JPWO2019167269A1 - 動態検出装置及び動態検出方法 - Google Patents

動態検出装置及び動態検出方法 Download PDF

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Abstract

自機の動きを測定する慣性センサ（１０２）と、慣性センサ（１０２）により測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部（１０３）と、自機の周囲の気圧を測定する気圧センサ（１０４）と、測定された動き及び測定された気圧に基づいて、上記ユーザが建物内のフロア間を移動する際に使用した移動手段の種別を推定する移動手段推定部（１０５）と、測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部（１０６）と、自機の進行方向の方位を検出する電子コンパス（１０７）と、推定された移動手段の種別、推定されたフロア及び検出された方位に基づいて、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する基準座標推定部（１０８）と、推定された基準座標を用い、計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部（１０９）とを備えた。

Description

この発明は、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置に関する。
従来から、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された装置では、高度の検出及び上記ユーザの歩行動作の認識により、上記ユーザが使用した移動手段の種別を推定し、上記ユーザの動態を検出している。なお、移動手段の種別としては、例えば、ビル等の建物に設けられた階段又はエレベータ等が挙げられる。
特開２００７−０９３４３３号公報
しかしながら、建物内に複数の移動手段がある場合、上記の装置では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できないという課題がある。この場合、上記の装置に対し、別途、大まかな位置情報を与える手段を建物側に設け、上記ユーザが使用した移動手段の絞り込みを行う必要がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出できる動態検出装置を提供することを目的としている。
この発明に係る動態検出装置は、自機の動きを測定する慣性センサと、慣性センサにより測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部と、自機の周囲の気圧を測定する気圧センサと、慣性センサにより測定された動き、及び、気圧センサにより測定された気圧に基づいて、ユーザが建物内のフロア間を移動する際に使用した移動手段の種別を推定する移動手段推定部と、気圧センサにより測定された気圧に基づいて、ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部と、自機の進行方向の方位を検出する電子コンパスと、移動手段推定部により推定された移動手段の種別、フロア推定部により推定されたフロア、及び、電子コンパスにより検出された方位に基づいて、ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する基準座標推定部と、基準座標推定部により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部により計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上記のように構成したので、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出できる。
この発明の実施の形態１に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る動態検出装置のハードウェア構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る動態検出装置の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における移動手段推定部の動作例を示すフローチャートである。 図５Ａはユーザが階段で移動した場合での慣性センサ及び気圧センサによる測定結果の一例を示す図であり、図５Ｂはユーザがエレベータで移動した場合での慣性センサ及び気圧センサによる測定結果の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるフロア推定部によるフロア推定の処理概要を示す図である。 この発明の実施の形態１における基準座標推定部による基準座標推定を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態１における座標情報記録部に記録された情報を示す図であり、図７に示すフロア図に対応する図である。 この発明の実施の形態１における基準座標推定部の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２における基準座標推定部による基準座標推定を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態２における座標情報記録部に記録された情報を示す図であり、図１１に示すフロア図に対応する図である。 図１３Ａはユーザが階段の踊り場を移動している場合を示す図であり、図１３Ｂはユーザが踊り場を移動した場合での気圧センサによる測定結果の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２における基準座標推定部の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３における基準座標推定部及び基準座標判定部による基準座標推定の処理概要を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態３における基準座標判定部の動作例を示すフローチャートである。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。
動態検出装置１は、自機（動態検出装置１）を所持するユーザの動態を検出する。ユーザとしては、例えば、ビル等の建物の各フロアを巡回点検する作業員が挙げられる。この動態検出装置１は、図１に示すように、座標情報記録部１０１、慣性センサ１０２、歩行者自律航法部１０３、気圧センサ１０４、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、電子コンパス１０７、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９を備えている。
座標情報記録部１０１は、建物内に存在する移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報をフロア毎に記録している。なお、昇降口の方位とは、昇降口の中心から見た昇降口の出入り口の方位である。この座標情報記録部１０１に記録された情報は、基準座標推定部１０８により読み出される。
なお図１では、動態検出装置１の内部に座標情報記録部１０１が設けられた場合を示したが、これに限らず、動態検出装置１の外部に座標情報記録部１０１が設けられてもよい。
慣性センサ１０２は、自機（動態検出装置１）の動きを測定する。なお、自機の動きとしては、例えば加速度及び回転等が挙げられる。この慣性センサ１０２により測定された動きを示す情報は、歩行者自律航法部１０３及び移動手段推定部１０５に出力される。
歩行者自律航法部１０３は、慣性センサ１０２により測定された動きに基づいて、上記ユーザの基準座標に対する相対座標を計算する。この歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
気圧センサ１０４は、自機（動態検出装置１）の周囲の気圧を測定する。この気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、移動手段推定部１０５及びフロア推定部１０６に出力される。
移動手段推定部１０５は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがフロア間の移動に使用した移動手段の種別を推定する。移動手段の種別としては、例えば階段又はエレベータ等が挙げられる。この移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
フロア推定部１０６は、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定する。このフロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
電子コンパス１０７は、自機（動態検出装置１）の進行方向の方位を検出する。この電子コンパス１０７により検出された方位を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を上記基準座標として推定する。この基準座標推定部１０８により推定された基準座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。この際、座標変換部１０９は、上記相対座標に上記基準座標を加算することで、上記ユーザの絶対座標を得る。この座標変換部１０９により得られた絶対座標を示す情報は、外部に出力される。
