WO2014185027A1 - オフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラム - Google Patents

オフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラム Download PDF

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WO2014185027A1
WO2014185027A1 PCT/JP2014/002380 JP2014002380W WO2014185027A1 WO 2014185027 A1 WO2014185027 A1 WO 2014185027A1 JP 2014002380 W JP2014002380 W JP 2014002380W WO 2014185027 A1 WO2014185027 A1 WO 2014185027A1
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offset
offset estimation
angular velocity
unit
velocity sensor
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PCT/JP2014/002380
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正宏 譽田
剛志 舛田
士朗 小林
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旭化成株式会社
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    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
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    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/12—Details of telephonic subscriber devices including a sensor for measuring a physical value, e.g. temperature or motion

Definitions

  • the present invention relates to an offset estimation device, an offset estimation method, and a program.
  • an angle sensor that grasps a displacement amount (angle) of a rotating system or an angular velocity sensor that grasps a displacement speed (angular velocity) measures the offset of the sensor while the rotation of the rotating system is stopped, and responds to the measured offset. Offset correction was performed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 JP-A-9-152338
  • Patent Document 2 JP-A-2004-212382
  • the offset of the angular velocity sensor is measured after the portable device device is stationary.
  • the waiting time until the portable device stops is long, and the offset measurement is prolonged.
  • the offset measurement becomes longer, making it difficult to measure and correct the offset periodically, and the measurement accuracy of the angular velocity sensor is reduced.
  • the acquisition unit that acquires the output signal of the angular velocity sensor mounted on the portable device, and the first period in the period in which the level of the first AC component included in the output signal of the angular velocity sensor circulates.
  • An offset estimation device, an offset estimation method, and a program are provided that include an offset estimation unit that estimates an offset of an angular velocity sensor based on the alternating current component.
  • An example of the portable apparatus 10 which concerns on this embodiment is shown.
  • the structural example of the offset estimation apparatus 100 which concerns on this embodiment is shown.
  • movement flow of the offset estimation apparatus 100 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of the output signal of the sensor 110 of the portable apparatus 10 which concerns on this embodiment is shown.
  • accumulating the output signal of the angular velocity sensor 112 of the portable device 10 which concerns on this embodiment on time is shown.
  • the 1st modification of the offset estimation apparatus 100 which concerns on this embodiment is shown.
  • the 2nd modification of the offset estimation apparatus 100 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of a hardware configuration of a computer 1900 functioning as the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment is shown.
  • FIG. 1 shows an example of a portable device 10 according to the present embodiment.
  • the mobile device 10 includes a plurality of sensors, and detects the movement, the holding state, the position, and the like of the mobile device 10. Further, as an example, the portable device 10 executes calibration or self-diagnosis of each sensor to improve detection sensitivity.
  • the portable device 10 includes, for example, a communication function for connecting to an external device and the Internet, a data processing function for executing a program, and the like.
  • the mobile device 10 is, for example, a smartphone, a mobile phone, a tablet PC (Personal Computer), a mobile GPS device, or a small PC.
  • the mobile device 10 includes a display unit 12.
  • the display unit 12 displays, for example, a screen for operating a web page, e-mail, map, document / music / moving image / image data, etc. according to a user's instruction.
  • the display unit 12 is, for example, a touch panel display to which a user instruction is input, and the user instruction is input to an operation screen of software such as a browser by a touch input from the user.
  • the mobile device 10 may receive a user instruction by gesture input.
  • the portable device 10 may be input with a user instruction by an input device such as a keyboard, a mouse, and / or a joystick.
  • a plane parallel to the display surface of the display unit 12 is an xy plane and a direction perpendicular to the display surface is a z-axis.
  • the display unit 12 has a vertically long rectangular shape. Of the two pairs of opposing sides of the rectangle, the direction along the shorter side (horizontal direction) is the x axis, and the direction along the longer side (vertical direction) is the y axis.
  • the horizontal direction is substantially parallel to the x axis and the vertical direction in which the user stands is approximately parallel to the yz plane.
  • the traveling direction toward the user and the xy plane are substantially parallel
  • the vertical direction and the z axis are substantially parallel to the traveling direction. It becomes.
  • the direction in which the arm is swung and the traveling direction of the user are substantially parallel to the xy plane, and the horizontal direction and the z axis Are substantially parallel.
  • Such a portable device 10 includes an angular velocity sensor and includes an offset estimation device that estimates an offset of the angular velocity sensor.
  • the mobile device 10 includes three angular velocity sensors each having the x-axis, the y-axis, and the z-axis orthogonal to each other in the rotation axis direction.
  • the offset estimation device estimates the offsets of the plurality of angular velocity sensors according to the state in which the user holds the mobile device 10.
  • the ambient temperature of the angular velocity sensor may change depending on the body temperature of the user.
  • the ambient temperature of the angular velocity sensor may change by causing the mobile device 10 to execute a processing operation that places a load on the CPU such as moving image reproduction.
  • the offset value may change according to such a change in environment such as temperature. Therefore, the offset estimation apparatus of this embodiment estimates the offset periodically or at a predetermined time or the like, and prevents a decrease in the accuracy of the angular velocity sensor due to a change in the offset over time.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the offset estimation apparatus 100 estimates the offset of the angular velocity sensor built in the mobile device 10 based on the output of the sensor built in the mobile device 10 held by the user who is walking.
  • the offset estimation apparatus 100 includes an acquisition unit 120 that acquires a signal from the sensor 110, a holding state determination unit 130, a walking motion detection unit 140, a pattern storage unit 150, an angle information calculation unit 160, and an offset estimation unit 170. And a control unit 180.
  • the sensor 110 is mounted on the mobile device 10.
  • the sensor 110 includes an angular velocity sensor 112.
  • the sensor 110 may include an acceleration sensor and / or a geomagnetic sensor.
  • the sensor 110 outputs detection results such as acceleration, angular velocity, and geomagnetism.
  • a plurality of angular velocity sensors 112 are mounted according to a plurality of rotation axes of the mobile device 10.
  • the angular velocity sensor 112 is, for example, one of an optical gyro sensor that uses the Sagnac effect, a vibration gyro sensor that uses Coriolis force, a fluid gyro sensor, and a mechanical gyro sensor that uses the conservation law of angular momentum, or It is a combination.
  • the angular velocity sensor 112 may be a device formed by a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.
  • the acquisition unit 120 is connected to the plurality of sensors 110 and acquires output signals from the sensors 110.
  • the acquisition unit 120 acquires an output signal from the sensor 110 according to a holding state such as movement and stationary of the mobile device 10. For example, when the user walks with the mobile device 10 as an example, the acquisition unit 120 acquires an output signal corresponding to the movement of the mobile device 10 accompanying the user's walk from the sensor 110.
  • the acquisition unit 120 transmits the acquired output signal to the holding state determination unit 130, the walking motion detection unit 140, and the angle information calculation unit 160.
  • the holding state determination unit 130 is connected to the acquisition unit 120 and determines the holding state of the mobile device 10. For example, the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on the change pattern of the output signal from the sensor 110. In this case, the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 by comparing the change pattern of the output signal associated with the user's walking stored in advance with the output signal from the sensor 110.
  • the holding state determination unit 130 determines in advance a plurality of reference feature amounts calculated in advance by performing a predetermined calculation on output signals corresponding to a plurality of holding states, and an output signal of the sensor 110. A feature amount obtained by performing the same kind of computation as the calculated computation, and determining the holding state of the mobile device 10 according to which reference feature amount the output signal of the sensor 110 corresponds to The explanation will be focused on.
  • the holding state determination unit 130 includes a calculation unit 132 and a feature amount correspondence determination unit 134.
  • the calculation unit 132 receives the output signal of the sensor 110, and calculates a feature amount including at least one of an average and a variance for at least some of the plurality of axial components included in the output signal. Specifically, the average and variance of a plurality of axial components included in the output signal are weighted with a predetermined weighting coefficient, and a feature amount obtained by combining the weights with a linear function is calculated. As this weighting coefficient, it is preferable to use a weighting coefficient obtained as a result of principal component analysis of the average and variance of a plurality of axial components included in the output signal sampled in advance in each holding state.
  • the feature amount correspondence determination unit 134 determines the holding state of the mobile device 10 according to the feature amount calculated by the calculation unit 132 and the reference feature amount calculated in advance. As an example, the feature amount correspondence determination unit 134 is based on which range of the plurality of distributions grouped according to each of the plurality of holding states of the mobile device 10 includes the feature amount calculated by the calculation unit 132. The holding state of the mobile device 10 is determined. The feature amount correspondence determination unit 134 transmits the determination result to the control unit 180.
  • the walking motion detection unit 140 is connected to the acquisition unit 120 and detects the walking motion of the user holding the mobile device 10 according to the output signal of the sensor 110 received from the acquisition unit 120. As an example, the walking motion detection unit 140 detects whether or not the user is in a walking state. The walking motion detection unit 140 is connected to the holding state determination unit 130 and transmits the determination result to the holding state determination unit 130.
  • the pattern storage unit 150 stores information indicating the characteristics of the pattern of the output signal for each of the plurality of holding states of the mobile device 10. For example, the pattern storage unit 150 stores a plurality of reference feature amounts calculated in advance by performing a predetermined calculation on output signals corresponding to a plurality of holding states. Instead of this or in addition to this, the pattern storage unit 150 may store the pattern of the output signal. Instead of or in addition to this, the pattern storage unit 150 may record the result of analyzing the characteristics of the pattern of the output signal.
  • the angle information calculation unit 160 is connected to the acquisition unit 120 and calculates angle information from the output signal of the angular velocity sensor 112 received from the acquisition unit 120.
  • the angle information calculation unit 160 calculates angle information by integrating the output signals of the angular velocity sensor 112 over time.
  • the angle information calculation unit 160 transmits the calculated angle information to the offset estimation unit 170.
  • the offset estimation unit 170 is connected to the angle information calculation unit 160, and among the angle information calculated by the angle information calculation unit 160, the offset estimation unit 170 calculates the offset of the angular velocity sensor 112 according to a change in angle information in a period having a periodic change pattern. presume.
  • the offset estimation unit 170 estimates an offset of at least one angular velocity sensor 112 when a plurality of angular velocity sensors 112 are mounted according to a plurality of rotation axes of the mobile device 10.
  • the offset estimation unit 170 is connected to the walking motion detection unit 140 and switches whether to estimate the offset of the angular velocity sensor 112 according to the detection result of the walking motion detection unit 140. For example, the offset estimation unit 170 does not estimate the offset of the angular velocity sensor 112 when the user is not walking.
  • the control unit 180 controls whether or not the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the determination result of the holding state determination unit 130. That is, the control unit 180 is connected between the holding state determination unit 130 and the offset estimation unit 170, and causes the offset estimation unit 170 to estimate the offset of the angular velocity sensor 112 according to the determination result of the holding state determination unit 130.
  • the offset estimation apparatus 100 of the present embodiment described above first determines that the holding state of the mobile device 10 possessed by the user in the walking state is in one holding state among a plurality of predetermined classifications. For example, the holding state determination unit 130 classifies the holding state of the mobile device 10 in a state in which the user walking the mobile device 10 holds or operates or visually recognizes the mobile device 10 or places the mobile device 10 on the ear to make a call. Holding in the state of holding, holding in the state of shaking the arm while holding the portable device 10 in hand, holding in the pocket, and holding in the bag. The offset estimation apparatus 100 measures the offset of the angular velocity sensor 112 according to the holding state determined by the holding state determination unit 130.
  • FIG. 3 shows an operation flow of the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the offset estimation apparatus 100 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 mounted on the portable device 10 possessed by the user who is walking by executing the operation flow shown in FIG.
  • the acquisition unit 120 acquires the output signals of the plurality of sensors 110 (S300).
  • the plurality of sensors 110 are a total of six sensors, that is, an acceleration sensor that detects acceleration in the orthogonal xyz direction and an angular velocity sensor 112 that detects angular velocity in the xyz direction, will be described.
  • FIG. 4 shows an example of the output signal of the sensor 110 according to this embodiment.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the output intensity of each sensor.
  • the first, second, and third waveforms indicate the output intensity of the acceleration sensor that detects the acceleration in the xyz direction.
  • the fourth waveform is a composite waveform of the first, second, and third waveforms.
  • the fifth, sixth, and seventh waveforms indicate the output intensity of the angular velocity sensor 112 that detects the angular velocity in the xyz direction.
  • the eighth waveform is a composite waveform of the fifth, sixth, and seventh waveforms.
  • the acquisition unit 120 acquires such first, second, third, fifth, sixth, and seventh waveforms from each sensor, and transmits them to the holding state determination unit 130, the walking motion detection unit 140, and the angle information calculation unit 160. To do.
  • the walking motion detection unit 140 determines whether or not the user is walking (S210). For example, the walking motion detection unit 140 determines whether or not the user is walking depending on whether or not the output signal from the acceleration sensor fluctuates in a predetermined period.
  • the user's traveling direction and acceleration in a direction perpendicular to the traveling direction are generated at a substantially constant cycle. In this case, for example, acceleration with a period and amplitude corresponding to the user's height, weight, foot length, how to walk, walking speed, etc. is generated, and the acceleration sensor detects the acceleration to detect the user's walking. Outputs vibration pattern according to.
  • the walking motion detection unit 140 determines whether the user is walking based on the characteristics of the pattern of the output signal.
