JPWO2013073119A1 - 位置推定装置、位置推定方法および集積回路 - Google Patents

位置推定装置、位置推定方法および集積回路 Download PDF

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Abstract

本開示の位置推定装置等は、位置推定装置(10)の現在地座標を推定する位置推定部(106)と、ユーザにより位置推定装置(10)を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出部(1091)と、指示方向検出部(1091)により検出される指示方向に基づき、ユーザが指し示す指示対象物を検出する指示対象物検出部(1092)と、指示対象物検出部(1092)により指示対象物が検出される直前の所定時間に、指示方向検出部(1091)により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、その所定時間における位置推定装置(10)の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出部(110)と、算出された偏在方向を用いて、現在地座標を補正する位置補正部(111)とを備える。

Description

本発明は、自らの位置を推定する位置推定装置、位置推定方法および集積回路に関する。
近年のホームネットワークでは、Ethernet(登録商標)や無線LAN(Local Area Network)でのIP(Internet Protocol)接続によるAV家電の連携だけでなく、AV家電以外の家電も含む多様な家電機器がネットワークに接続されて連携する家電連携機能の導入が進んでいる。このような家電連携機能を実現するために、例えば環境問題に対応した電力使用量の管理や、宅外からの電源ON/OFFといった機能を持つホームエネルギーマネジメントシステム(HEMS)の開発が進められている。
また、このような家電連携機能を実現する際、ユーザの位置を正確に推定することができればユーザの位置にあわせた家電の制御などが可能になり、家電の制御の操作性の向上や家電の制御の精度向上が期待できる。
しかし、屋内ではGPS(Global Positioning System)機能が位置の推定に使えないことが多いため、ユーザの位置を正確に推定できないという課題がある。
それに対し、特許文献1では、上記のような問題を解決し、位置推定精度を向上するための位置補正技術が提案されている。
特許第3915654号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示される技術では、何らかの位置情報を有する機器を屋内施設に設置する必要があり、コストがかかるという課題がある。
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる位置推定装置、位置推定方法および集積回路を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る位置推定装置は、自らの位置を推定する位置推定装置であって、当該位置推定装置の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定部と、ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出部と、前記指示方向検出部により検出される指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する対象物検出部と、前記対象物検出部により前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出部と、算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正部とを備える。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本発明に係る位置推定装置は、例えば、屋内GPSのような専用のアンテナなど特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる。
図1は、実施の形態における位置推定装置の機能ブロック図である。 図2Aは、実施の形態におけるユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。 図2Bは、実施の形態におけるユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。 図3は、実施の形態における移動端末が推定した位置情報に誤差があったか否かを判断する方法の例を説明するための図である。 図4は、実施の形態における移動端末が推定した位置情報に誤差があったと判断した場合にその位置情報を補正する方法の例を説明するための図である。 図5は、実施の形態における移動端末が指示方向の偏りがある偏在エリアの有無を判定する方法の例を説明するための図である。 図6Aは、実施の形態におけるユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。 図6Bは、実施の形態におけるユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。 図7は、実施の形態における移動端末が、推定した位置情報に誤差があったと判断した場合にその位置情報を補正する方法の例を説明するための図である。 図8Aは、実施の形態における移動端末が、推定した位置情報に誤差があったと判断した場合にその位置情報を補正する方法の例を説明するための図である。 図8Bは、実施の形態における移動端末が、推定した位置情報に誤差があったと判断した場合にその位置情報を補正する方法の例を説明するための図である。 図9は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図10は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図11は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図12は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図13は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図14は、実施の形態における移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図15は、位置推定装置の最小構成を示す機能ブロック図である。
(本発明の一態様を得るに至った経緯)
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、位置推定装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
HEMSなどで家電連携機能を実現する際、ユーザの位置を正確に推定することができればユーザの位置にあわせた家電の制御などが可能になり、家電の制御の操作性の向上や家電の制御の精度向上が期待できる。
しかし、屋内ではGPS(Global Positioning System)機能が位置の推定に使えないことが多いため、ユーザの位置を正確に推定できないという課題がある。
それに対して、屋内の専用のGPSアンテナ(屋内GPSアンテナ)を使って自らの位置を推定する位置推定装置や複数の無線LANの電波を捉え、その電界強度から、自らの位置を推定する位置推定装置が提案されている。
しかしながら、屋内GPSアンテナを用いる位置推定装置では、その位置推定装置を利用するために複雑なシステムの構築が必要となり、ユーザに負担がかかってしまうという問題がある。一例としては、屋内GPSアンテナを用いる位置推定装置では、屋内GPSアンテナや基地局側の情報も必要となるため、ユーザは屋内GPSアンテナを取り付ける際に、屋内GPSアンテナの位置を位置推定装置に入力する必要があるなどユーザに負担がかかる。
また、複数の無線LANの電波の電界強度を用いる位置推定装置では、一般的に、基地局装置であるアクセスポイントからの電波の電界強度情報を、たとえば数メートル毎にあらかじめ計測して登録する必要がある。それにより、携帯端末などの位置推定装置は電界強度情報を取得した時に、事前に計測された強度情報と比較して位置を推定することができる。しかしながら、携帯端末の向きや、携帯端末とアクセスポイントとの間、又はその周辺に干渉要素となる物体が存在するかどうかなど、環境要因によって多大な影響を受けるため、高精度の位置推定が難しいという問題がある。
それに対し、特許文献1では、上記問題を解決し、位置推定精度を向上するための位置補正技術が提案されている。特許文献1には、あらかじめ施設内に設置された赤外線センサによって人体が検出されたときに、検出されたユーザの携帯端末に絶対位置情報と磁北情報を送信することで、携帯端末の位置情報の補正を行う技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、何らかの位置情報を有する機器を屋内施設に設置する必要があり、コストがかかるという問題がある。
