JP7156445B1

JP7156445B1 - 携帯端末、歩行ロボット、プログラム、および位置演算支援方法

Info

Publication number: JP7156445B1
Application number: JP2021084072A
Authority: JP
Inventors: 岳洋大橋; 知明武輪; 亘辻田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2041-05-18
Also published as: CN115371667A; JP2022177656A

Abstract

【課題】姿勢の変化を検出する精度を向上できる携帯端末、歩行ロボット、プログラム、および位置演算支援方法を提供する。【解決手段】携帯端末は、筐体部と、歩行によって筐体部が移動される際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と歩行動作検出部が第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、第１時刻と第２時刻との間に姿勢推定部が推定した筐体部の姿勢の変動量に基づいて、第１歩行動作と第２歩行動作との間に筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、を備えた。【選択図】図２

Description

本開示は、携帯端末、歩行ロボット、プログラム、および位置演算支援方法に関する。

特許文献１は、携帯端末を開示する。当該携帯端末は、姿勢に応じて補正した角速度の検出値を用いて、進行方向を推定し得る。

特開２０１６－０５７２０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の携帯端末において、例えば、人の歩行動作によって携帯端末の姿勢が変化した場合、携帯端末の検出誤差が重畳する。このため、進行方向の推定精度が低下する。

本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、姿勢の変化を検出する精度を向上できる携帯端末、歩行ロボット、プログラム、および位置演算支援方法を提供することである。

本開示に係る携帯端末は、筐体部と、歩行によって前記筐体部が移動される際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、前記筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、前記進行方向出力部が出力する前記筐体部の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体部の位置を演算する位置演算部と、を備えた。
また、本開示に係る携帯端末は、筐体部と、歩行によって前記筐体部が移動される際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、前記筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、を備え、前記進行方向出力部は、前記姿勢変化検出部が前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体部の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する。

本開示に係る歩行ロボットは、複数の脚によって歩行することで移動する歩行筐体部と、前記歩行筐体部が移動する際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、前記歩行筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記歩行筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記歩行筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記歩行筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記歩行筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記歩行筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、前記進行方向出力部が出力する前記歩行筐体部の進行方向を含む情報に基づいて前記歩行筐体部の位置を演算する位置演算部と、を備えた。
また、本開示に係る歩行ロボットは、複数の脚によって歩行することで移動する歩行筐体部と、前記歩行筐体部が移動する際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、前記歩行筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記歩行筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記歩行筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記歩行筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記歩行筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記歩行筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、を備え、前記進行方向出力部は、前記姿勢変化検出部が前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記歩行筐体部の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する。

本開示に係るプログラムは、筐体に設けられたコンピュータに、歩行によって前記筐体が移動される際の歩行動作を検出する歩行検出ステップと、前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定ステップと、前記歩行検出ステップにおいて第１歩行動作が検出された第１時刻と前記歩行検出ステップにおいて前記第１歩行動作の後の第２歩行動作が検出された第２時刻との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、前記姿勢推定ステップにおいて前記第１時刻と前記第２時刻との間に推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出ステップと、前記歩行検出ステップにおいて検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定ステップと、前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定ステップにおいて推定した前記第１歩行動作による前記筐体の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力ステップと、前記進行方向出力ステップにおいて出力する前記筐体の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体の位置を演算する位置演算ステップと、を実行させる。
また、本開示に係るプログラムは、筐体に設けられたコンピュータに、歩行によって前記筐体が移動される際の歩行動作を検出する歩行検出ステップと、前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定ステップと、前記歩行検出ステップにおいて第１歩行動作が検出された第１時刻と前記歩行検出ステップにおいて前記第１歩行動作の後の第２歩行動作が検出された第２時刻との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、前記姿勢推定ステップにおいて前記第１時刻と前記第２時刻との間に推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出ステップと、前記歩行検出ステップにおいて検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定ステップと、前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定ステップにおいて推定した前記第１歩行動作による前記筐体の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力ステップと、を実行させ、前記進行方向出力ステップは、前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力するステップを含む。

本開示に係る位置演算支援方法は、筐体に設けられた処理回路が、歩行によって前記筐体が移動される際の第１歩行動作を検出する第１歩行検出工程と、前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定工程と、前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作による前記筐体の移動方向である第１進行方向を推定する第１進行方向推定工程と、前記姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出する第２歩行検出工程と、前記第２歩行検出工程の後に行われ、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、処理回路が、前記姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出工程と、前記姿勢変化検出工程において前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出された場合に行われ、前記処理回路が、前記第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力工程と、前記処理回路が、前記進行方向出力工程で出力した前記筐体の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体の位置を演算する位置演算工程と、を備えた。
また、本開示に係る位置演算支援方法は、筐体に設けられた処理回路が、歩行によって前記筐体が移動される際の第１歩行動作を検出する第１歩行検出工程と、前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第１姿勢を推定する第１姿勢推定工程と、前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作による前記筐体の移動方向である第１進行方向を推定する第１進行方向推定工程と、前記第１姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出する第２歩行検出工程と、前記第２歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第２姿勢を推定する第２姿勢推定工程と、前記第２姿勢推定工程の後に行われ、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、処理回路が、前記第１姿勢推定工程および前記第２姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する第１姿勢変化検出工程と、前記第１姿勢変化検出工程において前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出された場合に行われ、前記処理回路が、前記第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力工程と、前記進行方向出力工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第２歩行動作の後の第３歩行動作を検出する第３歩行検出工程と、前記第３歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第３姿勢を推定する第３姿勢推定工程と、前記第３姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第２姿勢推定工程および前記第３姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第２歩行動作と前記第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢が変化が生じたか否かを検出する第２姿勢変化検出工程と、前記第２姿勢変化検出工程において前記第２歩行動作と前記第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出されなかった場合に行われ、前記処理回路が、前記筐体に設けられた地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記処理回路が前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する補正進行方向出力工程と、を備えた。

