JP6745017B2 - 歩行者推測航法用の技術 - Google Patents
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Description
[実施例]
Claims (26)
- ユーザの位置を判定するためのモバイルコンピューティングデバイスであって、前記モバイルコンピューティングデバイスは、
前記モバイルコンピューティングデバイスの慣性特性を検知する複数の慣性センサと、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する歩行分類モジュールであって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、歩行分類モジュールと、
検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出するステップ検出モジュールと、
前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する進行方向判定モジュールと、
判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する位置判定モジュールと
を備え、
前記ユーザの前記歩行を判定することは、決定木及び検知された前記慣性特性に基づいて、前記ユーザの前記歩行を分類することを含み、
前記決定木は、検知された前記慣性特性の複数のパラメータに基づいて、前記ユーザの前記歩行を、前記第1の歩行又は前記第2の歩行として識別し、
前記複数のパラメータには、前記モバイルコンピューティングデバイスの振り子運動の平均間隔、前記モバイルコンピューティングデバイスの振り子運動の平均ピーク、及び予め定義された期間における前記モバイルコンピューティングデバイスの軸方向運動量が含まれる、モバイルコンピューティングデバイス。 - 前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出することは、
前記ユーザの前記歩行が、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す前記第2の歩行であるという判定に応答して、検知された前記慣性特性に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定することと、
第1のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第1の加速度関数を生成することと、
第2のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第2の加速度関数を生成することであって、前記第1のローパスフィルタは前記第2のローパスフィルタより高いカットオフ周波数を有する、生成することと、
前記第1の加速度関数及び前記第2の加速度関数に基づいて、正弦関数を判定することと、
前記正弦関数の各ピークを、異なる物理的なステップに対応するものとして識別することと
を含む、請求項1に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - ユーザの位置を判定するためのモバイルコンピューティングデバイスであって、前記モバイルコンピューティングデバイスは、
前記モバイルコンピューティングデバイスの慣性特性を検知する複数の慣性センサと、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する歩行分類モジュールであって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、歩行分類モジュールと、
検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出するステップ検出モジュールと、
前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する進行方向判定モジュールと、
判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する位置判定モジュールと
を備え、
前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出することは、
前記ユーザの前記歩行が、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す前記第2の歩行であるという判定に応答して、検知された前記慣性特性に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定することと、
第1のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第1の加速度関数を生成することと、
第2のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第2の加速度関数を生成することであって、前記第1のローパスフィルタは前記第2のローパスフィルタより高いカットオフ周波数を有する、生成することと、
前記第1の加速度関数及び前記第2の加速度関数に基づいて、正弦関数を判定することと、
前記正弦関数の各ピークを、異なる物理的なステップに対応するものとして識別することと
を含む、モバイルコンピューティングデバイス。 - 前記正弦関数の独立変数は、前記ユーザの腕と重力の方向との間の角度を示す、請求項2または3に記載のモバイルコンピューティングデバイス。
- 前記第1の加速度関数は、SA(k)=γ1×αmag(k)+(1−γ1)×αmag(k−1)に従って生成され、前記第2の加速度関数は、SB(k)=γ2×αmag(k)+(1−γ2)×αmag(k−1)に従って生成され、前記正弦関数は、cos(θk)=|SA(k)×SB(k)|/(|SA(k)|×|SB(k)|)に従って判定され、ここで、
SA(k)は、前記第1の加速度関数であり、
SB(k)は、前記第2の加速度関数であり、
γ1は、前記第1のローパスフィルタの第1のフィルタリングパラメータであり、
γ2は、前記第2のローパスフィルタの第2のフィルタリングパラメータであり、
αmag(k)は、ステップkでの前記加速度の大きさであり、
αmag(k−1)は、直前のステップk−1での前記加速度の大きさである、請求項2または3に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - 前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することは、前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの速度を判定することを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のモバイルコンピューティングデバイス。
- 前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記速度を判定することは、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定することと、
前記モバイルコンピューティングデバイスの判定された前記加速度を、前記モバイルコンピューティングデバイスの座標系から、地球座標系における加速度に変換することと、
地球座標系における速度を判定するために地球座標系における前記加速度を積分することであって、前記加速度の積分の間隔は、判定された前記ユーザの前記歩行に対応するユーザ歩行モデルに基づいている、積分することと
を含む、請求項6に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - ユーザの位置を判定するためのモバイルコンピューティングデバイスであって、前記モバイルコンピューティングデバイスは、
前記モバイルコンピューティングデバイスの慣性特性を検知する複数の慣性センサと、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する歩行分類モジュールであって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、歩行分類モジュールと、