そこで、本発明の一態様は、このような問題を解決するためになされたものであり、特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる位置推定装置、位置推定方法および集積回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る位置推定装置は、自らの位置を推定する位置推定装置であって、当該位置推定装置の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定部と、ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出部と、前記指示方向検出部により検出される指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する対象物検出部と、前記対象物検出部により前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出部と、算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正部とを備える。
この構成により、特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる位置推定装置を実現することができる。また、特別な機器を必要としないので、低コストで位置推定装置を実現することができるという効果もある。
また、前記位置補正部は、前記ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示されたときに当該位置推定装置が真に存在する可能性のある座標を含む領域である存在可能エリアを、検出された前記指示対象物の位置を基準に、前記偏在方向を用いて算出し、算出した前記存在可能エリアの中で、前記ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示されたときに当該位置推定装置が真に存在する座標であって、補正すべき座標を決定し、決定した座標に前記現在地座標を補正するとしてもよい。
また、前記位置推定装置は、さらに、加速度センサと、地磁気センサと、前記加速度センサと前記地磁気センサによる検出結果に基づいて、前記位置推定装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部によって検出された姿勢と、前記加速度センサによる検出結果とに基づいて、前記位置推定装置の移動方向および移動距離を示す移動量を検出する移動状態検出部とを備え、前記位置推定部は、前記移動状態検出部によって検出された移動量だけ、前回推定された座標から離れた座標を前記現在地座標として推定するするとしてもよい。
また、前記位置推定装置は、さらに、角速度センサを備え、前記姿勢検出部は、前記角速度センサによって検出される前記位置推定装置の向きの変化量と、前記加速度センサおよび前記地磁気センサによる検出結果とに基づいて、前記位置推定装置の姿勢を検出するとしてもよい。
また、前記位置推定部は、さらに、前記位置推定装置が直近に通過した基準点の座標からの、前記位置推定装置の移動距離、前記位置推定装置の移動の複雑さ、および、前記位置推定装置の移動にかかった時間のうちの少なくとも1つに応じて、前記現在地座標の精度である推定位置精度を算出し、前記位置推定装置は、さらに、前記位置推定部により推定された現在地座標と、前記位置推定部により算出された推定位置精度とが関連付けて保存される情報保存部を備えるとしてもよい。
また、前記偏在算出部は、前記偏在エリアを探索するために一定の大きさで区切られた複数の探索エリアのうち、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上偏在した領域を含む探索エリアを、前記偏在エリアとして特定し、前記偏在算出部は、前記情報保存部に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、前記複数の探索エリアそれぞれの大きさを変更するとしてもよい。
また、前記偏在算出部は、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度が閾値以下の場合、探索エリアを大きくすることで、前記偏在エリアが大きくなるよう変更するとしてもよい。
また、前記情報保存部は、さらに、前記指示対象物の候補である候補対象物の座標とともに、前記候補対象物が登録された方法に応じて算出された前記候補対象物の座標の精度である対象物位置精度とが保存されているとしてもよい。
また、前記偏在算出部は、前記対象物検出部により検出された指示対象物と、前記情報保存部に保存されている、当該指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、前記偏在エリアの大きさを変更するとしてもよい。
また、前記偏在算出部は、前記情報保存部に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、前記偏在エリアが大きくなるよう変更するとしてもよい。
また、前記位置補正部は、前記情報保存部に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、前記存在可能エリアの大きさを変更するとしてもよい。
また、前記位置補正部は、前記情報保存部に保存されている推定位置精度の値が閾値以下の場合、前記存在可能エリアが小さくなるよう変更するとしてもよい。
また、前記位置補正部は、前記対象物検出部により検出された指示対象物と、前記情報保存部に保存されている、当該指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、前記存在可能エリアの大きさを変更するとしてもよい。
また、前記位置補正部は、前記情報保存部に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、前記存在可能エリアが大きくなるよう変更するとしてもよい。
また、前記位置推定装置は、さらに、前記対象物検出部により指示対象物が検出された場合に、当該指示対象物に関連する制御情報を表示する表示部を備えるとしてもよい。
また、移動状態検出部は、さらに、前記加速度センサによる検出結果に基づき、前記位置推定装置が移動中であることを示す端末移動状態を検出し、前記位置補正部は、前記移動状態検出部により、端末移動状態が検出され、かつ、前記対象物検出部により指示対象物が検出された場合、前記所定時間のうち、前記偏在算出部が前記偏在エリアを特定したときから前記対象物検出部により前記指示対象物が検出されるまでの時間の間における前記位置推定装置の移動量だけ、算出された前記偏在方向を用いて補正された座標から離れた座標を前記現在地座標に補正するとしてもよい。
なお、本発明は、装置として実現するだけでなく、このような装置が備える処理手段を備える集積回路として実現したり、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりしてもよい。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、本発明の一態様に係る位置推定装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態)
図1は、実施の形態における位置推定装置の機能ブロック図である。
図1に示す位置推定装置10は、例えば携帯端末などの移動端末に固定して備えられ、自らの位置をその移動端末の位置として検知する。
図1に示す位置推定装置は、加速度センサ101と、角速度センサ102と、地磁気センサ103と、移動状態検出部104と、姿勢検出部105と、位置推定部106と、情報保存部107と、偏りパターン保存部108と、指示検出部109と、偏在算出部110と、位置補正部111と、GUI表示部112とを備える。
なお、位置推定装置10は移動端末に固定して備えられているため、移動端末の位置、向き、傾き、加速度、加速度方向、移動方向、移動距離、回転方向、および角速度などの移動端末の状態(端末移動状態)は、位置推定装置10のそれらの状態と同じである。
加速度センサ101は、位置推定装置10に固定して設定されたローカル座標系(X軸、Y軸およびZ軸からなる3軸の座標系)において、加速度センサ101が受ける重力および慣性力などの力の向きおよび大きさを検出する。例えば、位置推定装置10または上記移動端末の形状が、一方向に長い形状である場合には、その位置推定装置10または移動端末の長手方向がZ軸方向であり、それぞれZ軸に垂直な方向であって、互いに直交する方向がX軸方向およびY軸方向である。
角速度センサ102は、移動端末の回転方向および角速度を予め定められた周期で検出する。
地磁気センサ103は、ローカル座標系における磁界強度を予め定められた周期で検出する。具体的には、地磁気センサ103は、上述のX軸、Y軸およびZ軸のそれぞれの軸に沿った方向の磁界強度を検出する。これらの3軸の磁界強度に基づいて、移動端末の位置における磁界(地磁気)が1つの磁界ベクトルとして表される。
移動状態検出部104は、例えば移動状態検出部の一例であり、姿勢検出部105によって検出された姿勢(姿勢情報)と、加速度センサ101による検出結果とに基づいて、位置推定装置10の移動方向および移動距離を示す移動量と、位置推定装置10が移動されている状態を示す端末移動状態とを検出(算出)する。
具体的には、移動状態検出部104は、姿勢検出部105によって算出された姿勢(姿勢情報)と、加速度センサ101から出力される加速度情報とに基づいて、地球に固定して設定されたグローバル座標系、または宅内に固定して設定された宅内座標系における、移動端末の移動方向、移動速度および移動距離を予め定められた周期で算出(検出)する。なお、移動方向および移動距離を示すパラメータを移動量という。