  • the walking motion detection unit 140 may be connected to the pattern storage unit 150 and compare the pattern features read from the pattern storage unit 150 with the pattern features of the output signal.
  • the pattern storage unit 150 stores in advance a pattern of an output signal when the user actually walks.
  • the first waveform and the second waveform that are output waveforms of the acceleration sensor that detects the acceleration in the x-axis and y-axis directions of the mobile device 10 are the periods indicated as the first state and the third state. During this period, the output intensity fluctuates at a substantially constant period.
  • the second waveform and the third waveform, which are output waveforms of the acceleration sensor that detects acceleration in the y-axis and z-axis directions vary in output intensity at a substantially constant period during the period indicated as the second state. ing.
  • the walking motion detection unit 140 determines that the user's walking has been detected in response to detecting such a change.
  • the walking motion detection unit 140 transmits the detection result to the holding state determination unit 130 and the offset estimation unit 170 when such a change in the substantially constant cycle is not detected (S310: No). And the offset estimation apparatus 100 transfers to step S300, and returns to acquisition of the output signal by the acquisition part 120. FIG. That is, the offset estimation apparatus 100 repeats the acquisition of the output signal by the acquisition unit 120 until the state where the user is walking is detected. In this case, the holding state determination unit 130 and the offset estimation unit 170 do not have to execute the holding state determination operation and the offset estimation operation, respectively.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 (S320). That is, the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 on the condition that it is determined that the user is walking.
  • the holding state determination unit 130 may determine the holding state of the mobile device 10 in parallel with the determination operation of the walking movement detection unit 140. In this case, the holding state determination unit 130 sequentially performs the determination of the predetermined period of the output signal received from the acquisition unit 120, and the timing at which the walking motion detection unit 140 receives the determination result that determines that the user is walking. Is sent to the offset estimation unit 170. That is, the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on the output signal at the timing when the user is walking.
  • the pattern storage unit 150 corresponds to a plurality of holding states and a reference feature amount obtained by performing a predetermined calculation on an output signal accompanying a user's walk sampled in advance in each of the plurality of holding states. Attached and memorized.
  • the reference feature amount for example, a feature amount including at least one of average and variance for at least some of the plurality of axial components included in the output signal is used.
  • the reference feature quantity As, for example, a feature amount corresponding to at least one axial component in the output signal of the first sensor and at least one axial component in the output signal of the second sensor is used. As described above, by using the reference feature quantity based on a plurality of physical quantities, it is possible to improve the accuracy of the holding state determination and to finely determine the holding state.
  • the first sensor and the second sensor include an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, and the like.
  • the predetermined calculation is not particularly limited as long as the above-described reference feature value is obtained, and is a weighting coefficient obtained as a result of principal component analysis of an output signal sampled in advance in each of a plurality of holding states. An operation for weighting the output signals of the plurality of sensors 110 is conceivable.
  • the pattern storage unit 150 includes a plurality of holding states and an axial direction when an output signal according to a user direction sampled in advance in each of the plurality of holding states is decomposed into a plurality of axial components.
  • the relationship between at least two of the components in the axial direction may be stored.
  • the plurality of sensors 110 include a first sensor that detects the first physical quantity and a second sensor that detects a second physical quantity that is different from the first physical quantity
  • the pattern storage unit In 150 a relationship between at least one axial component in the output signal of the first sensor and at least one axial component in the output signal of the two sensors may be stored.
  • the first sensor and the second sensor include an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, and the like.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on the output signal of the sensor 110 acquired by the acquisition unit 120 and the output of the pattern storage unit 150. More specifically, a feature amount is calculated by performing the same type of operation as a predetermined operation performed in the pattern storage unit 150 on the output signal of the sensor 110 acquired by the acquisition unit 120, and the calculated feature amount is Based on which reference feature value stored in the pattern storage unit 150 corresponds to, the holding state of the mobile device 10 is determined.
  • an operation of weighting the output signals of the plurality of sensors 110 with a weighting coefficient obtained as a result of principal component analysis of output signals sampled in advance in each of a plurality of holding states can be considered.
  • the holding state determination unit 130 is a relationship between at least two axial components among the axial components when the output signal of the sensor 110 accompanying the user's walking is decomposed into a plurality of axial components.
  • the holding state of the mobile device 10 may be determined based on the property.
  • the holding state determination is performed.
  • the unit 130 may determine the holding state of the mobile device 10 based on the relationship between at least one axial component in the output signal of the first sensor and at least one axial component in the output signal of the second sensor.
  • the holding state determination unit 130 determines to which of the plurality of holding states the holding state of the mobile device 10 is classified based on the change patterns of the plurality of axial components in the output signal.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 according to a waveform pattern of a predetermined period of the output signal.
  • the holding state determination unit 130 sets a predetermined period ⁇ t as a period of n times (n is an integer of 1 or more) a fluctuation period of the output signal to be detected by the user's walking.
  • the holding state determination unit 130 may set the predetermined period as a period of about n times the average value of the fluctuation periods detected by walking of a plurality of users.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on the relationship between at least two axial components of the plurality of axial components of acceleration and / or angular velocity detected by the sensor 110. To do. For example, in the first state of FIG. 4, the holding state determination unit 130 varies the output intensity of the first waveform and the second waveform at a substantially constant cycle, and the third waveform varies between the first waveform and the second waveform. The holding state of the portable device 10 is determined in response to the fact that the fluctuations of the fifth, sixth, and seventh waveforms, which are the detection results of the angular velocity, are not detected.
  • the holding state determination unit 130 has the x-axis and y-axis directions of the mobile device 10 corresponding to the first waveform and the second waveform substantially parallel to the vertical direction that is the user's traveling direction and the user's upright direction, respectively. It is determined that the situation is present, and the user determines that the portable device 10 is placed on the ear.
  • the holding state determination unit 130 changes the output intensity of the second waveform and the third waveform at a substantially constant cycle, and the fluctuation of the first waveform corresponds to the second waveform and the third waveform.
  • the holding state of the mobile device 10 is determined in response to the fact that the fluctuation is small compared to the fluctuation, and fluctuations in the fifth, sixth, and seventh waveforms are not detected.
  • the holding state determination unit 130 determines that the y-axis and z-axis directions of the mobile device 10 are substantially parallel to the user's traveling direction and the user's upright direction, respectively, and the user holds the mobile device 10 in hand. It is determined that you are holding and watching the display screen.
  • the holding state determination unit 130 changes the output intensity of the first waveform and the second waveform at a substantially constant cycle, and the third waveform varies between the first waveform and the second waveform.
  • the holding state of the mobile device 10 is determined in response to the fact that the output intensity is small in comparison with the fluctuation and the seventh waveform is fluctuating at a substantially constant period.
  • the holding state determination unit 130 determines that the x-axis and y-axis directions of the mobile device 10 are substantially parallel to the vertical direction that is the user's traveling direction and the user's upright direction, respectively, and the angular velocity has a constant period in the x-axis direction. It is determined that the user is waving his arm while holding the mobile device 10 in his hand.
  • the holding state determination unit 130 includes at least one axial component in the first output signal from the first sensor that detects the first physical quantity in at least one axial direction, and the first in at least one axial direction.
  • the holding of the portable device 10 based on a change pattern of a plurality of components including at least one axial component in the second output signal from the second sensor that detects a second physical quantity that is different from the first physical quantity.
  • the state may be determined.
  • the holding state determination unit 130 may determine the holding state based on detection results of three or more types of physical quantities. Thus, by determining the holding state based on a plurality of physical quantities, the holding state determination unit 130 can determine a more complicated holding state of the mobile device 10.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 according to the pattern of the output signals of the plurality of sensors 110.
  • the holding state determination unit 130 may determine which of the plurality of holding states the output signal corresponds to based on information stored in the pattern storage unit 150.
  • the pattern storage unit 150 stores an output signal pattern corresponding to the holding state of the mobile device 10, and the holding state determination unit 130 compares the output signal pattern with the stored pattern, In accordance with the pattern matching, the corresponding holding state is set as the determination result.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on which reference feature amount stored in the pattern storage unit 150 corresponds to the feature amount obtained from the output signal. May be. That is, as an example, the pattern storage unit 150 stores, as a reference feature amount, a result obtained by performing principal component analysis on the average value, variance, fluctuation range, and period of the output signal corresponding to the holding state of the mobile device 10. In this case, the feature amount correspondence determination unit 134 compares the feature amount calculated by the calculation unit 132 with the reference feature amount of the stored pattern, and responds when the feature amount matches within a predetermined range. The holding state to be used is set as a determination result. The feature amount correspondence determination unit 134 determines the holding state of the mobile device 10 every predetermined period ⁇ t, and transmits the determined result to the control unit 180.
  • the output signal from the sensor 110 that accompanies the user's walking motion varies significantly depending on the holding state of the mobile device 10.
  • the holding state determination unit 130 determines the holding state of the mobile device 10 based on the output signal at the timing when the user is walking among the output signals of the sensor 110 acquired by the acquisition unit 120.
  • the holding state of the mobile device 10 may be determined without substantially using an output signal at a timing when the user is not walking among the output signals of the sensor 110 acquired by the acquisition unit 120.
  • the accuracy of holding state determination can be improved and the holding state can be determined in detail.
  • substantially not using an output signal at a timing when the user is not walking uses an output signal in addition to not using an output signal at a timing when the user is not walking. Or it shall include the case where the contribution is significantly lowered.
  • the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the change of the angle information in the period having the periodic change pattern among the angle information received from the angle information calculation unit 160 (S330).
  • the fluctuation of the output signal of the angular velocity sensor 112 may be smaller than the fluctuation of the acceleration sensor, as shown in the fifth, sixth, and seventh waveforms in the first state and the second state in FIG. In such a case, it is more difficult to determine from the output signal of the angular velocity sensor 112 whether or not it has periodic fluctuations accompanying the user's walking compared to the determination from the output signal of the acceleration sensor. There is.
  • the angle information calculation unit 160 calculates the angle information by integrating the output signals of the angular velocity sensors over time, and the offset estimation unit 170 determines whether the angle information has a periodic change pattern.
  • FIG. 5 shows an example in which the output signals of the angular velocity sensor 112 of the mobile device 10 according to the present embodiment are integrated over time.
  • the horizontal axis in FIG. 5 represents time, and the vertical axis represents the integrated angle obtained by integrating the output signals of the angular velocity sensor 112 over time.
  • the waveform of the angle information obtained by integrating the output signal of the angular velocity sensor 112 over time is a waveform in which a periodic time change pattern and a substantially constant slope are superimposed.
  • the angle information in the period having the periodic change pattern is angle information calculated from the output signal of the angular velocity sensor 112 resulting from the user's walking motion.
  • the substantially constant inclination corresponding to the dotted line connecting the point X and the point Y in FIG. 5 is angle information resulting from the offset of the angular velocity sensor 112.
  • the offset of the angular velocity sensor 112 changes with time
  • the inclination changes with time.
  • the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the angle information of the first time and the second time, which are different times within a period having a periodic change pattern.
  • the phase of the angle information at the first time and the angle information at the second time are substantially the same in the periodic change pattern.
  • the offset estimation unit 170 uses point A in FIG. 5 as angle information at the first time, and point B as angle information at the second time.
  • the offset estimation unit 170 sets two different points on the waveform of the angle information having substantially the same integrated angle as the angle information at the first and second times. Therefore, for example, when the offset of the angular velocity sensor 112 is 0, the straight line connecting the points A and B passes through the points indicating substantially the same integrated angle and is substantially parallel to the time axis, and the inclination is also 0. When a substantially constant offset occurs in the angular velocity sensor 112, the straight line connecting the points A and B passes through a point indicating substantially the same phase on the waveform of the angle information, and has a slope corresponding to the offset. Thus, it intersects with the time axis (X axis) or the integrated angle axis (Y axis).
  • the offset estimation unit 170 sets the time at which the integrated angle is a maximum value, an average value, a minimum value, or the like within one cycle of the periodic change pattern as the first time.
  • the offset estimation unit 170 sets the second time at which the integrated angle is a value that defines the first time among the maximum value, the average value, the minimum value, and the like within another period of the periodic change pattern.
  • Time The points A and B in FIG. 5 show examples determined according to the time at which the integrated angle becomes the maximum value within different periods of the periodic change pattern.
  • the offset estimation unit 170 determines the first time and the second time according to the output of the walking motion detection unit 140. That is, the offset estimation unit 170 sets the first time and the second time as times within a period during which the user's walking motion is performed. Since the periodic time change pattern of the angle information is caused by the user's walking motion, the offset estimation unit 170 cannot determine the first time and the second time when the user is not walking. Or a meaningless time is determined. Therefore, the offset estimation unit 170 can eliminate useless operations by determining the first time and the second time in response to detection of the user's walking motion.
  • the offset estimation unit 170 may determine the first time and the second time according to a signal derived from the user's walking motion. For example, the offset estimation unit 170 may determine the first time and the second time according to the timing at which the maximum value or the minimum value of the angular acceleration signal is detected.
  • the offset estimation unit 170 sets the time interval between the first time and the second time as the time interval of the number of steps of the user. As an example, the offset estimation unit 170 sets the time interval as a time interval that is approximately a constant multiple of the walking motion cycle of the user. Since the periodic time change pattern of the angle information is caused by the user's walking motion, the time interval between the first time and the second time is approximately a constant multiple of the user's walking motion cycle. Therefore, as an example, if the time interval between the determined first time and the second time is not approximately a constant multiple of the user's walking motion period, the offset estimation unit 170 assumes that the first and The determination operation of the second time may be performed again.