図２は、この発明の実施の形態１に係る動態検出装置１を実現する計算機のハードウェア構成例を示している。
歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の各機能は、処理回路により実現される。図２に示すように、処理回路は、システムメモリ２０２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、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、プロセッサ、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）２０１である。
歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、システムメモリ２０２に格納される。処理回路は、システムメモリ２０２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、各部の機能を実現する。すなわち、動態検出装置１は、処理回路により実行されるときに、例えば後述する図３に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのシステムメモリ２０２を備える。また、これらのプログラムは、歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、システムメモリ２０２としては、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）等の不揮発性又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、又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等が該当する。
また、上記プログラムの操作用のＧＵＩは、ＧＰＵ２０４、フレームメモリ２０５及びＲＡＭＤＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０６を介して表示デバイス２０８に表示される。上記ユーザは、同ＧＵＩを操作デバイス２０７で操作する。
また、座標情報記録部１０１は、情報の記録にストレジ２０３を使用する。
次に、図３を参照しながら、実施の形態１に係る動態検出装置１の動作例を説明する。なお、座標情報記録部１０１は、事前に、建物内に存在する移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報をフロア毎に記録している。
動態検出装置１の動作例では、図３に示すように、まず、慣性センサ１０２は、自機の動きを測定する（ステップＳＴ３０１）。この慣性センサ１０２により測定された動きを示す情報は、歩行者自律航法部１０３及び移動手段推定部１０５に出力される。
次いで、歩行者自律航法部１０３は、慣性センサ１０２による検出結果に基づいて、上記ユーザの基準座標に対する相対座標を計算する（ステップＳＴ３０２）。この歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
また、気圧センサ１０４は、自機の周囲の気圧を測定する（ステップＳＴ３０３）。この気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、移動手段推定部１０５及びフロア推定部１０６に出力される。
次いで、移動手段推定部１０５は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがフロア間の移動に使用した移動手段の種別を推定する（ステップＳＴ３０４）。移動手段推定部１０５の動作の詳細については後述する。この移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
また、フロア推定部１０６は、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定する（ステップＳＴ３０５）。フロア推定部１０６の動作の詳細については後述する。このフロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
また、電子コンパス１０７は、自機の進行方向の方位を検出する（ステップＳＴ３０６）。この電子コンパス１０７により検出された方位を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
次いで、基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を上記基準座標として推定する（ステップＳＴ３０７）。基準座標推定部１０８の動作の詳細については後述する。この基準座標推定部１０８により推定された基準座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
次いで、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する（ステップＳＴ３０８）。この座標変換部１０９により得られた絶対座標を示す情報は、外部に出力される。
なお、ステップＳＴ３０４において移動手段推定部１０５により移動手段の種別が推定されない場合、すなわち、上記ユーザがフロア間の移動を行っていない場合には、ステップＳＴ３０５〜３０７の処理はスキップされ、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により前回推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。
次に、移動手段推定部１０５の動作例について、図４を参照しながら説明する。なお以下では、移動手段の種別が階段とエレベータであり、また、慣性センサ１０２により測定される動きが鉛直方向（ｚ軸方向）の加速度である場合を示す。
移動手段推定部１０５は、まず、慣性センサ１０２により測定された動きから、鉛直方向の加速度波形の周波数が、予め設定された閾値α［Ｈｚ］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０１）。閾値αは、上記ユーザが歩行しているか又は静止しているかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０１において、移動手段推定部１０５は、鉛直方向の加速度波形の周波数が閾値α以上であると判定した場合には、気圧センサ１０４により測定された気圧の時間当たりの変化の大きさが、予め設定された閾値γ［Ｐａ／秒］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０２）。閾値γは、上記ユーザが別のフロアへ移動したかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０２において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値γ以上であると判定した場合には、移動手段の種別は階段であると判定する（ステップＳＴ４０３）。なお、上記ユーザが使用した移動手段の種別が階段である場合には、慣性センサ１０２により測定された鉛直方向の加速度波形及び気圧センサ１０４により測定された気圧は、例えば図５Ａのようになる。
一方、ステップＳＴ４０２において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値γ未満であると判定した場合には、上記ユーザがフロアを歩行していると判定する（ステップＳＴ４０４）。
一方、ステップＳＴ４０１において、移動手段推定部１０５は、鉛直方向の加速度波形の周波数が閾値α未満であると判定した場合には、気圧センサ１０４により測定された気圧の時間当たりの変化の大きさが、予め設定された閾値β［Ｐａ／秒］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０５）。閾値βは、上記ユーザが別のフロアへ移動したかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０５において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値β以上であると判定した場合には、移動手段の種別はエレベータであると判定する（ステップＳＴ４０６）。なお、上記ユーザが使用した移動手段の種別がエレベータである場合には、慣性センサ１０２により測定された鉛直方向の加速度波形及び気圧センサ１０４により測定された気圧は、例えば図５Ｂのようになる。
一方、ステップＳＴ４０５において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値β未満であると判定した場合には、上記ユーザがフロアで静止していると判定する（ステップＳＴ４０７）。
次に、フロア推定部１０６の動作例について、図６を参照しながら説明する。
フロア推定部１０６では、気圧と高さに線形の関係があると推定し、気圧センサ１０４により測定された気圧から、上記ユーザがいるフロアの推定を行う。
ここで、図６に示すように、事前に、動態検出装置１は、１階のフロアでの気圧Ａ及びＭ階のフロアでの気圧Ｂを測定し、フロア推定部１０６は、これらの測定結果から、１階層当たりの気圧差ΔＰを下式（１）より得る。
ΔＰ＝（Ａ−Ｂ）／（Ｍ−１） （１）
