JP7396853B2 - 速度・位置推定装置および速度・位置推定方法 - Google Patents
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Description
図1は本実施例の速度・位置推定装置における処理の概要の一例を示す図である。図2は本実施例の速度・位置推定装置における信号処理の概要の一例を示す図である。図1にあるように本実施例の速度・位置推定装置(0101)は歩行者(0102)に装着される。同装置(0101)は加速度を取得するセンサを有する。このセンサは歩行者(0102)が歩行動作を行うことにより生ずる、鉛直方向の加速度a(0103)を計測する。この鉛直方向の加速度a(0103)の信号(0201)を帯域通過フィルタ(0202)に通し、所定の周波数帯の成分を取り出す。取り出された成分の振幅に対して所定の振幅範囲にあるか否かの判断を実行し、所定範囲にない場合には歩行成分でないと判断し、その振幅部分はリミッタ(0203)により固定値Aとする信号整形処理をおこなう。こうして得られた振幅を歩行運動モデル(0204)に入力し、出力として速度vが得られる。
図3は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(0300)は、「鉛直方向加速度信号取得部」(0301)と、「外乱除去部」(0302)と、「振幅信号取得部」(0303)と、「歩行非歩行判別部」(0304)と、「信号整形部」(0305)と、を有する。
「鉛直方向加速度信号取得部」(0301)は、装置装着状態で歩行時に地面に対する略鉛直方向の加速度信号を取得するための加速度センサを備える。加速度センサは種々の方式のものが採用できる。図4は、弾性部材を利用する加速度センサを例示する概念図である。
「外乱除去部」(図3:0302)は、取得した加速度信号から外乱及び歩行以外の動作に基づく信号を減衰させた外乱減衰後信号を得るための帯域通過フィルタを備える。「外乱」とは電気的な高周波ノイズ等が含まれ、「歩行以外の動作に基づく信号」とは、歩行者の歩行を意図しない動作(例えば立ち上がる、座る、計測端末の操作等の低周波の動作)を指す。図5は歩行時の鉛直方向加速度の大きさを示すグラフである。このグラフにあるように、非歩行時においても加速度は生じておりこれらを検出することで非歩行時でも歩行中であると判定されてしまうという可能性があった。外乱除去部(0302)では特定の周波数付近の帯域のみを選択的に取得できるようにすることで歩行動作による加速度信号のみを取得することを目指している。一例としては0.5Hz~4.0Hzにおける帯域に対する帯域通過フィルタを用いることで2Hz付近の歩行動作の帯域の加速度を選択的に取得することができ、後述する信号整形部(0305)による効果と併せて非歩行動作の帯域の加速度の影響を効果的に除去できる。帯域通過フィルタはCPUにおいて実行されるプログラムで実装されデジタル信号処理を行う。処理後の加速度信号は振幅信号取得部(0303)に対して外乱減衰後信号として出力される。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにおいて実行される外乱除去プログラムなどにより実現される。
「振幅信号取得部」(0303)は、外乱減衰後信号から外乱減衰後信号の振幅の値を示す信号である振幅信号を取得する機能を有する。具体的には、所定のサンプリング周期で外乱減衰後信号の振幅の値を取得し、歩行非歩行判別部(0304)に対して出力する処理を実行する。本実施例の速度・位置推定装置では、外乱減衰後信号をサンプリングし、所定時間バッファリングすることで振幅の測定を行っている。一例として、サンプリング周波数を100Hzとして、バッファリングするサンプル数を125個とすると、過去1.25秒間に渡る外乱減衰後信号により歩行周期(約2Hz/歩=約0.5秒、2歩で1秒)の間の外乱減衰後信号をバッファリングすることができ、これらサンプリング周波数と同じ100Hzで評価することで適切に振幅を取得することができる。サンプリング周波数および振幅の評価周波数が低下すると動作の不連続感が目立ってくるため、少なくとも20Hz程度以上でなるべく高い周波数すなわち短い周期でサンプルおよび振幅の評価を行うことが望ましい。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される振幅信号取得プログラムにより実現される。