本開示によれば、歩行動作と歩行動作との間に姿勢の変化が生じたことが検出される。このため、姿勢の変化を検出する精度を向上できる。

実施の形態１における携帯端末が人に所持された場合を示す概要図である。実施の形態１における携帯端末のブロック図である。実施の形態１における携帯端末が進行方向を決定するの動作の概要を説明するためのフローチャートである。実施の形態１における携帯端末が姿勢を推定するの動作の概要を説明するためのフローチャートである。実施の形態１における携帯端末のハードウェア構成図である。実施の形態２における携帯端末のブロック図である。実施の形態２おける携帯端末が演算する方位角を示す図である。実施の形態２おける携帯端末が演算する方位角を示す図である。

本開示を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における携帯端末が人に所持された場合を示す概要図である。

図１において、例えば、携帯端末１は、スマートフォンである。携帯端末１は、筐体部２を備える。筐体部２は、携帯端末１が備える複数の装置を内部に収める。例えば、筐体部２は、内部に図示されない慣性センサを収める。筐体部２は、基準面２ａを有する。例えば、基準面２ａは、スマートフォンの表示画面である。

図１の（Ａ）に示されるように、例えば、携帯端末１は、人に所持される。人が携帯端末１を所持した状態で歩いた場合、携帯端末１は、慣性センサの検出値を用いて人の歩行動作を検出する。具体的には、携帯端末１は、人が歩く動作に伴って慣性センサの検出値が周期的に変化する傾向を利用して、人が一歩だけ歩く動作を１つの歩行動作として検出する。携帯端末１は、慣性センサの検出値を用いて筐体部２の姿勢と筐体部２が移動する方向とを推定する。

携帯端末１は、ＧＰＳに代表される衛星測位を利用できない地下街の中などの環境下にある場合、屋内測位技術の１つである歩行者慣性航法（ＰＤＲ：ＰｅｄｅｓｔｒｉａｎＤｅａｄＲｅｃｋｏｎｉｎｇ）を利用して位置を推定する。具体的には、携帯端末１は、慣性センサの検出値、推定した筐体部２の姿勢の情報、筐体部２が移動する方向の情報、等を用いて筐体部２の位置を推定する。携帯端末１は、推定した筐体部２の位置の履歴を積算することで筐体部２の移動軌跡を算出する。携帯端末１は、算出した移動軌跡の情報を現在の筐体部２の位置を推定する演算に利用する。

図１の（Ｂ）に示されるように、歩いている人が第１歩行動作を行った時点から次の一歩である第２歩行動作を行った時点の間に携帯端末１の所持方法を変えた場合、携帯端末１は、所持方法が変化したことを検出する。具体的には、携帯端末１は、筐体部２の姿勢の時間当たりの変動量が規定の値よりも大きくなったことを検出することで、所持方法が変化したことを検出する。この場合、携帯端末１は、第１歩行動作が行われた時点における筐体部２の第１進行方向を第２歩行動作が行われた時点における筐体部２の第２進行方法とみなす。その後、携帯端末１は、進行方向の情報として第２進行方向の情報を用いて筐体部２の位置を推定する。

次に、図２を用いて、携帯端末１を説明する。
図２は実施の形態１における携帯端末のブロック図である。

図２に示されるように、携帯端末１は、筐体部２の内部に加速度センサ３とジャイロセンサ４と演算器５とを備える。

加速度センサ３は、慣性センサとして筐体部２に生じる加速度を検出する。加速度センサ３は、規定の周期が経過した場合、または取得指令を受信した場合、加速度の検出値の情報を送信する。

ジャイロセンサ４は、慣性センサとして筐体部２に生じる角速度を検出する。ジャイロセンサ４は、規定の周期が経過した場合、または取得指令を受信した場合、角速度の検出値の情報を送信する。

演算器５は、加速度センサ３から加速度の検出値の情報を受信する。演算器５は、ジャイロセンサ４から角速度の検出値の情報を受信する。演算器５は、歩行動作検出部６と姿勢推定部７と姿勢変化検出部８と進行方向推定部９と進行方向出力部１０と位置演算部１１とを備える。

歩行動作検出部６は、加速度センサ３から受信した加速度の検出値の情報に基づいて携帯端末１を所持する人の歩行動作を検出する。歩行動作検出部６は、当該人が一歩移動する毎に歩行動作を検出する。具体的には、加速度の検出値が０以外の値から０になった場合に、歩行動作検出部６は、１回の歩行動作を検出する。

姿勢推定部７は、加速度センサ３から受信した加速度の検出値の情報とジャイロセンサ４から受信した角速度の情報とを用いて筐体部２の姿勢を推定する。この際、姿勢推定部７は、筐体部２の図２には図示されない基準面２ａの法線方向を推定することで筐体部２の姿勢を推定する。姿勢推定部７は、端末姿勢を推定する際に、加速度センサ３とジャイロセンサ４とに取得指令を送信することで、加速度の検出値と角速度の検出値とを取得する。

姿勢推定部７は、加速度の検出値に対してローパスフィルタを適用することで、加速度の検出値に含まれる重力加速度成分ベクトルｆ^ｂを抽出する。ここで、重力加速度成分ベクトルｆ^ｂにおいて、ｘ成分とｙ成分とｚ成分とは、それぞれｆ^ｘとｆ^ｙとｆ^ｚとで表される。