換言すると、移動状態検出部104は、加速度センサ101の出力(加速度情報)を解析し、位置推定装置10が移動状態であるかどうかを判定する。このようにして、移動状態検出部104は、位置推定装置10が端末移動状態であるかを算出(検出)する。また、移動状態検出部104は、直近に累積した加速度センサ101の出力(加速度情報)および地磁気センサ103等による方位情報から、位置推定装置10の移動方向を算出(検出)する。
本実施の形態では、例えば、移動状態検出部104は、位置推定装置10が移動状態である場合に、例えば指示方向が指し示す位置に偏りがあった直前の時刻から、指示対象物を見つけた時刻までの間の移動量、つまりある2点の時刻間での移動量を算出する。ここで、指示対象物とは、例えば、宅内にあるTVやエアコン等である。
姿勢検出部105は、例えば姿勢検出部の一例であり、少なくとも加速度センサ101と地磁気センサ103による検出結果に基づいて、位置推定装置10の姿勢を検出(算出)する。ここで、姿勢は、移動端末の水平面に対する傾きと、水平面における移動端末の向きである。本実施の形態では、姿勢検出部105は、角速度センサ102によって検出される位置推定装置10の向きの変化量と、加速度センサ101および地磁気センサ103による検出結果とに基づいて、位置推定装置10の姿勢を検出する。
つまり、姿勢検出部105は、加速度センサ101、角速度センサ102および地磁気センサ103による検出結果に基づいて、地球を基準にした移動端末の姿勢を予め定められた周期で算出(検出)する。より具体的には、姿勢検出部105は、加速度センサ101の値(加速度情報)を取得し、重力方向を取得する。姿勢検出部105は、取得した重力方向から、位置推定装置10の水平面(上記xy平面)に対する姿勢(姿勢情報)を算出(検出)する。そして、姿勢検出部105は、角速度センサ102による過去の姿勢からの変化、または、地磁気センサ103の値を取得し、水平面上の位置推定装置10の姿勢(向き)を算出(検出)する。
位置推定部106は、例えば位置推定部の一例であり、位置推定装置10の現在位置を示す現在地座標を推定する。また、位置推定部106は、端末移動状態と前回推定時の現在位置の情報(現在地座標)とから、現在位置を推定する。具体的には、位置推定部106は、移動状態検出部104によって検出された移動量だけ、前回推定された座標から離れた座標を現在地座標として推定する。より具体的には、位置推定部106は、直前に算出された座標と、移動状態検出部104によって算出された移動量とに基づいて、位置推定装置10の現在地座標を現在位置として算出(推定)する。なお、この現在地座標は、次の現在地座標を算出するための、直前に算出された座標として用いられる。以下、この直前に算出された座標を直前現在地座標ともいう。例えば、位置推定部106は、前回推定時の直前現在地座標(X0、Y0、Z0)からの移動量によって、今回の現在地座標(X、Y、Z)を推定する。
なお、位置推定部106は、さらに、位置推定装置10が直近に通過した基準点の座標からの、位置推定装置10の移動距離、位置推定装置10の移動の複雑さ、および、位置推定装置10の移動にかかった時間のうちの少なくとも1つに応じて、現在地座標の精度である推定位置精度を算出するとしてもよい。その場合、位置推定部106は、推定した現在地座標と、算出した推定位置精度とを関連付けて、情報保存部に保存する。
指示検出部109は、指示方向検出部1091と、指示対象物検出部1092とを備える。
指示方向検出部1091は、例えば指示方向検出部の一例であり、ユーザにより位置推定装置10を用いて指し示された方向である指示方向を検出する。
指示対象物検出部1092は、例えば対象物検出部の一例であり、指示方向検出部1091により検出される指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する。具体的には、指示対象物検出部1092は、位置推定装置10の上方向(Z軸方向)である指示方向の延長線上に指示対象物があるか否かを検索(検出)する。ここで、指示対象物とは、上述したように、例えば、宅内にあるTVやエアコン等である。なお、指示対象物は、予め情報保存部107に、指示対象物の候補として座標と共に保存されている。
情報保存部107は、例えば情報保存部の一例であり、位置推定部106により推定された現在地座標と、位置推定部106により算出された推定位置精度とが関連付けられ保存される。
また、情報保存部107には、指示対象物の候補である候補対象物が、その候補対象物の座標とともに、保存されている。なお、情報保存部107は、候補対象物が登録された方法に応じて算出された候補対象物の座標の精度である対象物位置精度が、対応する候補対象物およびその座標とともに保存されるとしてもよい。
偏在算出部110は、例えば偏在算出部の一例であり、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出される直前の所定時間に、指示方向検出部1091により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した(位置が偏在する)領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定する。つまり、偏在エリアとは、指示対象物のないエリアであり、ユーザにより一定以上の偏りの分布を持って指示方向により指し示される位置を含む特定のエリア(以下特定エリアとも称する)である。そして、偏在算出部110は、上記所定時間における位置推定装置10の位置から偏在エリア(偏りのあるエリア)に対する方向である偏在方向を算出する。ここで、所定時間とは、例えば3秒間である。
換言すると、偏在算出部110は、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出される時(現時刻)において、その現時刻からさかのぼって、例えば3秒間などの予め決められた所定時間以内に指示方向の偏りがある位置を含むエリア(偏在エリア)を特定する。
ここで、偏在算出部110は、偏在エリアを探索するために一定の大きさで区切られた複数の探索エリアのうち、指示方向検出部1091により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上偏在した領域を含む探索エリアを、偏在エリア(偏りのあるエリア)として特定する。
なお、偏在算出部110は、推定位置精度または対象物位置精度の位置精度に応じて、探索エリアの広さを調節するとしてもよい。例えば、偏在算出部110は、位置精度が低い場合には、探索エリアの広さを大きくする。
具体的には、偏在算出部110は、情報保存部107に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、探索エリアの大きさを変更するとしてもよい。例えば、偏在算出部110は、現在地座標に関連付けられた推定位置精度が閾値以下の場合、探索エリアが大きくなるよう変更する。つまり、偏在算出部110は、情報保存部107に保存されている推定位置精度の値が閾値以下の場合、探索エリアが大きくなるよう変更する。
また、偏在算出部110は、指示対象物検出部1092により検出された指示対象物と、情報保存部107に保存されている、その指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、探索エリアの大きさを変更するとしてもよい。例えば、偏在算出部110は、情報保存部107に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、探索エリアが大きくなるよう変更する。
偏りパターン保存部108は、偏在算出部110が算出した偏在エリア(偏りのあるエリア)を特定するための情報を保持している。例えば、偏りパターン保存部108は、ユーザにより一定以上の偏りの分布を持って指示されていた偏在エリアを特定するための偏りパターンを保持している。また、偏りパターン保存部108は、偏在算出部110により特定された偏在エリアとそれに対する偏在方向とを保持しているとしてもよい。
位置補正部111は、例えば位置補正部の一例であり、偏在算出部110により算出された偏在方向を用いて、位置推定部106により推定された現在地座標を補正する。
ここで、位置補正部111は、ユーザにより位置推定装置10を用いて指し示されたときにその位置推定装置10が真に存在する可能性のある座標を含むエリアである存在可能エリアを、検出された指示対象物の位置を基準に、上記偏在方向を用いて算出する。そして、位置補正部111は、算出した存在可能エリアの中で、ユーザにより位置推定装置10を用いて指し示されたときに位置推定装置10が真に存在する座標であって、補正すべき座標を決定し、決定した座標に現在地座標を補正する。
より具体的には、位置補正部111は、偏りがあった時刻の位置推定装置10の現在位置から、算出された偏在エリアに対する方位(偏在方向)を用いて、論理空間上に仮の指示対象物が配置されたとする場合の仮の指示対象物の現在位置から、上記方位の逆方向の直線上の予め決められた幅のエリアを存在可能エリアとして算出する。つまり、位置補正部111は、自端末の現在位置の情報(現在地座標)が存在する可能性のあるエリア(存在可能エリア)を、指示対象物の位置(例えば座標(X2、Y2、Z2))を基準として定義する。そして、位置補正部111は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標を補正すべき座標として決定し、最も近い座標にその現在地座標を補正する。なお、位置補正部111は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正する場合に限られない。位置補正部111は、算出した存在可能エリアの中心にその現在地座標を補正するとしてもよい。