「歩行非歩行判別部」(0304)は、取得した振幅信号の内、所定の振幅範囲に入っている信号部分である歩行信号部分と、所定の振幅範囲外の信号部分である非歩行信号部分とを判別する機能を有する。具体的には振幅信号取得部(0303)により取得された振幅の値を入力として受け取り、当該振幅の値が所定の振幅範囲内か否かの判断を行う。前記判断の結果、所定の振幅範囲内の値である場合に歩行信号であるとしては後述する「信号整形部」(0305)を経由せず、外乱減衰後信号の値をそのまま速度推定のために出力し記憶域に保持する。あるいは信号整形部(0305)を経由するが整形処理が行われずスルーさせて記憶域に保持する。一方、所定の振幅範囲外の値であるとの判断結果の場合には、非歩行信号であるとして、信号整形部(0305)に対してその旨の信号を時刻と関連付けて出力し整形処理を実行する。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される歩行非歩行判別プログラムにより実現される。
「信号整形部」(0305)は、歩行動作モデルに基づく歩行演算のために歩行信号部分は整形せず、歩行非歩行判別部での判別結果が非歩行信号部分であると判別された信号部分は、その振幅を固定値A(Aは歩行動作モデルにおいて非歩行と解釈される値)に整形する機能を有する。具体的には、歩行非歩行判別部(0304)より非歩行信号であるとして出力された振幅の値を受け取り、その値を固定値Aに変換し、速度推定のために出力し記憶域に保持する。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される信号整形プログラムにより実現される。
図7は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。この図にあるように、まず鉛直方向に平行に取り付けた加速度センサの計測値を取得する(ステップS0701)。次に帯域通過フィルタで外乱および歩行以外の動作を除去する(ステップS0702)。その後、加速度の振幅が上限値より大きい、または下限値より小さいか否かの判断を行う(ステップS0703)。判断結果が「真」であれば振幅を固定値Aの値とする(ステップS0704)。判断結果が「偽」であれば振幅の値はそのままで、次の処理である歩行動作を表す力学モデルにより速度を算出(ステップS0705)する。
図8は、本実施例にかかる速度・位置推定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。以下、この図を用いて説明する。この図にあるように、各種演算処理を行う「CPU(中央演算装置)」(0801)と、ハードディスクドライブ等の「不揮発性メモリ」(0802)と、「RAM」(0803)を備えている。また「加速度センサ」(0804)やこれに接続された「I/Oインタフェース」(0805)そして、それらが「システムバス」(0806)などのデータ通信経路によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。
実施例2では、歩行者以外の車両などの移動体の速度・位置を推定することの可能な速度・位置推定装置について説明する。図9は本実施例における速度・位置推定装置の処理の概要を示す図である。この図にあるように、水平方向に移動する移動体(0901)である車両に、計測装置である加速度センサ(0902)を装備している。このセンサは移動体(0901)が進行方向に移動することにより生ずる水平方向の加速度aを計測する。この加速度aを用いて速度や位置の推定を行う。
図10は、本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(1000)の機能的構成を示す図である。本実施例にかかる速度・位置推定装置は、「水平方向加速度信号取得部」(1001)と、「水平方向外乱除去部」(1002)と、「速度情報算出部」(1003)と、「速度リセット部」(1004)とを有する。
「水平方向加速度信号取得部」(1001)は移動体の進行方向に平行に取り付け、移動体の進行方向の加速度信号を取得するための加速度センサを備えている。「移動体」とは、歩行者以外の移動体であって、車両(自動車、自転車)、船舶、航空機などが含まれる。取得された加速度信号はデジタル化され、その値を水平方向外乱除去部(1002)に出力する。当部の機能は、加速度センサとI/Oインタフェース、CPUとRAM、CPUにて実行される水平方向加速度信号取得プログラムによって実現される。
