のいずれに記載の技術であっても、携帯端末の滞在する高度を推定することはできるが、その誤差を推定することはできない。即ち、推定された高度をピンポイントでユーザに提示することしかできず、ユーザは、その推定値が1、2メートル程度の誤差に収まるものなのか、それとも数十メートル程度の誤差を含むものなのかを認識することはできない。   Even with the technique described in any of Patent Documents 1 to 8, the altitude at which the mobile terminal stays can be estimated, but the error cannot be estimated. In other words, the estimated altitude can only be presented to the user pinpointed, and the user may have an estimated value that falls within an error of about 1 to 2 meters or includes an error of about several tens of meters. It cannot be recognized.

特に、特許文献3、6、7、8に記載の技術によれば、位置が既知の気圧計測装置を用いることによって気圧センサの出力値の誤差を算出し、それら誤差を加算又は減算することによって推定精度を高めている。しかしながら、参照点となる既知の気圧計測装置自体について、誤差を考慮していないために、推定された高度自体に既に誤差を含むものとなっていた。   In particular, according to the techniques described in Patent Documents 3, 6, 7, and 8, by using an atmospheric pressure measuring device whose position is known, an error in the output value of the atmospheric pressure sensor is calculated, and the error is added or subtracted. The estimation accuracy is increased. However, since the error is not taken into consideration for the known atmospheric pressure measurement device itself as a reference point, the estimated altitude itself already includes an error.

そこで、本発明は、気圧値によって地上高を推定する際に、その気圧値によって算出された高度が含む誤差を推定することができる高度推定装置、プログラム及び方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an altitude estimation apparatus, program, and method capable of estimating an error included in an altitude calculated from an atmospheric pressure value when estimating the ground height from the atmospheric pressure value.

本発明によれば、気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する高度推定装置であって、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定する高度推定手段と、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出する気圧散布度算出手段と、
位置情報を中心として、測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得する標高値取得手段と、
複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出する標高散布度算出手段と、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び標高散布度に基づいて高度誤差を推定する高度誤差推定手段と
を有することを特徴とする。
According to the present invention, each atmospheric pressure value measured by the atmospheric pressure sensor is stored in association with the positional information and the positioning error radius measured by the positioning unit when measuring the atmospheric pressure value, and the altitude estimation for estimating the altitude and the error. A device,
Altitude estimation means for estimating altitude from the target atmospheric pressure value among a plurality of atmospheric pressure values,
A pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution based on a difference between a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values;
Elevation value acquisition means for acquiring a plurality of elevation values included in the positioning error radius around the position information;
An elevation scatter degree calculating means for calculating an elevation scatter degree based on a difference between each of the plurality of elevation values and a model elevation value calculated from the plurality of elevation values;
The altitude spread degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spray altitude resulting from the atmospheric pressure spread degree from the target atmospheric pressure value, and the altitude based on the altitude spread degree and altitude spread degree is calculated. And altitude error estimating means for estimating the error.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
気圧散布度算出手段について、気圧散布度は、各気圧値とモデル気圧値との差の二乗平均平方根であることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
Regarding the atmospheric pressure distribution calculating means, the atmospheric pressure distribution is preferably the root mean square of the difference between each atmospheric pressure value and the model atmospheric pressure value.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
気圧散布度算出手段について、モデル気圧値は、複数の気圧値に対する平均値、又は、単回帰分析に基づく推定値であることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
Regarding the atmospheric pressure distribution degree calculation means, the model atmospheric pressure value is preferably an average value for a plurality of atmospheric pressure values or an estimated value based on a single regression analysis.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
高度誤差推定手段における散布高度は、目標気圧値に気圧散布度を加算又は減算した値に基づくものであることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
It is also preferable that the distribution altitude in the altitude error estimation means is based on a value obtained by adding or subtracting the atmospheric pressure distribution to the target atmospheric pressure value.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
高度誤差推定手段は、
HRMS:高度散布度(m)
PRMS:気圧散布度(hPa)
Pb:基準気圧値(地上面の気圧値)
P:目標気圧値(高度推定すべき気圧値、例えば時系列最後の気圧値)
(Pb/P)(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度
(Pb/(P−PRMS))(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度
Temp:気温
HRMS=((Pb/(P−PRMS))(1/5.257)−(Pb/P)(1/5.257)
×(Temp+273.15))/0.0065
であり、高度散布度を高度誤差と推定することも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
The altitude error estimation means is
HRMS: High spread rate (m)
PRMS: Barometric pressure spread (hPa)
Pb: Reference atmospheric pressure value (atmospheric pressure value on the ground surface)
P: Target atmospheric pressure value (atmospheric pressure value to be estimated for altitude, for example, the last atmospheric pressure value in time series)
(Pb / P) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: Target altitude based on target pressure value to be estimated
(Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: Spraying altitude caused by atmospheric pressure spreading degree to target air pressure value
Temp: temperature
HRMS = ((Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) -(Pb / P) (1 / 5.257) )
× (Temp + 273.15)) / 0.0065
It is also preferable to estimate the altitude dispersion degree as an altitude error.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
高度誤差推定手段は、高度散布度HRMSに対して、HRMSの実数倍を、高度誤差とすることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
It is also preferable that the altitude error estimating means sets the altitude error to a real number multiple of HRMS with respect to the altitude spread degree HRMS.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
標高散布度算出手段について、標高散布度は、各標高値とモデル標高値との差の二乗平均平方根であることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
With respect to the altitude spread degree calculation means, the altitude spread degree is preferably the root mean square of the difference between each elevation value and the model elevation value.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
高度誤差推定手段は、高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差である高度散布度と、標高散布度とにおける二乗和の平方根を累積高度散布度とし、その累積高度散布度に基づいて高度誤差を推定することも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
The altitude error estimation means is the square root of the sum of squares of the altitude distribution and the altitude distribution, which is the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the distribution altitude resulting from the atmospheric pressure distribution. It is also preferable to estimate the altitude error based on the cumulative altitude spread degree.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
標高散布度算出手段について、モデル標高値は、複数の標高値に対する平均値であることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
Regarding the altitude spread degree calculation means, the model altitude value is preferably an average value for a plurality of altitude values.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
2次元又は3次元の地図データベースと、
地図データベースの地図上に、位置情報及び測位誤差半径と、高度誤差とを表現した地図を生成する地図アプリケーション手段と
を更に有することも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
A 2D or 3D map database;
It is also preferable to further include map application means for generating a map expressing position information, a positioning error radius, and an altitude error on the map of the map database.

本発明の高度推定装置における他の実施形態によれば、
地図アプリケーション手段は、地図データベースを用いて、位置情報及び測位誤差半径に基づく範囲に含まれる建物の中で、推定された高度及び高度誤差に適合する1つ以上の建物を検索し、その建物に位置情報をフォーカスすることも好ましい。
According to another embodiment of the altitude estimation apparatus of the present invention,
The map application means uses the map database to search for one or more buildings that match the estimated altitude and altitude error among the buildings included in the range based on the location information and the positioning error radius, It is also preferable to focus the position information.

本発明によれば、気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する高度推定装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定する高度推定手段と、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出する気圧散布度算出手段と、
位置情報を中心として、測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得する標高値取得手段と、
複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出する標高散布度算出手段と、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び標高散布度に基づいて高度誤差を推定する高度誤差推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
According to the present invention, each atmospheric pressure value measured by the atmospheric pressure sensor is stored in association with the positional information and the positioning error radius measured by the positioning unit when measuring the atmospheric pressure value, and the altitude estimation for estimating the altitude and the error. A program for causing a computer mounted on a device to function,
Altitude estimation means for estimating altitude from the target atmospheric pressure value among a plurality of atmospheric pressure values,
A pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution based on a difference between a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values;
Elevation value acquisition means for acquiring a plurality of elevation values included in the positioning error radius around the position information;
An elevation scatter degree calculating means for calculating an elevation scatter degree based on a difference between each of the plurality of elevation values and a model elevation value calculated from the plurality of elevation values;
The altitude spread degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spray altitude resulting from the atmospheric pressure spread degree from the target atmospheric pressure value, and the altitude based on the altitude spread degree and altitude spread degree is calculated. A computer is made to function as altitude error estimation means for estimating an error.