  • the angle information calculation unit 160 may include a pattern detection unit that detects a periodic change pattern from the time-integrated angle information.
  • the pattern detection unit executes, for example, Fourier transform and detects whether or not the angle information includes a periodic signal component. Instead, the pattern detection unit includes a periodic signal component in the angle information in response to the repeated occurrence of an angle value different from the average value of the angle information at regular intervals. Detect that Further, the pattern detection unit may detect a periodic change pattern from the output signal of the angular velocity sensor 112 received from the acquisition unit 120 instead of the time-integrated angle information.
  • the pattern detection unit transmits the detected result to the offset estimation unit 170.
  • the offset estimation unit 170 determines the first time and the second time in response to the pattern detection unit detecting a periodic change pattern.
  • the offset estimation unit 170 determines the first time when the offset is temporally stable.
  • the time interval between the second time and the second time is about 4 times or more, preferably about 10 times or more, more preferably about 20 times the user's walking motion cycle. Accordingly, the offset estimation unit 170 can reduce an offset estimation error.
  • the offset estimation unit 170 can acquire a substantially constant slope superimposed on the waveform of the angle information by determining the first time and the second time. Thereby, the offset estimation part 170 can estimate the offset of the angular velocity sensor 112 corresponding to a substantially constant inclination. In addition, the mobile device 10 may correct the offset of the corresponding angular velocity sensor 112 so that the substantially constant inclination becomes 0 according to the estimated offset.
  • the offset estimation unit 170 calculates each integrated angle calculated from the output of each axis of the angular velocity sensor between the first time and the second time, up to the first time and the second time. It may be obtained by dividing by the accumulated time.
  • the offset estimation unit 170 estimates the offset of each rotation axis of the plurality of angular velocity sensors 112, the control unit 180 selects the rotation axis according to the determination result of the holding state determination unit 130, and the selected rotation axis
  • the offset estimation result may be output from the offset estimation unit 170. For example, when the user is walking while holding the mobile device 10 in his / her hand and swinging his / her arm, there are a periodic time change pattern of the angle information by the walking motion and a periodic time change pattern generated by swinging the arm. Since they are superimposed, it may be difficult for the offset estimation unit 170 to perform accurate offset estimation.
  • the control unit 180 outputs the previous estimation result without outputting the estimation result of the offset estimation unit 170.
  • the control unit 180 may select a rotation axis for which an error is not expected to increase according to the determination result of the holding state, and output the offset estimation result of the rotation axis selected from the offset estimation unit 170. Good.
  • the offset estimation unit 170 is configured to output the angular velocity sensor output signal between the first time and the second time, the angular information obtained by integrating the time calculated from the angular velocity sensor output signal, and a signal predetermined for the angular velocity sensor output signal.
  • a period between the first time and the second time using information obtained by combining one or more of the processed signal and the signal based on the angular velocity for each period of the periodic change pattern It may be determined whether or not the time change pattern is disturbed. When it is determined that the time change pattern is disturbed, the offset estimation unit 170 may exclude the estimation result by determining that the offset estimation is not performed or the reliability of the estimated offset is low.
  • the offset estimation unit 170 may compare the estimated result with the result estimated before the second time. For example, when the difference between the average value of the stored estimation results and the latest estimation result is equal to or greater than a predetermined threshold, the offset estimation unit 170 determines that the reliability is low and excludes the estimation results. Also good. In addition, the offset estimation unit 170 outputs the latest estimation result and the latest estimation result, the angular velocity sensor output signal corresponding to each of the latest estimation result, the angular information obtained by integrating the time calculated from the angular velocity sensor output signal, and the angular velocity sensor output signal.
  • control unit 180 detects a period in which the holding state of the portable device 10 does not change according to the determination result of the holding state determination unit 130, and calculates the offset of the angular velocity sensor 112 based on the output signal of the angular velocity sensor 112 in the period. You may make the offset estimation part 170 estimate. That is, the control unit 180 has a large error in the offset estimation during the holding state change period such as the period between the first state and the second state and the period between the second state and the third state in FIG. As a result, the estimation result is excluded or the offset estimation is stopped. Accordingly, the control unit 180 can reduce the estimation error by adopting the offset estimation in a fixed holding state.
  • the rotation axis direction for which the offset is to be estimated is selected according to the holding state of the mobile device 10, and the angular velocity sensor 112 corresponding to the selected rotation axis direction is selected.
  • An offset can be estimated.
  • the offset estimation apparatus 100 reduces the influence of the output fluctuation of the angular velocity sensor 112 without waiting for the stationary state of the mobile device 10 held by the user who is walking, and more accurate offset in a short time. Can be estimated. Therefore, even if the offset of the angular velocity sensor 112 changes with time, the offset estimation apparatus 100 can periodically estimate the offset and prevent a decrease in measurement accuracy of the angular velocity sensor 112.
  • FIG. 6 shows a modification of the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the offset estimation apparatus 100 of the present modification includes a holding state change detection unit 610 and a traveling direction determination unit 620.
  • the holding state change detection unit 610 is connected to the acquisition unit 120 and detects a change in the holding state of the mobile device 10 from the output signals of the plurality of sensors 110. That is, the holding state change detection unit 610 does not determine the holding state of the portable device 10 as the holding state determination unit 130 does, but detects that the holding state has changed.
  • the holding state change detection unit 610 changes in the output signal due to changes in the holding state such as the period between the first state and the second state and the period between the second state and the third state in FIG. Is detected.
  • the holding state change detection unit 610 detects the change of the output signal depending on, for example, whether or not the change exceeds a predetermined threshold range. Instead, the holding state change detection unit 610 sequentially stores the output signal, compares the output signal received from the acquisition unit 120 with the stored output signal received in the past, and Variations may be detected. The holding state change detection unit 610 transmits the detected change in the holding state to the control unit 180.
  • the control unit 180 controls whether or not the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the detection result of the holding state change detection unit 610. For example, the control unit 180 stops the offset estimation of the offset estimation unit 170 during the period in which the holding state is changing. The control unit 180 may cause the offset estimation unit 170 to output the offset estimated by the offset estimation unit 170 before the retention state changes during the period in which the retention state changes.
  • the angular velocity sensor 112 outputs a signal in which the fluctuation of the output signal due to the change in the holding state and the fluctuation of the output signal due to the user's walking motion are superimposed during the period in which the holding state is changing. Even if the offset estimation unit 170 receives the information of the integrated angle according to such an output signal, it is difficult to separate the signal component resulting from the user's walking motion, so the control unit 180 estimates the offset during the period. Stop the operation to prevent the estimation error from deteriorating.
  • control unit 180 detects a period in which the holding state of the portable device 10 does not change according to the detection result of the holding state change detection unit 610, and based on the output signal of the angular velocity sensor 112 in the period, the offset of the angular velocity sensor 112 is detected. May be estimated by the offset estimation unit 170. As a result, the offset estimation unit 170 can estimate the offset based on the signal on which the fluctuation of the output signal due to the change in the holding state is not superimposed, so that the offset estimation with high accuracy can be executed.
  • the traveling direction determination unit 620 determines the traveling direction of the user.
  • the traveling direction determination unit 620 is connected to the acquisition unit 120 and determines whether the user is traveling straight from the output signals of the plurality of sensors 110. For example, the advancing direction determination unit 620 moves straight when the output signal of the acceleration sensor fluctuates at a substantially constant cycle and the fluctuation of the output signal of the angular velocity sensor 112 is lower than a predetermined threshold. It is determined that The traveling direction determination unit 620 transmits the determination result to the control unit 180.
  • the traveling direction determination unit 620 determines that the user is traveling straight when the variation in the output signal of the angular velocity sensor 112 is lower than a predetermined threshold value.
  • the determination may be made as follows.
  • the traveling direction determination unit 620 determines that the difference between the output signal of the angular velocity sensor 112 and the signal that has been subjected to signal processing that provides an equivalent effect to the output signal of the angular velocity sensor 112 and the angular velocity sensor output signal is within a predetermined threshold. When it is within the range, it is determined that the user is moving straight.
  • the traveling direction determination unit 620 calculates a time integration angle for a predetermined period of the periodic pattern in the output signal of the angular velocity sensor 112, and the calculated integration angle is within a predetermined threshold. In this case, it can be determined that the user is moving straight.
  • the traveling direction determination unit 620 determines whether or not the vehicle travels straight between the first time and the second time from the walking trajectory of the user using the map matching method. You may use and the method of judging whether it is going straight from the user's walk locus by other positioning means, for example, GPS, WiFi positioning, etc., may be used. Further, the traveling direction determination unit 620 may determine whether or not the vehicle travels straight between the first time and the second time using a magnetic sensor or the like.
  • the control unit 180 detects a period in which the user's traveling direction is the straight traveling direction according to the determination result of the traveling direction determination unit 620, and estimates the offset of the angular velocity sensor 112 based on the output signal of the angular velocity sensor 112 during the period. Let the part 170 estimate.
  • the angular velocity sensor 112 superimposes the fluctuation of the output signal caused by the change in the traveling direction and the fluctuation of the output signal caused by the walking motion of the user during the period in which the traveling direction of the walking user is changing. Output a signal.
  • the offset estimation unit 170 can estimate the offset based on the signal on which the fluctuation of the output signal caused by the change in the traveling direction of the user is not superimposed, and therefore can perform the offset estimation with high accuracy.
  • control unit 180 does not use part or all of the output signal output from the angular velocity sensor 112 during a period in which the user's traveling direction is not the straight traveling direction, and the offset of the angular velocity sensor 112 is determined according to the calculated angular information. Is estimated by the offset estimation unit 170.
  • the control unit 180 may stop the offset estimation operation in a period that is not in the straight traveling direction to prevent the estimation error of the offset estimation unit 170 from deteriorating. Further, the control unit 180 may cause the offset estimation unit 170 to output the offset estimated by the offset estimation unit 170 before the traveling direction changes during the period in which the traveling direction changes.
  • the offset estimation apparatus 100 of the present modification described above determines whether or not to perform offset estimation according to the change in the holding state or the detection result of the user's traveling direction. Thereby, the offset estimation apparatus 100 can perform offset estimation with higher accuracy.
  • the offset estimation apparatus 100 performs periodic fluctuation by integrating the output signal of the angular velocity sensor 112 over time even when the output from the angular velocity sensor 112 is smaller than the fluctuation of the acceleration sensor. It has been explained that it becomes easy to determine whether or not it has.
  • the angular velocity sensor 112 may output a sufficient fluctuation to determine whether or not it has a periodic fluctuation depending on the walking situation of the user. In such a case, the offset estimation apparatus 100 may determine whether or not there is a periodic fluctuation by using the fluctuation of the output signal of the angular velocity sensor 112 (that is, without time integration of the output signal).
  • FIG. 7 shows a second modification of the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are given to substantially the same operations as those of the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment shown in FIG.
  • the offset estimation apparatus 100 of this modification shows a configuration example in which the angle information calculation unit 160 is removed from the offset estimation apparatus 100 according to this embodiment shown in FIG.
  • the offset estimation unit 170 of this modification is connected to the acquisition unit 120 and estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the change in the output signal of the angular velocity sensor 112.
  • the offset estimation unit 170 executes the signal processing such as a low-pass filter as an example, thereby causing the fluctuation of the angular velocity sensor 112. It is also possible to determine whether or not there is a periodic fluctuation.
  • the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 based on the first AC component during the period in which the level of the first AC component included in the output signal of the angular velocity sensor 112 circulates.
  • the offset estimation unit 170 may estimate the offset of the angular velocity sensor 112 according to the level of the first AC component during the period in which the level of the first AC component circulates.
  • the AC component means, for example, output fluctuations, undulations, level circulation, and the like according to the walking operation and / or movement of the user holding the mobile device 10, and the thermal noise of the angular velocity sensor 112, etc. Shall be excluded.
  • the level circulation means, for example, a process in which, when the voltage level fluctuates, the voltage level passes through a predetermined voltage level and then returns to the predetermined voltage level again. .
  • the offset estimator 170 may calculate the maximum value, the average value, the minimum value, etc. within one period of the periodic change pattern of the output signal of the angular velocity sensor 112 (that is, while the output level circulates once). The time at which the value is set in advance is set as the first time. Then, the offset estimation unit 170 determines the time at which the output signal of the angular velocity sensor 112 becomes the predetermined value (that is, the voltage level that determines the first time) within the next period of the periodic change pattern. It is good also as the 2nd time. In this case, the offset estimation unit 170 may determine the first time and the second time after performing signal processing such as a low-pass filter on the output signal of the angular velocity sensor 112.
  • the offset estimation unit 170 Since the periodic time change pattern such as the angular velocity sensor output signal and the signal obtained by performing the predetermined signal processing on the angular velocity sensor output signal is caused by the user's walking motion, the offset estimation unit 170 in this way The first time and the second time may be determined according to a signal derived from the user's walking motion. Moreover, the offset estimation part 170 may determine 1st time and 2nd time according to the timing when the maximum value and minimum value of the angular acceleration signal were detected, for example.