そして、フロア推定部１０６は、運用時に、気圧センサ１０４により測定された気圧Ｃから、下式（２）より、上記ユーザがいるフロアＮの推定を行う。
Ｎ＝｛（Ａ−Ｃ）／ΔＰ｝＋１ （２）
また、フロア推定部１０６は、対象となる建物の１階層当たりの高さｈが既知である場合には、高さ１ｍ当たりでの気圧変化量Ｄから、下式（３）より、上記ユーザがいるフロアＮの推定を行ってもよい。なお、高さ１ｍ当たりでの気圧変化量Ｄは、通常、１１〜１２ｐａ／ｍ程度である。
Ｎ＝｛（Ａ−Ｃ）／（Ｄ×ｈ）｝＋１ （３）
次に、基準座標推定部１０８の動作例について、図７〜９を参照しながら説明する。
なお、図７に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、４つの移動手段が設けられている場合を示している。また図７において、符号ａ〜ｄは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。また、図８に示す表は、座標情報記録部１０１に記録された、図７に示すフロアにおける移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報である。
基準座標推定部１０８は、図９に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を取得する（ステップＳＴ９０１）。以下では、基準座標推定部１０８は、図８に示す情報を取得したものとする。
次いで、基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別が階段であるかを判定する（ステップＳＴ９０２）。
このステップＳＴ９０２において、基準座標推定部１０８は、移動手段の種別が階段であると判定した場合には、電子コンパス１０７により検出された方位が西向きであるかを判定する（ステップＳＴ９０３）。
このステップＳＴ９０３において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ｂの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０４）。
一方、ステップＳＴ９０３において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きではないと判定した場合、すなわち、方位が東向きである場合には、図８に示す情報から、位置ｄの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０５）。
一方、ステップＳＴ９０２において、基準座標推定部１０８は、移動手段の種別が階段ではないと判定した場合、すなわち、移動手段の種別がエレベータである場合には、電子コンパス１０７により検出された方位が西向きであるかを判定する（ステップＳＴ９０６）。
このステップＳＴ９０６において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ａの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０７）。
一方、ステップＳＴ９０６において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きではないと判定した場合、すなわち、方位が東向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ｃの絶対座標を基準座標として推定であると判定する（ステップＳＴ９０８）。
以上のように、この実施の形態１によれば、動態検出装置１は、自機の動きを測定する慣性センサ１０２と、慣性センサ１０２により測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部１０３と、自機の周囲の気圧を測定する気圧センサ１０４と、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが建物内のフロア間を移動する際に使用した移動手段の種別を推定する移動手段推定部１０５と、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部１０６と、自機の進行方向の方位を検出する電子コンパス１０７と、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する基準座標推定部１０８と、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部１０９とを備えた。これにより、動態検出装置１は、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、上記ユーザの動態を検出できる。
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。この図１０に示す実施の形態２に係る動態検出装置１では、図１に示す実施の形態１に係る動態検出装置１に対し、時間計数部１１０を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、座標情報記録部１０１は、実施の形態１で示した情報に加え、各移動手段の昇降口から第一の地点まで上記ユーザが移動するのに要する基準となる時間（基準所要時間）を示す情報をフロア毎に記録する。なお、第一の地点は、フロア毎に任意に設定可能であり、例えば上記ユーザがフロアに来た際に最初に必ず立ち寄る地点とする。
また、慣性センサ１０２により測定された自機の動きを示す情報、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、それぞれ、時間計数部１１０にも出力される。
時間計数部１１０は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが歩行中に気圧が一定（略一定の意味を含む）である時間、すなわち気圧に変化が無い時間を計数する。この時間計数部１１０により計数された時間を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。なお、時間計数部１１０の機能は処理回路により実現される。
また、基準座標推定部１０８は、実施の形態１で示した機能に加え、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、時間計数部１１０により計数された時間に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する機能も有する。
次に、基準座標推定部１０８の動作例について、図１１〜１４を参照しながら説明する。
なお、図１１に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、３つの移動手段が設けられている場合を示している。また図１１において、符号ａ〜ｃは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。また図１１において、上記第一の地点は管理室の入口であるとする。また、図１２に示す表は、座標情報記録部１０１に記録された、図１１に示すフロアにおける移動手段の昇降口の絶対座標、当該昇降口の方位、及び、当該昇降口から第一の地点までの基準所要時間を示す情報である。
図１１に示すフロア図では、全ての移動手段が同じ方位（図１１では北向き）となっている。そのため、実施の形態１で示した手法では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できない場合がある。そこで、この場合に、動態検出装置１は、時間計数部１１０により計数された時間を用いて移動手段の推定を行う。
この場合、基準座標推定部１０８は、図１４に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口から第一の地点までの基準所要時間を取得する（ステップＳＴ１４０１）。以下では、基準座標推定部１０８は、図１２に示す情報を取得したものとする。
次いで、基準座標推定部１０８は、時間計数部１１０により計数された時間が、予め設定された閾値θ以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０２）。閾値θは、上記フロアにおける第一の地点までの各基準所要時間よりも短い時間であって、例えば、図１３Ａに示すような階段の踊り場を上記ユーザが移動するのに要する基準となる時間である。
このステップＳＴ１４０２において、基準座標推定部１０８は、上記時間が閾値θ以下であると判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ１４０１に戻る。すなわち、上記ユーザが歩行中に気圧が一定である時間が閾値θ以下である場合、上記ユーザはフロアにはおらず、例えば図１３Ａに示すように上記ユーザは階段の踊り場にいると推測できる。よって、この場合には、基準座標推定部１０８は基準座標の推定をやり直す。なお図１３Ｂはユーザが踊り場を移動した場合での気圧センサ１０４による測定結果の一例を示している。
一方、ステップＳＴ１４０２において、基準座標推定部１０８は、上記時間が閾値θ以下ではないと判定した場合には、上記時間が１００秒以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０３）。この１００秒は、図１２に示す情報に含まれる第一の地点までの基準所要時間のうちの最も短い時間である。