なお、位置補正部111は、推定位置精度または対象物位置精度の位置精度に応じて存在可能エリアの幅(領域)の広さを調節するとしてもよい。
具体的には、位置補正部111は、情報保存部107に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、存在可能エリアの幅(領域)を変更するとしてもよい。例えば、位置補正部111は、現在地座標に関連付けられた推定位置精度が閾値以下の場合、存在可能エリアの幅(領域)が小さくなるよう変更する。換言すると、位置補正部111は、情報保存部107に保存されている推定位置精度の値が閾値以下の場合、存在可能エリアの幅(領域)が小さくなるよう変更する。
このように、位置補正部111は、推定位置精度が低い場合には、存在可能エリアの幅(領域)を狭く取ることで、位置補正を強くかかるようにする。
また、位置補正部111は、指示対象物検出部1092により検出された指示対象物と、情報保存部107に保存されている、その指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、存在可能エリアの幅(領域)の大きさを変更するとしてもよい。例えば、位置補正部111は、情報保存部107に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、存在可能エリアの幅(領域)が大きくなるよう変更する。
このように、位置補正部111は、対象物位置精度が低い場合には、存在可能エリアの幅(領域)の広さを大きくする。このように、位置推定装置10は、対象物精度が低い場合には、存在可能エリアの幅(領域)を広く取ることで、位置補正があまりかからないようにする。
なお、上記は、位置推定装置10が移動状態でない場合について説明したが、それに限らない。位置推定装置10が構成される移動端末は、ユーザが携行可能であるので、ユーザが移動しながら、指示対象物を指し示す場合もある。その場合には、位置補正部111は次のように構成すればよい。
すなわち、位置補正部111は、端末移動状態が検出され、かつ、対象物検出部により指示対象物が検出された場合、位置推定装置10の移動量を加味して現在地座標を補正する。具体的には、位置補正部111は、予め決められた時間のうち、偏在算出部110が指示方向の偏在エリアを特定したときから指示対象物検出部1092により指示対象物が検出されるまでの時間の間における位置推定装置10の移動量だけ、算出された偏在方向を用いて補正された座標から離れた座標を現在地座標に対して補正する。
GUI表示部112は、例えば表示部の一例であり、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出された場合に、その指示対象物に関連する制御情報を表示する。ここで、指示対象物に関連する制御情報とは、例えば、制御用リモコン画面などのGUI(Graphical User Interface)画面であり、ユーザインタフェース情報(UI情報)である。
以上のように、位置推定装置10は構成される。
この構成によれば、例えば、屋内GPSのような専用のアンテナなど特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる。
なお、情報保存部107は必ずしも位置推定装置10が備える必要はない。クラウドなど、位置推定装置10が備えられる携帯端末等の移動端末がアクセスできるネットワーク上のどこかに存在し、必要に応じて情報を取得できればよい。
続いて、実施の形態に係る位置推定装置10の特徴的な動作について説明する。具体的には、位置推定装置10が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があると判断した場合に、その現在位置の情報(現在地座標)を補正する方法の例について説明する。
例えば、ユーザが、実際に目に見えているTVなどの指示対象物に対して位置推定装置10を用いて指し示すが、すぐにその指示対象物が検出されなかった。そのため、ユーザが位置推定装置10の先端をランダムに振った場合に、その指示対象物が検出されたという場面について説明する。なお、以下では、移動端末に位置推定装置10が備えられているとして、ユーザが実際に手に取る移動端末という用語を用いて説明する。
図2A及び図2Bは、上記場面において、ユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。図2Aは、ユーザが認識する位置関係について示しており、図2Bは移動端末が認識する位置関係について示している。
具体的には、図2Aでは、まず、ユーザは、実際に見えている指示対象物D1(座標(X2、Y2、Z2))に対して、移動端末を図中の上部に(図のT1のように)指し示す様子を示している。ここで、ユーザが携行する移動端末の現在位置の情報(現在地座標)が正確であれば、指示対象物D1がすぐに検出され、指示対象物D1に関連付けられた制御情報が表示される。一方、移動端末の現在位置の情報(現在地座標)にずれていた(誤差があった)場合には、移動端末は指示対象物D1を検出することができない。図2Aは、移動端末の現在位置の情報がずれている場合を示している。つまり、移動端末はユーザに指示対象物D1に向けて(移動端末T1のように)指し示されても、移動端末の現在位置の情報に誤差があるため、指示対象物D1を検出することができない場合を示している。
次に、ユーザは、一度指し示した指示対象物D1の周辺を、移動端末を使って指し示す。具体的には、ユーザは、移動端末が指示対象物を検出できるように移動端末の上部をランダムに振るなどして指示方向を変動させる。
すると、移動端末は、図2AでT2に示すように、指示対象物D1が実際に存在しない場所D2(座標(X3、Y3、Z3))に指し示されたときに、指示対象物D1を検出する。これを図2Bに示す移動端末の視点で説明すると、移動端末の現在位置の情報(現在地座標)は、ユーザが実際にいる座標(X1、Y1、Z1)ではなく、座標(X4、Y4、Z4)で推定されている。そのため、ユーザにより図2BでT2に示すように指し示された場合に、その指示方向の延長線上に指示対象物D1を検出する。
つまり、ユーザが実際にいる正確な位置は、座標(X1、Y1、Z1)であるものの、移動端末が推定している現在位置の情報(現在地座標)は座標(X4、Y4、Z4)である。そのため、ユーザは、実際に見えている指示対象物D1(座標(X2、Y2、Z2)に対して、移動端末を指し示しても指示対象物D1が検出できなかったのである。
次に、図2A及び図2Bに示す場面において、位置推定装置10を備える移動端末が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があったか否かを判断する方法について説明する。
図3は、移動端末が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があったか否かを判断する方法の例を説明するための図である。ここで、図3には、移動端末が推定した現在位置の情報(現在地座標)を基準にした座標が示されている。
図3に示すように、移動端末は図3のT2に示すように指し示されたときに、指示対象物D1を検出すると、指示対象物D1を検出した直前にユーザが指し示していた指示方向によって指し示された位置が閾値時間以上存在した領域であって指示対象物D1が存在しない領域である偏在エリアがあったかどうかを算出する。偏在エリアとは、言い換えると、ユーザが指し示していた位置を含む領域であって、ユーザが指し示す位置に一定の偏りのあった領域を含むエリアである。なお、この偏在エリアは、ユーザにとって実体が見えていた方向にあるエリアとなっていると考えられる。
そのため、移動端末は、偏在エリアがあったと判断できれば、移動端末の現在位置の情報(現在地座標)がずれていたと判断できる。これは、指示対象物D1を実際に検出したときに移動端末が推定する現在位置の情報(現在地座標)である座標(X4、Y4、Z4)が実際の現在位置座標(X1、Y1、Z1)とずれている場合に、指示対象物D1の位置とは異なるエリアに対して、ユーザは指し示していたと考えられるからである。このようにして、移動端末は、偏在エリアがあったと判断し、移動端末の現在位置の情報(現在地座標)がずれていたと判断できる。
次に、移動端末が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があると判断した場合に、その現在位置の情報(現在地座標)を補正する方法の例について図を用いて説明する。
図4は、移動端末が、推定した現在位置の情報に誤差があったと判断した場合にその現在位置の情報を補正する方法の例を説明するための図である。ここでも、図4には、移動端末が推定した現在位置の情報(現在地座標)を基準にした座標が示されている。
すなわち、まず、移動端末は、ユーザが直前に指し示していた位置(座標(X5、Y5、Z5))が指示対象物D1の位置(座標(X2、Y2、Z2))であると仮定する。ここで、移動端末は、自端末の現在位置の情報(現在地座標)が存在する可能性のあるエリア(存在可能エリア)を、指示対象物の位置(座標(X2、Y2、Z2))を基準として定義する。具体的には、移動端末は、指示対象物D1の位置を検出した際に推定した現在位置の情報(現在地座標(X4、Y4、Z4))からユーザが直前に指し示していた位置(座標(X5、Y5、Z5))への方位(方位情報)を、指示対象物D1の位置(座標(X2、Y2、Z2))を横切るように平行移動させる。そして、指示対象物D1の位置(座標(X2、Y2、Z2))から、上記方位の逆方向の直線を中心に一定の幅のあるエリアを存在可能エリアとして算出する。
