JPH0337516A - 歩数式座標演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は人の歩数を計数するための歩数式座標演算装
置に関し、特に、歩数を計数するのみでなく、人に多様
な情報を提供することのできる多数の機能を有する歩数
式座標演算装置に関する。

［従来の技術］ 第１７図は、従来の歩数式座標演算装置の概略の構成を
示すブロック図である。第１７図を参照して、従来の歩
数式座標演算装置は、人の歩行動作に伴なう上下方向の
加速度の変化を検出して、歩数信号として出力するため
の歩数計測手段１０２と、計測された歩数に様々な換算
率を乗することによって、種々の情報に変換するための
換算手段１０４と、換算のために必要な換算率を設定す
るための換算率設定手段１０６と、換算された情報を表
示するための表示手段１０８とを含む。歩行に伴なう上
下方向の加速度を検出する手段としては加速度センサが
あり、たとえば振子などを用いた機械的なものや、重り
と圧電素子とを組合わせたものなどが知られている。換
算率としては、たとえば１歩あたりの歩幅や、１歩あた
りの消費エネルギなどがある。これらの換算率は、図示
されない選択手段によって切換えられて換算手段１０４
に送られる。

第１７図を参照して、従来の装置の動作が説明される。

歩数計測手段１０２は、歩行に伴なう上下方向の加速度
の変化を検出して、歩行動作の１歩について１つのパル
スを出力する。換算手段１０４は、歩数計測手段１０２
からのパルスを計数し、同時に換算率設定手段１０６に
よって設定されている換算率を、計数されたパルス数に
乗じることによって、所定の情報に換算する。換算され
た情報は表示手段１０８に表示される。したがって、利
用者は換算率を様々に設定することによって、たとえば
単純な歩行数や、歩行による移動Ｈ６離あるいは歩行に
伴なって消費されたカロリー数などを知ることができる
。

換算率として使用される１歩あたりの歩幅については、
たとえば単純な歩行時とジョギングなどのように走って
いる場合とでは異なったものとなる。したがって、歩行
船離を換算によって求めるために、通常の歩行の場合と
ジョギングの場合との２通りに歩幅を設定できるものが
ある。それによって、より正確な移動距離が計測される
ことになる。歩行に伴なう消費カロリーの計算も同様で
あり、ジョギングの場合と通常の歩行の場合とで２通り
に切換えられることが可能とされたものがある。この消
費カロリーの換算率については、たとえばマイクロプロ
セッサなどを組込んで、使用する人が自分の体重を入力
することにより自動的に設定するようなものが市販され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、従来の歩数式座標演算装置は得られた歩
数データを様々に加工して種々の情報に変換できるとい
う便利な機能を有している。しかしながら、従来の歩数
式座標演算装置については、以下のような問題点が指摘
されている。近年、交通手段および産業の発達に伴ない
、旅行や仕事で見知らぬ土地を訪れる機会が増えている
。また、豊かになったといわれる世相を反映して、山歩
きや登山などを楽しむ人も増加している。そうした場合
、自己の現在位置が確認できるということは、非常に重
要なことである。そのために、従来は専ら地図が使用さ
れていた。しかしながら、地図のみによって自分の位置
を即座に確認することは難しい。さらに、人が移動して
いる場合などには、距離の把握は感覚に頼らざるを得す
、したがって不正確になることが多かった。そのため、
手軽に自分の位置を正確に確認するための手段が求めら
れている。一方で、歩数式座標演算装置は人の移動を計
測するものであり、そうした手段として最適である。し
かしながら従来の歩数式座標演算装置の測定データは、
累計された歩数のみであった。

この測定データを様々に加工して得られる情報も、基本
的には移動距離の累計と同じ１次元的なものでしかない
。そのため、平面上において自分の居る地点を確認する
ことは不可能であった。

この発明は上述の課題を解決するためになされたもので
、請求項１に記載の発明の目的は、自己の居る地点を手
軽に確認できる歩数式座標演算装置を提供することであ
る。請求項２に記載の発明の目的は、自己の居る地点を
正確に確認できる歩数式座標演算装置を提供することで
ある。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の発明にかかる歩数式座標演算装置は、
人が平面上を歩行動作により移動する速度の大きさを測
定して、速度信号を出力するための速度測定手段と、移
動の方位を測定して方位信号を出力する移動方位測定手
段と、速度信号と方位信号とに応答して、平面上の人の
現在位置を演算するための位置演算手段とを含む。

請求項２に記載の発明にかかる歩数式座標演算装置は、
請求項１に記載の発明にかかる装置に加え、外部から人
の現在位置を表わす信号を入力され、演算により求めら
れた現在位置を補正するための座標補正手段をさらに含
む。

［作用］ 上述の構成を有する請求項１に記載の歩数式座標演算装
置において、速度測定手段は人の歩行動作を検知し、人
の移動速度を測定して速度信号を出力する。移動方位測
定手段は、人の移動方向を刻々測定して移動方位信号を
出力する。位置演算手段は、速度信号と方位信号とに応
答して、方位を考慮して移動速度を積算することにより
人の現在位置を演算によって求める。