本発明によれば、気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する装置の高度推定方法であって、
装置は、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定し、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出し、
位置情報を中心として、測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得すると共に、複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出し、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び標高散布度に基づいて高度誤差を推定する
ように実行することを特徴とする。
According to the present invention, an apparatus for estimating altitude and error is stored by associating and storing each atmospheric pressure value measured by an atmospheric pressure sensor with positional information and a positioning error radius measured by a positioning unit when measuring the atmospheric pressure value . An altitude estimation method comprising:
The device
Estimate altitude from the target pressure value among multiple pressure values ,
Calculating a pressure dispersion degree based on a difference between each of a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values ;
Centering on location information, obtain multiple elevation values included in the positioning error radius, and calculate elevation dispersion based on the difference between each elevation value and the model elevation value calculated from the elevation values And
The altitude spread degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spray altitude resulting from the atmospheric pressure spread degree from the target atmospheric pressure value, and the altitude based on the altitude spread degree and altitude spread degree is calculated. Estimate error
It is characterized by performing as follows.

本発明の高度推定装置、プログラム及び方法によれば、気圧値によって地上高を推定する際に、その気圧値によって算出された高度が含む誤差を推定することができる。これによって、その高度を利用する位置サービスの提供を受けているユーザにとっても、その誤差を許容しながら位置サービスを受けることができる。   According to the altitude estimation apparatus, program, and method of the present invention, when the ground height is estimated from the atmospheric pressure value, an error included in the altitude calculated from the atmospheric pressure value can be estimated. As a result, the user who receives the location service using the altitude can receive the location service while allowing the error.

位置の推定誤差を円によって表現した地図画像である。It is the map image which expressed the estimation error of the position with the circle. 本発明における実施環境を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the implementation environment in this invention. サーバとして構成された本発明の高度推定機能の構成図である。It is a block diagram of the altitude estimation function of the present invention configured as a server. 携帯端末として構成された本発明の高度推定機能の構成図である。It is a block diagram of the altitude estimation function of this invention comprised as a portable terminal. 本発明によって高度及び誤差を表現した地図画像である。3 is a map image expressing altitude and error according to the present invention. 推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第1の説明図である。It is the 1st explanatory view which corrects the position information measured from the estimated ground height and altitude error. 推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第2の説明図である。It is the 2nd explanatory view which corrects position information measured from estimated ground height and altitude error. 推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第3の説明図である。It is the 3rd explanatory view which corrects position information measured from estimated ground height and altitude error. 推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第4の説明図である。It is the 4th explanatory view which corrects position information measured from an estimated ground height and altitude error.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は、本発明における実施環境を表す説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an implementation environment in the present invention.

スマートフォンのような携帯端末2は、一般的に、GPSセンサや基地局測位によって自らの現在位置を測位することができる。本発明の携帯端末2は、気圧センサを更に搭載することによって気圧を計測することができる。尚、携帯端末は、屋内に位置する場合、携帯電話網の基地局とは通信可能であるが、GPS衛星からの測位電波を受信することはできない。   The mobile terminal 2 such as a smartphone can generally determine its current position by a GPS sensor or base station positioning. The portable terminal 2 of the present invention can measure the atmospheric pressure by further mounting an atmospheric pressure sensor. When the mobile terminal is located indoors, the mobile terminal can communicate with the base station of the mobile phone network, but cannot receive positioning radio waves from GPS satellites.

携帯端末に搭載された気圧センサは、その高度に応じた気圧値を電力値として出力する。高度が低いほど、気圧値は高く、逆に、高度が高いほど、気圧値は低い。そのために、同一建物内にあっても、そのユーザが位置する階数によって、気圧センサによって観測される気圧値は異なる。ビルの地上部分(1階)で観測される基準気圧値(地上面をベースとした気圧値)を用いて、建物内で位置する地上高(地上面からの高さ)や階数を推定することができる。本発明は、気圧センサの気圧値に基づく高度が、どの程度の誤差を含むのか?を推定する。   The atmospheric pressure sensor mounted on the portable terminal outputs an atmospheric pressure value corresponding to the altitude as an electric power value. The lower the altitude, the higher the atmospheric pressure value. Conversely, the higher the altitude, the lower the atmospheric pressure value. Therefore, even in the same building, the atmospheric pressure value observed by the atmospheric pressure sensor differs depending on the floor where the user is located. Estimate the ground height (height from the ground surface) and the number of floors in the building using the standard pressure value (atmospheric pressure value based on the ground surface) observed on the ground part (the first floor) of the building. Can do. In the present invention, how much error does the altitude based on the atmospheric pressure value of the atmospheric pressure sensor include? Is estimated.

通常、地下鉄のホームで電車が進入してくるときや、トンネルのような狭い空間に自動車が進入する際など、同じ高度であっても気圧値が安定しない。即ち、この場合、気圧センサの気圧値のみによって高度を推定した場合、その高度誤差も大きくならざるを得ない。そのような場合であっても、ユーザ自身がその高度誤差を考慮することができれば、位置サービスを適切に利用することが可能となる。   Normally, when a train enters a subway platform or when a car enters a narrow space such as a tunnel, the atmospheric pressure value is not stable even at the same altitude. That is, in this case, when the altitude is estimated only by the atmospheric pressure value of the atmospheric pressure sensor, the altitude error must be increased. Even in such a case, if the user himself can consider the altitude error, the location service can be used appropriately.

図3は、サーバとして構成された本発明の高度推定機能の構成図である。
図4は、携帯端末として構成された本発明の高度推定機能の構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of the altitude estimation function of the present invention configured as a server.
FIG. 4 is a configuration diagram of the altitude estimation function of the present invention configured as a mobile terminal.

高度推定機能は、気圧センサによって計測された複数の気圧値から、高度及び誤差を推定する。高度推定機能は、携帯端末2と通信するサーバ1に実装されたものであってもよいし、携帯端末2自体に実装されたものであってもよい。サーバ1は、携帯端末2から複数の気圧値を受信し、それによって推定した高度及び誤差を携帯端末2へ返信する。   The altitude estimation function estimates the altitude and error from a plurality of barometric pressure values measured by the barometric sensor. The altitude estimation function may be implemented in the server 1 that communicates with the mobile terminal 2 or may be implemented in the mobile terminal 2 itself. The server 1 receives a plurality of atmospheric pressure values from the mobile terminal 2 and returns the altitude and the error estimated thereby to the mobile terminal 2.

本発明の高度推定機能は、地図データベース10と、気圧値取得部(気圧値の受信、又は、気圧センサの計測)11と、位置情報取得部(位置情報の受信、又は、測位部の計測)12と、高度推定部13と、気圧散布度算出部14と、高度誤差推定部15と、地図アプリケーション部16と、標高値取得部17と、標高散布度算出部18とを有する。これら機能構成部は、装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、推定した高度の推定誤差の大きさを算出する方法としても理解できる。   The altitude estimation function of the present invention includes a map database 10, an atmospheric pressure value acquisition unit (reception of atmospheric pressure value or measurement of an atmospheric pressure sensor) 11, and a position information acquisition unit (reception of position information or measurement of a positioning unit). 12, an altitude estimation unit 13, an atmospheric pressure dispersion degree calculation unit 14, an altitude error estimation unit 15, a map application unit 16, an elevation value acquisition unit 17, and an elevation distribution degree calculation unit 18. These functional components are realized by executing a program that causes a computer installed in the apparatus to function. Further, the processing flow of these functional components can be understood as a method of calculating the magnitude of the estimated altitude estimation error.