姿勢推定部７は、ある時刻における重力加速度成分ベクトルｆ^ｂが規定の条件を満たすか否かを判定する。具体的には、姿勢推定部７は、ある時刻における重力加速度成分ベクトルｆ^ｂが、以下の式（１）で示される条件を満たすかつ式（２）で示される条件を満たすか否かを判定する。

式（１）において、ｇは、重力加速度の値である。δｇは、重力加速度の第１閾値である。例えば、第１閾値δｇが微小な値に設定された場合、式（１）が示す条件は、重力加速度成分ベクトルｆ^ｂの絶対値がｇに近い値になる、という条件になる。

式（２）において、Δｇは、重力加速度の第２閾値である。例えば、第２閾値Δｇが微小な値に設定された場合、式（２）が示す条件は、重力加速度成分ベクトルｆ^ｂが時間的に連続してほぼ同じ値を示す、という条件になる。

姿勢推定部７は、ある時刻における重力加速度成分ベクトルｆ^ｂが規定の条件を満たすと判定した場合、当該時刻における重力加速度成分ベクトルｆ^ｂに基づいて初期の端末姿勢を演算する。このため、姿勢推定部７は、重力加速度成分ベクトルｆ^ｂに含まれたローパスフィルタでは除去できない加速度の誤差成分が初期の端末姿勢の演算結果に与える影響を小さくすることができる。

姿勢推定部７は、初期の端末姿勢を推定するとき、重力加速度成分ベクトルｆ^ｂを以下の式（３）と式（４）とに適用することで、筐体部２のピッチ角ｐの値とロール角ｒの値とをそれぞれ求める。

姿勢推定部７は、ジャイロセンサ４から受信した角速度の検出値、ピッチ角ｐの値、およびロール角ｒの値を用いてクォータニオンとして初期の端末姿勢ｑ_０を演算する。姿勢推定部７は、初期の端末姿勢ｑ_０を演算した場合、当該初期の端末姿勢ｑ_０をクォータニオンである直前の端末姿勢ｐ_ｋに設定する。

姿勢推定部７は、角速度の検出値（ω_ｘ，ω_ｙ，ω_ｚ）を姿勢推定の演算に利用するために以下の式（５）で示されるクォータニオンを作成する。

姿勢推定部７は、以下の式（６）に示されるように、直前の端末姿勢ｑ_ｋに角速度の検出値を反映することでクォータニオンである最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１を演算する。

式（５）において、Δｔは、直前の端末姿勢ｑ_ｋが演算された時刻から最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１が演算された時刻までの時間である。

姿勢推定部７は、最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１を演算した場合、当該最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１を直前の端末姿勢ｑ_ｋに設定する。姿勢推定部７は、規定の周期Δｔで最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１を演算する。姿勢推定部７は、最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１を演算した場合、当該最新の端末姿勢ｑ_ｋ＋１の情報を送信する。

姿勢推定部７は、経過時間を計測する。姿勢推定部７は、経過時間の計測値が規定値よりも大きくなったと判定した場合、初期の端末姿勢を新たに演算する。姿勢推定部７は、初期の端末姿勢を新たに演算した場合、経過時間の測定値をリセットし、計測値０から計測を開始する。

姿勢変化検出部８は、歩行動作検出部６から歩行動作の検出結果の情報を受信する。姿勢変化検出部８は、姿勢推定部７から最新の端末姿勢の情報を受信する。姿勢変化検出部８は、歩行動作の検出結果と最新の端末姿勢の情報とに基づいて、筐体部２の姿勢が大きく変化したことを検出する。

具体的には、姿勢変化検出部８は、ある歩行動作である第０歩行動作の検出結果を受信した場合、第０歩行動作が検出された第０時刻を検出する。その後、姿勢変化検出部８は、第０歩行動作の次に検出された歩行動作である第１歩行動作の検出結果を受信した場合、第１歩行動作が検出された第１時刻を検出する。

姿勢変化検出部８は、第０時刻から第１時刻の間に受信した複数の最新の端末姿勢の情報に含まれる筐体部２のピッチ角の値についての平均値と分散値とを演算する。姿勢変化検出部８は、端末姿勢の変動量であるピッチ角の値についての平均値および分散値のうち少なくとも一方が規定の閾値よりも大きいと判定した場合、筐体部２の姿勢が大きく変化したことを検出する。姿勢変化検出部８は、第０時刻から第１時刻の間に受信した複数の最新の端末姿勢の情報に含まれる筐体部２のヨー角の値およびロール角の値に基づいて、ピッチ角の値に基づいた場合と同様の演算を行うことで、筐体部２の姿勢が大きく変化したことを検出する。

進行方向推定部９は、歩行動作検出部６から歩行動作の検出結果の情報を受信する。進行方向推定部９は、姿勢推定部７から最新の端末姿勢の情報を受信する。進行方向推定部９は、加速度の検出値と歩行動作の検出結果の情報と最新の端末姿勢の情報とを用いて筐体部２の進行方向を推定する。

具体的には、まず、進行方向推定部９は、以下の式（７）で示されるように、加速度の検出値（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）を最新の端末姿勢ｑで回転する演算を行うことで、水平方向の加速度成分値ａ_ｎとａ_ｅとを演算する。

式（７）において、ａ_ｎは、水平面における基準方向ｎの加速度成分値である。ａ_ｅは、基準方向ｎに対して水平面における法線方向ｅの加速度成分値である。ａ_ｕは、水平面に対する垂直方向ｕの加速度成分値である。ｑ^＊は、ｑの共役クォータニオンである。

進行方向推定部９は、第０歩行動作が検出された第０時刻から第１歩行動作が検出された第１時刻の間に受信した複数の最新の端末姿勢の情報について、水平方向の加速度成分値ａ_ｎとａ_ｅとを演算する。