  • the offset estimation unit 170 divides the integrated value obtained by integrating the outputs of the respective axes of the angular velocity sensor 112 between the first time and the second time by the accumulated time or the integrated number, thereby obtaining the angular velocity sensor 112. An offset can be estimated. Instead, the offset estimation unit 170 calculates the angular acceleration corresponding to the output of each axis of the angular velocity sensor 112 between the first time and the second time, and uses the time interval or the integrated number used for the calculation. The offset of the angular velocity sensor 112 may be estimated by dividing.
  • the offset estimation unit 170 may estimate the offset of the angular velocity sensor 112 by calculating a level average of the first AC component during a period in which the level of the first AC component circulates. For example, the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 by calculating an average level from the first peak to the second peak of the first AC component.
  • the first peak and the second peak may be the maximum value or the minimum value of the first AC component, respectively.
  • the angular velocity sensor 112 included the 1st alternating current component in the output signal.
  • the angle information output from the angular velocity sensor 112 is obtained. That is, the angle information calculation unit 160 included in the offset estimation apparatus 100 of the present embodiment described with reference to FIGS. 2 and 6 calculates the level of the second AC component obtained by integrating the first AC component as angle information.
  • the first AC component or the second AC component is a component synchronized with the movement of the user.
  • the first AC component or the second AC component is a component synchronized with the user's walking motion.
  • the offset estimation unit 170 estimates the offset of the angular velocity sensor 112 according to the level of the second AC component obtained by integrating the first AC component during the period in which the level of the first AC component circulates. It will be. That is, for example, the offset estimation unit 170 estimates the offset from the change amount of the angle information during the period in which the level of the second AC component circulates.
  • the offset estimation unit 170 has a second level in which the second AC component has the second peak from the first level in which the second AC component has the first peak in the angle information.
  • the offset is estimated from the difference up to.
  • the first peak and the second peak may be the maximum value or the minimum value of the second AC component, respectively.
  • FIG. 8 shows an example of a hardware configuration of a computer 1900 that functions as the offset estimation apparatus 100 according to the present embodiment.
  • a computer 1900 according to the present embodiment is mounted, for example, inside the mobile device 10. Instead, the computer 1900 may be provided outside the mobile device 10, receive a sensor output from the mobile device 10, and transmit an offset estimation result or the like to the mobile device 10. In this case, the computer 1900 transmits and receives wirelessly to and from the mobile device 10 as an example.
  • the computer 1900 includes a CPU peripheral unit including a CPU 2000, a RAM 2020, a graphic controller 2075, and a display device 2080 that are connected to each other by a host controller 2082, and a communication interface 2030 that is connected to the host controller 2082 by an input / output controller 2084.
  • the host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 that access the RAM 2020 at a high transfer rate.
  • the CPU 2000 operates based on programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020 and controls each unit.
  • the graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020 and displays it on the display device 2080.
  • the graphic controller 2075 may include a frame buffer for storing image data generated by the CPU 2000 or the like.
  • the input / output controller 2084 connects the host controller 2082 to the communication interface 2030, the storage unit 2040, and the input / output unit 2060 which are relatively high-speed input / output devices.
  • the communication interface 2030 communicates with other devices via a network.
  • Storage unit 2040 stores programs and data used by CPU 2000 in computer 1900.
  • the storage unit 2040 is a nonvolatile memory, such as a flash memory or a hard disk.
  • the input / output unit 2060 is connected to the connector 2095, transmits / receives a program or data to / from the outside, and provides the storage unit 2040 via the RAM 2020.
  • the input / output unit 2060 may transmit / receive to / from the outside with a standardized connector and communication method.
  • the input / output unit 2060 is a standard such as USB, IEEE 1394, HDMI (registered trademark), or Thunderbolt (registered trademark). May be used.
  • the input / output unit 2060 may transmit and receive with the outside using a wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark).
  • the ROM 2010, the card slot 2050, and the relatively low-speed input / output device of the input / output chip 2070 are connected to the input / output controller 2084.
  • the ROM 2010 stores a boot program that the computer 1900 executes at startup and / or a program that depends on the hardware of the computer 1900.
  • the card slot 2050 reads a program or data from the memory card 2090 and provides it to the storage unit 2040 via the RAM 2020.
  • the input / output chip 2070 connects the card slot 2050 to the input / output controller 2084 and, for example, various input / output devices via the parallel port, serial port, keyboard port, mouse port, etc. You may connect to.
  • the program provided to the storage unit 2040 via the RAM 2020 is provided by the user via the input / output unit 2060 or stored in a recording medium such as the memory card 2090.
  • the program is read from the recording medium, installed in the storage unit 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000.
  • the program is installed in the computer 1900, and the computer 1900 is acquired by the acquisition unit 120, the holding state determination unit 130, the walking motion detection unit 140, the pattern storage unit 150, the angle information calculation unit 160, the offset estimation unit 170, the control unit 180, and the holding state. It functions as a change detection unit 610 and a traveling direction determination unit 620.
  • the information processing described in the program is read into the computer 1900, whereby the acquisition unit 120, the holding state determination unit 130, and the walking motion detection are specific means in which the software and the various hardware resources described above cooperate.
  • the specific offset estimation apparatus 100 according to a use purpose is constructed
  • the CPU 2000 executes a communication program loaded on the RAM 2020 and executes a communication interface based on the processing content described in the communication program.
  • a communication process is instructed to 2030.
  • the communication interface 2030 receives transmission data stored in a transmission buffer area or the like provided in a storage device or the like connected via the RAM 2020, the storage unit 2040, the memory card 2090, or the input / output unit 2060 under the control of the CPU 2000.
  • the data is read and transmitted to the network, or the received data received from the network is written into a reception buffer area or the like provided on the storage device.
  • the communication interface 2030 may transfer transmission / reception data to / from the storage device by the DMA (Direct Memory Access) method. Instead, the CPU 2000 transfers the storage device or the communication interface 2030 as the transfer source.
  • the transmission / reception data may be transferred by reading the data from the data and writing the data to the communication interface 2030 or the storage device of the transfer destination.