[気圧値取得部11]
気圧値取得部11は、気圧値の受信、又は、気圧センサの計測によって、複数の気圧値を取得する。例えば所定時間内(例えば5秒間)に所定個数(例えば5個)の気圧値を、時系列順に取得する。ここでは、以下の3つのパターンで、複数の気圧値が取得されたとする。
(第1の気圧値列・静止)携帯端末を所持するユーザが静止している場合
1023.528 hPa
1023.129 hPa
1023.277 hPa
1023.075 hPa
1023.586 hPa
(第2の気圧値列・静止)携帯端末を所持するユーザが静止している場合
1023.592 hPa
1023.642 hPa
1023.632 hPa
1023.665 hPa
1023.586 hPa
(第3の気圧値列・移動)携帯端末を所持するユーザが、エレベータで下降している場合
1023.031 hPa
1023.207 hPa
1023.637 hPa
1024.034 hPa
1024.085 hPa
これら気圧値は、高度推定部13及び気圧散布度算出部14へ出力される。
[Atmospheric pressure value acquisition unit 11]
The atmospheric pressure value acquisition unit 11 acquires a plurality of atmospheric pressure values by receiving an atmospheric pressure value or measuring by an atmospheric pressure sensor. For example, a predetermined number (for example, five) of atmospheric pressure values are acquired in a time-series order within a predetermined time (for example, five seconds). Here, it is assumed that a plurality of atmospheric pressure values are acquired in the following three patterns.
(First atmospheric pressure value sequence / stationary) When the user holding the mobile terminal is stationary
1023.528 hPa
1023.129 hPa
1023.277 hPa
1023.075 hPa
1023.586 hPa
(2nd barometric pressure value sequence / stationary) When the user holding the mobile terminal is stationary
1023.592 hPa
1023.642 hPa
1023.632 hPa
1023.665 hPa
1023.586 hPa
(Third barometric pressure value sequence / movement) When the user holding the portable terminal is descending in the elevator
1023.031 hPa
1023.207 hPa
1023.637 hPa
1024.034 hPa
1024.085 hPa
These atmospheric pressure values are output to the altitude estimation unit 13 and the atmospheric pressure dispersion degree calculation unit 14.

気圧値を継続して取得する場合、複数の気圧値のブロックとして、以下のような2つの実施形態がある。
(分割取得型)取得した気圧値をn個(例えば5個)ずつに分割する。
[P,P,P,P,P
[P,P,P,P,P10
[P11,P12,P13,P14,P15
・・・・・
(スライド取得型)取得した気圧値をn個(例えば5個)ずつスライドさせる。
[P,P,P,P,P
[P,P,P,P,P
[P,P,P,P,P
・・・・・
In the case of continuously acquiring the atmospheric pressure value, there are the following two embodiments as a plurality of atmospheric pressure value blocks.
(Division acquisition type) The acquired atmospheric pressure value is divided into n pieces (for example, 5 pieces).
[P 1, P 2, P 3, P 4, P 5]
[P 6, P 7, P 8, P 9, P 10]
[P 11, P 12, P 13, P 14, P 15]
...
(Slide acquisition type) Slide the acquired atmospheric pressure values by n pieces (for example, 5 pieces).
[P 1, P 2, P 3, P 4, P 5]
[P 2, P 3, P 4, P 5, P 6]
[P 3 , P 4 , P 5 , P 6 , P 7 ]
...

[位置情報取得部12]
位置情報取得部12は、位置情報(緯度・経度)の受信、又は、測位部の計測によって、位置情報を取得する。位置情報は、GPSによって取得されるものであってもよいし、基地局測位に基づくものであってもよい。また、位置情報は、気圧値取得部11の気圧値に対応付けて取得されるものである。これら位置情報は、地図アプリケーション部16及び標高値取得部17へ出力される。
[Position information acquisition unit 12]
The position information acquisition unit 12 acquires position information by receiving position information (latitude / longitude) or by measurement by a positioning unit. The position information may be acquired by GPS, or may be based on base station positioning. The position information is acquired in association with the atmospheric pressure value of the atmospheric pressure value acquisition unit 11. The position information is output to the map application unit 16 and the elevation value acquisition unit 17.

[高度推定部13]
気圧値に基づく高度(地上高)は、例えば以下の式によって算出される。
h:地上高(m:メートル)
Pb:基準気圧値(地上面の気圧値)
P:目標気圧値
Temp:気温
h=(((Pb/P)(1/5.257)−1)×(Temp+273.15))/0.0065
[Altitude estimation unit 13]
The altitude (ground height) based on the atmospheric pressure value is calculated by the following equation, for example.
h: Ground clearance (m: meter)
Pb: Reference atmospheric pressure value (atmospheric pressure value on the ground surface)
P: Target pressure value
Temp: temperature h = (((Pb / P) (1 / 5.257) −1) × (Temp + 273.15)) / 0.0065

「目標気圧値」は、携帯端末を所持するユーザが現に位置する場所における気圧値である。気圧値取得部11は、例えばn個の気圧値を含むブロックの中で、最後の気圧値を、現時点に最も近いと考えて目標気圧値とすることも好ましい。但し、最後の気圧値に限られず、目標気圧値はブロックの最初の気圧値であってもよいし、ブロックの全ての気圧値の平均値であってもよい。   The “target atmospheric pressure value” is an atmospheric pressure value at a location where the user who owns the mobile terminal is actually located. It is also preferable that the atmospheric pressure value acquisition unit 11 sets the last atmospheric pressure value as the target atmospheric pressure value, considering that the last atmospheric pressure value is closest to the current time in a block including n atmospheric pressure values, for example. However, it is not limited to the last atmospheric pressure value, and the target atmospheric pressure value may be the first atmospheric pressure value of the block or the average value of all the atmospheric pressure values of the block.

「Temp(気温)」は、携帯端末2が、気温センサを搭載し、その気温を取得するものであってもよい。また、基準気圧値を外部の基準気圧データベースや気候データベースから取得する際に、その基準気圧値の位置に対応する気温も同時に取得するものであってもよい。更に、月や季節、時間帯に応じた気温を予め固定的に定義したものであってもよい。   “Temp (temperature)” may be one in which the portable terminal 2 is equipped with a temperature sensor and acquires the temperature. Further, when the reference atmospheric pressure value is acquired from an external reference atmospheric pressure database or a climate database, the temperature corresponding to the position of the reference atmospheric pressure value may be acquired at the same time. Furthermore, the temperature corresponding to the month, season, and time zone may be fixedly defined in advance.

前述の式に、以下のような具体的な数値を当てて、高度を推定することができる。
(第1の気圧値列・静止)
目標気圧値P :1023.586 hPa
基準気圧値Pb:1025.019 hPa
気温:20.0度
地上高h=((1025.019/1023.586)(1/5.257)−1)×(20.0+273.15))/0.0065
=12.00368m
ここでの地上高は12mと推定される。本発明によれば、この地上高に対する高度誤差を推定することができる。
The altitude can be estimated by applying the following numerical values to the above formula.
(1st barometric pressure value sequence / stationary)
Target pressure value P: 1023.586 hPa
Reference pressure value Pb: 1025.019 hPa
Temperature: 20.0 degrees Ground clearance h = ((1025.019 / 1023.586) (1 / 5.257) -1) x (20.0 + 273.15)) / 0.0065
= 12.00368m
The ground clearance here is estimated to be 12m. According to the present invention, it is possible to estimate the altitude error relative to the ground height.