進行方向推定部９は、第０時刻から第１時刻までの間に演算した加速度成分値ａ_ｎとａ_ｅとに対して主成分分析を行う。進行方向推定部９は、当該主成分分析によって演算された第１成分が示す方向を、第１歩行動作によって移動した第１進行方向であると推定する。

進行方向出力部１０は、歩行動作検出部６から歩行動作の検出結果の情報を受信する。進行方向出力部１０は、姿勢推定部７から端末の姿勢が大きく変化したか否かを示す所持方法検出結果の情報を受信する。進行方向出力部１０は、進行方向推定部９から、推定された筐体部２の進行方向の情報を受信する。

進行方向出力部１０は、進行方向フラグの情報を記憶する。進行方向出力部１０は、進行方向フラグを「０」および「１」のいずれか一方に設定する。進行方向フラグ「０」の情報は、進行方向出力部１０が進行方向を出力した後に進行方向推定部９が進行方向を推定していないことを示す。進行方向フラグ「１」の情報は、進行方向出力部１０が進行方向を出力した後に進行方向推定部９が推定した進行方向の情報が対応付けられる。

進行方向出力部１０は、筐体部２の進行方向の情報を受信したときに姿勢変化検出部８が筐体部２の大きな姿勢の変化を検出したか否かを判定する。

進行方向出力部１０は、筐体部２の進行方向の情報を受信したときに姿勢変化検出部８が筐体部２の大きな姿勢の変化を検出したと判定した場合、進行方向フラグが「１」であるか否かを判定する。進行方向出力部１０は、進行方向フラグが「１」であると判定した場合、当該進行方向フラグ「１」の情報に対応付けられた進行方向の情報を出力する。進行方向出力部１０は、進行方向フラグが「１」でないと判定した場合、受信した進行方向の情報を出力する。進行方向出力部１０は、進行方向の情報を出力した後、進行方向フラグを「０」に設定する。

進行方向出力部１０は、筐体部２の第１進行方向の情報を受信したときに姿勢変化検出部８が筐体部２の大きな姿勢の変化を検出していないと判定した場合、当該進行方向の情報と進行方向フラグの「１」の情報とを対応付ける。

例えば、進行方向出力部１０は、第１歩行動作に対応付けられた第１進行方向の情報を受信する。第１歩行動作の直前において筐体部２の大きな姿勢の変化が検出されていない場合、進行方向出力部１０は、第１歩行動作の情報を進行方向フラグ「１」の情報に対応付ける。

その後、進行方向出力部１０は、第１歩行動作の次の第２歩行動作に対応付けられた第２進行方向の情報を受信する。第１歩行動作から第２歩行動作の間において筐体部２の大きな姿勢の変化が検出されていない場合、進行方向出力部１０は、第２進行方向の情報を出力する。第１歩行動作から第２歩行動作の間において筐体部２の大きな姿勢の変化が検出された場合、進行方向出力部１０は、進行方向フラグ「１」の情報に対応付けられた第１進行方向の情報を出力する。

位置演算部１１は、進行方向出力部１０から進行方向の情報の入力を受け付ける。例えば、位置演算部１１は、ＰＤＲを利用して筐体部２の位置の演算を行う。位置演算部１１は、加速度の検出値の情報、角速度の検出値の情報、筐体部２の進行方向の情報、等の情報を用いて、筐体部２の位置を演算する。

次に、図３を用いて、携帯端末１が筐体部２の進行方向を決定する動作を説明する。
図３は実施の形態１における携帯端末が進行方向を決定するの動作の概要を説明するためのフローチャートである。

例えば、携帯端末１は、ＧＰＳの電波が受信できないことを検出した場合に、ＰＤＲを利用した進行方向を決定する動作を開始する。

図３に示されるように、ステップＳ００１において、携帯端末１は、進行方向フラグを「０」に設定する。

その後、携帯端末１は、ステップＳ００２の動作を行う。ステップＳ００２において、携帯端末１は、１回の歩行動作である第１歩行動作を検出する。

その後、携帯端末１は、ステップＳ００３の動作を行う。ステップＳ００３において、携帯端末１は、第１歩行動作が検出されたときの筐体部２の第１姿勢を推定する。

その後、携帯端末１は、ステップＳ００４の動作を行う。ステップＳ００４において、携帯端末１は、第１歩行動作が検出されたときの筐体部２の第１進行方向を推定する。

その後、携帯端末１は、ステップＳ００５の動作を行う。ステップＳ００５において、携帯端末１は、第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出したか否かを判定する。

ステップＳ００５で、第２歩行動作を検出していないと判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ００５の動作を繰り返す。

ステップＳ００５で、第２歩行動作を検出したと判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ００６の動作を行う。ステップＳ００６において、携帯端末１は、筐体部２の大きな姿勢の変化を検出したか否かを判定する。

ステップＳ００６で、所持方法が変化していないと判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ００７の動作を行う。ステップＳ００７において、携帯端末１は、進行方向フラグを１に設定する。この際、携帯端末１は、進行方向フラグの１と第１進行方向とを対応付ける。

ステップＳ００７の動作を行った後、携帯端末１は、ステップＳ００２以降の動作を繰り返す。

ステップＳ００６で、所持方法が変化したと判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ００８の動作を行う。ステップＳ００８において、携帯端末１は、進行方向フラグが「１」であるか否かを判定する。

ステップＳ００８で、進行方向フラグが「１」であると判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ００９の動作を行う。ステップＳ００９において、携帯端末１は、進行方向フラグの１と対応付けられた第１進行方向を、第２歩行動作における進行方向として出力する。その後、携帯端末１は、ステップＳ００１以降の動作を行う。

ステップＳ００８で、進行方向フラグが「１」でないと判定した場合、携帯端末１は、ステップＳ０１０の動作を行う。ステップＳ０１０において、携帯端末１は、第２歩行動作における第２進行方向の情報を推定する。