請求項２に記載の装置においては、位置演算手段によっ
て求められた現在位置は、座標補正手段によって補正さ
れる。この補正は、外部から人力された、人の現在位置
を表わす信号に基づいて行なわれる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の歩数式座標演算装置の概略
ブロック図である。第１図を参照してこの装置は、人の
歩行動作を検知して、歩行による移動速度を測定して速
度信号を出力する速度測定手段２０と、人の移動する方
位を測定し、方位信号を出力するための方位測定手段２
２と、基準となる座標位置を設定するための基準座標設
定手段２８と、速度信号と方位信号とに応答し、移動方
位を考慮しつつ速度を積算することによって、基準座標
位置からの相対的な座標を演算によって求めるための座
標演算手段２６と、演算によって求められた現在位置を
示す座標を、外部からのデータによって補正するための
座標補正手段２４と、座標演算手段２６によって計算さ
れた現在位置の座標およびその他種々の情報を表示する
ための表示手段３０とを含む。

第２図はこの実施例の歩数式座標演算装置の外観を示す
斜視図である。第２図を参照して、この装置は本体３２
と、本体の上面を保護するための蓋３４と、蓋３４の上
面に固定され、歩数式座標演算装置を人のベルトなどに
固定するための装着部品３６とを含む。本体３２の内部
には、方位を測定するためのコンパスや、歩行動作を検
出するための加速度センサなどの装置か含まれている。

本体３２の上面には、外部から光ビームを受光して、現
在位置の座標を補正するための補正データを受取る受光
部４２と、この装置の様々な動作モードを選択するため
のモード選択スイッチ４０と、歩数や移動距離、その他
必要なデータを表示するための液晶表示パネル３８と、
計数された歩数をクリアするためのリセットボタン４４
と、この装置によって座標などを演算するために必要な
様々な基準値を人力するための人カポタン４６、カソル
移動ボタン４８、第１の数値選択ボタン５０、第２の数
値選択ボタン５２とを含む。カーソル移動ボタン４８は
、液晶表示パネル３８上に表示されたデータを修正する
ために、修正できる箇所を液晶表示パネル３８上を移動
させるためのボタンである。数値選択ボタン５０．５２
は、液晶表示パネル３８上の修正可能な数字を様々な値
にセットするためのものである。たとえば、第１の数値
選択ボタン５０を押すことによって、修正中の数字が増
加する方向に変化し、第２の数値選択ボタン５２を押す
ことにより、修正中の数字が減少する方向に変化する。

修正中の数字が所望の数字になったときに数値選択ボタ
ン５０または５２を離すことにより、数値が所望の値に
セットされることになる。

第３図は、第１図に示される装置をマイクロコンピュー
タを用いて実現したときのより詳細なブロック図である
。第３図を参照して、この装置は基準座標設定手段２８
と座標演算手段２６と表示手段３０としての役割を果た
すマイクロコンピュータ５４と、マイクロコンピュータ
５４に接続された速度測定手段２０と、マイクロコンピ
ュータ５４に接続された方位測定手段２２と、マイクロ
コンピュータ５４に接続された座標補正手段２４とを含
む。マイクロコンピュータ５４は、様々な演算処理を行
なうためのＣＰＵ　（Ｃｅｎ　ｔ　ｒａ　ＩＰｒｏｃｅ
ｓｓｉｎｇ　　Ｕｎｉｔ）７２と、ＣＰＵ７２に接続さ
れたパスライン７４と、パスライン７４に接続され、こ
の装置を使用する人が様々な基準値を設定したり、モー
ドを選択したりするために用いる入力手段７６と、パス
ライン７４に接続され、ＣＰＵ７２が実行するプログラ
ムや、基本的なデータが格納されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯ
ｎ　ｌ　ｙ　　Ｍｅｍｏ　ｒ　ｙ）７８と、パスライン
７４に接続され、ＣＰＵ７２によって実行されるプログ
ラムが作業領域として使用するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄ
ｏｍ　　Ａｃｃｅｓｓ　　Ｍｅｍｏｒｙ）８０と、パス
ライン７４に接続され、液晶表示パネル３８を駆動する
ための液晶ドライバ８２とを０ 含む。液晶表示パネル３８および液晶ドライバ８２が第
１図における表示手段３０に対応する。速度測定手段２
０は、振子などの機械的な仕掛けによって人の歩行動作
に伴なう上下方向の加速度を検出し、信号を出力する加
速度センサ５６と、加速度センサ５６によって出力され
た信号のうち、人の歩行以外の要素による値の変動を除
去するためのバンドパスフィルタ５８と、バンドパスフ
ィルタ５８によって出力された信号をディジタル化し、
１歩行動作につき１つのパルスを発生するためのＡ／Ｄ
（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器６０と、Ａ／
Ｄ変換器６ｏから出力されたパルス数をカウントするた
めのカウンタ６２とを含む。方位測定手段２２は、人の
移動する方位を測定して、その方位を示す方位信号を出
力するためのコンパス６４と、コンパス６４から出力さ
れた信号をディジタル化し、複数ビットからなるパラレ
ル信号に変換してマイクロコンピュータ５４に入力する
ためのＡ／Ｄ変換器６６とを含む。座標補正手段２４は
、所定の位置に設けられた外部の１ 機器によって発生され、その機器の設置されている位置
を表わす信号によって変調された光ビームを受光し、受
光信号を出力するための受光部４２と、受光部４２に接
続され、受光信号に応答して、受光信号に含まれるクロ
ック成分を抽出してクロック信号として出力するための
ビット抽出回路６８と、受光部４２とビット抽出回路６
８とに接続され、クロック信号によって示されるタイミ
ングで受光信号をサンプリングすることにより光ビーム
中に含まれている位置情報を表わす信号を復調するため
の復調回路７０とを含む。