そして、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正する。このようにして、移動端末は、ユーザの操作を通じて、推定する現在地座標の誤差を補正することができるので、推定したその現在地座標の精度を向上させることできる。なお、ここでは、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正するとして説明したが、その場合に限られない。上述したように、移動端末は、算出した存在可能エリアの中心にその現在地座標を補正するとしてもよい。
ここで、図5を用いて、移動端末が指示対象物D1を検出した直前にユーザの指し示していた指示方向に偏在エリアがあったかどうかを算出する方法について説明する。
図5は、移動端末が指示方向の偏りがあるエリア(偏在エリア)の有無を判定する方法の例を説明するための図である。
一定のエリアに指示方向が偏在することを判定するためには、移動端末とそのエリアを含む平面との距離に依存する。
本実施の形態では、図5の(a)に示すように、例えば、移動端末により指し示される指示方向を軸として、移動端末と例えば5mの予め決められた距離に論理的な平面(計測面)を設定する。また、移動端末は、図5の(b)に示すように、設定した計測面において、一定の大きさのブロックに分割する。例えば、計測面をそれぞれ50cm四方のブロックに分割すればよい。
この計測面を用いて、上述したように、例えば3秒間などの予め決められた時間以内(所定時間)に指し示された位置を含むエリアに偏在エリアがあるかどうかを判定する。例えば、移動端末は、この計測面を用いて偏在エリアを判定する場合には、3x3ブロック単位(探索エリア単位)で指示方向と交差する座標の計測を行い、指示方向と交差する座標の痕跡(位置)を算出する。そして、指示方向と交差する座標の痕跡(位置)が平均に比べて閾値(例:5倍)以上の値を示し、かつ、痕跡(位置)がもっとも多いブロック(探索エリア)を、偏在エリアであると判定することができる。
なお、移動端末は、指示方向と交差する座標の痕跡(位置)が平均に比べて閾値(例:5倍)より小さい場合には、偏在エリアはないと判定する。
また、移動端末は、推定位置精度または対象物位置精度の位置精度に応じて、探索エリアの広さを調節してもよい。例えば、移動端末は、位置精度が低い場合には、探索エリアの広さを3x3ブロック単位から5x5ブロック単位へと大きくするとしてもよい。
このようにして、位置推定装置10が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があると判断し、その現在位置の情報(現在地座標)を補正する。
なお、上記では、位置推定装置10が移動状態でない場合について説明したが、それに限らない。位置推定装置10が構成される移動端末は、ユーザが携行可能であるので、ユーザが移動しながら、指示対象物を指し示す場合もある。以下、位置推定装置10が移動状態の場合について、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があると判断し、その現在位置の情報(現在地座標)を補正する方法の例について説明する。
説明する場面は、図2Aおよび図2Bと同様である。異なる点は、ユーザが、位置推定装置10を用いて、実際に目に見えている指示対象物に対して指し示した時点と、ユーザが位置推定装置10の先端をランダムに左右に振った場合に指示対象物が検出された時点において、移動端末が移動している点である。
図6A及び図6Bは、上記場面において、ユーザと移動端末とが指示対象物に対して認識する位置関係の違いを示す図である。図6Aは、ユーザが認識する位置関係について示しており、図6Bは移動端末が認識する位置関係について示している。
具体的には、図6Aでは、まず、ユーザは、実際に見えている指示対象物D1(座標(X2、Y2、Z2))に対して、移動端末を上部に(図6AのT3のように)指し示す様子を示している。ここで、図6Aは、図2Aと同様に、移動端末の現在位置の情報がずれている場合を示している。つまり、移動端末はユーザに指示対象物D1に向けて(移動端末T1のように)指し示されても、移動端末の現在位置の情報に誤差があるため、指示対象物D1を検出することができない場合を示している。
次に、ユーザは、一度指し示した指示対象物D1の周辺を、移動端末を使って指し示す。具体的には、ユーザは、移動端末が指示対象物D1を検出できるように移動端末の上部をランダムに振るなどして指示方向を変動させる。ここで、例えばユーザ(移動端末)は移動中である。
次に、移動端末は、図6AのT4に示すように、指示対象物D1が実際に存在しない場所D2(座標(X3、Y3、Z3))に指し示されたときに、指示対象物D1を検出する。これを図6Bに示す移動端末の視点で説明すると、指示対象物D1の位置を検出した際の移動端末の現在位置の情報(現在地座標)は、移動後のユーザが実際にいる座標(X1、Y1、Z1)ではなく、座標(X4、Y4、Z4)が推定されている。そのため、ユーザにより図6B(または図6A)のT4に示すように指し示された場合に、その指示方向の延長線上に指示対象物D1を検出する。
つまり、移動端末が指示対象物D1を検出した時刻におけるユーザが実際にいる正確な位置は、座標(X1、Y1、Z1)である。しかし、移動端末が指示対象物を検出した時点の時刻に推定している現在位置の情報(現在地座標)は、図6BのT4に示すように、座標(X4、Y4、Z4)であるので、ユーザは、実際に見えている指示対象物D1(座標(X2、Y2、Z2))に対して、移動端末を指し示しても指示対象物D1が検出できなかったのである。換言すると、ユーザは、図6BのT3に示すように移動端末を指し示し、図6BのT4‘に示すように、一定の移動後に移動端末を指し示したときに、移動端末は、推定している現在位置の情報(現在地座標)である座標(X4、Y4、Z4)で指示対象物を検出する。
次に、移動端末が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があると判断した場合に、その現在位置の情報(現在地座標)を補正する方法の例について図を用いて説明する。なお、移動端末が、推定した現在位置の情報(現在地座標)に誤差があったか否かを判断する方法については、図3と同様のため説明を省略する。
図7、図8A及び図8Bは、移動端末が、推定した現在位置の情報に誤差があったと判断した場合にその現在位置の情報を補正する方法の例を説明するための図である。ここで、図7、図8A及び図8Bには、移動端末が推定した現在位置の情報(現在地座標)を基準にした座標が示されている。
図7に示すように、まず、移動端末は、図4で説明したのと同様に、偏りのあった時刻を基準にして存在可能エリアを定義する。その後、移動状態検出部104は、直前の指示方向の偏りがあった時刻から、指示対象物D1を見つけた時刻までの間の、移動端末の移動量を算出する。そして、位置推定部106は、移動状態検出部104に算出された移動端末の移動量を用いて、存在可能エリアを移動量の分だけ移動する。
次に、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)からもっとも近い位置に、その現在地座標(現在位置)を補正する。このようにして、移動端末は、移動中であっても、ユーザの操作を通じて、推定する現在地座標の誤差を補正することができるので、推定した現在地座標の精度を向上させることができる。
以上のようにして、特別な機材を屋内に設置することなく位置の補正を行うことができる。
ここで、図8Aは図6Aと同様の図である。異なる点は、図6Aの場所D2が移動端末の認識で置き換えられている。つまり、図6Aの場所D2が、図8Aでは、場所D3(座標(X5、Y5、Z5))として示されており、この場所D3は、指示対象物D1を見つける直前の所定時間にユーザが指し示していた偏りのある場所であって指示対象物D1が実際に存在しない場所として示されている。また、移動端末が指示対象物D1を検出した時点の時刻(T4)の現在位置の情報(現在地座標)が座標(X4、Y4、Z4)として示されている。
さらに、移動端末は、偏りのあるエリアである場所D3を指し示された時刻から、実際に指示対象物D1を検出した時刻まで、移動している。つまり、図8Bに示すように、移動端末は、自端末の移動量を加味した上で、自端末の現在位置の情報(現在地座標)が存在する可能性のあるエリア(存在可能エリア)を、指示対象物D1の位置(座標(X2、Y2、Z2))を基準として定義する。
具体的には、図7に示すように、移動端末は、まず、指示対象物D1(座標(X2、Y2、Z2))に対して、移動量を加味して、移動量を追加した仮の指示対象物D1‘の位置を決定する。次に、移動端末は、指示対象物D1を検出する直前にユーザが指し示していた偏りのある場所D3に対するその時刻の現在位置の情報(現在地座標(X5、Y5、Z5))の方位(方位情報)を、仮の指示対象物D1‘を横切るように平行移動させる。そして、仮の指示対象物D1‘の位置から、上記方位の逆方向の直線を中心に一定の幅のあるエリアを存在可能エリアとして算出する。
次に、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正する。