このステップＳＴ１４０３において、基準座標推定部１０８は、上記時間が１００秒以下であると判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ａの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０４）。
一方、ステップＳＴ１４０４において、基準座標推定部１０８は、上記時間が１００秒以下ではないと判定した場合には、上記時間が３００秒以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０５）。この３００秒は、図１２に示す情報に含まれる第一の地点までの基準所要時間のうちの２番目に短い時間である。
このステップＳＴ１４０５において、基準座標推定部１０８は、上記時間が３００秒以下であると判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ｂの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０６）。
一方、ステップＳＴ１４０６において、基準座標推定部１０８は、上記時間が３００秒以下ではないと判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ｃの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０７）。
以上のように、この実施の形態２によれば、動態検出装置１は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが歩行中に気圧が一定である時間を計数する時間計数部１１０を備え、基準座標推定部１０８は、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、時間計数部１１０により計数された時間に基づいて、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。これにより、動態検出装置１は、実施の形態１における効果に加え、複数の移動手段の昇降口が同じ方位であっても基準座標を推定できる。
実施の形態３．
図１５は、この発明の実施の形態３に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。この図１５に示す実施の形態３に係る動態検出装置１では、図１に示す実施の形態１に係る動態検出装置１に対し、基準座標判定部１１１を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、座標情報記録部１０１は、実施の形態１で示した情報に加え、建物内に存在する障害物の絶対座標を示す情報をフロア毎に記録する。障害物としては、例えば壁が挙げられる。
また、フロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標判定部１１１にも出力される。
また、基準座標推定部１０８は、実施の形態１で示した機能に加え、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、基準座標判定部１１１による判定結果に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する機能も有する。
この際、基準座標推定部１０８は、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。その後、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。
基準座標判定部１１１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が当該フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する。この基準座標判定部１１１により検出された基準座標を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。なお、基準座標判定部１１１の機能は処理回路により実現される。
次に、基準座標推定部１０８及び基準座標判定部１１１の動作例について、図１６，１７を参照しながら説明する。
なお、図１６に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、３つの移動手段が設けられている場合を示している。また図１６において、符号ａ〜ｃは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。
図１６に示すフロア図では、全ての移動手段が同じ方位（図１６では北向き）となっている。そのため、実施の形態１で示した手法では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できない場合がある。そこで、この場合に、動態検出装置１は、基準座標判定部１１１を用いて移動手段の推定を行う。
この場合、基準座標推定部１０８は、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。次いで、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された各基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。図１６では、各移動手段の昇降口の位置ａ〜ｃの絶対座標をそれぞれ基準座標とした場合での、上記ユーザの絶対座標の軌跡ｘ１〜ｘ３が示されている。
次いで、基準座標判定部１１１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する障害物の絶対座標に対し、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する。以下、基準座標判定部１１１による動作の詳細について、図１７を参照しながら説明する。
基準座標判定部１１１は、図１７に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての障害物の絶対座標を取得する（ステップＳＴ１７０１）。以下では、基準座標判定部１１１は、図１６に示すフロアに存在する全ての障害物の絶対座標を取得したものとする。
また、基準座標判定部１１１は、座標変換部１０９により得られた全ての絶対座標を取得する（ステップＳＴ１７０２）。
次いで、基準座標判定部１１１は、取得した絶対座標のうち、軌跡が上記フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する（ステップＳＴ１７０３）。図１６の例では、軌跡ｘ２及び軌跡ｘ３が障害物の絶対座標と交わっているため、基準座標判定部１１１は位置ｂの絶対座標（基準座標）及び位置ｃの絶対座標（基準座標）を検出する。この基準座標判定部１１１により検出された基準座標を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
次いで、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。図１６の例では、基準座標推定部１０８は、位置ｂの絶対座標及び位置ｃの絶対座標を推定対象から除外し、座標変換部１０９は、位置ａの絶対座標のみを用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。
以上のように、この実施の形態３によれば、基準座標推定部１０８は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定し、動態検出装置１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が当該フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する基準座標判定部１１１を備え、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。これにより、動態検出装置１は、実施の形態１における効果に加え、複数の移動手段の昇降口が同じ方位であっても基準座標を推定できる。
また、実施の形態３に係る動態検出装置１では、実施の形態２で示した第一の地点までの基準所要時間がわからない場合にも、基準座標を推定できる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る動態検出装置は、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出でき、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置等に用いるのに適している。
１ 動態検出装置、１０１ 座標情報記録部、１０２ 慣性センサ、１０３ 歩行者自律航法部、１０４ 気圧センサ、１０５ 移動手段推定部、１０６ フロア推定部、１０７ 電子コンパス、１０８ 基準座標推定部、１０９ 座標変換部、１１０ 時間計数部、１１１ 基準座標判定部、２０１ ＣＰＵ、２０２ システムメモリ、２０３ ストレジ、２０４ ＧＰＵ、２０５ フレームメモリ、２０６ ＲＡＭＤＡＣ、２０７ 操作デバイス、２０８ 表示デバイス。
この発明は、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置及び動態検出方法に関する。
従来から、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された装置では、高度の検出及び上記ユーザの歩行動作の認識により、上記ユーザが使用した移動手段の種別を推定し、上記ユーザの動態を検出している。なお、移動手段の種別としては、例えば、ビル等の建物に設けられた階段又はエレベータ等が挙げられる。