人力手段７６は、第２図に示されるようなモード選択ス
イッチ４０、リセットボタン４４、人カポタン４６、カ
ーソル移動ボタン４８、数値選択ボタン５０．５２等を
含む。入力手段７６は、ＣＰＵ７２に割込信号８６を入
力するように接続されている。

第４図は第１図〜第３図に示される歩数式座標演算装置
によって、歩数式座標演算装置の現在位置を算出するた
めの原理を示す模式図である。第２ ４図を参照して、地表の東西方向に延びるＸ軸と、南北
方向に延びるｙ軸とを考える。Ｘ軸とｙ軸とは、原点Ｏ
において交わっている。人の一連の歩行動作の始点をＰ
。とじ、この点を原点０と一致させる。この人が１歩歩
くことにより、次の点Ｐ、に達するものとする。線分Ｐ
。Ｐｌがｙ軸となす角を０１とする。このような動作を
ｉ−１回繰返すことによって、この人が点Ｐ、−４に達
するものとする。次の歩行動作によってこの人は点Ｐに
達する。

点Ｐｌ−ｌと点Ｐ、との座標をそれぞれ（ｘｉ　−１＋
ｙ　＋　−＋　）、（ｘｉ　Ｉ　　ｙ＋　）とする。線
分Ｐ、、Ｐがｙ軸と平行な直線となす角をθ、する。但
し、θｉは線分Ｐ、、Ｐ、が北を向くときに０とする。

線分ｐ、、ｐ、の長さはこの利用者の１歩の歩幅であり
、一定の値Δ麩であると仮定できる。Ｘ６、Ｙｉ　、Ｘ
ｉ　＋　、Ｙｉ−１の間には、以下の関係式が成立する
。

Ｘｉ　＝　Ｘｌ−１＋Δｕ　ｓｉｎθ＋　　　−（１）
Ｙｉ　＝Ｙ＋　＋　十Δ麩ｅＯ８θｉ　　・・・（２）
３ 同様の式がＰ。−Ｐ＋−１までの隣接する２点間で成立
する。したがって、点Ｐ　の座標（Ｘｙ＋）は Ｘｉ　＝ＸＱ＋ΣΔｆｌｓｉｎθ、　　−（３）Ｙｉ−
ｙｏ＋写Δ麩ｃｏｓθ、　　・　（４）Ｊｌｌ＋ で表わされる。点Ｐ。が原点０と一致していることより
Ｘ。−ｙｏ　＝０であるから、（”＋　＋　　Ｙｉ　）
は Ｘｉ　　＝ΣΔＬ　ｓｉｎ　　θｊ　　　　　　　　　
−（５）＆＝１ ｙ１″ＩｔΔ篩ｏｓθ４　　　　　・・　（６）＃−１ によって求められる。

ＣＰＵ７２が実行するプログラムは、式（１）（２）で
定義される演算を繰返すことにより、点Ｐ、の座標（Ｘ
＋　＋　’ｌ＋　）を計算する。

第５図はＣＰＵ７２が実行するプログラムの遷移を表わ
す状態遷移図である。第５図を参照して、ＣＰＵ７２は
４つの機能ブロックに対応した４つのプログラムを実行
する。ＣＰＵ７２が通常実行するプログラムは、歩数・
距離・座標を表示するプログラムである。ＣＰＵ７２は
、所定の割込信４ 号を受信することによって必要なデータを待避して、実
行中のプログラムを中断し、割込信号に対応した他の割
込プログラムを実行する。割込プログラムが終了すれば
、再びこの表示プログラムの実行が再開される。

第５図には、割込による３つの機能ブロックのプログラ
ムが例として示されている。１つ目は、累計された歩数
をクリアするための歩数・距離クリアのモードに対応す
るものである。２つ目は、使用する人の標準的な歩幅、
ジョギング時の歩幅、歩行に伴なう１歩あたりのカロリ
ー消費量を求めるための体重等の設定を行なうための基
準値設定モードである。さらに３つ目は、移動中の位置
を確認するために、基準となる原点の座標を設定するた
めの基準座標設定モードである。

ＣＰＵ７２によって実行されるプログラムのうち、歩数
・距離・座標表示のための処理を行なうものが特許請求
の範囲による位置演算手段としての機能を行なうもので
ある。基準値設定モードは速度測定手段の機能を補完す
るものである。基準５ 座標設定モードに対応するプログラムは、第１図に示さ
れる基準座標設定手段の一例である。