[気圧散布度算出部14]
気圧散布度算出部14は、複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく「気圧散布度」を算出する。その気圧散布度は、高度誤差推定部15へ出力される。
[Atmospheric pressure spread calculation unit 14]
The atmospheric pressure spread degree calculation unit 14 calculates an “atmospheric pressure spread degree” based on a difference between a plurality of atmospheric pressure values and a model atmospheric pressure value calculated from the plurality of atmospheric pressure values. The atmospheric pressure dispersion degree is output to the altitude error estimation unit 15.

ここで、「モデル気圧値」は、複数の気圧値に対する<平均値>又は<単回帰分析>に基づく推定値である。また、「気圧散布度」は、例えば各気圧値とモデル気圧値との差の二乗平均平方根である。   Here, the “model atmospheric pressure value” is an estimated value based on <average value> or <single regression analysis> for a plurality of atmospheric pressure values. The “atmospheric pressure dispersion degree” is, for example, the root mean square of the difference between each atmospheric pressure value and the model atmospheric pressure value.

<モデル気圧値が「平均値」である場合>
(第1の気圧値列・静止)
前述の第1の気圧値列について、平均値及び気圧散布度PRMSは、以下のようになる。
平均値=(1023.528+1023.129+1023.277+1023.075+1023.586)/5
=1023.319 hPa
PRMS =Sqrt(((1023.528−1023.319)2+(1023.129−1023.319)2
(1023.277−1023.319)2+(1023.075−1023.319)2
(1023.586−1023.319)2))/5)
=0.2060922 hPa
(第2の気圧値列・静止)
前述の第2の気圧値列について、平均値及び気圧散布度PRMSは、以下のようになる。
平均値=(1023.592+1023.642+1023.632+1023.665+1023.586)/5
=1023.623 hPa
PRMS =Sqrt(((1023.592−1023.623)2+(1023.642−1023.623)2
(1023.632−1023.623)2+(1023.665−1023.623)2
(1023.586−1023.623)2))/5)
=0.03011710 hPa
(第3の気圧値列・移動・平均値)
前述の第3の気圧値列について、平均値及び気圧散布度PRMSは、以下のようになる。
平均値=(1023.031+1023.207+1023.637+1024.034+1024.085)/5
=1023.599hPa
PRMS =Sqrt(((1023.031−1023.599)2+(1023.207−1023.599)2
(1023.637−1023.599)2+(1024.034−1023.599)2
(1024.085−1023.599)2))/5)
=0.4248664hPa
前述の気圧値列によれば、移動中となる第3の気圧値列の気圧散布度が最も大きいことが理解できる。
<When model air pressure value is “average value”>
(1st barometric pressure value sequence / stationary)
The average value and the atmospheric pressure dispersion degree PRMS are as follows for the first atmospheric pressure value column.
Average = (1023.528 + 1023.129 + 1023.277 + 1023.075 + 1023.586) / 5
= 1023.319 hPa
PRMS = Sqrt (((1023.528−1023.319) 2 + (1023.129−1023.319) 2 +
(1023.277−1023.319) 2 + (1023.075−1023.319) 2 +
(1023.586−1023.319) 2 )) / 5)
= 0.2060922 hPa
(2nd barometric pressure value series / stationary)
With respect to the above-described second atmospheric pressure value sequence, the average value and the atmospheric pressure dispersion degree PRMS are as follows.
Average = (1023.592 + 1023.642 + 1023.632 + 1023.665 + 1023.586) / 5
= 1023.623 hPa
PRMS = Sqrt (((1023.592−1023.623) 2 + (1023.642−1023.623) 2 +
(1023.632−1023.623) 2 + (1023.665−1023.623) 2 +
(1023.586−1023.623) 2 )) / 5)
= 0.03011710 hPa
(Third barometric pressure value sequence, movement, average value)
For the above-described third atmospheric pressure value sequence, the average value and the atmospheric pressure dispersion degree PRMS are as follows.
Average = (1023.031 + 1023.207 + 1023.637 + 1024.034 + 1024.085) / 5
= 1023.599hPa
PRMS = Sqrt (((1023.031−1023.599) 2 + (1023.207−1023.599) 2 +
(1023.637−1023.599) 2 + (1024.034−1023.599) 2 +
(1024.085−1023.599) 2 )) / 5)
= 0.4248664hPa
According to the above-described atmospheric pressure value sequence, it can be understood that the third atmospheric pressure value sequence that is moving has the highest atmospheric pressure dispersion degree.

<モデル気圧値が「単回帰分析」である場合>
(第3の気圧値列・移動・単回帰分析推定値)
前述した第3の気圧値列に対して、単回帰分析として最小二乗法を用いて、以下のような単回帰式を算出する。
単回帰式:観測気圧値=0.293436 *Index+1022.71918267
Index:取得した気圧の時系列の順番
(1023.031hPaが1番目、1024.085hPaが5番目とする)
この回帰式で得られるモデル気圧値(モデル)と複数の各気圧値との差(残差)の気圧散布度PRMSを算出する。
PRMS =Sqrt(((1023.012−1023.031)2+(1023.306−1023.207)2
(1023.599−1023.637) 2+(1023.892−1024.034)2
(1024.186−1024.085)2)/5)
=0.091116004hPa
<When the model barometric pressure value is “Single regression analysis”>
(Third barometric pressure value series, movement, single regression analysis estimate)
The following single regression equation is calculated using the least square method as the single regression analysis for the above-described third atmospheric pressure value sequence.
Single regression equation: Observed atmospheric pressure = 0.293436 * Index + 1022.71918267
Index: Time series order of acquired barometric pressure
(1023.031hPa is the first and 1024.085hPa is the fifth)
The pressure dispersion degree PRMS of the difference (residual) between the model pressure value (model) obtained by this regression equation and each of a plurality of pressure values is calculated.
PRMS = Sqrt (((1023.012−1023.031) 2 + (1023.306−1023.207) 2 +
(1023.599−1023.637) 2 + (1023.892−1024.034) 2 +
(1024.186-1024.085) 2 ) / 5)
= 0.091116004hPa

エレベータで下降中に計測された第3の気圧値列について、平均値分析の気圧散布度PRMSよりも、単回帰分析の気圧散布度PRMSの方が小さいことが理解できる。即ち、平均値分析によれば、単に不安定な気圧と判断されて、気圧散布度PRMSが大きくなったに過ぎない。一方で、単回帰分析によれば、気圧変動と異なって気圧散布度自体は実際には大きくならない。これは、高度の変化速度が一定であるために、単回帰分析の気圧散布度も小さくなっている。従って、単回帰分析の方が計算量は増加するものの、高度誤差の推定には好適であることを意味する。   It can be understood that the atmospheric pressure distribution PRMS of the single regression analysis is smaller than the atmospheric pressure distribution PRMS of the average value analysis for the third atmospheric pressure value sequence measured while descending by the elevator. That is, according to the average value analysis, it is merely determined that the atmospheric pressure is unstable, and the atmospheric pressure dispersion degree PRMS is merely increased. On the other hand, according to the single regression analysis, unlike the atmospheric pressure fluctuation, the atmospheric pressure dispersion degree does not actually increase. This is because the rate of change in altitude is constant, and the air pressure distribution of single regression analysis is also small. Therefore, although the single regression analysis increases the amount of calculation, it means that it is suitable for estimating the altitude error.

[高度誤差推定部15]
高度誤差推定部15は、高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差から「高度散布度」を算出し、当該高度散布度を「高度誤差」と推定する。算出された高度誤差は、地図アプリケーション部16へ出力される。
[Altitude error estimation unit 15]
The altitude error estimator 15 calculates an “altitude distribution degree” from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the distribution altitude resulting from the atmospheric pressure distribution degree from the target atmospheric pressure value. Is estimated as “altitude error”. The calculated altitude error is output to the map application unit 16.