  • the CPU 2000 uses the RAM 2020 to transfer all or necessary portions from among files or databases stored in the storage unit 2040, the memory card 2090, or a storage device connected via the input / output unit 2060 by DMA transfer or the like. And various processes are performed on the data on the RAM 2020. Then, CPU 2000 writes the processed data back to the storage device by DMA transfer or the like.
  • the RAM 2020 can be regarded as temporarily holding the contents of the storage device, in the present embodiment, the RAM 2020 and the storage device are collectively referred to as a memory, a storage unit, or a storage device.
  • Various types of information such as various programs, data, tables, and databases in the present embodiment are stored on such a storage device and are subjected to information processing.
  • the CPU 2000 can also store a part of the RAM 2020 in the cache memory and perform reading and writing on the cache memory. Even in such a form, the cache memory bears a part of the function of the RAM 2020. Therefore, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and / or the storage device unless otherwise indicated. To do.
  • the CPU 2000 performs various operations, such as various operations, information processing, condition determination, information search / replacement, etc., described in the present embodiment, specified for the data read from the RAM 2020 by the instruction sequence of the program. Is written back to the RAM 2020. For example, when performing the condition determination, the CPU 2000 determines whether the various variables shown in the present embodiment satisfy the conditions such as large, small, above, below, equal, etc., compared to other variables or constants. When the condition is satisfied (or not satisfied), the program branches to a different instruction sequence or calls a subroutine.
  • the CPU 2000 can search for information stored in a file or database in the storage device. For example, in the case where a plurality of entries in which the attribute value of the second attribute is associated with the attribute value of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 displays the plurality of entries stored in the storage device. By searching for an entry in which the attribute value of the first attribute matches the specified condition and reading the attribute value of the second attribute stored in the entry, the first attribute satisfying a predetermined condition is obtained. The attribute value of the associated second attribute can be obtained.
  • the programs or modules shown above may be stored in an external recording medium.
  • an optical recording medium such as a DVD, Blu-ray (registered trademark) or CD
  • a magneto-optical recording medium such as an MO
  • a tape medium such as an IC card, or the like
  • a semiconductor memory such as an IC card, or the like
  • a storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium, and the program may be provided to the computer 1900 via the network.

Abstract

　携帯機器に搭載された角速度センサのオフセットを、短時間で精度よく測定する。携帯機器に搭載される角速度センサの出力信号を取得する取得部と、角速度センサの出力信号に含まれる第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分に基づき、角速度センサのオフセットを推定するオフセット推定部と、を備えるオフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラムを提供する。

Description

オフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラム
　本発明は、オフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラムに関する。
　従来、回転系の変位量（角度）を把握する角度センサまたは変位速度（角速度）を把握する角速度センサは、回転系の回転が停止した状態でセンサのオフセットを測定し、測定したオフセットに応じたオフセット補正を実行していた（例えば、特許文献１および２参照）。
　［特許文献１］　特開平９－１５２３３８号公報
　［特許文献２］　特開２００４－２１２３８２号公報
　例えば、角速度センサを搭載した携帯機器装置等において、上述のオフセット補正を実行する場合、当該携帯機器装置が静止してから角速度センサのオフセットを測定することになる。しかしながら、ユーザーが携帯機器装置を携帯した場合、当該携帯機器装置が静止するまでの待機時間が長くなってしまい、オフセット測定が長期化していた。また、角速度センサのオフセットが経時的に変化すると、オフセット測定が長期化することによって、定期的にオフセットを測定して補正することが困難になってしまい、角速度センサの測定精度が低下していた。
　本発明の第１の態様においては、携帯機器に搭載される角速度センサの出力信号を取得する取得部と、角速度センサの出力信号に含まれる第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分に基づき、角速度センサのオフセットを推定するオフセット推定部と、を備えるオフセット推定装置、オフセット推定方法、およびプログラムを提供する。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る携帯機器１０の一例を示す。 本実施形態に係るオフセット推定装置１００の構成例を示す。 本実施形態に係るオフセット推定装置１００の動作フローを示す。 本実施形態に係る携帯機器１０のセンサ１１０の出力信号の一例を示す。 本実施形態に係る携帯機器１０の角速度センサ１１２の出力信号を時間積算した場合の例を示す。 本実施形態に係るオフセット推定装置１００の第１の変形例を示す。 本実施形態に係るオフセット推定装置１００の第２の変形例を示す。 本実施形態に係るオフセット推定装置１００として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係る携帯機器１０の一例を示す。携帯機器１０は、複数のセンサを搭載し、当該携帯機器１０の動き、保持状態、および位置等を検出する。また、携帯機器１０は、一例として、各センサのキャリブレーションまたは自己診断等を実行して、検出感度を向上させる。
　携帯機器１０は、一例として、外部の装置およびインターネット等に接続するための通信機能、ならびにプログラムを実行するためのデータ処理機能等を備える。携帯機器１０は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯型ＧＰＳ装置、または小型ＰＣ等である。携帯機器１０は、表示部１２を備える。
　表示部１２は、例えば、インターネットのＷＥＢページ、電子メール、地図、文書・音楽・動画・画像データ等を操作する画面を、ユーザーの指示に応じて表示する。また、表示部１２は、例えば、ユーザーの指示が入力されるタッチパネルディスプレイであり、ユーザーからのタッチ入力によってブラウザ等のソフトウエアの操作画面にユーザーの指示が入力される。これに代えて、携帯機器１０は、ジェスチャ入力でユーザーの指示が入力されてもよい。これに代えて、携帯機器１０は、キーボード、マウス、および／またはジョイスティック等の入力デバイスによってユーザーの指示が入力されてもよい。
　ここで、本実施形態に係る携帯機器１０において、表示部１２の表示面と平行な面をｘｙ平面とし、当該表示面に対して垂直方向をｚ軸とする例を説明する。また、本実施形態に係る携帯機器１０において、表示部１２が縦長の長方形の形状を有する例を説明する。そして、当該長方形の２組の向かい合う辺のうち、短い方の辺に沿う方向（横方向）をｘ軸とし、長い方の辺に沿う方向（縦方向）をｙ軸とする。
　即ち、ユーザーが携帯機器１０を手に保持して表示部１２を見た場合、水平方向はｘ軸と略平行となり、ユーザーが立つ鉛直方向はｙｚ平面と略平行となる例を説明する。この場合、ユーザーが携帯機器１０を電話として用い、耳に当てて通話する場合、ユーザーが向く進行方向とｘｙ平面とは略平行となり、当該進行方向に対して垂直方向とｚ軸とが略平行となる。また、ユーザーが携帯機器１０を右手に保持したまま歩行動作をしつつ腕を前後に降った場合、腕を振る方向とユーザーの進行方向は、ｘｙ平面と略平行となり、水平方向とｚ軸とが略平行となる。
　このような本実施形態の携帯機器１０は、角速度センサを搭載し、当該角速度センサのオフセットを推定するオフセット推定装置を備える。本実施形態において、携帯機器１０は、直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸をそれぞれ回転軸方向とする３つの角速度センサを備える例を説明する。オフセット推定装置は、ユーザーが携帯機器１０を保持する状態に応じて、複数の角速度センサのオフセットをそれぞれ推定する。
　ここで、例えば、携帯機器１０をユーザーが手に保持した状態、およびポケットに入れた状態等においては、ユーザーの体温によって角速度センサの周囲温度は変化する場合がある。また、携帯機器１０において、動画再生等のＣＰＵに負荷がかかる処理動作を実行させることによっても、角速度センサの周囲温度は変化する場合がある。角速度センサは、このような温度等の環境の変化に応じて、オフセットの値が変化する場合がある。そこで、本実施形態のオフセット推定装置は、定期的または予め定められた時間等にオフセットを推定して、オフセットの経時的な変化による角速度センサの精度の低下を防止する。
　図２は、本実施形態に係るオフセット推定装置１００の構成例を示す。オフセット推定装置１００は、歩行しているユーザーが保持する携帯機器１０に内蔵されたセンサの出力に基づき、当該携帯機器１０に内蔵された角速度センサのオフセットを推定する。オフセット推定装置１００は、センサ１１０からの信号を取得する取得部１２０と、保持状態判定部１３０と、歩行動作検出部１４０と、パターン記憶部１５０と、角度情報算出部１６０と、オフセット推定部１７０と、制御部１８０とを備える。
　センサ１１０は、携帯機器１０に搭載される。センサ１１０は、角速度センサ１１２を含む。また、センサ１１０は、加速度センサおよび／または地磁気センサを含んでもよい。センサ１１０は、加速度、角速度、または地磁気等の検出結果をそれぞれ出力する。
　角速度センサ１１２は、一例として、携帯機器１０の複数の回転軸に応じて複数搭載される。角速度センサ１１２は、例えば、サニャック効果を利用する光学式ジャイロセンサ、コリオリ力を利用する振動式ジャイロセンサ、流体式ジャイロセンサ、および角運動量の保存則を利用する機械式ジャイロセンサのいずれか、または組み合わせである。また、角速度センサ１１２は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）技術によって形成されたデバイスであってよい。
　取得部１２０は、複数のセンサ１１０に接続され、センサ１１０からの出力信号を取得する。取得部１２０は、携帯機器１０の移動および静止といった保持状態に応じたセンサ１１０からの出力信号を取得する。取得部１２０は、一例として、ユーザーが携帯機器１０を所持して歩行する場合、センサ１１０から、ユーザーの歩行に伴う携帯機器１０の移動に応じた出力信号を取得する。取得部１２０は、取得した出力信号を、保持状態判定部１３０、歩行動作検出部１４０、および角度情報算出部１６０に送信する。
　保持状態判定部１３０は、取得部１２０に接続され、携帯機器１０の保持状態を判定する。保持状態判定部１３０は、一例として、センサ１１０からの出力信号の変化パターンに基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定する。この場合、保持状態判定部１３０は、予め記憶されたユーザーの歩行に伴う出力信号の変化パターンと、センサ１１０からの出力信号とを比較して、携帯機器１０の保持状態を判定する。
　本実施形態において、保持状態判定部１３０は、複数の保持状態に対応する出力信号に対し予め定められた演算をして予め算出された複数の基準特徴量と、センサ１１０の出力信号に予め定められた演算と同種の演算をして得られる特徴量とを比較して、当該センサ１１０の出力信号がいずれの基準特徴量に対応するかに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する場合を中心に説明する。保持状態判定部１３０は、算出部１３２と、特徴量対応判定部１３４と、を有する。
　算出部１３２は、センサ１１０の出力信号を受け取り、出力信号に含まれる複数の軸方向成分の少なくとも一部についての平均および分散の少なくとも一方を含む特徴量を算出する。具体的には、出力信号に含まれる複数の軸方向成分の平均および分散に対し予め定められた重み付け係数で重み付けをして、それぞれを一次線形に結合させた特徴量を算出する。この重み付け係数は、それぞれの保持状態で予めサンプリングされた出力信号に含まれる複数の軸方向成分の平均および分散を主成分分析した結果得られる重み付け係数を用いることが好ましい。
　特徴量対応判定部１３４は、算出部１３２が算出した特徴量と、予め算出された基準特徴量に応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。一例として、特徴量対応判定部１３４は、携帯機器１０の複数の保持状態のそれぞれに応じてグループ化した複数の分布のいずれの範囲に算出部１３２が算出した特徴量が含まれるかに基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定する。特徴量対応判定部１３４は、判定した結果を制御部１８０に送信する。
　歩行動作検出部１４０は、取得部１２０に接続され、取得部１２０から受け取ったセンサ１１０の出力信号に応じて携帯機器１０を保持するユーザーの歩行動作を検出する。一例として、歩行動作検出部１４０は、ユーザーが歩行状態であるか否かを検出する。歩行動作検出部１４０は、保持状態判定部１３０に接続され、判定した結果を保持状態判定部１３０に送信する。
　パターン記憶部１５０は、携帯機器１０の複数の保持状態のそれぞれについて、出力信号のパターンの特徴を示す情報を記憶する。例えば、パターン記憶部１５０は、複数の保持状態に対応する出力信号に対し予め定められた演算をして予め算出された複数の基準特徴量を記憶する。これに代えて、またはこれに加えて、パターン記憶部１５０は、出力信号のパターンを記憶してもよい。これに代えて、またはこれに加えて、パターン記憶部１５０は、出力信号のパターンの特徴を分析した結果を記録してもよい。