第１図〜第５図を参照して、本発明にかかる歩数式座標
演算装置の動作が説明される。利用者はまず、モード選
択スイッチ４０を操作して、基準座標設定モードを選択
する。成品表示パネル３８には、前回設定された基準座
標が表示される。利用者は座標補正手段２４を用いて基
準座標を再設定する。前述のとおり、座標補正手段２４
を利用するためには、予め地上の所々に設けられた座標
補正用の光ビームを出射する設備が必要である。

光ビームは、その設備が設けられている地点の座標（こ
の座標は、予め国内用に定められた座標系によるか、あ
るいは緯度・経度を用いることが考えられる）や、地名
を表わすディジタル信号を搬送している。

受光部４２は、光ビームを受光して受光信号を出力する
。受光信号はビット抽出回路６８と復調回路７０とに入
力される。ビット抽出回路６８は、受光信号に含まれる
パルス成分を抽出し、その周６ 期と同一の周期を有するクロック信号を出力する。

このクロック信号も復調回路７０に人力される。

復調回路７０は、受光信号をクロック信号に同期したタ
イミングでサンプリングする。復調回路７０は、サンプ
リングされた受光信号の信号レベルが所定の基準レベル
より大きければパルスを１つ出力し、そうでなければ何
も出力しない。これにより、もとのディジタル信号が復
調される。復調回路７０はさらに、このディジタル信号
をシリアルデータからパラレルデータに変換する。この
パラレルデータがＣＰＵ７２に人力されることにより、
ＣＰＵ７２は直接に現在位置の座標や地名を知ることが
できる。このデータは液晶表示パネル３８に表示される
。利用者が入カポタン４６を押すことにより、このデー
タが基準座標データとしてＲＡＭ８０に格納される。

歩数・距離・座標表示モードにおいては、以下のような
動作が行なわれる。人が歩くとき、通常はその１歩１歩
に応じて上下方向の衝撃が発生する。加速度センサ５６
は、この衝撃による上下方７ 向の加速度を検出し、加速度信号を出力する。加速度信
号は、人の１歩１歩に応じたピークを有する。バンドパ
スフィルタ５８は、加速度信号から高周波のノイズ成分
を取除く。バンドパスフィルタ５８はさらに、人の歩行
に応じた周波数成分のみを通過させる。これは人の歩行
以外の環境の影響による誤動作を避けるためである。Ａ
／Ｄ変換器６０は、加速度信号の信号レベルを所定の基
準信号レベルと比較し、基準レベル以上であればパルス
を１つ出力する。カウンタ６２はこのパルスを計数する
。計数されたパルス数は、利用者の歩数と同数となるは
ずである。計数されたパルス数に利用者の基準歩幅を乗
することによって、利用者の移動した距離が求められる
。パルス数の変化を刻々監視することにより、人の移動
速度も求めることができる。

コンパス６４は、利用者の移動方向を検出して、方位信
号をラジアン単位で出力する。Ａ／Ｄ変換器６６は、方
位信号をサンプリングして複数ビットからなるディジタ
ル信号に変換する。１サンプ８ リングに対して変換後のビット数が８ビツトあれば、あ
る程度の精度を得ることができる。もちろん、ビット数
が多いほど高精度となることはいうまでもない。

ＣＰＵ７２は、カウンタ６２の数値を監視し、その数値
に変化があったときには、Ａ／Ｄ変換器６６の出力に基
づき式（］、）（２）に示された演算を行なう。ここに
おいて、Δ鉦はＲＡＭ８０に格納されている基準歩幅に
等しい。θ、はＡ／Ｄ変換器６６の出力から直接求める
ことができる。

したがって式（１）（２）の（ｘ＋　＋　　”／！　）
によって利用者の現在位置が表わされる。カウンタ６２
の出力に基準歩幅を乗することによって、利用者の移動
距離が算出されることは言うまでもない。

演算によって得られた現在位置の座標は、パスライン７
４を通じて液晶ドライバ８２に送られ、液晶表示パネル
３８上に表示される。

Δ鉦としては、利用者の通常の歩幅が用いられる。しか
しながら、たとえば片脚に怪我をして通常の歩行動作と
異なる歩き方をせざるを得ない場９ 合もあり得る。松葉杖を使用しなければ歩行できない、
という場合も考えられる。そうした場合、左右の脚の歩
幅は互いに異なったものとなるため、上述のようにΔ立
を基準歩幅と常に等しいとすると、測定に誤差が生じる
。それを避けるためには、たとえば基準歩幅を左右別々
に設定することを可能としたり、あるいは予め左右の歩
幅を平均したものを基準歩幅として設定させるようにす
ればよい。また、歩数のカウントを２歩ごとに１加算す
るようにし、２歩の歩幅合計により距離を積算していく
ことも考えられる。

上述のように通常の歩行と異なる歩行動作を行なうとき
には、右脚と左脚との各々の１歩によって生ずる上下方
向の加速度にも違いが生ずる。したがって、加速度セン
サ５６やバンドパスフィルタ５８の特性はそれらを考慮
して決められる必要がある。

第６図〜第９図は、ＣＰＵ７２によって実行されるプロ
グラムの概略構成を示すフローチャートである。第６図
を参照して、歩数・距離・座標表０ 示モードを実行するプログラムは、リセットボタン４４
が押されることにより起動される。ステップＳ１におい
ては、このプログラムに関するすべてのフラグなどの作
業領域がクリアされる。ステップＳ２においては、カウ
ンタ６２より歩数を示すデータが入力される。ステップ
Ｓ３においては、ステップＳ２において入力されたデー
タが前回測定されたデータと同じであるか否かが判定さ
れる。