「水平方向外乱除去部」(1002)は、取得した水平方向加速度信号から外乱を減衰させた外乱減衰後信号を得るための濾波器を備えている。水平方向加速度信号取得部(1001)より加速度信号の値を入力として取得し、その周波数を特定する。「濾波器」には帯域通過フィルタをはじめ、ローパスフィルタ、帯域阻止フィルタ等が含まれる。帯域通過フィルタを使用した場合には、特定された周波数のうち所定の周波数帯域(通過帯域)についてはそのままの値を保持し、その他の帯域(減衰帯域)については0などの減衰値に変換する。処理後の加速度信号の値は、速度情報算出部(1003)に対して外乱減衰後信号として出力する。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される水平方向外乱除去プログラムにより実現される。なお、濾波器の通過および阻止する帯域の周波数帯は、移動体の種類によって適宜定められる。移動体が自動車であるのか、飛行機であるのか、あるいは自転車であるのかによって適切な周波数帯が定められる。
「速度情報算出部」(1003)は、外乱減衰後信号を積分し速度情報を算出する機能を有する。「水平方向外乱除去部」(1002)より外乱減衰後信号の値(加速度)を入力として受け取り、CPUによる演算により積分を行うことで速度情報を算出する。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される速度情報算出プログラムなどにより実現される。
「速度リセット部」(1004)は算出した速度を所定の値にリセットする機能を有する。「所定の値にリセット」とは、例えば車両の停止を知らせる車両停止信号を検出すると、速度を0とする処理を実行する等の場合が考えられる。具体的には速度情報算出部(1003)に対しリセット信号を送出する。一般に、時間が経過するほど実際の速度との誤差が増大するが、本実施例の速度・位置推定装置では停止に伴い速度リセット処理を実行することで、誤差をゼロリセットすることが可能である。当部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される速度リセットプログラムなどにより実現される。リセットはマニュアルで実行してもよいし、速度が所定の条件を満たしたことで自動的にリセットするように構成してもよい。例えば算出される速度がマイナスとなる場合には速度をゼロにリセットするように構成することができる。そして、リセット量すなわち、誤差速度分過去にさかのぼって速度情報を修正するように構成することもできる。出発点を起点として、最終的にリセットした速度分グラフをリセット時から出発時に逆向きに徐々に時間に比例し修正分が小さくなるように修正するのである。
図11は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の時刻tにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。この図にあるように、まず移動体の進行方向の加速度信号を取得する(ステップS1101)。次に濾波器で外乱を減衰させた外乱減衰後信号を取得する(ステップS1102)。次に外乱後減衰後信号を積分し速度情報を算出する(ステップS1103)。算出後移動体の停止が検出されたか否かを判断する(ステップS1104)。停止を検出していないという判断結果の場合は一連の処理を終了する。一方、停止を検出している場合には、算出した速度を所定の値にリセットする(ステップS1105)。
図12は、本実施例にかかる速度・位置推定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。以下、この図を用いて説明する。この図にあるように、各種演算処理を行う「CPU(中央演算装置)」(1201)と、ハードディスクドライブ等の「不揮発性メモリ」(1202)と、「RAM」(1203)を備えている。また「加速度センサ」(1204)、移動体が停止しているか否かを判断する「停止検出センサ」(1207)やこれに接続された「I/Oインタフェース」(1205)そして、それらが「システムバス」(1206)などのデータ通信経路によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。