高度散布度は、例えば以下の式によって算出される。
HRMS:高度散布度(m)
PRMS:気圧散布度(hPa)
Pb:基準気圧値(地上面の気圧値)
P:目標気圧値(高度推定すべき気圧値、例えば時系列最後の気圧値)
(Pb/P)(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:高度推定すべき目標気圧値に基づく「目標高度」
(Pb/(P−PRMS))(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:目標気圧値に気圧散布度が起因した「散布高度」
Temp:気温
HRMS=((Pb/(P−PRMS))(1/5.257)−(Pb/P)(1/5.257)
×(Temp+273.15))/0.0065
尚、前述の式によれば、「散布高度」は、(P−PRMS)によって、目標気圧値に気圧散布度を減算した値に基づくものであるが、勿論、加算した値に基づくものであってもよい。
The altitude spreading degree is calculated by the following formula, for example.
HRMS: High spread rate (m)
PRMS: Barometric pressure spread (hPa)
Pb: Reference atmospheric pressure value (atmospheric pressure value on the ground surface)
P: Target atmospheric pressure value (atmospheric pressure value to be estimated for altitude, for example, the last atmospheric pressure value in time series)
(Pb / P) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: "Target altitude" based on the target pressure value to be estimated
(Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: “Spreading altitude” due to the atmospheric pressure dispersion degree in the target atmospheric pressure value
Temp: temperature
HRMS = ((Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) -(Pb / P) (1 / 5.257) )
× (Temp + 273.15)) / 0.0065
In addition, according to the above formula, the “spreading altitude” is based on the value obtained by subtracting the air pressure scattering degree from the target air pressure value by (P-PRMS). May be.

基準気圧値Pb=1025.019hPa、気温Temp=20.0度とした場合、以下のように算出される。
(第1の気圧値列・静止・平均値)
HRMS=((1025.019/(1023.586-0.2060922))(1/5.257)
(1025.019/1023.586)(1/5.257))×(20+273.15))/0.0065
=1.73m
(第2の気圧値列・静止・平均値)
HRMS=0.25m
(第3の気圧値列・移動・平均値)
HRMS=3.6m
(第3の気圧値列・移動・単回帰分析)
HRMS=0.76m
When the reference atmospheric pressure value Pb = 1025.019 hPa and the temperature Temp = 20.0 degrees, it is calculated as follows.
(First barometric pressure value sequence, static, average value)
HRMS = ((1025.019 / (1023.586-0.2060922)) (1 / 5.257)
(1025.019 / 1023.586) (1 / 5.257) ) × (20 + 273.15)) / 0.0065
= 1.73m
(2nd barometric pressure value sequence, static, average value)
HRMS = 0.25m
(Third barometric pressure value sequence, movement, average value)
HRMS = 3.6m
(Third barometric pressure value sequence, movement, single regression analysis)
HRMS = 0.76m

高度誤差推定部15は、高度散布度HRMSを、高度推定の気圧値に対する高度誤差と推定する。ここで、高度誤差推定部15は、高度散布度HRMSに対して、HRMSの実数倍(1HRMS、2HRMS又は3HRMS)を、高度誤差とするものであってもよい。二乗平均平方根RMSについて、ある値と、その値の属する集団の平均値との差のRMSについては、標準偏差σに等しくなる。この場合、誤差を、σ、2σ、3σとして表現していると考えると分かりやすい。
例えば、2HRMSの場合、高度誤差は、以下のように推定される。
(第1の気圧値列・静止・平均値)
高度誤差=2×HRMS=2×1.73m=3.46m
(第2の気圧値列・静止・平均値)
高度誤差=2×HRMS=2×0.25m=0.50m
(第3の気圧値列・移動・単回帰分析)
高度誤差=2×HRMS=2×0.76m=1.52m
The altitude error estimation unit 15 estimates the altitude spread degree HRMS as an altitude error with respect to the altitude estimated atmospheric pressure value. Here, the altitude error estimation unit 15 may use an altitude error that is a real number multiple of HRMS (1 HRMS, 2 HRMS, or 3 HRMS) with respect to the altitude distribution HRMS. Regarding the root mean square RMS, the RMS of the difference between a certain value and the average value of the group to which the value belongs is equal to the standard deviation σ. In this case, it is easy to understand if the error is expressed as σ, 2σ, and 3σ.
For example, in the case of 2HRMS, the altitude error is estimated as follows.
(First barometric pressure value sequence, static, average value)
Altitude error = 2 x HRMS = 2 x 1.73m = 3.46m
(2nd barometric pressure value sequence, static, average value)
Altitude error = 2 x HRMS = 2 x 0.25m = 0.50m
(Third barometric pressure value sequence, movement, single regression analysis)
Altitude error = 2 x HRMS = 2 x 0.76m = 1.52m

第1の気圧値例と第2の気圧値例とを比較して、両方とも最後の気圧値では、「高度12m」として同じである。しかしながら、気圧変動によって、第2の気圧値列の方が、第1の気圧値列よりも高度誤差が小さいことが理解できる。   The first atmospheric pressure value example and the second atmospheric pressure value example are compared, and both are the same as “altitude 12 m” at the last atmospheric pressure value. However, it can be understood that the altitude error is smaller in the second atmospheric pressure value sequence than in the first atmospheric pressure value sequence due to atmospheric pressure fluctuation.

[地図アプリケーション部16]
地図アプリケーション部16は、気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を、当該気圧値に対応付けて記憶する。地図アプリケーション部16は、2次元又は3次元の地図データベース10を用いて、地図上に位置情報及び測位誤差半径を表示する。本発明によれば更に、地図上に高度誤差を表現することができる。勿論、地図アプリケーション部16を必須とすることなく、推定した高度及び高度誤差を紐付けて記録し、外部サーバへ送信するものであってもよい。
[Map application unit 16]
The map application unit 16 stores the position information and the positioning error radius measured by the positioning unit when measuring the atmospheric pressure value in association with the atmospheric pressure value. The map application unit 16 displays position information and a positioning error radius on a map using the two-dimensional or three-dimensional map database 10. Furthermore, according to the present invention, an altitude error can be expressed on a map. Of course, the estimated altitude and altitude error may be linked and recorded and transmitted to an external server without requiring the map application unit 16.

図5は、本発明によって高度及び誤差を表現した地図画像である。   FIG. 5 is a map image expressing altitude and error according to the present invention.

図5(a)によれば、2次元の地図画像について、画面左下に、建物の階数を表す縦の数字が表現されている。ここで、携帯端末を所持するユーザが4階に位置することを、黒色(白抜き)で表現している。また、高度誤差について、3階又は5階にも位置する可能性があることを、灰色で表現している。即ち、推定された高度誤差の下限〜上限に含まれる階数を、ユーザに明示することができる。   According to Fig.5 (a), about the two-dimensional map image, the vertical number showing the floor number of a building is represented by the screen lower left. Here, the fact that the user who owns the mobile terminal is located on the fourth floor is expressed in black (outlined). In addition, the altitude error is expressed in gray to indicate that it may be located on the third or fifth floor. That is, the rank included in the lower limit to the upper limit of the estimated altitude error can be clearly shown to the user.

例えば第1の気圧値列によれば、高度12mの位置で、高度誤差(2HRMS)=3.46mであると推定される。即ち、12±3.46mの幅を持った高度が推定される。建物のフロア高を3.5mと推定した場合、例えば高度12mは、4.4階(=12/3.5+1)と推定される。高度誤差=3.46mであるので、4階から±1階分が高度誤差となる。   For example, according to the first atmospheric pressure value sequence, it is estimated that the altitude error (2 HRMS) = 3.46 m at the altitude of 12 m. That is, the altitude with a width of 12 ± 3.46m is estimated. When the floor height of the building is estimated to be 3.5 m, for example, an altitude of 12 m is estimated to be 4.4 floors (= 12 / 3.5 + 1). Altitude error = 3.46m, so the ± 1st floor from the 4th floor is the altitude error.