その後、携帯端末１は、ステップＳ０１１の動作を行う。ステップＳ０１１において、携帯端末１は、ステップＳ０１０で推定した第２進行方向を第２歩行動作における進行方向として出力する。その後、携帯端末１は、ステップＳ００１以降の動作を行う。

次に、図４を用いて、演算器５が筐体部２の姿勢を推定する動作を説明する。
図４は実施の形態１における携帯端末が姿勢を推定するの動作の概要を説明するためのフローチャートである。

図４に示されるように、ステップＳ１０１において、演算器５は、加速度センサ３とジャイロセンサ４とから検出値の情報を取得する。

その後、演算器５は、ステップＳ１０２の動作を行う。ステップＳ１０２において、演算器５は、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たすか否かを判定する。

ステップＳ１０２で、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たさないと判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０１以降の動作を行う。

ステップＳ１０２で、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たすと判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０３の動作を行う。ステップＳ１０３において、演算器５は、初期の端末姿勢を推定する。

その後、演算器５は、ステップＳ１０４の動作を行う。ステップＳ１０４において、演算器５は、経過時間の計測を開始する。

その後、演算器５は、ステップＳ１０５の動作を行う。ステップＳ１０５において、演算器５は、加速度センサ３とジャイロセンサ４とから検出値の情報を取得する。

その後、演算器５は、ステップＳ１０６の動作を行う。ステップＳ１０６において、演算器５は、経過時間の計測値が規定値以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１０６で、経過時間の計測値が規定値以下であると判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０７の動作を行う。ステップＳ１０７において、演算器５は、直前の端末姿勢に対して慣性センサの検出値を反映した最新の端末姿勢を演算し、出力する。その後、演算器５は、ステップＳ１０５以降の動作を行う。

ステップＳ１０６で、経過時間の測定値が規定値より大きいと判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０８の動作を行う。ステップＳ１０８において、演算器５は、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たすか否かを判定する。

ステップＳ１０８で、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たさないと判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０７以降の動作を行う。

ステップＳ１０８で、重力加速度成分ベクトルが規定の条件を満たすと判定した場合、演算器５は、ステップＳ１０９の動作を行う。ステップＳ１０９において、演算器５は、初期の端末姿勢を新たに推定し、当該初期の端末姿勢を直前の端末姿勢とする。

その後、演算器５は、ステップＳ１１０の動作を行う。ステップＳ１１０において、演算器５は、経過時間の計測値をリセットし、測定値が０の状態から計測を開始する。その後、演算器５は、ステップＳ１０７以降の動作を行う。

以上で説明した実施の形態１によれば、携帯端末１は、筐体部２と歩行動作検出部６と姿勢推定部７と姿勢変化検出部８とを備える。第１歩行動作と第２歩行動作との間に携帯端末１の所持方法が変化した場合、携帯端末１は、第１歩行動作と第２歩行動作との間における筐体部２の姿勢の変化を演算することで筐体部２の姿勢が大きく変化したことを検出する。このため、携帯端末１の姿勢の変化を検出する精度を向上できる。その結果、携帯端末１がＰＤＲを利用して位置を演算する際に姿勢の変化による誤差が重畳することを抑制できる。

また、携帯端末１が姿勢の変化をより正確に検出することができるため、携帯端末１が様々な情報を取得する際に、取得した情報の精度を向上できる。例えば、携帯端末１は、電波強度（ＲＳＳＩ）を取得する際に、筐体部２の姿勢の変化に基づいてｘｙｚ各軸の電波強度を補正することができる。携帯端末１は、音波の強度（音圧）を取得する際に、筐体部２の姿勢の変化に基づいてｘｙｚ各軸の音波強度を補正することができる。また、携帯端末１は、姿勢の変化をより正確に検出することができるため、携帯端末１の画面に地図を表示する際に、表示される地図の向きを補正することができる。

また、携帯端末１は、筐体部２のピッチ角平均値、ピッチ角分散値、ヨー角平均値、ヨー角分散値、ロール角平均値、およびロール角分散値を演算する。携帯端末１は、演算した複数の平均値および分散値のうち少なくとも１つが対応する閾値よりも大きいと判定した場合に姿勢の大きな変化が生じたことを検出する。このため、携帯端末１の姿勢の変化をより正確に検出できる。

また、携帯端末１は、進行方向推定部９と進行方向出力部１０とを備える。第１歩行動作と第２歩行動作との間に携帯端末１の所持方法が変化した場合、携帯端末１は、筐体部２の姿勢が大きく変化する直前の第１進行方向を、姿勢が大きく変化した直後の第２進行方向として出力する。このため、慣性航法を利用して進行方向を推定する際に筐体部２の姿勢の変化によって生じる誤差の影響を小さくすることができる。その結果、ＰＤＲを利用した位置検出の精度を向上できる。また、マップマッチング等の従来の測位方法に対して簡易な構成で位置検出を行うことができる。また、広場等の広い空間においても正確に位置検出を行うことができる。

なお、本願の慣性センサと演算器５とは、歩行動作のような周期的な動作を行うことで移動する歩行ロボットに対して適用可能である。具体的には、歩行ロボットは、複数の脚によって歩行することで移動する歩行筐体部と慣性センサと演算器５とを備えてもよい。歩行ロボットは、携帯端末１と同様に、歩行筐体部の姿勢の大きな変化が生じたことを検出してもよい。このため、歩行ロボットは、自身の姿勢の変化を検出する精度を向上できる。

なお、携帯端末１は、第１歩行検出工程と姿勢推定工程と第２歩行検出工程と姿勢変化検出工程とを備えた位置演算支援方法によって筐体部２の姿勢の大きな変化が生じたことを検出する。このため、筐体部２の姿勢の変化をより正確に検出できる。