もし前回からの変化がなければ制御はステップＳ２に戻
る。さもなければフローはステップＳ４に進む。ステッ
プＳ４においては、Ａ／Ｄ変換器６６から方位信号が入
力される。

ステップＳ５は、利用者の現在位置の座標等を演算によ
り求めるステップである。ここで利用される式は、基本
的には式（１）（２）に示されたものである。すなわち
、Ｘ成分、ｙ成分の座標値を格納する作業領域が確保さ
れる。歩行動作があるごとに、その歩行動作による移動
はＸ方向成分およびｙ方向成分に分解される。Ｘ方向成
分はＸ成分に、ｙ方向成分はｙ成分の座標に加算される
。

１ これによって利用者の現在位置の座標が求められる。

ステップＳ６においては、液晶表示パネル３８上へのデ
ータ表示が必要か否かが判断される。これは、蓋３４が
閉められているときには表示をすることが不要であるこ
とによる。この判断の答がＮｏであれば制御はステップ
Ｓ９に進み、さもなければ制御はステップＳ７に進む。

ステップＳ９においては、液晶表示パネル３８上の表示
が消灯される。ステップＳ７においては、どの表示モー
ドが選択されているかが判定される。この表示モードは
、ＲＡＭ８０に格納されているデータのどの部分をどの
ような形式で表示するかを指定するものである。この選
択は予め基準値設定モードまたは専用のスイッチなどに
より設定されているものとする。この判定により制御は
ステップＳ８Ａ。

Ｓ８Ｂ、Ｓ８Ｃのいずれか１つに進む。ステップＳ８Ａ
においては、リセット後に計数された歩数または移動し
た距離が表示される。ステップ８８Ｂにおいては、リセ
ットが行なわれた地点を原点２ とする相対座標の表示が行なわれる。ステップＳ８Ｃに
おいては、基準座標設定モードで使用された座標系と同
一の座標系に基づく絶対位置が表示される。ステップ５
８Ａ−８８Ｃ，ステップＳ９の後、制御はステップＳ２
に戻り、上述の処理が繰返される。

第７図は歩数・距離クリアモードのプログラムの概略フ
ローチャートである。このプログラムは、他のモードの
プログラムの実行中でも、モード選択スイッチ４０の操
作による割込で起動される。

ステップＳ２１において、カウンタ６２の内容や、ＲＡ
Ｍ８０に格納されている累計移動距離の記憶領域、相対
座標を記憶する領域などが０にリセットされる。ステッ
プＳ２２においては、リセットされた内容がそのときの
表示モードに応じて液晶表示パネル３８上に表示される
。また、クリアされたことを利用者に告知するためのメ
ツセージが表示される。この表示は所定の時間、たとえ
ば２秒間行なわれる。ステップＳ２２の実行後このプロ
グラムは終了し、制御は割込前に実行されてい３ たプログラムに戻る。

第８図は基準座標設定モードに対応するプログラムの概
略フローチャートである。このプログラムも、モード選
択スイッチ４０の操作による割込により起動される。第
８図を参照して、プログラム起動後、まずステップＳ３
１において現座標データの受信人力が行なわれる。これ
は、受光部４２を光ビーム発生源に向けることにより行
なわれる。ステップＳ３２においては、受信されたデー
タが有効か否かが判断される。光ビームを発生する設備
のないところでこのプログラムが誤って起動されるおそ
れもあるからである。これはたとえばビット抽出回路６
８から出力されるクロック信号のレベル、周期等を監視
することにより行なわれる。このステップの判定の答が
ＹＥＳであれば制御はステップ８３Ｂに進み、さもなけ
れば制御はステップＳ３５に進む。ステップＳ３５は、
受信データが無効であることを示すエラーメツセージを
表示するステップである。このメツセージが液晶表示パ
ネル３０上に２秒程度表示された後、４ このプログラムは終了する。

ステップ３３３において、受信されたデータが液晶表示
パネル３８上に表示される。利用者はこのデータを確認
後人カポタン４６を押す。それにより、それ以前に保持
されていた現在位置を示す座標データが受信されたデー
タによって更新される。その後プログラムは終了する。

第９図は基準値設定モードを実行するプログラムの概略
構成を示すフローチャートである。このプログラムもモ
ード選択スイッチ４０の操作による割込により起動され
る。ステップＳ４１において、予め設定されている基準
歩幅が液晶表示パネル３８上に表示される。表示されて
いる各桁の数字のうち、訂正可能な文字が１つのみブリ
ンクにより示されている。ブリンクによる表示を、人力
可能な場所を示すという意味で、カーソルと呼ぶことに
する。ステップＳ４２は歩幅入力のステップである。利
用者はカーソル移動ボタン４８を押すことによってカー
ソルを１文字ずつ移動させる。

所望の位置にカーソルが移動した後、利用者は数５ 値選択キー５０．５２を使用してその位置の数字を修正
する。修正すべき数字を人力した後、利用者は人力キー
４６を押す。もし基準値設定を中止するなら、利用者は
リセットボタン４４を押す。