検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出するステップ検出モジュールと、
前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する進行方向判定モジュールと、
判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する位置判定モジュールと
を備え、
前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することは、前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの速度を判定することを含み、
前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記速度を判定することは、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定することと、
前記モバイルコンピューティングデバイスの判定された前記加速度を、前記モバイルコンピューティングデバイスの座標系から、地球座標系における加速度に変換することと、
地球座標系における速度を判定するために地球座標系における前記加速度を積分することであって、前記加速度の積分の間隔は、判定された前記ユーザの前記歩行に対応するユーザ歩行モデルに基づいている、積分することと
を含み、
前記第1の歩行の場合の前記加速度の積分の間隔は、前記第2の歩行の場合の前記加速度の積分の間隔と異なる、モバイルコンピューティングデバイス。 - 検知された前記慣性特性に基づいて、前記ユーザの前記未補正進行方向を判定するために、磁気測定値を利用するかどうかを判定する磁気歪み検出モジュールをさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載のモバイルコンピューティングデバイス。
- 前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することは、前記磁気測定値を利用しないという判定に応答して、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度及び方向を示すデータに基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することを含み、
前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することは、前記磁気測定値を利用するという判定に応答して、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度及び前記方向を示すデータ、並びに前記モバイルコンピューティングデバイスの近辺の磁場に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定することを含む、請求項9に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - 前記磁気測定値を利用するかどうかを判定することは、
前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定することと、
前記モバイルコンピューティングデバイスの近辺の磁場を検知することと、
前記加速度の大きさが加速度閾値を超えていない、且つ前記磁場の大きさが磁気閾値を超えていないという判定に応答して、前記加速度の方向と前記磁場の方向との間の伏角を判定することと、
前記伏角を期待伏角と比較することと
を含む、請求項9に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - 前記ユーザの前記歩行を判定し、前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出し、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定し、前記ユーザの前記推定位置を判定することは、
前記ユーザの歩行を判定し、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出し、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定し、前記ユーザが進んだ複数の一連の物理的なステップのそれぞれに対して、前記ユーザの推定位置を判定することを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - 判定された前記ユーザの前記未補正進行方向と、前記ユーザの直前の物理的なステップにおける前記モバイルコンピューティングデバイスの直前の方向に対する、前記モバイルコンピューティングデバイスの方向の変化とに基づいて、前記ユーザの進行方向を判定するためにカルマンフィルタを適用するカルマンフィルタモジュールをさらに備え、
前記ユーザの前記推定位置を判定することは、判定された前記ユーザの前記進行方向に基づいて前記ユーザの前記推定位置を判定することを含む、請求項12に記載のモバイルコンピューティングデバイス。 - モバイルコンピューティングデバイスによりユーザの位置を判定するための方法であって、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、及び前記モバイルコンピューティングデバイスの検知された慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する段階であって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する段階と
を備え、
前記ユーザの前記歩行を判定する段階は、決定木及び検知された前記慣性特性に基づいて、前記ユーザの前記歩行を分類する段階を含み、
前記決定木は、検知された前記慣性特性の複数のパラメータに基づいて、前記ユーザの前記歩行を、前記第1の歩行又は前記第2の歩行として識別し、
前記複数のパラメータには、前記モバイルコンピューティングデバイスの振り子運動の平均間隔、前記モバイルコンピューティングデバイスの振り子運動の平均ピーク、及び予め定義された期間における前記モバイルコンピューティングデバイスの軸方向運動量が含まれる、方法。 - 前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出する段階は、
前記ユーザの前記歩行が、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す前記第2の歩行であるという判定に応答して、検知された前記慣性特性に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定する段階と、
第1のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第1の加速度関数を生成する段階と、
第2のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第2の加速度関数を生成する段階であって、前記第1のローパスフィルタは前記第2のローパスフィルタより高いカットオフ周波数を有する、生成する段階と、
前記第1の加速度関数及び前記第2の加速度関数に基づいて、正弦関数を判定する段階と、
前記正弦関数の各ピークを、異なる物理的なステップに対応するものとして識別する段階と
を含む、請求項14に記載の方法。 - モバイルコンピューティングデバイスによりユーザの位置を判定するための方法であって、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、及び前記モバイルコンピューティングデバイスの検知された慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する段階であって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する段階と
を備え、