特開２００７−０９３４３３号公報
しかしながら、建物内に複数の移動手段がある場合、上記の装置では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できないという課題がある。この場合、上記の装置に対し、別途、大まかな位置情報を与える手段を建物側に設け、上記ユーザが使用した移動手段の絞り込みを行う必要がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出できる動態検出装置を提供することを目的としている。
この発明に係る動態検出装置は、自機の動きを測定する慣性センサと、慣性センサにより測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部と、自機の周囲の気圧を測定する気圧センサと、気圧センサにより測定された気圧に基づいて、ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部と、慣性センサにより測定された動き、及び、気圧センサにより測定された気圧に基づいて、ユーザが歩行中に気圧が一定である時間を計数する時間計数部と、フロア推定部により推定されたフロア、及び、時間計数部により計数された時間に基づいて、ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する基準座標推定部と、基準座標推定部により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部により計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上記のように構成したので、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出できる。
この発明の実施の形態１に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る動態検出装置のハードウェア構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る動態検出装置の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における移動手段推定部の動作例を示すフローチャートである。 図５Ａはユーザが階段で移動した場合での慣性センサ及び気圧センサによる測定結果の一例を示す図であり、図５Ｂはユーザがエレベータで移動した場合での慣性センサ及び気圧センサによる測定結果の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるフロア推定部によるフロア推定の処理概要を示す図である。 この発明の実施の形態１における基準座標推定部による基準座標推定を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態１における座標情報記録部に記録された情報を示す図であり、図７に示すフロア図に対応する図である。 この発明の実施の形態１における基準座標推定部の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２における基準座標推定部による基準座標推定を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態２における座標情報記録部に記録された情報を示す図であり、図１１に示すフロア図に対応する図である。 図１３Ａはユーザが階段の踊り場を移動している場合を示す図であり、図１３Ｂはユーザが踊り場を移動した場合での気圧センサによる測定結果の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２における基準座標推定部の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る動態検出装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３における基準座標推定部及び基準座標判定部による基準座標推定の処理概要を説明するためのフロア図である。 この発明の実施の形態３における基準座標判定部の動作例を示すフローチャートである。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。
動態検出装置１は、自機（動態検出装置１）を所持するユーザの動態を検出する。ユーザとしては、例えば、ビル等の建物の各フロアを巡回点検する作業員が挙げられる。この動態検出装置１は、図１に示すように、座標情報記録部１０１、慣性センサ１０２、歩行者自律航法部１０３、気圧センサ１０４、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、電子コンパス１０７、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９を備えている。
座標情報記録部１０１は、建物内に存在する移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報をフロア毎に記録している。なお、昇降口の方位とは、昇降口の中心から見た昇降口の出入り口の方位である。この座標情報記録部１０１に記録された情報は、基準座標推定部１０８により読み出される。
なお図１では、動態検出装置１の内部に座標情報記録部１０１が設けられた場合を示したが、これに限らず、動態検出装置１の外部に座標情報記録部１０１が設けられてもよい。
慣性センサ１０２は、自機（動態検出装置１）の動きを測定する。なお、自機の動きとしては、例えば加速度及び回転等が挙げられる。この慣性センサ１０２により測定された動きを示す情報は、歩行者自律航法部１０３及び移動手段推定部１０５に出力される。
歩行者自律航法部１０３は、慣性センサ１０２により測定された動きに基づいて、上記ユーザの基準座標に対する相対座標を計算する。この歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
気圧センサ１０４は、自機（動態検出装置１）の周囲の気圧を測定する。この気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、移動手段推定部１０５及びフロア推定部１０６に出力される。
移動手段推定部１０５は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがフロア間の移動に使用した移動手段の種別を推定する。移動手段の種別としては、例えば階段又はエレベータ等が挙げられる。この移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
フロア推定部１０６は、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定する。このフロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
電子コンパス１０７は、自機（動態検出装置１）の進行方向の方位を検出する。この電子コンパス１０７により検出された方位を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を上記基準座標として推定する。この基準座標推定部１０８により推定された基準座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。この際、座標変換部１０９は、上記相対座標に上記基準座標を加算することで、上記ユーザの絶対座標を得る。この座標変換部１０９により得られた絶対座標を示す情報は、外部に出力される。
図２は、この発明の実施の形態１に係る動態検出装置１を実現する計算機のハードウェア構成例を示している。
歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の各機能は、処理回路により実現される。図２に示すように、処理回路は、システムメモリ２０２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、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、プロセッサ、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）２０１である。
歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、システムメモリ２０２に格納される。処理回路は、システムメモリ２０２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、各部の機能を実現する。すなわち、動態検出装置１は、処理回路により実行されるときに、例えば後述する図３に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのシステムメモリ２０２を備える。また、これらのプログラムは、歩行者自律航法部１０３、移動手段推定部１０５、フロア推定部１０６、基準座標推定部１０８及び座標変換部１０９の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、システムメモリ２０２としては、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）等の不揮発性又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、又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等が該当する。