このようにして、移動端末は、ユーザの操作を通じて、推定する現在地座標の誤差を補正することができるので、推定したその現在地座標の精度を向上させることできる。
なお、ここでは、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正するとして説明したが、その場合に限られない。上述したように、移動端末は、算出した存在可能エリアの中心にその現在地座標を補正するとしてもよい。
続いて、移動端末の処理の流れについて、図を用いて説明する。
図9〜図14は、移動端末の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
まず、図9に示す処理について説明する。なお、図9には、移動端末が現在位置の情報(現在地座標)を推定するまでの処理の流れが示されている。
図9において、まず、移動状態検出部104は、加速度センサ101の出力(加速度情報)を解析し、移動端末が移動状態であるかどうかを判定する(S101)。
次に、移動状態検出部104により移動端末が移動状態(端末移動状態)でないと判定されれば(S102のNo)、図10のF01に進む。
一方、移動状態検出部104により、移動端末が移動状態(端末移動状態)であると判定されれば(S102のYes)、姿勢検出部105は、加速度センサ101の値を取得し、重力方向を取得する(S103)。
次に、姿勢検出部105は、取得した重力方向の値から、移動端末の水平面に対する姿勢(姿勢情報)を算出する(S104)。
次に、姿勢検出部105は、角速度センサ102による過去の姿勢からの変化、または、地磁気センサ103の値を取得し、水平面上の移動端末の向きを算出する(S105)。
次に、移動状態検出部104は、直近に累積した加速度センサ101の出力、及び地磁気センサ103等による方位情報から得られた移動端末の移動方向を算出する(S106)。
そして、位置推定部106は、前回推定時の現在位置の情報(例えば、前回推定時の現在地座標(X0、Y0、Z0))からの移動量によって、今回の現在位置の情報(座標(X、Y、Z))を推定する(S107)。
次に、移動端末は、図12のF02に処理を進める。
続いて、図10に示す処理について説明する。なお、図10には、移動端末が指示対象物を検出する処理の流れが示されている。
図10において、まず、指示検出部109は、移動端末の指示方向の延長線上にTVなどの指示対象物があるかどうかを検索(検出)する(S108)。具体的には、図9のS102において、移動状態検出部104により移動端末が移動状態でないと判定された場合に(S102のNo)、指示方向検出部1091は、ユーザにより移動端末を用いて指し示された方向である指示方向を検出する。次いで、指示対象物検出部1092が、移動端末の指示方向の延長線上に指示対象物があるか否かを検索(検出)する。
次に、指示対象物検出部1092により指示対象物があると検出されなかった場合(S109のYes)、図13のF05に進む。
一方、移動状態検出部104により、指示対象物検出部1092により指示対象物があると検出された場合(S109のYes)GUI表示部112は、指示対象物に関連付けられたリモコン画面等のGUIなどの制御情報を表示する(S110)。
次に、GUI表示部112は、ユーザが制御情報を使用しているかを判定する(S111)。GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用していないと判定された場合(S111のNo)、図13のF05に進む。
一方、GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用していると判定された場合(S111のYes)、図11のF03へ進む。
続いて、図11に示す処理について説明する。なお、図11には、移動端末が、偏りのあったエリア(偏在エリア)を用いて、推定した現在位置の情報(現在地座標)を補正(修正)するまでの処理の流れが示されている。
図11において、まず、偏在算出部110は、偏りのあったエリア(偏在エリア)があるかどうかを判定する(S112)。具体的には、S111において、GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用していると判定された場合(S111のYes)、偏在算出部110は、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出される直前の所定時間に、その指示対象物が存在しない領域であって指示方向検出部1091により検出された指示方向が指し示す位置が閾値時間以上存在した領域を偏在エリアとして特定できるかを判定する。
なお、GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用しているかどうかの判定をトリガとせずに、偏在算出部110が、偏りのあったエリア(偏在エリア)があるかどうかを判定するとしてもよい。
S112において、偏在算出部110により、偏りのあったエリア(偏在エリア)があったと算出されなかった場合(S112のNo)、図14のF06に進む。
一方、S112において、偏在算出部110により、偏りのあったエリア(偏在エリア)があったと算出された場合(S112のYes)、指示対象物検出部1092は、偏りのあったエリア(偏在エリア)に、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物があったかどうかを判定する(S113)。
S113において、指示対象物検出部1092により、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物が偏りのあったエリア(偏在エリア)に検出された場合(S113のYes)、図14のF06に進む。
一方、S113において、指示対象物検出部1092により、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物が偏りのあったエリア(偏在エリア)に検出されなかった場合(S113のNo)、S114へと処理を進める。すなわち、移動状態検出部104は、偏りのあったエリア(偏在エリア)に指示対象物の実体があったと仮定し、移動端末が偏りのあったエリア(偏在エリア)を指していたときの方位情報を取得する(S114)。
方位情報としては、例えば、図3において、移動端末の座標に対するD3の座標の方位である。
次に、現時点の移動端末の位置から、取得した方位情報の示す方位に対して、論理空間上の指示対象が配置された場合の指示対象物の位置から、上記方位の逆方向の直線上の予め決められた幅のエリアを存在可能エリアとして算出する(S115)。
そして、図14のF06に進む。
続いて、図12に示す処理について説明する。なお、図12には、移動端末が指示対象物を検出する処理の流れが示されている。
図12において、まず、指示方向検出部1091は、移動端末の指示方向の延長線上に指示対象物(TVなど)があるかどうかを検索(検出)する(S116)。
次に、指示対象物検出部1092は、指示対象物があるかどうかを判定する(S117)。
次に、指示対象物検出部1092により指示対象物がないと判定されれば(S117のNo)、図13のF05に進む。
一方、指示対象物検出部1092により指示対象物があると判定されれば(S117のYes)、GUI表示部112は、指示対象物に関連付けられた制御情報を表示する(S118)。ここで、制御情報とは、リモコン画面等のGUIなどである。
次に、GUI表示部112は、ユーザがGUIを使用しているかを判定する(S119)。
次に、GUI表示部112によりユーザがGUIを使用していないと判定されれば(S119のNo)、図13のF05に進む。
一方、GUI表示部112によりユーザがGUIを使用していると判定されれば(S119のYes)、偏在算出部110は、現時刻からさかのぼって、予め決められた時間(3秒)以内に指示方向の偏りがあるエリア(偏在エリア)があるかどうか判定する(S120)。
つまり、偏在算出部110は、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出される直前の予め決められた時間(所定時間)に、その指示対象物が存在しない領域であって指示方向検出部1091により検出された指示方向が指し示す位置が閾値時間以上存在した領域を偏在エリア(偏りがあるエリア)として特定できるかを判定する。
そして、図13のF04に進む。
続いて、図13に示す処理について説明する。なお、図13には、移動端末が移動状態であるとき(移動中)に、指示対象物を検出する処理の流れが示されている。
図13において、まず、偏在算出部110は、偏りのあったエリア(偏在エリア)があるかどうかを判定する(S121)。具体的には、S121において、GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用していると判定された場合(S119のYes)、偏在算出部110は、指示対象物検出部1092により指示対象物が検出される直前の予め決められた時間以内に、その指示対象物が存在しない領域であって指示方向検出部1091により検出された指示方向が指し示す位置が閾値時間以上存在した領域を偏在したエリア(偏在エリア)として特定できるかを判定する。
なお、GUI表示部112によりユーザが制御情報(GUI)を使用しているかどうかの判定をトリガとせずに、偏在算出部110が、偏りのあったエリア(偏在エリア)があるかどうかを判定するとしてもよい。