図5(b)によれば、3次元の地図画像について、位置の測位誤差を底円面として、高度誤差を高さ方向に延ばした円柱を表現する。その円柱の中心は、測位位置及び高度によって表される点となる。このような3次元の地図画像を視認したユーザは、自らの位置及び高度と、その測位誤差及び高度誤差とを、一見して理解することができる。   According to FIG. 5B, a three-dimensional map image is represented by a cylinder in which the height error is extended in the height direction with the positioning error of the position as the bottom circle. The center of the cylinder is a point represented by the positioning position and altitude. A user who visually recognizes such a three-dimensional map image can understand the position and altitude of the user and the positioning error and altitude error at a glance.

<高度誤差の推定、位置の測位誤差を更に適用する実施形態>
前述の実施形態によれば、気圧センサによって計測された気圧値のみの変動に基づいて、高度誤差が推定される。そのために、気圧変化が不安定であるほど、その推定誤差も大きくなる。一方で、地上高の推定誤差は、水平方向の測位誤差の影響も受ける。具体的には、前述した地上高hを算出する式によれば、最後に計測された気圧値に対応する位置に基づく、基準気圧値(地上面における気圧値)を用いている。しかしながら、測位誤差(2DRMS等)の範囲における標高差が大きい場合(即ち基準気圧値の場所による差が大きい場合)、地上高の推定誤差も大きくなり、結果的に高度誤差も不安定となる。
<Embodiment to further apply altitude error estimation and positioning error>
According to the above-described embodiment, the altitude error is estimated based on the fluctuation of only the atmospheric pressure value measured by the atmospheric pressure sensor. For this reason, the estimation error becomes larger as the change in atmospheric pressure becomes more unstable. On the other hand, the ground level estimation error is also affected by the horizontal positioning error. Specifically, according to the above-described equation for calculating the ground height h, the reference atmospheric pressure value (atmospheric pressure value on the ground surface) based on the position corresponding to the last measured atmospheric pressure value is used. However, when the altitude difference in the range of the positioning error (2DRMS or the like) is large (that is, when the difference due to the location of the reference atmospheric pressure value is large), the estimation error of the ground height becomes large, and as a result, the altitude error becomes unstable.

[標高値取得部17]
標高値取得部17は、位置情報を中心として、測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得する。標高データベースのような外部データベースは、例えば5m×5mメッシュ毎に標高値を蓄積しているとする。これに対し、標高値取得部17は、位置情報とその測位誤差によって導出された範囲に含まれる1つ以上のメッシュについて、各標高値を取得する。
[Altitude value acquisition unit 17]
The elevation value acquisition unit 17 acquires a plurality of elevation values included in the positioning error radius with the position information as a center. Assume that an external database such as an altitude database stores altitude values for every 5 m × 5 m mesh, for example. On the other hand, the elevation value acquisition unit 17 acquires each elevation value for one or more meshes included in the range derived from the position information and its positioning error.

例えば、位置情報の誤差が12.5mである場合、標高値が5m×5mのタイル単位で表現されているとすると、当該位置を中心とした円の範囲に含まれる25個の標高値が取得される。
3.00m、2.80m、2.80m、2.80m、3.08m、3.08m、3.08m、3.08m、3.74m、
3.74m、3.74m、3.74m、3.04m、3.98m、2.72m、2.67m、2.74m、2.81m、
2.86m、2.91m、2.83m、3.00m、3.10m、3.12m、2.80m
For example, if the position information error is 12.5m and the elevation value is expressed in tile units of 5m x 5m, 25 elevation values included in the circle range centered on the location are acquired. The
3.00m, 2.80m, 2.80m, 2.80m, 3.08m, 3.08m, 3.08m, 3.08m, 3.74m,
3.74m, 3.74m, 3.74m, 3.04m, 3.98m, 2.72m, 2.67m, 2.74m, 2.81m,
2.86m, 2.91m, 2.83m, 3.00m, 3.10m, 3.12m, 2.80m

[標高散布度算出部18]
標高散布度算出部18は、複数の各標高値と、それら複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出する。「標高散布度」とは、各標高値とモデル標高値との差の二乗平均平方根ARMSである。また、「モデル標高値」とは、複数の標高値に対する平均値である。標高散布度の算出方法は、前述した気圧散布度の算出方法(モデル気圧値が平均値の場合)と全く同じである。前述の標高値列によれば、標高散布度ARMS=0.375mとなる。
[Altitude distribution calculation unit 18]
The altitude spread degree calculation unit 18 calculates an altitude spread degree based on a difference between each of the plurality of elevation values and a model elevation value calculated from the plurality of elevation values. The “elevation spread degree” is the root mean square ARMS of the difference between each elevation value and the model elevation value. The “model elevation value” is an average value for a plurality of elevation values. The calculation method of the altitude distribution is exactly the same as the calculation method of the atmospheric pressure distribution described above (when the model atmospheric pressure value is an average value). According to the above-mentioned altitude value sequence, the altitude spread degree ARMS = 0.375 m.

標高散布度算出部18を用いた場合、高度誤差推定部15は、「高度散布度HRMS」及び「標高散布度ARMS」に基づいて、高度推定の気圧値に対する高度誤差を推定する。具体的には、高度誤差推定部15は、高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と当該目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度との差である高度散布度HRMSと、標高散布度とにおける二乗和の平方根を、「累積高度散布度CRMS」とする。
CRMS=Sqrt(HRMS2+ARMS2
HRMS=1.73m、ARMS=0.75mである場合、CRMS=1.89mとなる。
高度誤差推定部15は、累積高度散布度CRMSを、高度推定の気圧値に対する高度誤差と推定する。
When the altitude spread degree calculation unit 18 is used, the altitude error estimation unit 15 estimates an altitude error with respect to the altitude estimated atmospheric pressure value based on the “altitude spread degree HRMS” and the “altitude spread degree ARMS”. Specifically, the altitude error estimator 15 includes an altitude distribution degree HRMS, which is a difference between a target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and an application altitude resulting from the atmospheric pressure distribution degree from the target atmospheric pressure value, and altitude distribution. The square root of the sum of squares in degrees is defined as “cumulative height dispersion degree CRMS”.
CRMS = Sqrt (HRMS 2 + ARMS 2 )
When HRMS = 1.73m and ARMS = 0.75m, CRMS = 1.89m.
The altitude error estimation unit 15 estimates the accumulated altitude distribution degree CRMS as an altitude error with respect to the altitude estimated atmospheric pressure value.

<地図上の位置情報の補正>
図6は、推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第1の説明図である。
<Correction of location information on the map>
FIG. 6 is a first explanatory diagram for correcting the position information determined from the estimated ground height and altitude errors.

本発明の地図アプリケーション部16は、測位部からの位置情報(緯度、経度、測位誤差)と、高度推定部13からの高度(地上高)と、高度誤差推定部からの誤差とを入力し、地図データベース10を参照して、地図上の位置情報を補正することができる。   The map application unit 16 of the present invention inputs the position information (latitude, longitude, positioning error) from the positioning unit, the altitude (ground height) from the altitude estimating unit 13, and the error from the altitude error estimating unit, With reference to the map database 10, the position information on the map can be corrected.