また、上記プログラムの操作用のＧＵＩは、ＧＰＵ２０４、フレームメモリ２０５及びＲＡＭＤＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０６を介して表示デバイス２０８に表示される。上記ユーザは、同ＧＵＩを操作デバイス２０７で操作する。
また、座標情報記録部１０１は、情報の記録にストレジ２０３を使用する。
次に、図３を参照しながら、実施の形態１に係る動態検出装置１の動作例を説明する。なお、座標情報記録部１０１は、事前に、建物内に存在する移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報をフロア毎に記録している。
動態検出装置１の動作例では、図３に示すように、まず、慣性センサ１０２は、自機の動きを測定する（ステップＳＴ３０１）。この慣性センサ１０２により測定された動きを示す情報は、歩行者自律航法部１０３及び移動手段推定部１０５に出力される。
次いで、歩行者自律航法部１０３は、慣性センサ１０２による検出結果に基づいて、上記ユーザの基準座標に対する相対座標を計算する（ステップＳＴ３０２）。この歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
また、気圧センサ１０４は、自機の周囲の気圧を測定する（ステップＳＴ３０３）。この気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、移動手段推定部１０５及びフロア推定部１０６に出力される。
次いで、移動手段推定部１０５は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがフロア間の移動に使用した移動手段の種別を推定する（ステップＳＴ３０４）。移動手段推定部１０５の動作の詳細については後述する。この移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
また、フロア推定部１０６は、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定する（ステップＳＴ３０５）。フロア推定部１０６の動作の詳細については後述する。このフロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
また、電子コンパス１０７は、自機の進行方向の方位を検出する（ステップＳＴ３０６）。この電子コンパス１０７により検出された方位を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
次いで、基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を上記基準座標として推定する（ステップＳＴ３０７）。基準座標推定部１０８の動作の詳細については後述する。この基準座標推定部１０８により推定された基準座標を示す情報は、座標変換部１０９に出力される。
次いで、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する（ステップＳＴ３０８）。この座標変換部１０９により得られた絶対座標を示す情報は、外部に出力される。
なお、ステップＳＴ３０４において移動手段推定部１０５により移動手段の種別が推定されない場合、すなわち、上記ユーザがフロア間の移動を行っていない場合には、ステップＳＴ３０５〜３０７の処理はスキップされ、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により前回推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。
次に、移動手段推定部１０５の動作例について、図４を参照しながら説明する。なお以下では、移動手段の種別が階段とエレベータであり、また、慣性センサ１０２により測定される動きが鉛直方向（ｚ軸方向）の加速度である場合を示す。
移動手段推定部１０５は、まず、慣性センサ１０２により測定された動きから、鉛直方向の加速度波形の周波数が、予め設定された閾値α［Ｈｚ］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０１）。閾値αは、上記ユーザが歩行しているか又は静止しているかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０１において、移動手段推定部１０５は、鉛直方向の加速度波形の周波数が閾値α以上であると判定した場合には、気圧センサ１０４により測定された気圧の時間当たりの変化の大きさが、予め設定された閾値γ［Ｐａ／秒］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０２）。閾値γは、上記ユーザが別のフロアへ移動したかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０２において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値γ以上であると判定した場合には、移動手段の種別は階段であると判定する（ステップＳＴ４０３）。なお、上記ユーザが使用した移動手段の種別が階段である場合には、慣性センサ１０２により測定された鉛直方向の加速度波形及び気圧センサ１０４により測定された気圧は、例えば図５Ａのようになる。
一方、ステップＳＴ４０２において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値γ未満であると判定した場合には、上記ユーザがフロアを歩行していると判定する（ステップＳＴ４０４）。
一方、ステップＳＴ４０１において、移動手段推定部１０５は、鉛直方向の加速度波形の周波数が閾値α未満であると判定した場合には、気圧センサ１０４により測定された気圧の時間当たりの変化の大きさが、予め設定された閾値β［Ｐａ／秒］以上であるかを判定する（ステップＳＴ４０５）。閾値βは、上記ユーザが別のフロアへ移動したかを判別可能な値である。
このステップＳＴ４０５において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値β以上であると判定した場合には、移動手段の種別はエレベータであると判定する（ステップＳＴ４０６）。なお、上記ユーザが使用した移動手段の種別がエレベータである場合には、慣性センサ１０２により測定された鉛直方向の加速度波形及び気圧センサ１０４により測定された気圧は、例えば図５Ｂのようになる。
一方、ステップＳＴ４０５において、移動手段推定部１０５は、気圧の時間当たりの変化の大きさが閾値β未満であると判定した場合には、上記ユーザがフロアで静止していると判定する（ステップＳＴ４０７）。
次に、フロア推定部１０６の動作例について、図６を参照しながら説明する。
フロア推定部１０６では、気圧と高さに線形の関係があると推定し、気圧センサ１０４により測定された気圧から、上記ユーザがいるフロアの推定を行う。
ここで、図６に示すように、事前に、動態検出装置１は、１階のフロアでの気圧Ａ及びＭ階のフロアでの気圧Ｂを測定し、フロア推定部１０６は、これらの測定結果から、１階層当たりの気圧差ΔＰを下式（１）より得る。
ΔＰ＝（Ａ−Ｂ）／（Ｍ−１） （１）
そして、フロア推定部１０６は、運用時に、気圧センサ１０４により測定された気圧Ｃから、下式（２）より、上記ユーザがいるフロアＮの推定を行う。
Ｎ＝｛（Ａ−Ｃ）／ΔＰ｝＋１ （２）
また、フロア推定部１０６は、対象となる建物の１階層当たりの高さｈが既知である場合には、高さ１ｍ当たりでの気圧変化量Ｄから、下式（３）より、上記ユーザがいるフロアＮの推定を行ってもよい。なお、高さ１ｍ当たりでの気圧変化量Ｄは、通常、１１〜１２ｐａ／ｍ程度である。
Ｎ＝｛（Ａ−Ｃ）／（Ｄ×ｈ）｝＋１ （３）
次に、基準座標推定部１０８の動作例について、図７〜９を参照しながら説明する。
なお、図７に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、４つの移動手段が設けられている場合を示している。また図７において、符号ａ〜ｄは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。また、図８に示す表は、座標情報記録部１０１に記録された、図７に示すフロアにおける移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を示す情報である。
基準座標推定部１０８は、図９に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口の方位を取得する（ステップＳＴ９０１）。以下では、基準座標推定部１０８は、図８に示す情報を取得したものとする。
次いで、基準座標推定部１０８は、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別が階段であるかを判定する（ステップＳＴ９０２）。
このステップＳＴ９０２において、基準座標推定部１０８は、移動手段の種別が階段であると判定した場合には、電子コンパス１０７により検出された方位が西向きであるかを判定する（ステップＳＴ９０３）。