本実施例の速度・位置推定装置は、ジャイロセンサによる進行方向変化の検知と、地磁気計による進行方向の検知とが可能である。ジャイロセンサにより角速度が検知され、積分することにより算出された進行方向変化分をすでに計算によって得られている方向に加えた値を新たな方向とし、直進時等に地磁気計により検知された進行方向で補正を行うことで正しい進行方向の出力が可能である。これは時間の経過につれ、方向の算出結果に誤差がたまるために行うものである。図13は本実施例の速度・位置推定装置の処理の概要を示すための概念図である。ここでは車両模型を広場において、目標地点を設定し、途中からの車両模型の動きを示す。この図にあるように、車両模型(1301)が(A)を通って目標地点である(★)に向かおうとしたところ、この曲線部分で生じた方位算定誤差によって、(B)方向に回動してしまった。その後、直進して直進部分(B)を通行している場面を示している。ここで目標(★)の進行方向はA地点から見て真東方向であったとする。車両は直進区間の中のB地点において地磁気センサにより磁北を取得し、真東の方向を特定する。本願発明はこの時点での方向の補正を特徴とするものである。この発明を応用して、例えばその後、車両は真東+所定の補正量を加えた方向に車両を向け、目標方向へ補正を行い目標(★)に達することができる。このように、地磁気に基づく方向の補正を行うことにより、ジャイロセンサに(1302)よる進行方向検知の誤差を解消でき、正しい位置の推定が可能となる。
図14は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(1400)は、「加速度信号取得部」(1401)と、「外乱除去部」(1402)と、「振幅信号取得部」(1403)と、「歩行非歩行判別部」(1404)と、「信号整形部」(1405)と、を有する。これら構成要件については上記にて説明済みであるので記載は省略する。本実施例の機能的構成1ではこれら構成要件に加え「進行方向変化検知部」(1406)と、「地磁気計側部」(1407)と、「補正部」(1408)と、「進行方向出力部」(1409)とを新たに有する。
図15は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の別の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(1500)は、「水平方向加速度信号取得部」(1501)と、「水平方向外乱除去部」(1502)と、「速度情報算出部」(1503)と、「速度リセット部」(1504)とを有する。本実施例の機能的構成2ではこれら構成要件に加え「進行方向変化検知部」(1506)と、「地磁気計側部」(1507)と、「補正部」(1508)と、「進行方向出力部」(1509)とを新たに有する。以下新たな構成要件について説明する。
「進行方向変化検知部」(1406、1506)は、歩行者または移動体の進行方向変化(変化角度/単位時間)を検知するジャイロセンサを備える。ジャイロセンサは「回転機械式」、「光学式」、「振動式」各方式が存在しておりどの方式を採用してもよいが、スマートフォンなどに採用されている「振動式」が装置の小型化が可能であり好適である。検知された進行方向の変化は、後述する進行方向出力部(1409、1509)に対して出力される。同部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される進行方向変化検知プログラム、ジャイロセンサおよびI/Oインタフェース等で実現される。
「地磁気計測部」(1407、1507)は、地磁気に基づいて進行方向を検知する地磁気計を備える。地磁気計はいわゆる「電子コンパス」が採用できる。電子コンパスには、ホールセンサ、MI(Magneto Impedance)型、MR(Magneto Resistance)型などの方式があるが、高精度の方向検知には感度の高いMI型が好適である。また、車両用途では上下の加速度の影響が少ないことから2軸のセンサを適用できるのに対して、歩行者や航空機など上下の加速度の影響が大きい場合には、3軸のセンサを適用することが望ましい。当部で検知された進行方向は後述する補正部(1408、1508)に対して出力される。同部の機能は、CPUとRAM、CPUにて実行される地磁気計測プログラム、地磁気センサおよびI/Oインタフェース等で実現される。
「補正部」(1408、1508)は、後述する進行方向出力部(1409、1509)で進行方向変化が検知されない期間に地磁気計測部(1407、1507)にて計測された進行方向に基づいて後記進行方向出力部(1409、1509)から出力される進行方向を補正する機能を有する。「進行方向変化が検知されない期間」とは例えば道路を直進していたり、停止したりといった状態の期間を指し、ジャイロセンサ等で進行方向の変化が小さい期間のことを指す。当部は地磁気計測部(1406、1506)および後記進行方向出力部(1409、1509)より進行方向データを取得し、CPUにおける演算処理で補正値を算出し、進行方向出力部(1409、1509)から出力される進行方向を補正する。同部の機能はCPUとRAM、CPUにて実行され、補正値を算出する補正プログラムにより実現される。