具体的には、地図アプリケーション部16は、地図データベース10を用いて、位置情報(緯度、経度)を中心に、その測位誤差を半径とする円内の建物情報を検索し、建物の地上高(最大階数や地下の階数等)を取得する。また、推定された高度及び高度誤差から、地上高の高度誤差の幅を算出する。そして、地図アプリケーション部16は、測位誤差を表す円の領域内で、地上高の高度誤差の幅に含まれる建物情報のみに、その位置情報をフォーカスする。この結果、ユーザに対して、絞り込んで表示した位置情報を明示することができる。   Specifically, the map application unit 16 uses the map database 10 to search for building information in a circle centered on position information (latitude and longitude) and whose positioning error is a radius, Acquire the maximum number of floors and basement floors). Moreover, the range of the height error of the ground height is calculated from the estimated height and the height error. Then, the map application unit 16 focuses the position information only on the building information included in the altitude error width of the ground height within the circle area representing the positioning error. As a result, the position information narrowed down and displayed can be clearly shown to the user.

図6によれば、推定された高度(例えば地上高12m)及び高度誤差(例えば±3.5m)から、地上高の高度誤差の幅(例えば8.5〜15.5m)を算出する。また、図6によれば、位置情報の誤差円内の建物情報として、地上高53mの建物と、地上高7mの建物とが検索されている。このとき、推定地上高は8.5m以上であるため、地上面レベルでもないし、地上高7mの建物内でもないことを推定できる。そのため、地図アプリケーション部16は、推定地上高幅8.5〜15.5mであっても矛盾がない、地上高53mの建物の位置に、位置情報(緯度、経度)をフォーカスすることができる。   According to FIG. 6, the range of the height error (for example, 8.5 to 15.5 m) of the ground height is calculated from the estimated height (for example, the height of 12 m) and the height error (for example, ± 3.5 m). Further, according to FIG. 6, a building with a ground height of 53 m and a building with a height of 7 m are searched for as building information in the error circle of the position information. At this time, since the estimated ground height is 8.5 m or more, it can be estimated that it is not at the ground level or in a building having a height of 7 m. Therefore, the map application unit 16 can focus the position information (latitude and longitude) on the position of the building having a ground height of 53 m, which is consistent even if the estimated ground height is 8.5 to 15.5 m.

図7は、推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第2の説明図である。   FIG. 7 is a second explanatory diagram for correcting position information determined from estimated ground height and altitude errors.

図7によれば、位置情報の誤差円内の建物情報として、地上高53mの建物と、地上高18mの建物とが検索されている。このとき、地図アプリケーション部16は、推定地上高幅8.5〜15.5mであっても矛盾がない、地上高53mの建物と地上高18mの建物の両方の位置に、位置情報(緯度、経度)をフォーカスすることができる。   According to FIG. 7, a building with a ground height of 53 m and a building with a ground height of 18 m are retrieved as building information in the error circle of the position information. At this time, the map application unit 16 provides position information (latitude and longitude) to the positions of both the building with the ground height of 53 m and the building with the ground height of 18 m, which is consistent even if the estimated ground height is 8.5 to 15.5 m. Can focus.

図8は、推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第3の説明図である。   FIG. 8 is a third explanatory diagram for correcting the position information determined from the estimated ground height and altitude errors.

図8によれば、推定された高度(例えば地上高-12m)及び高度誤差(例えば±3.5m)から、地上高の高度誤差の幅(例えば-15.5〜-8.5m)を算出する。ここで、位置情報の誤差円内の建物情報として、地下を有する建物がなかったとする。このとき、誤差円の周辺近隣(例えば測位誤差の2倍を半径とする円内)に適合する建物がある場合は、その建物へ位置情報をフォーカスすることもできる。図8によれば、地図アプリケーション部16は、推定地上高幅-15.5〜-8.5mであっても矛盾がない、地下5階(-20m)の建物の位置に、位置情報(緯度、経度)をフォーカスすることができる。   According to FIG. 8, the range of height error (for example, −15.5 to −8.5 m) of the ground height is calculated from the estimated height (for example, ground height of −12 m) and the height error (for example, ± 3.5 m). Here, it is assumed that there is no building having a basement as building information in the error circle of the position information. At this time, if there is a building that fits in the vicinity of the error circle (for example, in a circle having a radius of twice the positioning error), the position information can be focused on that building. According to FIG. 8, the map application unit 16 has position information (latitude and longitude) in the position of the building on the 5th basement floor (−20 m), which is consistent even if the estimated ground height is −15.5 to −8.5 m. Can be focused.

図9は、推定された地上高及び高度誤差から測位された位置情報を補正する第4の説明図である。   FIG. 9 is a fourth explanatory diagram for correcting the position information measured from the estimated ground height and altitude error.

推定された高度誤差の幅に0mを含む場合、地図アプリケーション部16は、位置情報を補正する必要はない。図9によれば、川にかけられた地上高8m程度の橋などがあり、推定地上高幅が地上レベルを含むことに矛盾するエリアがある場合は、地上高0mの位置に、位置情報を補正することも好ましい。   When the estimated altitude error width includes 0 m, the map application unit 16 does not need to correct the position information. According to Fig. 9, if there is a bridge with a ground height of about 8m over the river and there is an area where the estimated ground height is inconsistent with the ground level, the position information is corrected at the position of the ground height of 0m. It is also preferable to do.

以上、詳細に説明したように、本発明の高度推定装置、プログラム及び方法によれば、気圧値によって地上高を推定する際に、その気圧値によって算出された高度が含む誤差を推定することができる。これによって、その高度を利用する位置サービスの提供を受けているユーザにとっても、その誤差を許容しながら位置サービスを受けることができる。   As described above in detail, according to the altitude estimation device, program, and method of the present invention, when the ground height is estimated from the atmospheric pressure value, an error included in the altitude calculated from the atmospheric pressure value can be estimated. it can. As a result, the user who receives the location service using the altitude can receive the location service while allowing the error.

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。   Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

1 高度推定サーバ
10 地図データベース
11 気圧値取得部
12 位置情報取得部
13 高度推定部
14 気圧散布度算出部
15 高度誤差推定部
16 地図アプリケーション部
17 標高値取得部
18 標高散布度算出部
2 携帯端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Altitude estimation server 10 Map database 11 Atmospheric pressure value acquisition part 12 Position information acquisition part 13 Altitude estimation part 14 Atmospheric pressure dispersion degree calculation part 15 Altitude error estimation part 16 Map application part 17 Elevation value acquisition part 18 Altitude dispersion degree calculation part 2 Mobile terminal

Claims (13)