このステップＳＴ９０３において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ｂの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０４）。
一方、ステップＳＴ９０３において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きではないと判定した場合、すなわち、方位が東向きである場合には、図８に示す情報から、位置ｄの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０５）。
一方、ステップＳＴ９０２において、基準座標推定部１０８は、移動手段の種別が階段ではないと判定した場合、すなわち、移動手段の種別がエレベータである場合には、電子コンパス１０７により検出された方位が西向きであるかを判定する（ステップＳＴ９０６）。
このステップＳＴ９０６において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ａの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ９０７）。
一方、ステップＳＴ９０６において、基準座標推定部１０８は、方位が西向きではないと判定した場合、すなわち、方位が東向きであると判定した場合には、図８に示す情報から、位置ｃの絶対座標を基準座標として推定であると判定する（ステップＳＴ９０８）。
以上のように、この実施の形態１によれば、動態検出装置１は、自機の動きを測定する慣性センサ１０２と、慣性センサ１０２により測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部１０３と、自機の周囲の気圧を測定する気圧センサ１０４と、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが建物内のフロア間を移動する際に使用した移動手段の種別を推定する移動手段推定部１０５と、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部１０６と、自機の進行方向の方位を検出する電子コンパス１０７と、移動手段推定部１０５により推定された移動手段の種別、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、電子コンパス１０７により検出された方位に基づいて、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する基準座標推定部１０８と、基準座標推定部１０８により推定された基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部１０９とを備えた。これにより、動態検出装置１は、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、上記ユーザの動態を検出できる。
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。この図１０に示す実施の形態２に係る動態検出装置１では、図１に示す実施の形態１に係る動態検出装置１に対し、時間計数部１１０を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、座標情報記録部１０１は、実施の形態１で示した情報に加え、各移動手段の昇降口から第一の地点まで上記ユーザが移動するのに要する基準となる時間（基準所要時間）を示す情報をフロア毎に記録する。なお、第一の地点は、フロア毎に任意に設定可能であり、例えば上記ユーザがフロアに来た際に最初に必ず立ち寄る地点とする。
また、慣性センサ１０２により測定された自機の動きを示す情報、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧を示す情報は、それぞれ、時間計数部１１０にも出力される。
時間計数部１１０は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが歩行中に気圧が一定（略一定の意味を含む）である時間、すなわち気圧に変化が無い時間を計数する。この時間計数部１１０により計数された時間を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。なお、時間計数部１１０の機能は処理回路により実現される。
また、基準座標推定部１０８は、実施の形態１で示した機能に加え、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、時間計数部１１０により計数された時間に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する機能も有する。
次に、基準座標推定部１０８の動作例について、図１１〜１４を参照しながら説明する。
なお、図１１に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、３つの移動手段が設けられている場合を示している。また図１１において、符号ａ〜ｃは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。また図１１において、上記第一の地点は管理室の入口であるとする。また、図１２に示す表は、座標情報記録部１０１に記録された、図１１に示すフロアにおける移動手段の昇降口の絶対座標、当該昇降口の方位、及び、当該昇降口から第一の地点までの基準所要時間を示す情報である。
図１１に示すフロア図では、全ての移動手段が同じ方位（図１１では北向き）となっている。そのため、実施の形態１で示した手法では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できない場合がある。そこで、この場合に、動態検出装置１は、時間計数部１１０により計数された時間を用いて移動手段の推定を行う。
この場合、基準座標推定部１０８は、図１４に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標及び当該昇降口から第一の地点までの基準所要時間を取得する（ステップＳＴ１４０１）。以下では、基準座標推定部１０８は、図１２に示す情報を取得したものとする。
次いで、基準座標推定部１０８は、時間計数部１１０により計数された時間が、予め設定された閾値θ以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０２）。閾値θは、上記フロアにおける第一の地点までの各基準所要時間よりも短い時間であって、例えば、図１３Ａに示すような階段の踊り場を上記ユーザが移動するのに要する基準となる時間である。
このステップＳＴ１４０２において、基準座標推定部１０８は、上記時間が閾値θ以下であると判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ１４０１に戻る。すなわち、上記ユーザが歩行中に気圧が一定である時間が閾値θ以下である場合、上記ユーザはフロアにはおらず、例えば図１３Ａに示すように上記ユーザは階段の踊り場にいると推測できる。よって、この場合には、基準座標推定部１０８は基準座標の推定をやり直す。なお図１３Ｂはユーザが踊り場を移動した場合での気圧センサ１０４による測定結果の一例を示している。
一方、ステップＳＴ１４０２において、基準座標推定部１０８は、上記時間が閾値θ以下ではないと判定した場合には、上記時間が１００秒以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０３）。この１００秒は、図１２に示す情報に含まれる第一の地点までの基準所要時間のうちの最も短い時間である。
このステップＳＴ１４０３において、基準座標推定部１０８は、上記時間が１００秒以下であると判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ａの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０４）。
一方、ステップＳＴ１４０４において、基準座標推定部１０８は、上記時間が１００秒以下ではないと判定した場合には、上記時間が３００秒以下であるかを判定する（ステップＳＴ１４０５）。この３００秒は、図１２に示す情報に含まれる第一の地点までの基準所要時間のうちの２番目に短い時間である。
このステップＳＴ１４０５において、基準座標推定部１０８は、上記時間が３００秒以下であると判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ｂの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０６）。
一方、ステップＳＴ１４０６において、基準座標推定部１０８は、上記時間が３００秒以下ではないと判定した場合には、図１２に示す情報から、位置ｃの絶対座標を基準座標として推定する（ステップＳＴ１４０７）。
以上のように、この実施の形態２によれば、動態検出装置１は、慣性センサ１０２により測定された動き、及び、気圧センサ１０４により測定された気圧に基づいて、上記ユーザが歩行中に気圧が一定である時間を計数する時間計数部１１０を備え、基準座標推定部１０８は、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、時間計数部１１０により計数された時間に基づいて、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。これにより、動態検出装置１は、実施の形態１における効果に加え、複数の移動手段の昇降口が同じ方位であっても基準座標を推定できる。