　角度情報算出部１６０は、取得部１２０に接続され、取得部１２０から受け取った角速度センサ１１２の出力信号から角度情報を算出する。角度情報算出部１６０は、角速度センサ１１２の出力信号を時間積算することで角度情報を算出する。角度情報算出部１６０は、算出した角度情報をオフセット推定部１７０に送信する。
　オフセット推定部１７０は、角度情報算出部１６０に接続され、角度情報算出部１６０が算出した角度情報のうち、周期的な変化パターンを有する期間における角度情報の変化に応じて角速度センサ１１２のオフセットを推定する。オフセット推定部１７０は、携帯機器１０の複数の回転軸に応じて角速度センサ１１２が複数搭載される場合、少なくとも一の角速度センサ１１２のオフセットを推定する。
　また、オフセット推定部１７０は、歩行動作検出部１４０に接続され、歩行動作検出部１４０の検出結果に応じて、角速度センサ１１２のオフセットを推定するか否かを切り替える。オフセット推定部１７０は、一例として、ユーザーが歩行していない場合、角速度センサ１１２のオフセットの推定を実行しない。
　制御部１８０は、オフセット推定部１７０が、保持状態判定部１３０の判定結果に応じて角速度センサ１１２のオフセットを推定するか否かを制御する。即ち、制御部１８０は、保持状態判定部１３０およびオフセット推定部１７０の間に接続され、保持状態判定部１３０の判定結果に応じた角速度センサ１１２のオフセットをオフセット推定部１７０に推定させる。
　以上の本実施形態のオフセット推定装置１００は、まず、歩行状態のユーザーが所持する携帯機器１０の保持状態を予め定められた複数の分類のうち、一の保持状態にあることを判定する。例えば、保持状態判定部１３０は、携帯機器１０の保持状態の分類に、携帯機器１０を歩行中のユーザーが手に持って操作または視認する状態での保持、携帯機器１０を耳に当てて通話する状態での保持、携帯機器１０を手に持って腕を振る状態での保持、ポケット内での保持、およびカバンの中での保持を含める。オフセット推定装置１００は、保持状態判定部１３０が判定した保持状態に応じて、角速度センサ１１２のオフセットを測定する。
　図３は、本実施形態に係るオフセット推定装置１００の動作フローを示す。オフセット推定装置１００は、図３に示す動作フローを実行することにより、歩行中のユーザーが所持する携帯機器１０に搭載された角速度センサ１１２のオフセットを推定する。
　まず、取得部１２０は、複数のセンサ１１０の出力信号を取得する（Ｓ３００）。本実施形態において、複数のセンサ１１０は、直交するｘｙｚ方向の加速度を検出する加速度センサ、および、ｘｙｚ方向の角速度を検出する角速度センサ１１２の、合計６個のセンサである例を説明する。図４は、このような本実施形態に係るセンサ１１０の出力信号の一例を示す。
　図４の横軸は時間を示し、縦軸は各センサの出力強度を示す。例えば、第１、２、および３波形は、ｘｙｚ方向の加速度を検出した加速度センサの出力強度をそれぞれ示す。また、第４波形は、第１、２、および３波形の合成波形を示す。また、第５、６、および７波形は、ｘｙｚ方向の角速度を検出した角速度センサ１１２の出力強度をそれぞれ示す。また、第８波形は、第５、６、および７波形の合成波形を示す。取得部１２０は、このような第１、２、３、５、６、および７波形を各センサから取得して、保持状態判定部１３０、歩行動作検出部１４０、および角度情報算出部１６０に送信する。
　次に、歩行動作検出部１４０は、ユーザーが歩行中であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。歩行動作検出部１４０は、一例として、加速度センサからの出力信号が予め定められた範囲の周期で変動するか否かに応じて、ユーザーが歩行中であるか否かを判定する。ユーザーが略同一の速度で歩行すると、ユーザーの進行方向および進行方向に垂直な方向の加速度が略一定の周期で発生する。この場合、例えば、ユーザーの身長、体重、足の長さ、歩き方、および歩く速度等に応じた周期、振幅の加速度が発生し、加速度センサは、当該加速度を検出することにより、ユーザーの歩行に応じた振動パターンを出力する。
　歩行動作検出部１４０は、一例として、出力信号のパターンの特徴に応じて、ユーザーが歩行中であるか否かを判定する。この場合、歩行動作検出部１４０は、パターン記憶部１５０に接続され、パターン記憶部１５０から読み出したパターンの特徴と出力信号のパターンの特徴とを比較してよい。この場合、パターン記憶部１５０は、ユーザーが実際に歩行した場合の出力信号のパターンを予め記憶する。
　図４の例において、携帯機器１０のｘ軸およびｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサの出力波形である第１波形および第２波形は、第１状態および第３状態と示された期間の間、略一定の周期で出力強度が変動している。また、ｙ軸およびｚ軸方向の加速度を検出する加速度センサの出力波形である第２波形および第３波形は、第２状態と示された期間の間、略一定の周期で出力強度が変動している。歩行動作検出部１４０は、このような変動を検出したことに応じて、ユーザーの歩行を検出したと判定する。
　歩行動作検出部１４０は、このような略一定の周期の変動を検出しなかった場合（Ｓ３１０：Ｎｏ）、検出結果を保持状態判定部１３０およびオフセット推定部１７０に送信する。そして、オフセット推定装置１００は、ステップＳ３００に移行し、取得部１２０による出力信号の取得に戻る。即ち、オフセット推定装置１００は、ユーザーが歩行している状態を検出するまで、取得部１２０による出力信号の取得を繰り返す。この場合、保持状態判定部１３０およびオフセット推定部１７０は、保持状態の判定動作およびオフセット推定動作をそれぞれ実行しなくてよい。
　歩行動作検出部１４０がユーザーの歩行を検出した場合（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、保持状態判定部１３０は、携帯機器１０の保持状態を判定する（Ｓ３２０）。即ち、保持状態判定部１３０は、ユーザーが歩行中であると判定されたことを条件として携帯機器１０の保持状態を判定する。
　これに代えて、保持状態判定部１３０は、歩行動作検出部１４０の判定動作と並行して携帯機器１０の保持状態を判定してもよい。この場合、保持状態判定部１３０は、取得部１２０から受信する出力信号の予め定められた期間の判定を順次実行し、歩行動作検出部１４０がユーザーの歩行中を判定した判定結果を受信したタイミングの判定結果をオフセット推定部１７０に送信する。即ち、保持状態判定部１３０は、ユーザーが歩行中であるタイミングにおける出力信号に基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定する。
　パターン記憶部１５０には、複数の保持状態と、複数の保持状態のそれぞれで予めサンプリングされたユーザーの歩行に伴う出力信号に対し予め定められた演算をして得られる基準特徴量と、が対応付けられて記憶される。ここで、基準特徴量として、例えば、出力信号に含まれる複数の軸方向成分の少なくとも一部についての平均および分散の少なくとも一方を含む特徴量を用いる。
　この他、複数のセンサ１１０が第１の物理量を検知する第１センサと、第１の物理量とは種類が異なる第２の物理量を検知する第２センサと、を含む場合には、基準特徴量として、例えば、第１センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分、および第２センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分に応じた特徴量を用いる。このように、複数の物理量に基づいた基準特徴量を用いることにより、保持状態判定の精度を向上させ、また、保持状態を細かく判定することが可能となる。尚、第１センサと第２センサの例としては、例えば、角速度センサ、加速度センサ、地磁気センサ等が考えられる。
　尚、予め定められた演算としては、上記基準特徴量が得られる演算であれば特に限定は無く、複数の保持状態のそれぞれで予めサンプリングされた出力信号を主成分分析した結果得られる重み付け係数で複数のセンサ１１０の出力信号を重み付けする演算が考えられる。
　これに代えて、パターン記憶部１５０には、複数の保持状態と、複数の保持状態のそれぞれで予めサンプリングされたユーザーの方向に伴う出力信号を複数の軸方向成分に分解したときの、軸方向成分のうちの少なくとも２以上の軸方向成分同士の関係性が記憶されていてもよい。
　この他、複数のセンサ１１０が第１の物理量を検知する第１センサと、第１の物理量とは種類が異なる第２の物理量を検知する第２センサと、を含む場合には、パターン記憶部１５０には、第１センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分と２センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分の関係性が記憶されていてもよい。このような複数の物理量に基づいた関係性を用いることにより、保持状態判定の精度を向上させ、また、保持状態を細かく判定することが可能となる。尚、第１センサと第２センサの例としては、例えば、角速度センサ、加速度センサ、地磁気センサ等が考えられる。
　保持状態判定部１３０は、取得部１２０が取得するセンサ１１０の出力信号と、パターン記憶部１５０の出力に基づき携帯機器１０の保持状態を判定する。より詳細には、取得部１２０が取得するセンサ１１０の出力信号に対し、パターン記憶部１５０で行った予め定められた演算と同種の演算をして特徴量を算出し、この算出した特徴量が、パターン記憶部１５０に記憶されたいずれの基準特徴量に対応するかに基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定する。
　保持状態判定部１３０で実行する演算としては、複数の保持状態のそれぞれで予めサンプリングされた出力信号を主成分分析した結果得られる重み付け係数で複数のセンサ１１０の出力信号を重み付けする演算が考えられる。ただし、主成分分析した結果得られる重み付け係数と全く同じ係数を用いる必要はなく、係数を僅かに異ならせる等の微調整を加えた係数を用いてもよい。
　これに代えて、保持状態判定部１３０は、ユーザーの歩行に伴うセンサ１１０の出力信号を複数の軸方向成分に分解したときの、軸方向成分のうちの少なくとも２以上の軸方向成分同士の関係性に基づいて携帯機器１０の保持状態を判定してもよい。
　この他、複数のセンサ１１０が第１の物理量を検知する第１センサと、第１の物理量とは種類が異なる第２の物理量を検知する第２センサと、を含む場合には、保持状態判定部１３０は、第１センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分と第２センサの出力信号における少なくとも１つの軸方向成分の関係性に基づいて携帯機器１０の保持状態を判定してもよい。このように複数の物理量に基づいた関係性を用いると、保持状態判定の精度を向上させ、また、保持状態を細かく判定することが可能となる。
　尚、第１センサと第２センサの例としては、例えば、角速度センサ、加速度センサ、地磁気センサ等が考えられる。この他、保持状態判定部１３０は、出力信号における複数の軸方向成分の変化パターンに基づいて、携帯機器１０の保持状態が、複数の保持状態のいずれに分類されるかを判定する。ここで、保持状態判定部１３０は、一例として、出力信号の予め定められた期間の波形パターンに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。
　例えば、保持状態判定部１３０は、予め定められた期間Δｔを、ユーザーの歩行によって検出されるべき出力信号の変動周期のｎ倍（ｎは１以上の整数）の期間とする。これに代えて、保持状態判定部１３０は、予め定められた期間を、複数のユーザーの歩行によってそれぞれ検出される変動周期の平均値等のｎ倍程度の期間としてもよい。
　保持状態判定部１３０は、センサ１１０によって検出される加速度および／または角速度の複数の軸方向成分のうちの少なくとも２以上の軸方向成分同士の関係性に基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定する。例えば、保持状態判定部１３０は、図４の第１状態において、第１波形および第２波形が略一定の周期で出力強度が変動し、第３波形の変動は第１波形および第２波形の変動に比べて小さく、また、角速度の検出結果である第５、６、および７波形の変動が検出されていないことに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。この場合、保持状態判定部１３０は、第１波形および第２波形に対応する携帯機器１０のｘ軸およびｙ軸方向が、ユーザーの進行方向およびユーザーの直立方向である鉛直方向にそれぞれ略平行な状況と判断して、ユーザーは当該携帯機器１０を耳に当てていると判定する。
　また、保持状態判定部１３０は、図４の第２状態において、第２波形および第３波形が略一定の周期で出力強度が変動し、第１波形の変動は第２波形および第３波形の変動に比べて小さく、また、第５、６、および７波形の変動が検出されていないことに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。この場合、保持状態判定部１３０は、携帯機器１０のｙ軸およびｚ軸方向が、ユーザーの進行方向およびユーザーの直立方向にそれぞれ略平行な状況と判断して、ユーザーは当該携帯機器１０を手で持って表示画面を見ていると判定する。
　また、保持状態判定部１３０は、図３の第３状態において、第１波形および第２波形が略一定の周期で出力強度が変動し、第３波形の変動は第１波形および第２波形の変動に比べて小さく、また、第７波形が略一定の周期で出力強度が変動していることに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。この場合、保持状態判定部１３０は、携帯機器１０のｘ軸およびｙ軸方向が、ユーザーの進行方向およびユーザーの直立方向である垂直方向にそれぞれ略平行でかつ、ｘ軸方向に一定周期の角速度が加わっている状況と判断して、ユーザーが当該携帯機器１０を手に持って腕を振っていると判定する。
　このように、保持状態判定部１３０は、少なくとも１つの軸方向について第１の物理量を検知する第１センサからの第１の出力信号における少なくとも１つの軸方向成分と、少なくとも１つの軸方向について第１の物理量とは種類が異なる第２の物理量を検知する第２センサからの第２の出力信号における少なくとも１つの軸方向成分とを含む複数の成分の変化パターンに基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定してよい。また、保持状態判定部１３０は、３種類以上の物理量の検知結果に基づき、保持状態を判定してもよい。このように、複数の物理量に基づいて保持状態を判定することによって、保持状態判定部１３０は、携帯機器１０のより複雑な保持状態を判定することができる。
　保持状態判定部１３０は、以上のように、複数のセンサ１１０の出力信号のパターンに応じて、携帯機器１０の保持状態を判定する。ここで、保持状態判定部１３０は、パターン記憶部１５０に記憶された情報に基づいて、出力信号が複数の保持状態のいずれに対応するかを判定してよい。この場合、パターン記憶部１５０は、一例として、携帯機器１０の保持状態に対応する出力信号のパターンを記憶し、保持状態判定部１３０は、出力信号のパターンと記憶されたパターンとを比較し、パターンがマッチングされたことに応じて、対応する保持状態を判定結果とする。
　これに代えて、保持状態判定部１３０は、出力信号から得られる特徴量が、パターン記憶部１５０に記憶されたいずれの基準特徴量に対応するかに基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定してもよい。即ち、パターン記憶部１５０は、一例として、携帯機器１０の保持状態に対応する出力信号の平均値、分散、変動幅、周期を主成分分析して得られる結果を基準特徴量として記憶する。この場合、特徴量対応判定部１３４は、算出部１３２が算出した特徴量と記憶されたパターンの基準特徴量とを比較し、特徴量が予め定められた範囲で一致することに応じて、対応する保持状態を判定結果とする。特徴量対応判定部１３４は、予め定められた期間Δｔ毎に、携帯機器１０の保持状態を判定し、判定した結果を制御部１８０に送信する。
　ユーザーの歩行動作に伴うセンサ１１０からの出力信号は、携帯機器１０の保持状態毎に顕著に異なる。これを利用して、保持状態判定部１３０は、取得部１２０が取得するセンサ１１０の出力信号のうち、ユーザーが歩行中であるタイミングにおける出力信号に基づいて、携帯機器１０の保持状態を判定してもよく、また、取得部１２０が取得するセンサ１１０の出力信号のうち、ユーザーが歩行中ではないタイミングにおける出力信号を実質的に用いずに携帯機器１０の保持状態を判定してもよい。
　ユーザー歩行中のセンサ出力信号を用いることにより、保持状態判定の精度を向上させることが出来ると共に、保持状態を細かく判定することが可能となる。尚、「ユーザーが歩行中ではないタイミングにおける出力信号を実質的に用いず」とは、ユーザーが歩行中ではないタイミングにおける出力信号を用いないことの他、出力信号を用いるが、影響度および／または寄与度を著しく下げて使用する場合を含むものとする。
　次に、オフセット推定部１７０は、角度情報算出部１６０から受け取る角度情報のうち、周期的な変化パターンを有する期間における角度情報の変化に応じて、角速度センサ１１２のオフセットを推定する（Ｓ３３０）。ここで、角速度センサ１１２の出力信号の変動は、図４の第１状態および第２状態における第５、６、および７波形に示すとおり、加速度センサの変動に比べて小さくなる場合がある。このような場合、角速度センサ１１２の出力信号から、ユーザーの歩行に伴う周期的な変動を有するか否かを判断することは、加速度センサの出力信号から判断することに比較して困難になることがある。
　しかしながら、一例として、図４の第８波形に示すとおり、第５、６、および７波形の合成波形は、ユーザーの歩行に伴う周期的な変動を有することがわかる。即ち、出力信号の変動幅が小さくなっても、信号成分を累積することで、周期的な変動を有するか否かを判断することが容易になる。そこで、角度情報算出部１６０は、角速度センサの出力信号を時間積算することで角度情報を算出し、オフセット推定部１７０は、当該角度情報に周期的な変化パターンを有するか否かを判断する。