「進行方向出力部」(1409、1509)は、既出力の進行方向と、既出力の進行方向出力時からの進行方向変化を積分した値に基づいて進行方向を出力する機能を有する。「既出力の進行方向」とは、例えば出発時や、前回出力された進行方向、前回補正され出力された進行方向などが含まれる。したがって前回出力時からプラス何度、マイナス何度といったフォーマットにより出力することが可能である。同部の機能はCPUとRAM、CPUにて実行される進行方向出力プログラムにより実現される。
図16は本実施例の速度・位置推定装置の時刻tにおける進行方向算出および出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。この図に示すように、まず進行方向変化を積分して変化量を保持されている進行方向に加算する(ステップS1601)。次に進行方向を出力し(ステップS1602)、進行方向の変化があるか否かの判断を行う(ステップS1603)。進行方向の変化がない場合には進行方向を地磁気により補正する(ステップS1604)。
図17は、本実施例にかかる速度・位置推定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。以下、この図を用いて説明する。この図にあるように、各種演算処理を行う「CPU(中央演算装置)」(1701)と、ハードディスクドライブ等の「不揮発性メモリ」(1702)と、「RAM」(1703)を備えている。また「ジャイロセンサ」(1708)と「地磁気センサ」(1709)やこれに接続された「I/Oインタフェース」(1705)そして、それらが「システムバス」(1706)などのデータ通信経路によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。
本実施例の速度・位置推定装置は、上記実施例で算出した歩行者や車両の歩行信号部分の信号や水平方向加速度信号を用いて移動長を算出することが可能である。
図18は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(1800)は、「加速度信号取得部」(1801)と、「外乱除去部」(1802)と、「振幅信号取得部」(1803)と、「歩行非歩行判別部」(1804)と、「信号整形部」(1805)と、を有する。これら構成要件については上記にて説明済みであるので記載は省略する。本実施例の機能的構成1では、これら構成要件に加え、「移動長算出出力部」(1810)を新たに有する。
図19は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の別の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(1900)は、「水平方向加速度信号取得部」(1901)と、「水平方向外乱除去部」(1902)と、「速度情報算出部」(1903)と、「速度リセット部」(1904)とを有する。本実施例の機能的構成2では、これら構成要件に加え「移動長算出出力部」(1910)を新たに有する。以下新たな構成要件について説明する。
「移動長算出出力部」(1810、1910)は、歩行信号部分の信号または水平方向加速度信号を用いて移動長を算出し出力する機能を有する。なお機能的構成1の移動長算出出力部(1810)は歩行信号部分の信号を用いて移動長を算出し出力する。具体的にはまず下記の数式1を用いて歩行信号部分の鉛直方向の加速度の振幅av,ampから歩幅S(歩幅S∝速度v)を算出し歩幅Sに比例する速度を算出する。
図20は本実施例の速度・位置推定装置における処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、まずA:歩行信号部分の信号またはB:水平加速度信号を取得する(ステップS2001)。次に移動長の算出を行う(ステップS2002)。
図21は、本実施例にかかる速度・位置推定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。以下、この図を用いて説明する。この図にあるように、各種演算処理を行う「CPU(中央演算装置)」(2101)と、ハードディスクドライブ等の「不揮発性メモリ」(2102)と、「RAM」(2103)を備えている。また「加速度センサ」(2104)やこれに接続された「I/Oインタフェース」(2105)そして、それらが「システムバス」(2106)などのデータ通信経路によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。