S121において、偏在算出部110により、偏りのあったエリア(偏在エリア)があったと算出されなかった場合(S121のNo)、図14のF07に進む。
一方、S121において、偏在算出部110により、偏りのあったエリア(偏在エリア)があったと算出された場合(S121のYes)、指示対象物検出部1092は、偏りのあったエリア(偏在エリア)に、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物があったかどうかを判定する(S122)。
S122において、指示対象物検出部1092により、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物が偏りのあったエリア(偏在エリア)に検出された場合(S122のYes)、図14のF07に進む。
一方、S122において、指示対象物検出部1092により、ユーザが所望の指示対象物とは異なる候補対象物が偏りのあったエリア(偏在エリア)に検出されなかった場合(S122のNo)、S123へと処理を進める。すなわち、移動状態検出部104は、直前に指示方向の偏りがあった時刻から、指示対象物を見つけた時刻までの間の、移動端末の移動量を算出する(S123)。
次に、移動状態検出部104は、偏りのあったエリア(偏在エリア)に指示対象物の実体があったと仮定し、移動端末が偏りのあったエリア(偏在エリア)を指していたときの方位情報を取得する(S124)。
次に、位置補正部111は、指示対象物の位置に対して移動量を追加して仮の指示対象の座標を作成する(S125)。
次に、位置補正部111は、偏りがあった時刻の移動端末の位置から、取得した方位に対して、論理空間上に仮の指示対象物が配置された場合の仮の指示対象物の位置から、上記方位の逆方向の直線上の予め決められた幅のエリアを存在可能エリアとして算出する(S126)。
そして、図14のF06へ進む。
続いて、図14に示す処理について説明する。なお、図14には、現在位置の情報(現在地座標)の地点からもっとも近い存在可能エリア内の位置を、現在位置の情報となるよう補正する処理の流れが示されている。
まず、移動端末は、推定した現在地座標の精度である推定位置精度情報を取得する(S127)。
次に、移動端末は、指示対象物の位置精度(対象物位置精度)を取得する(S128)。
次に、移動端末は、その推定位置精度の値が高いか(例えば80%以上)を確認する(S129)。
次に、移動端末は、推定位置精度情報の値の大きさに応じて、存在可能エリアの幅を大きく取る(S130)。例えば、移動端末は、(推定位置精度の値−80)/10*(存在可能エリアの幅)を算出して、存在可能エリアの幅を決定する。
次に、移動端末は、指示対象物の位置精度の値が低いか(例60%以下)を確認する(S131)。
次に、移動端末は、指示対象物の位置精度の値の小ささに応じて、存在可能エリアの幅を大きく取る(S132)。例えば、移動端末は、(60−位置精度)/10*(存在可能エリアの幅)を算出して、存在可能エリアの幅を決定する。
次に、移動端末は、現在位置の情報の地点からもっとも近い存在可能エリア内の位置を現在位置の情報となるよう補正する(S133)。
次に、移動端末は、機能終了かを判定し(S134)、機能終了であると判定した場合には(S134のYes)、処理を終了する。
一方、移動端末は、機能終了はしないと判定した場合には(S134のNo)、図9のF08に戻って、処理を開始する。
なお、移動端末は、図14に示すS20の処理すなわちS127〜S132の処理を行うとして説明したが、S20の処理は行わないとしてもよい。
以上のようにして、移動端末は処理を行う。
なお、移動端末は、算出した存在可能エリアの中で、現在地座標(現在位置)から最も近い座標にその現在地座標を補正する場合に限られない。移動端末は、算出した存在可能エリアの中心にその現在地座標を補正するとしてもよい。
以上、本実施の形態によれば、特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる位置推定装置および位置推定方法を実現することができる。
なお、本実施の形態では、位置推定装置10は、加速度センサ101と、角速度センサ102と、地磁気センサ103と、移動状態検出部104と、姿勢検出部105と、位置推定部106と、情報保存部107と、偏りパターン保存部108と、指示検出部109と、偏在算出部110と、位置補正部111と、GUI表示部112とを備えるとしたが、それに限られない。位置推定装置10の最小構成として、図15に示す最小構成部10Aを備えていればよい。ここで、図15は、位置推定装置の最小構成を示す機能ブロック図である。すなわち、位置推定装置10の最小構成部10Aは、位置推定部106と、指示方向検出部1091および指示対象物検出部1092を有する指示検出部109と、偏在算出部110と、位置補正部111とを備えていればよい。この最小構成部10Aを少なくとも備えることにより、特別な機器を屋内に設置することを必要とせず、自らの位置を高精度に推定することができる。
また、本実施の形態の位置推定装置は、上述したように、例えば、携帯電話などの無線端末に搭載され、該無線端末の現在位置を推定するとしてもよい。さらに、本実施の形態の位置推定装置は、対象端末に搭載される場合に限らず、無線端末とネットワークで接続されたクラウド等のサーバ側に搭載され、該無線端末の現在位置を推定するとしてもよい。
また、以下のような場合も本発明に含まれる。
(1)上記の位置推定装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記RAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
例えば、一つの応用例(ユースケース)として、上記の位置推定装置は、表示装置などが表示する画面内の任意の座標を指し示すポインティングデバイス(指示デバイス)に搭載されているとしてもよい。その場合、位置推定装置は、ポインティングデバイスの姿勢を検出することができるので、ポインティングデバイスの姿勢(例えば、ポインティングデバイスの先頭の向きなど)に基づいて、アイコンなど表示ウィンドウ内のオブジェクトを選択することができる。このように、搭載された位置推定装置がそのポインティングデバイスの姿勢を検出することにより、当該オブジェクトに紐付いた制御を行うことができる。
(2)上記の位置推定装置または位置推定装置を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。例えば、集積回路は、少なくとも位置推定部106と、指示検出部109と、偏在算出部110とを備える。
(3)上記の位置推定装置または位置推定装置を構成する構成要素の一部または全部は、装置または端末に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ICカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ICカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ICカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
(4)本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
換言すると、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
ここで、上記各実施の形態の位置推定装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。すなわち、このプログラムは、コンピュータに、自端末の位置を推定する位置推定方法を実行させるプログラムであって、自端末の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定ステップと、ユーザにより当該自端末を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出ステップと、前記指示方向検出ステップにおいて検出された指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する指示検出ステップと、前記指示検出ステップにおいて、前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出ステップにおいて検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出ステップと、算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正ステップとを含む。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray Disc)、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(5)上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
本発明に係る位置推定装置、位置推定方法および集積回路は、簡単な構成および処理で正しい位置を推定することができ、その結果、コストを抑えることができるという効果を奏し、例えば、携帯電話として構成される移動端末などに適用することができる。
10 位置推定装置
10A 最小構成部
101 加速度センサ
102 角速度センサ
103 地磁気センサ