なお、歩行動作検出部６が歩行動作を検出する方法は、慣性センサの検出値が周期的に変化することを利用するのであれば、実施の形態１で説明した方法以外の方法であってもよい。例えば、歩行動作検出部６は、加速度の検出値において周期的な変化のピーク値を検出することで歩行動作を検出してもよい。歩行動作検出部６は、ジャイロセンサ４から受信した角速度の測定値を用いて歩行動作を検出してもよい。加速度センサ３が３軸の加速度を検出する場合、歩行動作検出部６は、加速度の検出値の絶対値が規定の値を超えたことを検出することで歩行動作を検出してもよい。加速度センサ３が３軸の加速度を検出する場合、歩行動作検出部６は、各軸に関する加速度の検出値において周期的な変化のピーク値を検出することで歩行動作を検出してもよい。加速度センサ３が３軸の加速度を検出する場合、歩行動作検出部６は、加速度の検出値から鉛直方向の加速度を演算し、当該鉛直方向の加速度を用いて歩行動作を検出してもよい。

なお、姿勢推定部７は、加速度の検出値と角速度の検出値とをカルマンフィルタ、Ｍａｄｇｗｉｃフィルタ、等のフィルタを用いて統合することで、直前の端末姿勢から最新の端末姿勢を推定してもよい。

なお、姿勢変化検出部８は、第１時刻における第１端末姿勢と第２時刻における第２端末姿勢とを比較することで、第１端末姿勢に対して第２端末姿勢が規定の程度以上変化していることを検出してもよい。

なお、進行方向推定部９は、第１時刻から第２時刻までの間において基準面２ａに対する法線ベクトルの各成分を時間平均した時間平均ベクトルを演算してもよい。進行方向推定部９は、当該時間平均ベクトルを水平面に投影したベクトルの向きを第１歩行動作によって移動した第１進行方向とみなしてもよい。

なお、姿勢変化検出部８は、筐体部２の姿勢が大きく変化したことを検出した場合、筐体部２の所持方法が変化したことを検出してもよい。

次に、図５を用いて、携帯端末１を構成するハードウェアの例を説明する。
図５は実施の形態１における携帯端末のハードウェア構成図である。

携帯端末１の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、携帯端末１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、携帯端末１の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、携帯端末１の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、携帯端末１の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

携帯端末１の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、歩行動作を検出する機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、歩行動作を検出する機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで携帯端末１の各機能を実現する。

実施の形態２．
図６は実施の形態２における携帯端末のブロック図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

実施の形態２において、携帯端末１は、地磁気センサ２０を備える。

地磁気センサ２０は、慣性センサとして筐体部２に対する地磁気方向を検出する。地磁気センサ２０は、規定の周期が経過した場合、または取得指令を受信した場合、地磁気方向の検出値の情報を演算器５に送信する。

演算器５は、方位角演算部２１を備える。

方位角演算部２１は、姿勢推定部７から送信される最新の端末姿勢の情報を受信する。方位角演算部２１は、地磁気センサ２０から地磁気方向の検出値の情報を受信する。方位角演算部２１は、最新の端末姿勢の情報と地磁気方向の検出値の情報とを用いて、図６には図示されない基準面２ａに対する法線ベクトルを水平面に投影した投影ベクトルを演算する。この際、方位角演算部２１は、第ｎ－１歩行動作が行われた第ｎ－１時刻と第ｎ歩行動作が行われた第ｎ時刻との間の法線ベクトルの時間平均ベクトルを、第ｎ歩行動作における第ｎ法線ベクトルとして用いる。

方位角演算部２１は、地磁気方向の検出値を水平面における基準方向に設定する。方位角演算部２１は、投影ベクトルと水平面における基準方向との角度である方位角を演算する。例えば、法線ベクトルの第ｎ方位角は、第ｎ歩行動作における第ｎ法線ベクトルを用いて演算された方位角である。

方位角演算部２１は、進行方向推定部９から進行方向の情報を受信する。方位角演算部２１は、進行方向推定部９が推定した進行方向である進行方向ベクトルと水平面における基準方向との方位角を演算する。例えば、進行方向ベクトルの第ｎ方位角は、第ｎ進行方向の方位角である。

筐体部２の大きな姿勢の変化が検出された後の第２歩行動作および第３歩行動作において大きな姿勢の変化が検出されなかった場合、進行方向出力部１０は、地磁気センサ２０に基づいて第３歩行動作における第３進行方向を演算する。

具体的には、第１歩行動作から第２歩行動作の間で筐体部２の大きな姿勢の変化が検出された後に第２歩行動作および第３歩行動作において筐体部２の大きな姿勢の変化が検出されなかったと判定した場合、進行方向出力部１０は、第１歩行動作における法線ベクトルの第１方位角の値αの情報と第３歩行動作における法線ベクトルの第３方位角の値βの情報とを方位角演算部２１から受信する。また、進行方向出力部１０は、第１歩行動作における第１進行方向ベクトルの第１方位角の値Ａ´の情報を方位角演算部２１から受信する。進行方向出力部１０は、地磁気方向の検出値を基準方向として補正方位角である方位角の値Ｂ´が以下の式（８）を満たす進行方向推定ベクトルの向きを第３進行方向として出力する。

Ｂ´＝Ａ´＋（β－α）（８）

次に、図７と図８とを用いて、地磁気センサ２０を用いた進行方法の推定方法についてベクトル空間を利用して説明する。
図７は実施の形態２おける携帯端末が演算する方位角を示す図である。図８は実施の形態２おける携帯端末が演算する方位角を示す図である。