ステップ８４３においては、人カポタン４６が押された
か否かが判断される。答がＹＥＳであれば制御はステッ
プＳ４４に進み、さもなければプログラムは終了する。

もちろん、ステップＳ４２においては、リセットボタン
４４と入カポタン４６以外の不要なキーの操作は無効と
されている。

ステップＳ４４においては、予め求められている現在の
利用者の位置の絶対座標が表示される。

利用者は、基準歩幅を修正したのと同様に、表示されて
いる座標を修正し、人力キー４６を押す。

この操作はステップＳ４５において行なわれる。

あるいは利用者はリセットボタン４４を押すこともでき
る。これは処理をとりやめるか、あるいは基準歩幅人力
をやり直すためである。

ステップＳ４６においては、人カポタン４６が押された
か否かが判断される。答がＹＥＳであれ６ ば制御はステップＳ４７に進み、さもなければ制御はス
テップＳ４１に戻る。ステップＳ４７においては、ステ
ップＳ　４２　、Ｓ　４５で入力されたデータが液晶表
示パネル３８上に確認のために表示される。さらに制御
はステップ８４８に進み、以前に設定されていた基準歩
幅、絶対座標データが、今回人力された値によって置換
えられる。そしてプログラムは終了する。

以上述べられた実施例の歩数式座標演算装置においては
、受光部４２を使用した座標補正手段が設けられている
。しかしながら受光部４２を用いることは本質的なこと
ではない。この発明の主眼は、自立的に自己の現在位置
を把握することのできる歩数式座標演算装置を提供する
ことにあるからである。もちろん、受光部４２を用いれ
ば手軽に正確なデータを人力し、利用することができる
。

また、移動方位測定手段には、コンパスのみでなく、た
とえばジャイロスコープ等を利用することもできる。コ
ンパスを用いればコストが低くすみ、ジャイロスコープ
を用いれば測定精度が上がると７ いう利点がある。

第１０図はこの発明の他の実施例の歩数式座標演算装置
の概略ブロック図である。第１０図を参照して、この歩
数式座標演算装置が第１の実施例の歩数式座標演算装置
と異なるところは、座標補正手段２４が、復調回路７０
とＣＰＵ７２に接続され、受光部４２が有効なデータを
受信したことを感知してＣＰＵ７２にその旨の割込信号
９０を入力するための補正割込判定手段８８をさらに含
むことである。

補正割込判定手段８８は、受光部４２が有効なデータを
受信したときに、利用者の操作を経ることなく現在位置
の座標データを受信データにより更新するためのもので
ある。第１の実施例の説明においても述べられたが、こ
のような補正を行なうことを可能とするためには、地上
の複数の場所に、それらが設けられている位置の座標を
示す信号により変調された光ビームを出射する設備が予
め設置されていなければならない。

第１１図はそのような設備の一例を示す模式図８ である。第１１図を参照して、地表に立てられた電柱９
２の所定の高さに、位置情報送信装置９４が設置されて
いる。第１２図を参照して、位置情報送信装置９４は、
電柱９２に一端が固定された支持アーム９６と、支持ア
ーム９６の他端に設けられた光ビーム出射装置９８とを
含む。

光ビーム出射装置９８の発生する先ビームは、この装置
９８が設けられた電柱の位置を示す座標データを表わす
ディジタル信号により変調されている。第１２図に示さ
れるように、光ビームが成る程度横方向を向いて出射さ
れる場合には、光ビームが地上の予め定める高さに達す
る時点の座標を表わすような変調が行なわれればより正
確な処理が行なわれる。基本的には光ビームは光ビーム
出射装置９８の鉛直下方に向けて出射されることが望ま
しい。

第１３図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置１００
の外観を示す斜視図である。第１３図を参照して、この
装置１００の特徴は、受光部４２が本体３２の外側の前
方に、やや斜め上を向いて９ 設けられていることである。このような形状をとって設
けられることにより、歩数式座標演算装置１００が装着
部品３６を用いて利用者によって装着され使用されてい
るときにも、受光部４２による光ビームの受信が可能と
なる。

第１４図は、この第２の実施例のＣＰＵ７２において実
行されるプログラムの状態遷移図である。

第１４図を参照してこの状態遷移か第５図に示される第
１の実施例の状態遷移と異なるところは、基準値補正モ
ードを新たに含むことである。基準値補正モードは、歩
数・距離・座標表示モードの実行中に補正割込判定手段
８８からの割込信号９０により自動的に呼出され、実行
される。このモードが終了すると制御は再び歩数・距離
・座標表示モードに復帰する。このモードは、利用者が
操作しなくとも自動的に呼出されるわけであり、他のモ
ードと比較してさらに高い優先度を有する。

第１０図〜第１４図を参照して、第２の実施例の歩数式
座標演算装置の動作が説明される。ただし、他の部分の
動作については第１の実施例にお０ いて示されたものと同一であるため、以下の説明におい
ては補正割込判定手段８８にかかわる動作のみが説明さ
れる。