本実施例の速度・位置推定装置は、自律航法を念頭とした自律演算位置情報を算出し、この履歴を位置情報履歴として記憶域に格納する。その上で自律演算以外の方法である電波ビーコンなどで得られる位置情報である非自律由来位置情報により、記憶域に格納された位置情報履歴を補正することが可能である。
図22は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(2200)は、「鉛直加速度信号取得部」(2201)と、「外乱除去部」(2202)と、「振幅信号取得部」(2203)と、「歩行非歩行判別部」(2204)と、「信号整形部」(2205)と、「進行方向変化検知部」(2206)と、「地磁気計測部」(2207)と、「補正部」(2208)と、「進行方向変化検知部」(2209)と、「移動長算出出力部」(2210)と、を有する。これら構成要件については上記にて説明済みであるので記載は省略する。本実施例の機能的構成1では、これら構成要件に加え、「自律演算位置情報算出出力部」(2211)と、「位置情報履歴保持部」(2212)と、「非自律由来位置情報取得部」(2213)と、「位置情報補正部」(2214)と、を新たに有する。
図23は、本実施例にかかる速度・位置推定装置の機能的構成の一例を示す図である。本実施例にかかる「速度・位置推定装置」(2300)は、「水平方向加速度信号取得部」(2301)と、「水平方向外乱除去部」(2302)と、「速度情報算出部」(2303)と、「速度リセット部」(2304)と、「進行方向変化検知部」(2306)と、「地磁気計測部」(2307)と、「補正部」(2308)と、「進行方向出力部」(2309)と、を有する。これら構成要件については上記にて説明済みであるので記載は省略する。本実施例の機能的構成2では、これら構成要件に加え、「自律演算位置情報算出出力部」(2311)と、「位置情報履歴保持部」(2312)と、「非自律由来位置情報取得部」(2313)と、「位置情報補正部」(2314)と、を新たに有する。
「自律演算位置情報算出出力部」(2211、2311)は、後述する位置情報履歴保持部に保持されている位置情報と、移動長算出出力部にて算出出力される移動長と、進行方向出力部にて出力される進行方向と、に基づいた位置情報である自律演算位置情報を算出し出力する機能を有する。本発明において「位置情報」とは、「方向」と「距離」の概念により定義されている情報であり、GPSにより緯度、経度の情報を特定することの難しい、屋内の通路等において位置を特定するために使用可能な情報である。算出され出力された自律演算位置情報は位置情報履歴保持部(2212、2312)に対し出力される。当部の機能はCPUとRAM、CPUにて実行される自律演算位置情報算出出力プログラムにより実現される。
「位置情報履歴保持部」(2212、2312)は、算出し出力された位置情報の履歴を保持する機能を有する。具体的には自律演算位置情報算出出力部(2211、2311)から位置情報を入力として受け取り、記憶域に位置情報の履歴を格納する。この時、時刻情報と関連付けて履歴が格納される。
「非自律由来位置情報取得部」(2213、2313)は、自律演算以外の方法で得られる位置情報である非自律由来位置情報を取得する機能を有する。自律演算以外の方法とは、例えばBLEビーコンなどの電波ビーコンなどによる位置情報の提供などがあげられる。また地図情報から位置情報が通行可能な領域の境界線を越えていないかを判別し、超えていた場合は通行領域内へ位置情報を補正するような方法もある。取得した非自立由来位置情報は時刻情報に関連付けられて位置情報補正部(2214、2314)に対して出力される。当部の機能はCPUとRAM、CPUにて実行される非自立由来位置情報取得プログラムと、電波ビーコン等の電波を受信するためのアンテナや無線モジュール等で実現される。
「位置情報補正部」(2214、2314)は、非自律由来位置情報に基づいて位置情報履歴保持部に保持されている位置情報を補正する機能を有する。具体的には非自立由来位置情報取得部(2213、2313)から非自立由来位置情報を受け取り、記憶域に格納されている位置情報履歴保持部の位置情報を書き換える。このとき、時刻情報を参照し、該当する時刻の位置情報の履歴を書き換える。ここで該当する時刻とは、現在の時刻tはもとより直近の時刻t-1、及び直後の時刻t+1の3通りが含まれており、これらの時刻の位置情報を書き換えるといった処理も「履歴を書き換える」ことに含まれることとする。当部の機能はCPUとRAM、CPUにて実行される位置情報補正プログラム等で実現される。