気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する高度推定装置であって、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定する高度推定手段と、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出する気圧散布度算出手段と、
前記位置情報を中心として、前記測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得する標高値取得手段と、
複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出する標高散布度算出手段と、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に前記気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び前記標高散布度に基づいて高度誤差を推定する高度誤差推定手段と
を有することを特徴とする高度推定装置。
An altitude estimation device that stores each barometric pressure value measured by a barometric sensor in association with position information and a positioning error radius measured by a positioning unit when measuring the barometric pressure value, and estimates an altitude and an error,
Altitude estimation means for estimating altitude from the target atmospheric pressure value among a plurality of atmospheric pressure values,
A pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution based on a difference between a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values;
Elevation value acquisition means for acquiring a plurality of elevation values included in the positioning error radius around the position information;
An elevation scatter degree calculating means for calculating an elevation scatter degree based on a difference between each of the plurality of elevation values and a model elevation value calculated from the plurality of elevation values;
The altitude spreading degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spreading altitude caused by the atmospheric pressure spreading degree for the target atmospheric pressure value, and based on the altitude spreading degree and the altitude spreading degree. And an altitude error estimating means for estimating altitude error.
前記気圧散布度算出手段について、前記気圧散布度は、各気圧値と前記モデル気圧値との差の二乗平均平方根である
ことを特徴とする請求項1に記載の高度推定装置。
The altitude estimation device according to claim 1, wherein the atmospheric pressure dispersion degree is a root mean square of a difference between each atmospheric pressure value and the model atmospheric pressure value.
前記気圧散布度算出手段について、前記モデル気圧値は、前記複数の気圧値に対する平均値、又は、単回帰分析に基づく推定値である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の高度推定装置。
The altitude estimation device according to claim 1 or 2, wherein the model atmospheric pressure value is an average value for the plurality of atmospheric pressure values or an estimated value based on a single regression analysis. .
前記高度誤差推定手段における前記散布高度は、前記目標気圧値に前記気圧散布度を加算又は減算した値に基づくものである
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の高度推定装置。
The altitude according to any one of claims 1 to 3, wherein the scattering altitude in the altitude error estimating means is based on a value obtained by adding or subtracting the atmospheric pressure spreading degree to the target atmospheric pressure value. Estimating device.
前記高度誤差推定手段は、
HRMS:高度散布度(m)
PRMS:気圧散布度(hPa)
Pb:基準気圧値(地上面の気圧値)
P:目標気圧値(高度推定すべき気圧値、例えば時系列最後の気圧値)
(Pb/P)(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度
(Pb/(P−PRMS))(1/5.257)×(Temp+273.15))/0.0065
:目標気圧値に気圧散布度が起因した散布高度
Temp:気温
HRMS=((Pb/(P−PRMS))(1/5.257)−(Pb/P)(1/5.257)
×(Temp+273.15))/0.0065
であり、前記高度散布度を前記高度誤差と推定する
ことを特徴とする請求項4に記載の高度推定装置。
The altitude error estimating means includes
HRMS: High spread rate (m)
PRMS: Barometric pressure spread (hPa)
Pb: Reference atmospheric pressure value (atmospheric pressure value on the ground surface)
P: Target atmospheric pressure value (atmospheric pressure value to be estimated for altitude, for example, the last atmospheric pressure value in time series)
(Pb / P) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: Target altitude based on target pressure value to be estimated
(Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) x (Temp + 273.15)) / 0.0065
: Spraying altitude caused by atmospheric pressure spreading degree to target air pressure value
Temp: temperature
HRMS = ((Pb / (P-PRMS)) (1 / 5.257) -(Pb / P) (1 / 5.257) )
× (Temp + 273.15)) / 0.0065
The altitude estimation apparatus according to claim 4, wherein the altitude distribution degree is estimated as the altitude error.
前記高度誤差推定手段は、前記高度散布度HRMSに対して、HRMSの実数倍を、高度誤差とする
ことを特徴とする請求項5に記載の高度推定装置。
6. The altitude estimation apparatus according to claim 5, wherein the altitude error estimation means sets the altitude error to a real number multiple of HRMS with respect to the altitude distribution degree HRMS.
前記標高散布度算出手段について、前記標高散布度は、各標高値と前記モデル標高値との差の二乗平均平方根である
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の高度推定装置。
For the altitude spraying calculation means, the altitude degree of dispersion is high according to any one of claims 1 6, characterized in that the root mean square of the difference between the model altitude value and each altitude value Estimating device.
前記高度誤差推定手段は、高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と当該目標気圧値に前記気圧散布度が起因した散布高度との差と、前記標高散布度とにおける二乗和の平方根を累積高度散布度とし、該累積高度散布度に基づいて高度誤差を推定する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の高度推定装置。
The altitude error estimating means accumulates a difference between a target altitude based on a target atmospheric pressure value to be estimated and an altitude distribution resulting from the atmospheric air pressure distribution from the target atmospheric pressure value, and a square root of a sum of squares in the altitude distribution. The altitude estimation apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein an altitude error is estimated based on the accumulated altitude spreading degree.
前記標高散布度算出手段について、前記モデル標高値は、前記複数の標高値に対する平均値である
ことを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の高度推定装置。
The altitude estimation apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the model altitude value is an average value with respect to the plurality of altitude values with respect to the altitude distribution degree calculation means.
2次元又は3次元の地図データベースと、
前記地図データベースの地図上に、前記位置情報及び前記測位誤差半径と、前記高度誤差とを表現した地図を生成する地図アプリケーション手段と
を更に有することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の高度推定装置。
A 2D or 3D map database;
On the map of the map database, and the position information and the positioning error radius, any one of claims 1 to 9, further comprising a map application means for generating a map that expresses said altitude error 1 The altitude estimation apparatus according to the item.
前記地図アプリケーション手段は、前記地図データベースを用いて、前記位置情報及び前記測位誤差半径に基づく範囲に含まれる建物の中で、推定された前記高度及び高度誤差に適合する1つ以上の建物を検索し、その建物に位置情報をフォーカスする
ことを特徴とする請求項10に記載の高度推定装置。
The map application means uses the map database to search for one or more buildings that match the estimated altitude and altitude error among the buildings included in the range based on the location information and the positioning error radius. 11. The altitude estimation apparatus according to claim 10 , wherein position information is focused on the building.
気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する高度推定装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定する高度推定手段と、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出する気圧散布度算出手段と、
前記位置情報を中心として、前記測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得する標高値取得手段と、
複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出する標高散布度算出手段と、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に前記気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び前記標高散布度に基づいて高度誤差を推定する高度誤差推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
A computer mounted in an altitude estimation device that estimates the altitude and error by storing each barometric pressure value measured by the barometric sensor in association with the position information and positioning error radius measured by the positioning unit when measuring the barometric pressure value. Is a program that allows
Altitude estimation means for estimating altitude from the target atmospheric pressure value among a plurality of atmospheric pressure values,
A pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution based on a difference between a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values;
Elevation value acquisition means for acquiring a plurality of elevation values included in the positioning error radius around the position information;
An elevation scatter degree calculating means for calculating an elevation scatter degree based on a difference between each of the plurality of elevation values and a model elevation value calculated from the plurality of elevation values;
The altitude spreading degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spreading altitude caused by the atmospheric pressure spreading degree for the target atmospheric pressure value, and based on the altitude spreading degree and the altitude spreading degree. program for causing a computer to function as a highly error estimating means for estimating the altitude error Te.
気圧センサによって計測された気圧値に、当該気圧値の計測時に測位部によって計測された位置情報及び測位誤差半径を対応付けて記憶し、高度及び誤差を推定する装置の高度推定方法であって、
前記装置は、
複数の気圧値の中の目標気圧値から、高度を推定し、
複数の各気圧値と、該複数の気圧値から算出されるモデル気圧値との差に基づく気圧散布度を算出し、
前記位置情報を中心として、前記測位誤差半径に含まれる複数の標高値を取得すると共に、複数の各標高値と、該複数の標高値から算出されるモデル標高値との差に基づく標高散布度を算出し、
高度推定すべき目標気圧値に基づく目標高度と、当該目標気圧値に前記気圧散布度が起因した散布高度との差から、高度散布度を算出し、当該高度散布度及び前記標高散布度に基づいて高度誤差を推定する
ように実行することを特徴とする装置の高度推定方法。
An altitude estimation method for an apparatus that stores each atmospheric pressure value measured by an atmospheric pressure sensor in association with position information and a positioning error radius measured by a positioning unit when measuring the atmospheric pressure value, and estimates an altitude and an error. ,
The device is
Estimate altitude from the target pressure value among multiple pressure values ,
Calculating a pressure dispersion degree based on a difference between each of a plurality of pressure values and a model pressure value calculated from the plurality of pressure values ;
Elevation scatter degree based on the difference between each of the plurality of elevation values and the model elevation value calculated from the plurality of elevation values while obtaining the plurality of elevation values included in the positioning error radius with the position information as a center To calculate
The altitude spreading degree is calculated from the difference between the target altitude based on the target atmospheric pressure value to be estimated and the spreading altitude caused by the atmospheric pressure spreading degree for the target atmospheric pressure value, and based on the altitude spreading degree and the altitude spreading degree. to estimate the altitude error Te
An altitude estimation method for an apparatus, which is executed as follows.
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