実施の形態３．
図１５は、この発明の実施の形態３に係る動態検出装置１の構成例を示すブロック図である。この図１５に示す実施の形態３に係る動態検出装置１では、図１に示す実施の形態１に係る動態検出装置１に対し、基準座標判定部１１１を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、座標情報記録部１０１は、実施の形態１で示した情報に加え、建物内に存在する障害物の絶対座標を示す情報をフロア毎に記録する。障害物としては、例えば壁が挙げられる。
また、フロア推定部１０６により推定されたフロアを示す情報は、基準座標判定部１１１にも出力される。
また、基準座標推定部１０８は、実施の形態１で示した機能に加え、フロア推定部１０６により推定されたフロア、及び、基準座標判定部１１１による判定結果に基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、上記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を基準座標として推定する機能も有する。
この際、基準座標推定部１０８は、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。その後、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。
基準座標判定部１１１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が当該フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する。この基準座標判定部１１１により検出された基準座標を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。なお、基準座標判定部１１１の機能は処理回路により実現される。
次に、基準座標推定部１０８及び基準座標判定部１１１の動作例について、図１６，１７を参照しながら説明する。
なお、図１６に示すフロア図は、建物内の任意のフロアを示し、３つの移動手段が設けられている場合を示している。また図１６において、符号ａ〜ｃは移動手段の昇降口の位置を示し、符号ｘは上記ユーザの位置を示している。
図１６に示すフロア図では、全ての移動手段が同じ方位（図１６では北向き）となっている。そのため、実施の形態１で示した手法では、上記ユーザが使用した移動手段を推定できない場合がある。そこで、この場合に、動態検出装置１は、基準座標判定部１１１を用いて移動手段の推定を行う。
この場合、基準座標推定部１０８は、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定する。次いで、座標変換部１０９は、基準座標推定部１０８により推定された各基準座標を用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。図１６では、各移動手段の昇降口の位置ａ〜ｃの絶対座標をそれぞれ基準座標とした場合での、上記ユーザの絶対座標の軌跡ｘ１〜ｘ３が示されている。
次いで、基準座標判定部１１１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１に記録された情報から、当該フロアに存在する障害物の絶対座標に対し、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する。以下、基準座標判定部１１１による動作の詳細について、図１７を参照しながら説明する。
基準座標判定部１１１は、図１７に示すように、まず、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標情報記録部１０１から、当該フロアに存在する全ての障害物の絶対座標を取得する（ステップＳＴ１７０１）。以下では、基準座標判定部１１１は、図１６に示すフロアに存在する全ての障害物の絶対座標を取得したものとする。
また、基準座標判定部１１１は、座標変換部１０９により得られた全ての絶対座標を取得する（ステップＳＴ１７０２）。
次いで、基準座標判定部１１１は、取得した絶対座標のうち、軌跡が上記フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する（ステップＳＴ１７０３）。図１６の例では、軌跡ｘ２及び軌跡ｘ３が障害物の絶対座標と交わっているため、基準座標判定部１１１は位置ｂの絶対座標（基準座標）及び位置ｃの絶対座標（基準座標）を検出する。この基準座標判定部１１１により検出された基準座標を示す情報は、基準座標推定部１０８に出力される。
次いで、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。図１６の例では、基準座標推定部１０８は、位置ｂの絶対座標及び位置ｃの絶対座標を推定対象から除外し、座標変換部１０９は、位置ａの絶対座標のみを用い、歩行者自律航法部１０３により計算された相対座標を絶対座標に変換する。
以上のように、この実施の形態３によれば、基準座標推定部１０８は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を基準座標として推定し、動態検出装置１は、フロア推定部１０６により推定されたフロアに基づいて、座標変換部１０９により得られた絶対座標のうち、軌跡が当該フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する基準座標判定部１１１を備え、基準座標推定部１０８は、基準座標判定部１１１により検出された基準座標を推定対象から除外する。これにより、動態検出装置１は、実施の形態１における効果に加え、複数の移動手段の昇降口が同じ方位であっても基準座標を推定できる。
また、実施の形態３に係る動態検出装置１では、実施の形態２で示した第一の地点までの基準所要時間がわからない場合にも、基準座標を推定できる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る動態検出装置は、建物内に複数の移動手段がある場合でも、装置単体で、自機を所持するユーザの動態を検出でき、自機を所持するユーザの動態を検出する動態検出装置等に用いるのに適している。
１ 動態検出装置、１０１ 座標情報記録部、１０２ 慣性センサ、１０３ 歩行者自律航法部、１０４ 気圧センサ、１０５ 移動手段推定部、１０６ フロア推定部、１０７ 電子コンパス、１０８ 基準座標推定部、１０９ 座標変換部、１１０ 時間計数部、１１１ 基準座標判定部、２０１ ＣＰＵ、２０２ システムメモリ、２０３ ストレジ、２０４ ＧＰＵ、２０５ フレームメモリ、２０６ ＲＡＭＤＡＣ、２０７ 操作デバイス、２０８ 表示デバイス。

Claims (4)

  1. 自機の動きを測定する慣性センサと、
    前記慣性センサにより測定された動きに基づいて、自機を所持するユーザの基準座標に対する相対座標を計算する歩行者自律航法部と、
    自機の周囲の気圧を測定する気圧センサと、
    前記慣性センサにより測定された動き、及び、前記気圧センサにより測定された気圧に基づいて、前記ユーザが建物内のフロア間を移動する際に使用した移動手段の種別を推定する移動手段推定部と、
    前記気圧センサにより測定された気圧に基づいて、前記ユーザがいるフロアを推定するフロア推定部と、
    自機の進行方向の方位を検出する電子コンパスと、
    前記移動手段推定部により推定された移動手段の種別、前記フロア推定部により推定されたフロア、及び、前記電子コンパスにより検出された方位に基づいて、前記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を前記基準座標として推定する基準座標推定部と、
    前記基準座標推定部により推定された基準座標を用い、前記歩行者自律航法部により計算された相対座標を絶対座標に変換する座標変換部と
    を備えた動態検出装置。
  2. 前記慣性センサにより測定された動き、及び、前記気圧センサにより測定された気圧に基づいて、前記ユーザが歩行中に気圧が一定である時間を計数する時間計数部を備え、
    前記基準座標推定部は、前記フロア推定部により推定されたフロア、及び、前記時間計数部により計数された時間に基づいて、前記ユーザが使用した移動手段の当該フロアにおける昇降口の絶対座標を前記基準座標として推定する
    ことを特徴とする請求項１記載の動態検出装置。
  3. 前記基準座標推定部は、前記時間計数部により計数された時間が、前記フロア推定部により推定されたフロアに存在する移動手段の昇降口から第一の地点までの基準所要時間よりも短い時間である閾値以下である場合に、前記基準座標の推定をやり直す
    ことを特徴とする請求項２記載の動態検出装置。
  4. 前記基準座標推定部は、前記フロア推定部により推定されたフロアに基づいて、当該フロアに存在する全ての移動手段の昇降口の絶対座標を前記基準座標として推定し、
    前記フロア推定部により推定されたフロアに基づいて、前記座標変換部により得られた絶対座標のうち、軌跡が当該フロアに存在する障害物の絶対座標に交わる絶対座標を構成する基準座標を検出する基準座標判定部を備え、
    前記基準座標推定部は、前記基準座標判定部により検出された基準座標を推定対象から除外する
    ことを特徴とする請求項１記載の動態検出装置。
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