受光部４２は、位置情報送信装置９４から出射される光
ビームを受光して受光信号を出力する。

受光信号はビット抽出回路６８と復調回路７０とに人力
される。ビット抽出回路６８は、受光信号中に含まれる
繰返し成分を抽出することにより、位置情報送信装置９
４で光ビームを変調する際に用いられたクロック信号と
同じ周期を有するクロック信号を生威し、出力する。こ
のクロック信号は復調回路７０に人力される。

復調回路７０は、クロック信号に同期して受光信号をサ
ンプリングし、所定の基準信号レベルと受光信号の信号
レベルとを比較する。復調回路７０は受光信号レベルが
高いとき１パルスを出力し、それ以外の場合にはパルス
を出力しない。これにより、受光信号に含まれている地
上位置情報がディジタル信号として復調される。復調回
路７０は、このディジタル信号をパラレルデータに変換
して１ パスライン７４上に出力するとともに、補正割込判定手
段８８に出力する。補正割込判定手段８８は、このディ
ジタル信号が有効なものであるかどうかを判定し、もし
有効であれば割込信号９０をＣＰＵ７２に人力する。こ
の判定は、たとえば連続する複数の単位ディジタル信号
のパターンをマツチングさせ、全く同一であれば有効と
認める、というような方法と、送信データ中にチエツク
デイジット等による論理チエツクを組込む方法とにより
行なわれる。

ＣＰＵ７２は、補正割込判定手段８８からの割込信号に
応答して、所要のデータをすべて待避した上で実行中の
プログラムを中断し、基準値補正のためのプログラムを
呼出して実行する。

第１５図は、基準値補正のプログラムの概略構成を示す
ブロック図である。第１５図を参照して、ステップＳ５
１においては、復調回路７０により復調された現在の位
置を示す座標データがＣＰＵ７２に人力される。ステッ
プＳ５２においては、今回受信された値と前回受信され
た他の位置を示２ す座標値との差が求められる。この差は、異なる２点間
の距離を正確に表わす。この間の歩数は、歩数・距離・
座標表示のプログラムによりＲＡＭ８０に格納されてい
る。

ステップ８５３においては、今回受信された値と前回受
信された値とからその間の移動距離が求められる。求め
られた移動距離を、予め得られている対応する歩数で除
することによりこの間の歩幅が計算される。この再計算
された歩幅により、予め設定されていた基準歩幅が更新
される。ステップＳ５４においてはさらに、前回受信さ
れた座標値をもとに計算により求められてきた現在の座
標値が、今回受信された座標値によって置換えられる。

そしてこのプログラムは終了する。

この実施例の歩数式座標演算装置においては、上述のよ
うに異なる２点間を移動したとき、その間の歩行者の歩
幅が再計算される。そしてこの再計算された歩幅で、予
め設定されていた基準歩幅を置換えることにより、より
実状に則した移動距離の計算が行なわれる。したがって
、より正確な３ 位置を求めることが可能になる。さらに、このような再
計算を行なうことにより、歩行時とジョギング時との歩
幅の切換も結果的に自動的に行なわれ、従来のもののよ
うに手動による切換は不要となる。

位置情報送信装置９４は、必ずしも光源を持つ必要はな
い。たとえば本出願人がその共同出願人の一人である特
許出願、特願昭５８−０５３３４８号（昭和５８年３月
２８日出願、同５９年１０月９日公開、特開昭５９−１
７８０２８号、発明の名称「固有情報伝達システム」）
の明細書中に開示されているような特殊なコーナキュー
ブが用いられてもよい。第１６図（ａ）は、この種の用
途に用いられるコーナキューブの斜視図である。

第１６図（ａ）を参照して、このコーナキューブ１１０
は、互いに他の２面と垂直に配置された３つの反射面１
１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを含む。−膜内にコーナキ
ューブは、入射光をその入射方向にかかわらず入射方向
と同方向に反射する。

反射面１１０ａには、マスク部１１２．１１４が４ 設けられている。マスク部１１２．１１４に入射した光
はそこで吸収され、反射されない。また、反射面１１０
ｂ、１１０ｃ上の、マスク部１１２゜１１４と線対称の
関係にある領域１１２’　　　１１４′の部分に入射し
た光ビームも、反射後マスク部１１２，１１４に入射す
るため外部には出射されない。

コーナキューブ１１０に指向性の強い光ビームかスキャ
ンされながら入射するものとする。この光ビームのスキ
ャン経路は第１６図（ａ）の矢印ＬＢで示されている。

マスク部１１２．１１４゜領域１１２’、１１４’　に
入射した光は反射されないため、光ビームのスキャンに
伴ない、反射光は断続する。第１６図（ｂ）は、この場
合に反射光に含まれるパルス成分の波形を示す。このパ
ルス成分の形を、コーナキューブを設置した場所を特定
するための固有情報を表わす波形とすることにより、反
射光を受光してそのパルス成分を調べればその場所を知
ることができる。マスク部の形状は、たとえばバーコー
ドのようなものとすれば５ よい。受光された固有情報に対応する情報を格納した辞
書をＲＯＭ７ｇ中に用意して参照することにより、この
処理は容易に行なうことかできる。

あるいは、コーナキューブの１つの反射面上に成品シャ
ッタを設けたり、電歪素子を取イζｊけ、設置場所の固
有情報に応じて動作させることにより反射光を変調させ
てもよい。