前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出する段階は、
前記ユーザの前記歩行が、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す前記第2の歩行であるという判定に応答して、検知された前記慣性特性に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定する段階と、
第1のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第1の加速度関数を生成する段階と、
第2のローパスフィルタを前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度に適用して、第2の加速度関数を生成する段階であって、前記第1のローパスフィルタは前記第2のローパスフィルタより高いカットオフ周波数を有する、生成する段階と、
前記第1の加速度関数及び前記第2の加速度関数に基づいて、正弦関数を判定する段階と、
前記正弦関数の各ピークを、異なる物理的なステップに対応するものとして識別する段階と
を含む、方法。 - 前記第1の加速度関数は、SA(k)=γ1×αmag(k)+(1−γ1)×αmag(k−1)に従って生成され、前記第2の加速度関数は、SB(k)=γ2×αmag(k)+(1−γ2)×αmag(k−1)に従って生成され、前記正弦関数は、cos(θk)=|SA(k)×SB(k)|/(|SA(k)|×|SB(k)|)に従って判定され、ここで、
SA(k)は、前記第1の加速度関数であり、
SB(k)は、前記第2の加速度関数であり、
γ1は、前記第1のローパスフィルタの第1のフィルタリングパラメータであり、
γ2は、前記第2のローパスフィルタの第2のフィルタリングパラメータであり、
αmag(k)は、ステップkでの前記加速度の大きさであり、
αmag(k−1)は、直前のステップk−1での前記加速度の大きさである、請求項15または16に記載の方法。 - 前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階は、前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの速度を判定する段階を含む、請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記速度を判定する段階は、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスの判定された前記加速度を、前記モバイルコンピューティングデバイスの座標系から、地球座標系における加速度に変換する段階と、
地球座標系における速度を判定するために地球座標系における前記加速度を積分する段階であって、前記加速度の積分の間隔は、判定された前記ユーザの前記歩行に対応するユーザ歩行モデルに基づいている、積分する段階と
を含む、請求項18に記載の方法。 - モバイルコンピューティングデバイスによりユーザの位置を判定するための方法であって、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、及び前記モバイルコンピューティングデバイスの検知された慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスのユーザの歩行を判定する段階であって、前記歩行は、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に保持していることを示す第1の歩行、及び、前記ユーザが歩行中に前記モバイルコンピューティングデバイスを前記ユーザの横に沿って揺り動かしていることを示す第2の歩行のうち一方である、判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、検知された前記慣性特性及び判定された前記ユーザの前記歩行に基づいて、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、前記物理的なステップの方向を示す、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスにより、判定された前記ユーザの前記未補正進行方向、前記ユーザの推定歩幅、及び直前の物理的なステップにおける前記ユーザの直前の位置に基づいて、前記ユーザの推定位置を判定する段階と
を備え、
前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階は、前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの速度を判定する段階を含み、
前記方向における前記モバイルコンピューティングデバイスの前記速度を判定する段階は、
検知された前記慣性特性に基づいて、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスの判定された前記加速度を、前記モバイルコンピューティングデバイスの座標系から、地球座標系における加速度に変換する段階と、
地球座標系における速度を判定するために地球座標系における前記加速度を積分する段階であって、前記加速度の積分の間隔は、判定された前記ユーザの前記歩行に対応するユーザ歩行モデルに基づいている、積分する段階と
を含み、
前記第1の歩行の場合の前記加速度の積分の間隔は、前記第2の歩行の場合の前記加速度の積分の間隔と異なる、方法。 - 前記モバイルコンピューティングデバイスにより、検知された前記慣性特性に基づいて、前記ユーザの前記未補正進行方向を判定するために、磁気測定値を利用するかどうかを判定する段階をさらに備える、請求項14から20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階は、前記磁気測定値を利用しないという判定に応答して、前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度及び方向を示すデータに基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階を含み、
前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階は、前記磁気測定値を利用するという判定に応答して、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記加速度及び前記方向を示すデータ、並びに前記モバイルコンピューティングデバイスの近辺の磁場に基づき、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階を含む、請求項21に記載の方法。 - 前記磁気測定値を利用するかどうかを判定する段階は、
前記モバイルコンピューティングデバイスの加速度を判定する段階と、
前記モバイルコンピューティングデバイスの近辺の磁場を検知する段階と、
前記加速度の大きさが加速度閾値を超えていない、且つ前記磁場の大きさが磁気閾値を超えていないという判定に応答して、前記加速度の方向と前記磁場の方向との間の伏角を判定する段階と、
前記伏角を期待伏角と比較する段階と
を含む、請求項22に記載の方法。 - 前記ユーザの前記歩行を判定する段階、前記ユーザが前記物理的なステップをしたことを検出する段階、前記モバイルコンピューティングデバイスの前記未補正進行方向を判定する段階、及び前記ユーザの前記推定位置を判定する段階は、
前記ユーザの歩行を判定する段階、前記ユーザが物理的なステップをしたことを検出する段階、前記モバイルコンピューティングデバイスの未補正進行方向を判定する段階、及び前記ユーザが進んだ複数の一連の物理的なステップのそれぞれに対して、前記ユーザの推定位置を判定する段階を含む、請求項14から23のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項14から24のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項25に記載のプログラムを格納する、
コンピュータ可読記憶媒体。
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