図24は本実施例の速度・位置推定装置の時刻tにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、C:進行方向を出力し、D:移動長を算出出力する。次に時刻t-1における位置情報と、移動長と、進行方向とに基づいた位置情報である自律演算位置情報を算出し出力する(ステップS2401)。次に自立演算以外の方法で得られる位置情報である非自立由来位置情報を取得する(ステップS2402)。次に非自立由来位置情報に基づいて記憶域に格納されている位置情報履歴の位置情報を補正する(ステップS2403)。
図25は、本実施例にかかる速度・位置推定装置のハードウエア構成の一例を示す図である。以下、この図を用いて説明する。この図にあるように、各種演算処理を行う「CPU(中央演算装置)」(2501)と、ハードディスクドライブ等の「不揮発性メモリ」(2502)と、「RAM」(2503)を備えている。また「加速度センサ」(2504)や「ジャイロセンサ」(2508)と「地磁気センサ」(2509)やこれに接続された「I/Oインタフェース」(2505)、電波ビーコンなどの電波を受信する「通信モジュール」(2510)と「アンテナ」(2511)、そして、それらが「システムバス」(2506)などのデータ通信経路によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。
0302:外乱除去部
0303:振幅信号取得部
0304:歩行非歩行判別部
0305:信号整形部
Claims (12)
- 歩行者の歩行動作によって生じる上下動に基づいて歩行速度を推定するための装置であって、装置装着状態で歩行時に地面に対する略鉛直方向の加速度信号を取得するための加速度センサを備えた鉛直方向加速度信号取得部と、
取得した加速度信号から外乱及び歩行以外の動作に基づく信号を減衰させた外乱減衰後信号を得るための帯域通過フィルタを備えた外乱除去部と、
外乱減衰後信号から外乱減衰後信号の振幅の値を示す信号である振幅信号を取得する振幅信号取得部と、
取得した振幅信号の内、所定の振幅範囲に入っている信号部分である歩行信号部分と、所定の振幅範囲外の信号部分である非歩行信号部分とを判別する歩行非歩行判別部と、
歩行動作モデルに基づく歩行演算のために歩行信号部分は整形せず、歩行非歩行判別部での判別結果が非歩行信号部分であると判別された信号部分は、その振幅を固定値A(Aは歩行動作モデルにおいて非歩行と解釈される値)に整形する信号整形部と、
を有する速度・位置推定装置。 - 歩行者または移動体の進行方向変化(変化角度/単位時間)を検知するジャイロセンサを備えた進行方向変化検知部と、
地磁気に基づいて進行方向を検知する地磁気計を備えた地磁気計測部と、
後記進行方向出力部で進行方向変化が検知されない期間に地磁気計測部にて計測された進行方向に基づいて後記進行方向出力部から出力される進行方向を補正する補正部と、
既出力の進行方向と、既出力の進行方向出力時からの進行方向変化を積分した値に基づいて進行方向を出力する進行方向出力部と、
をさらに有する請求項1に記載の速度・位置推定装置。 - 歩行信号部分の信号または水平方向加速度信号を用いて移動長を算出し出力する移動長算出出力部をさらに有する請求項1または請求項2に記載の速度・位置推定装置。
- 後述する位置情報履歴保持部に保持されている位置情報と、移動長算出出力部にて算出出力される移動長と、進行方向出力部にて出力される進行方向と、に基づいた位置情報である自律演算位置情報を算出し出力する自律演算位置情報算出出力部と、
算出し出力された位置情報の履歴を保持する位置情報履歴保持部と、
自律演算以外の方法で得られる位置情報である非自律由来位置情報を取得する非自律由来位置情報取得部と、
非自律由来位置情報に基づいて位置情報履歴保持部に保持されている位置情報を補正する位置情報補正部と、を有する請求項2に従属する請求項3に記載の速度・位置推定装置。 - 歩行者の歩行動作によって生じる上下動に基づいて歩行速度を推定するための方法であって、
歩行時に地面に対する略鉛直方向の加速度信号を取得する鉛直方向加速度信号取得ステ
ップと、
取得した加速度信号から外乱及び歩行以外の動作に基づく信号を減衰させた外乱減衰後信号を得るための外乱除去ステップと、