位置情報送信装置９４が光源を持たない場合には、歩数
式座標演算装置の側に光ビームを発するものを準備しな
ければならない。特に、コーナキューブにマスク部を設
けたような場合には、スキャンビームを発することので
きる光源か用いられなければならない。この光ビームの
スキャニングは、機械的に行なわれてもよいし、また複
数の発光ダイオードを切換えて発光させることにより光
源の揺動と等価な効果を得られるようにしてもよい。

光源は歩数式座標演算装置の本体と一体である必要はな
い。たとえば、利用者の帽子や衣服の肩の部分、または
眼鏡枠などに赤外線を出射する発６ 光ダイオードを取付け、これを光源とすることができる
。

光源を位置情報送信装置９４に設けないようにすれば、
その設置コストは明らかに低くなる。さらに、反射光の
変調をコーナキューブに設けられたマスク部によるもの
とすれば、位置情報送信装置９４側において動作する要
素がなくなるわけであるから、さらに安価にこれらを設
置することができる。したがって、多数の地点に容易に
位置情報送信装置を設けることができ、歩数式座標演算
装置１００の精度の向上を図ることができる。

今まで述べられてきた実施例においては、主として歩数
や歩幅、距離や座標などの数値が表示される場合が示さ
れた。しかしながらこの発明はこれには限定されない。

たとえばリセットされた地点を原点として、利用者が歩
行により描いた軌跡を２次元的にグラフィック表示する
ものも考えられる。また、外部からデータを受信する場
合、座標データのみならず、地名や最寄りの重要地点に
関する情報、あるいは道路情報、天気情報、買物７ 情報、レストラン情報など多様な情報を受けて表示する
など、様々な応用が考えられる。

［効果］ 以上の説明から明らかなように請求項１に記載の発明に
かかる歩数式座標演算装置においては、利用者の移動の
速度と方位とを測定し、移動方位を考慮に入れて速度を
積算することにより所定の原点に対する相対位置を座標
データとして求める。

所定の原点を既知の地点に予め定めれば、その地点に対
する相対位置が常に把握できる。これにより、利用者の
絶対的な位置も容易に確認することができる。すなわち
、自己の居る地点を手軽に確認できる歩数式座標演算装
置を提供することができる。

請求項２に記載の歩数式座標演算装置においては、外部
から人力された位置情報に基づき、演算により求められ
た現在位置の座標が補正される。

そのため、速度や方位の測定誤差による現在位置の誤差
は累積されない。歩数式座標演算装置によって把握され
ている現在位置は正確なものとなる。

８ すなわち、自己の居る地点を正確に確認できる歩数式座
標演算装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置の基本的
なブロック図であり、 第２図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置の外観を
示す斜視図であり、 第３図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置をマイク
ロコンピュータを用いて実現したときの概略構成を示す
ブロック図であり、 第４図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置により利
用者の現在位置を求めるための原理を示す模式図であり
、 第５図はこの発明の実施例にかかる歩数式座標演算装置
のマイクロコンピュータにおいて実行されるプログラム
の状態遷移を示す状態遷移図であり、 第６図〜第９図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置
のマイクロコンピュータにおいて実行されるプログラム
の概略フローチャートであり、９ 第１０図はこの発明にかかる歩数式座標演算装置の第２
の実施例の概略構成を示すブロック図であり、 第１１図は位置情報送信装置の設置状況を示す模式図で
あり、 第１２図は位置情報送信装置の外観を示す斜視図であり
、 第１３図は第２の実施例の歩数式座標演算装置の外観を
示す斜視図であり、 第１４図は第２の実施例の歩数式座標演算装置のマイク
ロコンピュータにおいて実行されるプログラムの状態遷
移を示す状態遷移図であり、第１５図は第２の実施例に
かかる歩数式座標演算装置において実行されるプログラ
ムのフローチャートであり、 第１６図（ａ）は、位置情報送信装置に用いられるコー
ナキューブの斜視図であり、 第１６図（ｂ）は、送信される光ビームの波形図であり
、 第１７図は従来の歩数式座標演算装置の概略ブ０ ロック図である。 図中、２は速度測定手段、２２は方位測定手段、２４は
座標補正手段、２６は座標演算手段、２８は基準座標設
定手段、３０は表示手段、４０はモード選択スイッチ、
４２は受光部、５４はマイクロコンピュータ、５６は加
速度センサ、６４はコンパス、７０は復調回路、７２は
ＣＰＵ、９４は位置情報送信装置を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当箇所を示す。 １ １２７− 禎７図 第８の 第９瞭

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）人が平面上を歩行動作により移動する速度の大き
   さを測定して、速度信号を出力するための速度測定手段
   と、 前記移動の方位を測定して方位信号を出力する移動方位
   測定手段と、 前記速度信号と前記方位信号とに応答して、前記平面上
   の前記人の現在位置を演算するための位置演算手段とを
   含む歩数式座標演算装置。
2. （２）外部から、前記人の現在位置を表わす信号を入力
   され、前記演算された現在位置を補正するための座標補
   正手段をさらに含む請求項１記載の歩数式座標演算装置
   。