　図５は、本実施形態に係る携帯機器１０の角速度センサ１１２の出力信号を時間積算した場合の例を示す。図５の横軸は時間を示し、縦軸は角速度センサ１１２の出力信号を時間積算した積算角度を示す。図５の例に示すとおり、角速度センサ１１２の出力信号を時間積算した角度情報の波形は、周期的な時間変化パターンと略一定の傾きとが重畳された波形となる。ここで、周期的な変化パターンを有する期間における角度情報は、ユーザーの歩行動作に起因する角速度センサ１１２の出力信号から算出された角度情報である。
　また、図５のＸ点とＹ点を結ぶ点線に相当する略一定の傾きは、角速度センサ１１２のオフセットに起因する角度情報である。角速度センサ１１２のオフセットが経時的に変化する場合、当該傾きが経時的に変化することになる。
　オフセット推定部１７０は、周期的な変化パターンを有する期間内の相異なる時刻である第１の時刻と第２の時刻の角度情報に応じて、角速度センサ１１２のオフセットを推定する。ここで、第１の時刻の角度情報と第２の時刻の角度情報の位相は、周期的な変化パターンにおいて略同位相である。一例として、オフセット推定部１７０は、図５のＡ点を第１の時刻の角度情報、Ｂ点を第２の時刻の角度情報とする。
　即ち、オフセット推定部１７０は、オフセットに起因する傾きの成分が無い場合、略同一の積算角度となる角度情報の波形上の異なる２点を、第１および第２の時刻の角度情報とする。したがって、例えば、角速度センサ１１２のオフセットが０の場合、Ａ点とＢ点を結ぶ直線は、略同一の積算角度を示す点を通って時間軸と略平行となり、傾きも０となる。また、角速度センサ１１２に略一定のオフセットが生じている場合、Ａ点とＢ点を結ぶ直線は、角度情報の波形上の略同一の位相を示す点を通り、当該オフセットに対応する傾きを有して時間軸（Ｘ軸）または積算角度軸（Ｙ軸）と交わる。
　オフセット推定部１７０は、一例として、周期的な変化パターンの一つの周期内において、積算角度が最大値、平均値、または最小値等の値となる時刻を第１の時刻とする。また、オフセット推定部１７０は、周期的な変化パターンの他の周期内において、積算角度が最大値、平均値、および最小値等のうち、第１の時刻を定めた値となる時刻を第２の時刻とする。図５のＡ点およびＢ点は、周期的な変化パターンの異なる周期内において、積算角度が最大値となる時刻に応じて定めた例を示す。
　ここで、オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻を、歩行動作検出部１４０の出力に応じて決定する。即ち、オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻が、ユーザーの歩行動作が行われた期間内の時刻とする。角度情報の周期的な時間変化パターンは、ユーザーの歩行動作に起因するので、ユーザーが歩行していない場合、オフセット推定部１７０は、第１の時刻および第２の時刻を決定することができなくなるか、または意味の無い時刻を決定してしまう。そこで、オフセット推定部１７０は、ユーザーの歩行動作が検出されたことに応じて、第１の時刻および第２の時刻を決定することで、無駄な動作を省くことができる。
　ここでは、歩行動作検出部１４０の出力に応じて、第１の時刻と第２の時刻を決定する例を述べている。角度情報の周期的な時間変化パターン、角速度センサ出力信号、および角速度センサ出力信号に予め定められた信号処理を施した信号等の周期的な時間変化パターンは、ユーザーの歩行動作に起因するので、オフセット推定部１７０は、ユーザーの歩行動作に由来する信号に応じて、第１の時刻と第２の時刻を決定してもよい。例えば、オフセット推定部１７０は、角加速度信号の最大値や最小値が検出されたタイミングに応じて、第１の時刻と第２の時刻を決定してもよい。
　また、オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻の時間間隔を、ユーザーの歩数の時間間隔とする。オフセット推定部１７０は、一例として、当該時間間隔を、当該ユーザの歩行動作周期の略定数倍の時間間隔とする。角度情報の周期的な時間変化パターンは、ユーザーの歩行動作に起因するので、第１の時刻と第２の時刻の時間間隔は、ユーザーの歩行動作周期の略定数倍となる。したがって、オフセット推定部１７０は、一例として、決定した第１の時刻と第２の時刻の時間間隔がユーザーの歩行動作周期の略定数倍にならなかった場合、誤検出したものとして、第１および第２の時刻の決定動作を再び実行してよい。
　また、角度情報算出部１６０は、時間積算した角度情報から、周期的な変化パターンを検出するパターン検出部を有してもよい。パターン検出部は、例えば、フーリエ変換等を実行して、角度情報に周期的な信号成分が含まれているか否かを検出する。これに代えて、パターン検出部は、角度情報において、角度情報の平均値とは異なる角度の値が一定間隔で繰り返し発生することに応じて、当該角度情報に周期的な信号成分が含まれていることを検出する。また、パターン検出部は、時間積算した角度情報に代えて、取得部１２０から受け取る角速度センサ１１２の出力信号から周期的な変化パターンを検出してもよい。
　パターン検出部は、検出した結果をオフセット推定部１７０に送信する。この場合、オフセット推定部１７０は、パターン検出部が周期的な変化パターンを検出したことに応じて、第１の時刻および第２の時刻を決定する。
　また、角度情報の周期的な時間変化パターンは、角速度センサ１１２の出力信号を時間積算することによって強調されるので、オフセット推定部１７０は、オフセットが時間的に安定である場合、第１の時刻と第２の時刻の時間間隔をユーザーの歩行動作周期の略４倍以上、好ましくは略１０倍以上、より好ましくは略２０倍程度にする。これによって、オフセット推定部１７０は、オフセットの推定誤差を低減させることができる。
　以上のように、本実施形態のオフセット推定部１７０は、第１の時刻および第２の時刻を決定することで、角度情報の波形に重畳された略一定の傾きを取得することができる。これにより、オフセット推定部１７０は、略一定の傾きに対応する角速度センサ１１２のオフセットを推定することができる。また、携帯機器１０は、推定されたオフセットに応じて、当該略一定の傾きが０となるように対応する角速度センサ１１２のオフセットを補正してよい。
　より具体的には、オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻の間の角速度センサの各軸の出力から算出した各積算角度を、第１の時刻と第２の時刻までの積算時間で除算することにより求めてよい。
　ここで、オフセット推定部１７０は、複数の角速度センサ１１２の各回転軸のオフセットを推定し、制御部１８０は保持状態判定部１３０の判定結果に応じた回転軸を選択し、当該選択した回転軸のオフセット推定結果をオフセット推定部１７０から出力させてよい。例えば、ユーザーが携帯機器１０を手に持って腕を振りながら歩行している場合、歩行動作による角度情報の周期的な時間変化パターンと、腕を振ることによって生じる周期的な時間変化パターンとが重畳されるので、オフセット推定部１７０は、正確なオフセット推定を実行することが困難になることがある。
　そこで、制御部１８０は、例えば、オフセットの推定が困難な保持状態の判定結果の場合、オフセット推定部１７０の推定結果は出力させずに、前回の推定結果を出力させる。また、ユーザーが携帯機器１０を手に持って腕を振りながら歩行している場合であっても、腕を振っている面と垂直な方向に回転軸がある場合、当該回転軸方向には腕振りによる周期的な時間変化パターンは生じにくい。そこで、制御部１８０は、保持状態の判定結果に応じて、誤差が増大しないことが予想される回転軸を選択して、オフセット推定部１７０から選択した回転軸のオフセット推定結果を出力させてもよい。
　また、オフセット推定部１７０は、第１の時刻および第２の時刻の間の角速度センサ出力信号、角速度センサ出力信号から算出された時間積算された角度情報、角速度センサ出力信号に予め定められた信号処理を施した信号、および周期的な変化パターンの各周期毎の角速度に基づく信号等のうち、一つまたは複数組み合せた情報を用いて、第１の時刻および第２の時刻の間の周期的な時間変化パターンが乱れているか否かを判断してもよい。オフセット推定部１７０は、時間変化パターンが乱れていると判断する場合には、オフセット推定を行わないまたは推定されたオフセットの信頼性が低いと判断して推定結果を除外してもよい。
　また、オフセット推定部１７０は、推定した結果を第２の時刻より以前に推定した結果と比較してもよい。オフセット推定部１７０は、例えば、保持しておいた推定結果の平均値と最新の推定結果の差異が予め定められた閾値以上の場合は、信頼性が低いと判断して推定結果を除外してもよい。また、オフセット推定部１７０は、最新の推定結果と直近の推定結果と、これらにそれぞれ対応する、角速度センサ出力信号、角速度センサ出力信号から算出された時間積算された角度情報、角速度センサ出力信号に予め定められた信号処理を施した信号、および周期的な変化パターンの各周期毎の角速度に基づく信号から、最新の推定結果と直近の推定結果のどちらが最適な推定結果であるかを決定して推定結果としてもよい。なお、ここで述べた過去の推定結果の平均値と最新の推定結果の差異を取得する手法などは、一例であり、分散値を用いるなど推定された結果の信頼性を取得する手法であればどのような手法でもよいことは明らかである。
　また、制御部１８０は、保持状態判定部１３０の判定結果に応じて携帯機器１０の保持状態の変化がない期間を検出し、当該期間における角速度センサ１１２の出力信号に基づき角速度センサ１１２のオフセットをオフセット推定部１７０に推定させてもよい。即ち、制御部１８０は、例えば、図４の第１状態と第２状態の間の期間、および第２状態と第３状態の間の期間といった保持状態の変化期間におけるオフセット推定は誤差が大きいものとして推定結果を除外するか、またはオフセット推定を停止させる。これによって、制御部１８０は、一定の保持状態におけるオフセット推定を採用して推定誤差を低減させることができる。
　以上の本実施形態に係るオフセット推定装置１００によれば、携帯機器１０の保持状態に応じて、オフセットを推定すべき回転軸方向を選択して、選択した回転軸方向に対応する角速度センサ１１２のオフセットを推定することができる。これによって、オフセット推定装置１００は、歩行中のユーザーが手に持つ携帯機器１０の静止状態を待たなくても、角速度センサ１１２の出力変動の影響を低減させ、かつ、短時間でより正確なオフセットを推定することができる。したがって、オフセット推定装置１００は、角速度センサ１１２のオフセットが経時的に変化しても、定期的にオフセットを推定することができ、当該角速度センサ１１２の測定精度の低下を防止することができる。
　図６は、本実施形態に係るオフセット推定装置１００の変形例を示す。本変形例のオフセット推定装置１００において、図２に示された本実施形態に係るオフセット推定装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例のオフセット推定装置１００は、保持状態変化検知部６１０と、進行方向判定部６２０を備える。
　保持状態変化検知部６１０は、取得部１２０に接続され、複数のセンサ１１０の出力信号から携帯機器１０の保持状態の変化を検知する。即ち、保持状態変化検知部６１０は、保持状態判定部１３０のように、携帯機器１０の保持状態そのものは判定しないが、保持状態が変化したことを検知する。保持状態変化検知部６１０は、一例として、図４の第１状態と第２状態の間の期間、および第２状態と第３状態の間の期間といった保持状態の変化に起因する出力信号の変動を検知する。
　この場合、保持状態変化検知部６１０は、例えば、予め定められた閾値の範囲を超える変動があったか否かにより、当該出力信号の変動を検知する。これに代えて、保持状態変化検知部６１０は、出力信号を順次記憶していき、取得部１２０から受け取った出力信号と、記憶した過去に受け取った出力信号とを比較して、当該出力信号の変動を検知してもよい。保持状態変化検知部６１０は、検知した保持状態の変化を、制御部１８０に送信する。
　制御部１８０は、保持状態変化検知部６１０の検知結果に応じて、オフセット推定部１７０が角速度センサ１１２のオフセットを推定するか否かを制御する。制御部１８０は、例えば、保持状態が変化している期間はオフセット推定部１７０のオフセット推定を停止する。制御部１８０は、保持状態が変化している期間は、保持状態が変化する前にオフセット推定部１７０が推定したオフセットを、オフセット推定部１７０から出力させてもよい。
　角速度センサ１１２は、保持状態が変化している期間において、保持状態の変化に起因する出力信号の変動と、ユーザーの歩行動作に起因する出力信号の変動とを重畳させた信号を出力する。オフセット推定部１７０は、このような出力信号に応じた積算角度の情報を受け取っても、ユーザーの歩行動作に起因する信号成分を分離することは困難なので、制御部１８０は、当該期間におけるオフセット推定動作を停止して、推定誤差の悪化を防止する。
　また、制御部１８０は、保持状態変化検知部６１０の検知結果に応じて携帯機器１０の保持状態の変化がない期間を検出し、当該期間における角速度センサ１１２の出力信号に基づき角速度センサ１１２のオフセットをオフセット推定部１７０に推定させてもよい。これによって、オフセット推定部１７０は、保持状態の変化に起因する出力信号の変動が重畳していない信号に基づき、オフセットを推定できるので、精度の高いオフセット推定を実行することができる。
　進行方向判定部６２０は、ユーザーの進行方向を判定する。進行方向判定部６２０は、取得部１２０に接続され、複数のセンサ１１０の出力信号からユーザーが直進しているか否かを判定する。進行方向判定部６２０は、一例として、加速度センサの出力信号が略一定の周期で変動し、かつ、角速度センサ１１２の出力信号の変動が予め定められた閾値よりも低い場合に、ユーザーが直進していると判定する。進行方向判定部６２０は、判定結果を制御部１８０に送信する。ここでは、進行方向判定部６２０が、角速度センサ１１２の出力信号の変動が予め定められた閾値よりも低い場合に、ユーザーが直進していると判定するという例を示したが、これに加えて、またはこれに代えて、次のように判定してもよい。
　例えば、進行方向判定部６２０は、角速度センサ１１２の出力信号にローパスフィルタを介した信号、または同等の効果をもたらす信号処理を施した信号と角速度センサ出力信号の差が予め定められた閾値以内に収まっている場合に、ユーザーが直進していると判断する。また、進行方向判定部６２０は、角速度センサ１１２の出力信号における周期的なパターンの予め定められた周期分の時間積算角度を算出し、算出した積算角度が予め定められた閾値以内に収まっている場合に、ユーザーが直進していると判断することも可能である。
　また、その他の手段として、進行方向判定部６２０は、マップマッチング手法を用いたユーザーの歩行軌跡から、第１の時刻と第２の時刻の間に直進しているか否かの判断をする手法を用いてもよいし、他の測位手段、例えばＧＰＳ、ＷｉＦｉ測位などによるユーザーの歩行軌跡から、直進しているか否かの判断をする手法を用いてもよい。さらに、進行方向判定部６２０は、磁気センサ等を用いて第１の時刻と第２の時刻の間に直進しているか否かの判断をしてもよい。
　制御部１８０は、進行方向判定部６２０の判定結果に応じて、ユーザーの進行方向が直進方向である期間を検知し、当該期間における角速度センサ１１２の出力信号に基づき角速度センサ１１２のオフセットをオフセット推定部１７０に推定させる。角速度センサ１１２は、歩行しているユーザーの進行方向が変化している期間において、進行方向の変化に起因する出力信号の変動と、ユーザーの歩行動作に起因する出力信号の変動とを重畳させた信号を出力する。
　オフセット推定部１７０は、このような出力信号に応じた積算角度の情報を受け取っても、ユーザーの歩行動作に起因する信号成分を分離することは困難なので、制御部１８０は、ユーザーが直進していることを条件に、オフセット推定部１７０のオフセット推定を実行させる。これによって、オフセット推定部１７０は、ユーザーの進行方向の変化に起因する出力信号の変動が重畳していない信号に基づき、オフセットを推定できるので、精度の高いオフセット推定を実行することができる。
　また、制御部１８０は、ユーザーの進行方向が直進方向ではない期間に角速度センサ１１２から出力された出力信号の一部または全部を用いずに、算出された角度情報に応じて角速度センサ１１２のオフセットをオフセット推定部１７０に推定させる。この場合、制御部１８０は、当該直進方向ではない期間におけるオフセット推定動作を停止して、オフセット推定部１７０の推定誤差の悪化を防止してもよい。また、制御部１８０は、進行方向が変化している期間は、進行方向が変化する前にオフセット推定部１７０が推定したオフセットを、オフセット推定部１７０から出力させてもよい。
　以上の本変形例のオフセット推定装置１００は、保持状態の変化またはユーザーの進行方向の検出結果に応じて、オフセット推定を実行するか否かを判断する。これによって、オフセット推定装置１００は、より精度の高いオフセット推定を実行することができる。
　以上の本実施形態のオフセット推定装置１００は、角速度センサ１１２からの出力が、加速度センサの変動に比べて小さくなっても、角速度センサ１１２の出力信号を時間積算することで、周期的な変動を有するか否かを判断することが容易になることを説明した。ここで、角速度センサ１１２は、ユーザーの歩行の状況によっては、周期的な変動を有するか否かを判断するのに十分な変動を出力する場合がある。このような場合、オフセット推定装置１００は、角速度センサ１１２の出力信号の変動を用いて（即ち、出力信号の時間積算なしに）、周期的な変動を有するか否かを判断してもよい。
　図７は、本実施形態に係るオフセット推定装置１００の第２の変形例を示す。本変形例のオフセット推定装置１００において、図２に示された本実施形態に係るオフセット推定装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例のオフセット推定装置１００は、図２に示された本実施形態に係るオフセット推定装置１００から角度情報算出部１６０を除いた構成例を示す。
　即ち、本変形例のオフセット推定部１７０は、取得部１２０に接続され、角速度センサ１１２の出力信号の変化に応じて当該角速度センサ１１２のオフセットを推定する。この場合、オフセット推定部１７０は、角速度センサ１１２の出力信号の変動が加速度センサの変動等に比べて小さい場合、一例として、ローパスフィルタなどの信号処理を実行することにより、角速度センサ１１２の変動が周期的な変動を有するか否かを判断することも可能である。