図７と図８とには、３次元ベクトル空間を表す直行座標系が示される。ｎ軸の方向は、基準方向である地磁気方向の検出値が示す方向である。ｅ軸の方向は、水平面上においてｎ軸と直行する方向である。ｕ軸の方向は、水平面に垂直な方向である。

図７には、第１進行方向ベクトルｖ_Ａと第１歩行動作における第１法線ベクトルｖ_ｎ１と第１法線ベクトルの第１投影ベクトルｖ_ｐ１とが示される。第１進行方向ベクトルｖ_Ａの第１方位角の値は、Ａ´である。第１法線ベクトルｖ_ｎ１の方位角の値は、αである。

図８には、第３歩行動作における第３法線ベクトルｖ_ｎ３と第３法線ベクトルの第３投影ベクトルｖ_ｐ３と第３進行方向ベクトルｖ_Ｂとが示される。第３法線ベクトルｖ_ｎ３の方位角の値は、βである。

進行方向出力部１０は、基準方向に対する方位角の値がＡ´＋（β－α）である第３進行方向ベクトルｖ_Ｂを演算する。進行方向出力部１０は、補正ベクトルとして第３進行方向ベクトルｖ_Ｂの向きを推定した第３進行方向として出力する。

以上で説明した実施の形態２によれば、携帯端末１は、筐体部２の姿勢が変化する直前の進行方向を地磁気センサの検出値を用いて補正した補正進行方向を出力する。一般的に、屋外空間における地磁気センサの空間分解能は、数メートル単位である。即ち、数メートルの範囲内において、地磁気センサは概ね安定した検出値を出力する。このため、例えば屋外空間において、携帯端末１は、進行方向を推定する精度を向上できる。その結果、位置測位の精度を向上できる。

また、携帯端末１は、地磁気方向を基準方向として方位角を演算し、当該方位角を用いて第１進行方向を補正することで補正進行方向である第３進行方向を出力する。このため、地磁気方向を用いて進行方向推定部９が推定した進行方向に筐体部２の姿勢の変化を反映した補正進行方向を利用することができる。

なお、携帯端末１は、ＰＤＲとは別の測位方法を用いて得られた筐体部２の進行方向に基づいて、地磁気センサで補正した進行方向の妥当性を判定してもよい。携帯端末は、地磁気センサで補正した進行方向と別の測位方法を用いて得られた進行方向との差異が規定の値より小さい場合、地磁気センサで補正した進行方向が妥当であると判定してもよい。携帯端末１は、地磁気センサで補正した進行方向が妥当であると判定した場合に、当該補正した進行方向を出力してもよい。例えば、当該別の測位方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＬｏｗＥｎｅｒｇｙ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、等の無線電波の電波強度を利用した測位方法、ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄの電波到来時間を利用した測位方法、カメラで撮影した映像情報を利用した測位方法、等である。

１携帯端末、２筐体部、２ａ基準面、３加速度センサ、４ジャイロセンサ、５演算器、６歩行動作検出部、７姿勢推定部、８姿勢変化検出部、９進行方向推定部、１０進行方向出力部、１１位置演算部、２０地磁気センサ、２１方位角演算部、１００ａプロセッサ、１００ｂメモリ、２００ハードウェア