104 移動状態検出部
105 姿勢検出部
106 位置推定部
107 情報保存部
108 偏りパターン保存部
109 指示検出部
110 偏在算出部
111 位置補正部
112 GUI表示部
1091 指示方向検出部
1092 指示対象物検出部

Claims (18)

  1. 自らの位置を推定する位置推定装置であって、
    当該位置推定装置の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定部と、
    ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出部と、
    前記指示方向検出部により検出される指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する対象物検出部と、
    前記対象物検出部により前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出部と、
    算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正部とを備える、
    位置推定装置。
  2. 前記位置補正部は、
    前記ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示されたときに当該位置推定装置が真に存在する可能性のある座標を含む領域である存在可能エリアを、検出された前記指示対象物の位置を基準に、前記偏在方向を用いて算出し、
    算出した前記存在可能エリアの中で、前記ユーザにより当該位置推定装置を用いて指し示されたときに当該位置推定装置が真に存在する座標であって、補正すべき座標を決定し、決定した座標に前記現在地座標を補正する、
    請求項1に記載の位置推定装置。
  3. 前記位置推定装置は、さらに、
    加速度センサと、
    地磁気センサと、
    前記加速度センサと前記地磁気センサによる検出結果に基づいて、前記位置推定装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、
    前記姿勢検出部によって検出された姿勢と、前記加速度センサによる検出結果とに基づいて、前記位置推定装置の移動方向および移動距離を示す移動量を検出する移動状態検出部とを備え、
    前記位置推定部は、前記移動状態検出部によって検出された移動量だけ、前回推定された座標から離れた座標を前記現在地座標として推定する、
    請求項1または2に記載の位置推定装置。
  4. 前記位置推定装置は、さらに、
    角速度センサを備え、
    前記姿勢検出部は、前記角速度センサによって検出される前記位置推定装置の向きの変化量と、前記加速度センサおよび前記地磁気センサによる検出結果とに基づいて、前記位置推定装置の姿勢を検出する、
    請求項3に記載の位置推定装置。
  5. 前記位置推定部は、さらに、
    前記位置推定装置が直近に通過した基準点の座標からの、前記位置推定装置の移動距離、前記位置推定装置の移動の複雑さ、および、前記位置推定装置の移動にかかった時間のうちの少なくとも1つに応じて、前記現在地座標の精度である推定位置精度を算出し、
    前記位置推定装置は、さらに、前記位置推定部により推定された現在地座標と、前記位置推定部により算出された推定位置精度とが関連付けて保存される情報保存部を備える、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の位置推定装置。
  6. 前記偏在算出部は、前記偏在エリアを探索するために一定の大きさで区切られた複数の探索エリアのうち、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上偏在した領域を含む探索エリアを、前記偏在エリアとして特定し、
    前記偏在算出部は、前記情報保存部に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、前記複数の探索エリアそれぞれの大きさを変更する、
    請求項5に記載の位置推定装置。
  7. 前記偏在算出部は、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度が閾値以下の場合、探索エリアを大きくすることで、前記偏在エリアが大きくなるよう変更する、
    請求項6に記載の位置推定装置。
  8. 前記情報保存部は、さらに、
    前記指示対象物の候補である候補対象物の座標とともに、前記候補対象物が登録された方法に応じて算出された前記候補対象物の座標の精度である対象物位置精度とが保存されている、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の位置推定装置。
  9. 前記偏在算出部は、前記対象物検出部により検出された指示対象物と、前記情報保存部に保存されている、当該指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、前記偏在エリアの大きさを変更する、
    請求項8に記載の位置推定装置。
  10. 前記偏在算出部は、
    前記情報保存部に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、前記偏在エリアが大きくなるよう変更する、
    請求項9に記載の位置推定装置。
  11. 前記位置補正部は、前記情報保存部に保存されている現在地座標と、当該現在地座標に関連付けられた推定位置精度とに応じて、前記存在可能エリアの大きさを変更する、
    請求項5に記載の位置推定装置。
  12. 前記位置補正部は、
    前記情報保存部に保存されている推定位置精度の値が閾値以下の場合、前記存在可能エリアが小さくなるよう変更する、
    請求項11に記載の位置推定装置。
  13. 前記位置補正部は、前記対象物検出部により検出された指示対象物と、前記情報保存部に保存されている、当該指示対象物に対応する候補対象物の対象物位置精度とに応じて、前記存在可能エリアの大きさを変更する、
    請求項8に記載の位置推定装置。
  14. 前記位置補正部は、
    前記情報保存部に保存されている対象物位置精度の値が閾値以下の場合、前記存在可能エリアが大きくなるよう変更する、
    請求項13に記載の位置推定装置。
  15. 前記位置推定装置は、さらに、
    前記対象物検出部により指示対象物が検出された場合に、当該指示対象物に関連する制御情報を表示する表示部を備える、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載の位置推定装置。
  16. 移動状態検出部は、さらに、前記加速度センサによる検出結果に基づき、前記位置推定装置が移動中であることを示す端末移動状態を検出し、
    前記位置補正部は、
    前記移動状態検出部により、端末移動状態が検出され、かつ、前記対象物検出部により指示対象物が検出された場合、前記所定時間のうち、前記偏在算出部が前記偏在エリアを特定したときから前記対象物検出部により前記指示対象物が検出されるまでの時間の間における前記位置推定装置の移動量だけ、算出された前記偏在方向を用いて補正された座標から離れた座標を前記現在地座標に補正する、
    請求項1〜15のいずれか1項に記載の位置推定装置。
  17. 自端末の位置を推定する位置推定方法であって、
    自端末の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定ステップと、
    ユーザにより当該自端末を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出ステップと、
    前記指示方向検出ステップにおいて検出された指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する指示検出ステップと、
    前記指示検出ステップにおいて、前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出ステップにおいて検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出ステップと、
    算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正ステップとを含む、
    位置推定方法。
  18. 端末に構成される集積回路であって、
    当該端末の現在位置を示す現在地座標を推定する位置推定部と、
    ユーザにより当該端末を用いて指し示された方向である指示方向を検出する指示方向検出部と、
    前記指示方向検出部により検出される指示方向に基づいて、ユーザが指し示している対象物である指示対象物を検出する対象物検出部と、
    前記対象物検出部により前記指示対象物が検出される直前の所定時間に、前記指示方向検出部により検出された指示方向によって指し示される位置が閾値時間以上存在した領域であって当該指示対象物が存在しない領域を偏在エリアとして特定し、前記所定時間における前記位置推定装置の位置から特定した前記偏在エリアに対する方向である偏在方向を算出する偏在算出部と、
    算出された前記偏在方向を用いて、前記現在地座標を補正する位置補正部とを備える、
    集積回路。
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