外乱減衰後信号の内、所定の振幅範囲に入っている信号部分である歩行信号部分と、所定の振幅範囲外の信号部分である非歩行信号部分とを判断する歩行非歩行判断ステップと、
歩行動作モデルに基づく歩行演算のために歩行信号部分は整形せず、歩行非歩行判断ステップでの判断結果が非歩行信号部分であると判断された信号部分は、その振幅を固定値A(Aは歩行動作モデルにおいて非歩行と解釈される値)に整形する信号整形ステップと、
を実行する速度・位置推定方法。 - 歩行者または移動体の進行方向変化(変化角度/単位時間)をジャイロセンサにより検知する進行方向変化検知ステップと、
地磁気に基づいて進行方向を地磁気計により検知する地磁気計測ステップと、
後記進行方向出力ステップで進行方向変化が検知されない期間に地磁気計測ステップにて計測された進行方向に基づいて後記進行方向出力ステップにおいて出力される進行方向を補正する補正ステップと、
既出力の進行方向と、既出力の進行方向出力時からの進行方向変化を積分した値に基づいて進行方向を出力する進行方向出力ステップと、
をさらに実行する請求項5に記載の速度・位置推定方法。 - 歩行信号部分の信号または水平方向加速度信号を用いて移動長を算出し出力する移動長算出出力ステップをさらに実行する請求項5または請求項6に記載の速度・位置推定方法。
- 後述する位置情報履歴取得ステップにより取得された位置情報と、移動長算出出力ステップにて算出出力される移動長と、進行方向出力ステップにて出力される進行方向と、に基づいた位置情報である自律演算位置情報を算出し出力する自律演算位置情報算出出力ステップと、
算出し出力された位置情報の履歴を取得する位置情報履歴取得ステップと、
自律演算以外の方法で得られる位置情報である非自律由来位置情報を取得する非自律由来位置情報取得ステップと、
非自律由来位置情報に基づいて位置情報履歴取得ステップにより取得された位置情報を補正する位置情報補正ステップと、を実行する請求項6に従属する請求項7に記載の速度・位置推定方法。 - 歩行者の歩行動作によって生じる上下動に基づいて歩行速度を推定するためのプログラムであって、
歩行時に地面に対する略鉛直方向の加速度信号を取得する鉛直方向加速度信号取得ステップと、
取得した加速度信号から外乱及び歩行以外の動作に基づく信号を減衰させた外乱減衰後信号を得るための外乱除去ステップと、
外乱減衰後信号の内、所定の振幅範囲に入っている信号部分である歩行信号部分と、所定の振幅範囲外の信号部分である非歩行信号部分とを判断する歩行非歩行判断ステップと、
歩行動作モデルに基づく歩行演算のために歩行信号部分は整形せず、歩行非歩行判断ステップでの判断結果が非歩行信号部分であると判断された信号部分は、その振幅を固定値A(Aは歩行動作モデルにおいて非歩行と解釈される値)に整形する信号整形ステップと、
を実行する速度・位置推定プログラム。 - 歩行者または移動体の進行方向変化(変化角度/単位時間)をジャイロセンサにより検知する進行方向変化検知ステップと、
地磁気に基づいて進行方向を地磁気計により検知する地磁気計測ステップと、
後記進行方向出力ステップで進行方向変化が検知されない期間に地磁気計測ステップにて計測された進行方向に基づいて後記進行方向出力ステップにおいて出力される進行方向を補正する補正ステップと、
既出力の進行方向と、既出力の進行方向出力時からの進行方向変化を積分した値に基づいて進行方向を出力する進行方向出力ステップと、
をさらに実行する請求項9に記載の速度・位置推定プログラム。 - 歩行信号部分の信号または水平方向加速度信号を用いて移動長を算出し出力する移動長算出出力ステップをさらに実行する請求項9または請求項10に記載の速度・位置推定プログラム。
- 後述する位置情報履歴取得ステップにより取得された位置情報と、移動長算出出力ステップにて算出出力される移動長と、進行方向出力ステップにて出力される進行方向と、に基づいた位置情報である自律演算位置情報を算出し出力する自律演算位置情報算出出力ステップと、
算出し出力された位置情報の履歴を取得する位置情報履歴取得ステップと、
自律演算以外の方法で得られる位置情報である非自律由来位置情報を取得する非自律由来位置情報取得ステップと、
非自律由来位置情報に基づいて位置情報履歴取得ステップにより取得された位置情報を補正する位置情報補正ステップと、を実行する請求項10に従属する請求項11に記載の速度・位置推定プログラム。
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