Claims

筐体部と、
歩行によって前記筐体部が移動される際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、
前記筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、
前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、
前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、
前記進行方向出力部が出力する前記筐体部の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体部の位置を演算する位置演算部と、
を備えた携帯端末。
前記進行方向出力部は、前記姿勢変化検出部が前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体部の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する請求項１に記載の携帯端末。
筐体部と、
歩行によって前記筐体部が移動される際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、
前記筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、
前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、
前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、
を備え、
前記進行方向出力部は、前記姿勢変化検出部が前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体部の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する携帯端末。
歩行動作から次の歩行動作までの間に前記筐体部の基準面に対する法線ベクトルの各成分を平均した平均ベクトルを演算し、前記平均ベクトルを水平面に投影した投影ベクトルと前記地磁気センサが検出した地磁気方向とがなす角を前記次の歩行動作における法線ベクトルの方位角として演算する方位角演算部、
を備え、
前記進行方向出力部は、前記方位角演算部から前記第１歩行動作における法線ベクトルの第１方位角の値の情報と前記第３歩行動作における法線ベクトルの第３方位角の値の情報とを受信し、前記進行方向推定部が推定した前記第１進行方向と前記地磁気センサが検出した地磁気方向とがなす角を前記第１進行方向の方位角として演算し、前記第１進行方向の方位角の値と前記法線ベクトルの第３方位角の値との和から前記法線ベクトルの第１方位角の値を引いた補正方位角の値を演算し、前記地磁気方向に対して前記補正方位角の値と等しい方位角を有する補正ベクトルが向く方向を前記補正進行方向として演算する請求項２または請求項３に記載の携帯端末。
前記姿勢推定部は、前記第１時刻から前記第２時刻までの間の複数の時刻における前記筐体部の姿勢を推定することで前記複数の時刻に対応する複数の姿勢情報をそれぞれ作成し、
前記姿勢変化検出部は、前記姿勢推定部が作成した前記複数の姿勢情報に基づいて、前記複数の時刻における前記筐体部のピッチ角の値に対してピッチ角平均値とピッチ角分散値とを演算し、前記複数の時刻における前記筐体部のヨー角の値に対してヨー角平均値とヨー角分散値とを演算し、前記複数の時刻における前記筐体部のロール角の値に対してロール角平均値とロール角分散値とを演算し、前記ピッチ角平均値、前記ピッチ角分散値、前記ヨー角平均値、前記ヨー角分散値、前記ロール角平均値、および前記ロール角分散値のうち少なくとも１つが対応する閾値よりも大きいと判定した場合に前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の携帯端末。
複数の脚によって歩行することで移動する歩行筐体部と、
前記歩行筐体部が移動する際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、
前記歩行筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記歩行筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記歩行筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、
前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記歩行筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、
前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記歩行筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記歩行筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、
前記進行方向出力部が出力する前記歩行筐体部の進行方向を含む情報に基づいて前記歩行筐体部の位置を演算する位置演算部と、
を備えた歩行ロボット。
複数の脚によって歩行することで移動する歩行筐体部と、
前記歩行筐体部が移動する際の歩行動作を検出する歩行動作検出部と、
前記歩行筐体部の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記歩行動作検出部が第１歩行動作を検出した第１時刻と前記歩行動作検出部が前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出した第２時刻との間に前記歩行筐体部の姿勢が大きく変化した場合に、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記姿勢推定部が推定した前記歩行筐体部の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出部と、
前記歩行動作検出部が検出した歩行動作の情報を用いて前記歩行筐体部が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定部と、
前記姿勢変化検出部が前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定部が推定した前記第１歩行動作による前記歩行筐体部の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記歩行筐体部の進行方向として出力する進行方向出力部と、
を備え、
前記進行方向出力部は、前記姿勢変化検出部が前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記歩行筐体部の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記歩行筐体部の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する歩行ロボット。
筐体に設けられたコンピュータに、
歩行によって前記筐体が移動される際の歩行動作を検出する歩行検出ステップと、
前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定ステップと、
前記歩行検出ステップにおいて第１歩行動作が検出された第１時刻と前記歩行検出ステップにおいて前記第１歩行動作の後の第２歩行動作が検出された第２時刻との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、前記姿勢推定ステップにおいて前記第１時刻と前記第２時刻との間に推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出ステップと、
前記歩行検出ステップにおいて検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定ステップと、
前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定ステップにおいて推定した前記第１歩行動作による前記筐体の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力ステップと、
前記進行方向出力ステップにおいて出力する前記筐体の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体の位置を演算する位置演算ステップと、
を実行させるプログラム。
筐体に設けられたコンピュータに、
歩行によって前記筐体が移動される際の歩行動作を検出する歩行検出ステップと、
前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定ステップと、
前記歩行検出ステップにおいて第１歩行動作が検出された第１時刻と前記歩行検出ステップにおいて前記第１歩行動作の後の第２歩行動作が検出された第２時刻との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、前記姿勢推定ステップにおいて前記第１時刻と前記第２時刻との間に推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出ステップと、
前記歩行検出ステップにおいて検出した歩行動作の情報を用いて前記筐体が歩行動作によって移動した進行方向を推定する進行方向推定ステップと、
前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出した場合に、前記進行方向推定ステップにおいて推定した前記第１歩行動作による前記筐体の第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力ステップと、
を実行させ、
前記進行方向出力ステップは、前記姿勢変化検出ステップにおいて前記第２歩行動作と前記第２歩行動作の後の第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出しなかった場合に、地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力するステップを含むプログラム。
筐体に設けられた処理回路が、歩行によって前記筐体が移動される際の第１歩行動作を検出する第１歩行検出工程と、
前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の姿勢を推定する姿勢推定工程と、
前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作による前記筐体の移動方向である第１進行方向を推定する第１進行方向推定工程と、
前記姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出する第２歩行検出工程と、
前記第２歩行検出工程の後に行われ、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、処理回路が、前記姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する姿勢変化検出工程と、
前記姿勢変化検出工程において前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出された場合に行われ、前記処理回路が、前記第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力工程と、
前記処理回路が、前記進行方向出力工程で出力した前記筐体の進行方向を含む情報に基づいて前記筐体の位置を演算する位置演算工程と、
を備えた位置演算支援方法。
筐体に設けられた処理回路が、歩行によって前記筐体が移動される際の第１歩行動作を検出する第１歩行検出工程と、
前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第１姿勢を推定する第１姿勢推定工程と、
前記第１歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作による前記筐体の移動方向である第１進行方向を推定する第１進行方向推定工程と、
前記第１姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第１歩行動作の後の第２歩行動作を検出する第２歩行検出工程と、
前記第２歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第２姿勢を推定する第２姿勢推定工程と、
前記第２姿勢推定工程の後に行われ、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢が大きく変化した場合に、処理回路が、前記第１姿勢推定工程および前記第２姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことを検出する第１姿勢変化検出工程と、
前記第１姿勢変化検出工程において前記第１歩行動作と前記第２歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出された場合に行われ、前記処理回路が、前記第１進行方向を前記第２歩行動作による前記筐体の進行方向として出力する進行方向出力工程と、
前記進行方向出力工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第２歩行動作の後の第３歩行動作を検出する第３歩行検出工程と、
前記第３歩行検出工程の後に行われ、前記処理回路が、前記筐体の第３姿勢を推定する第３姿勢推定工程と、
前記第３姿勢推定工程の後に行われ、前記処理回路が、前記第２姿勢推定工程および前記第３姿勢推定工程において推定された前記筐体の姿勢の変動量に基づいて、前記第２歩行動作と前記第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢が変化が生じたか否かを検出する第２姿勢変化検出工程と、
前記第２姿勢変化検出工程において前記第２歩行動作と前記第３歩行動作との間に前記筐体の姿勢の変化が生じたことが検出されなかった場合に行われ、前記処理回路が、前記筐体に設けられた地磁気センサが検出した地磁気方向の情報に基づいた補正を前記筐体の前記第１進行方向に施した補正進行方向を演算し、前記処理回路が前記補正進行方向を前記第３歩行動作による進行方向として出力する補正進行方向出力工程と、
を備えた位置演算支援方法。