　より具体的には、オフセット推定部１７０は、角速度センサ１１２の出力信号に含まれる第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分に基づき、角速度センサ１１２のオフセットを推定する。この場合、オフセット推定部１７０は、第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分のレベルに応じて、角速度センサ１１２のオフセットを推定してよい。
　ここで、交流成分とは、例えば、携帯機器１０を保持するユーザの歩行動作および／または動き等に応じた出力の変動、波打ち、およびレベルの巡回等を意味し、角速度センサ１１２の熱雑音等は除くものとする。また、レベルの巡回とは、一例として、電圧レベルが変動している場合において、当該電圧レベルが、予め定められた電圧レベルを通過してから再び予め定められた電圧レベルに戻る過程を意味する。
　例えば、オフセット推定部１７０は、角速度センサ１１２の出力信号の周期的な変化パターンの一つの周期内（即ち、出力レベルが１回巡回する間）において、最大値、平均値、または最小値などの予め定められた値となる時刻を第１の時刻とする。そして、オフセット推定部１７０は、周期的な変化パターンの次の周期内において、角速度センサ１１２の出力信号が当該予め定められた値（即ち、第１の時刻を定めた電圧レベル）となる時刻を第２の時刻としてもよい。また、この場合において、オフセット推定部１７０は、角速度センサ１１２の出力信号に例えばローパスフィルタなどの信号処理を実行してから、第１の時刻、および第２の時刻を定めてもよい。
　角速度センサ出力信号および角速度センサ出力信号に予め定められた信号処理を施した信号等の周期的な時間変化パターンは、ユーザーの歩行動作に起因するので、オフセット推定部１７０は、このように、当該ユーザーの歩行動作に由来する信号に応じて、第１の時刻と第２の時刻を決定してよい。また、オフセット推定部１７０は、例えば、角加速度信号の最大値や最小値が検出されたタイミングに応じて、第１の時刻と第２の時刻を決定してもよい。
　オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻の間の角速度センサ１１２の各軸の出力を各々積算した積算値を、積算した時間または積算個数で除算することにより、角速度センサ１１２のオフセットを推定することができる。これに代えて、オフセット推定部１７０は、第１の時刻と第２の時刻の間の角速度センサ１１２の各軸の出力に応じた角加速度を算出し、算出に用いた時間間隔または積算個数で除算することにより、角速度センサ１１２のオフセットを推定してもよい。
　また、オフセット推定部１７０は、第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分のレベル平均を演算し、角速度センサ１１２のオフセットを推定してもよい。例えば、オフセット推定部１７０は、第１の交流成分の第１のピークから第２のピークまでのレベル平均を演算することによって、角速度センサ１１２のオフセットを推定する。ここで、第１のピークおよび第２のピークは、それぞれ第１の交流成分の極大値または極小値でよい。
　なお、本実施形態に係るオフセット推定装置１００の第２の変形例において、角速度センサ１１２が第１の交流成分を出力信号に含むことを説明した。ここで、第１の交流成分を積分（積算）すると、角速度センサ１１２が出力する角度情報となる。即ち、図２および図６で説明した本実施形態のオフセット推定装置１００が備える角度情報算出部１６０は、第１の交流成分を積分した第２の交流成分のレベルを角度情報として算出する。
　即ち、第１の交流成分または第２の交流成分は、ユーザーの動きに同期する成分である。また、第１の交流成分または第２の交流成分は、ユーザーの歩行動作に同期する成分である。
　したがって、この場合、オフセット推定部１７０は、第１の交流成分のレベルが巡回する期間における第１の交流成分を積分した第２の交流成分のレベルに応じて、角速度センサ１１２のオフセットを推定することになる。即ち、例えば、オフセット推定部１７０は、第２の交流成分のレベルが巡回する期間における角度情報の変化量から、オフセットを推定する。
　より具体的には、オフセット推定部１７０は、角度情報のうち、第２の交流成分が第１のピークを有する第１のレベルから第２の交流成分が第２のピークを有する第２のレベルまでの差分から、オフセットを推定する。ここで、第１のピークおよび第２のピークは、それぞれ第２の交流成分の極大値または極小値であってよい。
　図８は、本実施形態に係るオフセット推定装置１００として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、例えば、携帯機器１０の内部に搭載される。これに代えて、コンピュータ１９００は、携帯機器１０の外部に備えられ、携帯機器１０からのセンサ出力を受信して、オフセット推定結果等を携帯機器１０に送信してもよい。この場合、コンピュータ１９００は、一例として、携帯機器１０と無線で送受信する。
　コンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、および表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、記憶部２０４０、入出力部２０６０と、ＲＯＭ２０１０と、カードスロット２０５０と、入出力チップ２０７０とを備える。
　ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００およびグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０およびＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
　入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、記憶部２０４０、入出力部２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。記憶部２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラムおよびデータを格納する。記憶部２０４０は、不揮発性メモリであり、例えば、フラッシュメモリまたはハードディスク等である。
　入出力部２０６０は、コネクタ２０９５と接続され、外部とプログラムまたはデータを送受信し、ＲＡＭ２０２０を介して記憶部２０４０に提供する。入出力部２０６０は、規格化されたコネクタおよび通信方式で外部と送受信してよく、この場合、入出力部２０６０は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＨＤＭＩ（登録商標）、またはＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）等の規格を用いてよい。また、入出力部２０６０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信規格を用いて外部と送受信してもよい。
　また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、カードスロット２０５０、および入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。カードスロット２０５０は、メモリカード２０９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介して記憶部２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、カードスロット２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続してもよい。
　ＲＡＭ２０２０を介して記憶部２０４０に提供されるプログラムは、入出力部２０６０を介して、またはメモリカード２０９０等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内の記憶部２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
　プログラムは、コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を取得部１２０、保持状態判定部１３０、歩行動作検出部１４０、パターン記憶部１５０、角度情報算出部１６０、オフセット推定部１７０、制御部１８０、保持状態変化検知部６１０、および進行方向判定部６２０として機能させる。
　プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である取得部１２０、保持状態判定部１３０、歩行動作検出部１４０、パターン記憶部１５０、角度情報算出部１６０、オフセット推定部１７０、制御部１８０、保持状態変化検知部６１０、および進行方向判定部６２０として機能させる。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有のオフセット推定装置１００が構築される。
　一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、記憶部２０４０、メモリカード２０９０、または入出力部２０６０を介して接続される記憶装置等に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
　また、ＣＰＵ２０００は、記憶部２０４０、メモリカード２０９０、または入出力部２０６０を介して接続される記憶装置等に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。
　また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
　また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、予め定められた条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
　以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、メモリカード２０９０の他に、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）、またはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０　携帯機器、１２　表示部、１００　オフセット推定装置、１１０　センサ、１１２　角速度センサ、１２０　取得部、１３０　保持状態判定部、１３２　算出部、１３４　特徴量対応判定部、１４０　歩行動作検出部、１５０　パターン記憶部、１６０　角度情報算出部、１７０　オフセット推定部、１８０　制御部、６１０　保持状態変化検知部、６２０　進行方向判定部、１９００　コンピュータ、２０００　ＣＰＵ、２０１０　ＲＯＭ、２０２０　ＲＡＭ、２０３０　通信インターフェイス、２０４０　記憶部、２０５０　カードスロット、２０６０　入出力部、２０７０　入出力チップ、２０７５　グラフィック・コントローラ、２０８０　表示装置、２０８２　ホスト・コントローラ、２０８４　入出力コントローラ、２０９０　メモリカード、２０９５　コネクタ

Claims (32)

  1. 　携帯機器に搭載される角速度センサの出力信号を取得する取得部と、
    　前記角速度センサの出力信号に含まれる第１の交流成分のレベルが巡回する期間における前記第１の交流成分に基づき、前記角速度センサのオフセットを推定するオフセット推定部と、
    　を備えるオフセット推定装置。
  2. 　前記オフセット推定部は、前記第１の交流成分のレベルが巡回する期間における前記第１の交流成分のレベルに応じて、前記角速度センサのオフセットを推定する請求項１に記載のオフセット推定装置。
  3. 　前記オフセット推定部は、
    　前記第１の交流成分のレベルが巡回する期間における前記第１の交流成分のレベル平均を演算し、前記オフセットを推定する請求項２に記載のオフセット推定装置。
  4. 　前記オフセット推定部は、
    　前記第１の交流成分の第１のピークから第２のピークまでのレベル平均を演算する請求項３に記載のオフセット推定装置。
  5. 　前記第１のピークおよび前記第２のピークは、それぞれ前記第１の交流成分の極大値または極小値である請求項４に記載のオフセット推定装置。
  6. 　前記オフセット推定部は、前記第１の交流成分のレベルが巡回する期間における前記第１の交流成分を積分した第２の交流成分のレベルに応じて、前記角速度センサのオフセットを推定する請求項１に記載のオフセット推定装置。
  7. 　前記角速度センサの出力信号から角度情報を算出する角度情報算出部を備え、
    　前記角度情報算出部は、前記第１の交流成分を積分して前記第２の交流成分を算出する請求項６に記載のオフセット推定装置。
  8. 　前記オフセット推定部は、
    　前記第２の交流成分のレベルが巡回する期間における前記角度情報の変化量から、前記オフセットを推定する請求項７に記載のオフセット推定装置。
  9. 　前記オフセット推定部は、
    　前記角度情報のうち、前記第２の交流成分が第１のピークを有する第１のレベルから前記第２の交流成分が第２のピークを有する第２のレベルまでの差分から、前記オフセットを推定する請求項８に記載のオフセット推定装置。
  10. 　前記第１のピークおよび前記第２のピークは、それぞれ前記第２の交流成分の極大値または極小値である請求項９に記載のオフセット推定装置。
  11. 　前記オフセット推定部は、
    　前記角度情報のうち、周期的な変化パターンを有する期間における角度情報の変化に応じて前記角速度センサのオフセットを推定する請求項７に記載のオフセット推定装置。
  12. 　前記オフセット推定部は、前記周期的な変化パターンを有する期間内の相異なる時刻である第１の時刻と第２の時刻の角度情報に応じて前記角速度センサのオフセットを推定し、
    　前記第１の時刻の角度情報と前記第２の時刻の角度情報の位相は、前記周期的な変化パターンにおいて略同位相である請求項１１に記載のオフセット推定装置。
  13. 　前記周期的な変化パターンを有する期間における前記角度情報は、前記携帯機器のユーザーの歩行動作における前記角速度センサの出力信号から算出された角度情報である請求項１２に記載のオフセット推定装置。
  14. 　前記携帯機器のユーザーの歩行動作を検出する歩行動作検出部を備える請求項１２または１３に記載のオフセット推定装置。
  15. 　前記オフセット推定部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻を、前記歩行動作検出部の出力に応じて決定する請求項１４に記載のオフセット推定装置。
  16. 　前記オフセット推定部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻の時間間隔を、前記ユーザーの歩数の時間間隔とする請求項１４または１５に記載のオフセット推定装置。
  17. 　前記オフセット推定部は、前記ユーザーの歩数の時間間隔を、前記ユーザーの歩行動作周期の略定数倍の時間間隔とする請求項１６に記載のオフセット推定装置。
  18. 　前記オフセット推定部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻が、前記ユーザーの歩行動作が行われた期間内の時刻とする請求項１４から１７の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  19. 　前記角度情報算出部は、前記角速度センサの出力信号を時間積算することで角度情報を算出する請求項１１から１８の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  20. 　前記携帯機器の保持状態を判定する保持状態判定部と、
    　前記オフセット推定部が、前記保持状態判定部の判定結果に応じて前記角速度センサのオフセットを推定するか否かを制御する制御部と
    　を備える請求項１１から１９の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  21. 　前記角速度センサは、前記携帯機器の複数の回転軸の角速度を検出し、
    　前記制御部は、前記保持状態判定部の判定結果に応じた前記角速度センサのオフセットを前記オフセット推定部に推定させる請求項２０に記載のオフセット推定装置。
  22. 　前記オフセット推定部は、前記角速度センサの各回転軸のオフセットを推定し、
    　前記制御部は、前記保持状態判定部の判定結果に応じた回転軸を選択し、当該選択した回転軸のオフセット推定結果を前記オフセット推定部から出力させる請求項２１に記載のオフセット推定装置。
  23. 　前記制御部は、前記保持状態判定部の判定結果に応じて前記携帯機器の保持状態の変化がない期間を検出し、当該期間における前記角速度センサの出力信号に基づき前記角速度センサのオフセットを前記オフセット推定部に推定させる請求項２０から２２の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  24. 　前記携帯機器の保持状態の変化を検知する保持状態変化検知部を備え、
    　前記制御部は、前記保持状態変化検知部の検知結果に応じて、前記オフセット推定部が前記角速度センサのオフセットを推定するか否かを制御する請求項２０から２２の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  25. 　前記制御部は、前記保持状態変化検知部の検知結果に応じて前記携帯機器の保持状態の変化がない期間を検出し、当該期間における前記角速度センサの出力信号に基づき前記角速度センサのオフセットを前記オフセット推定部に推定させる請求項２４に記載のオフセット推定装置。
  26. 　ユーザーの進行方向を判定する進行方向判定部を備え、
    　前記制御部は、前記進行方向判定部の判定結果に応じて、ユーザーの進行方向が直進方向である期間を検知し、当該期間における前記角速度センサの出力信号に基づき前記角速度センサのオフセットを前記オフセット推定部に推定させる請求項２０から２５の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  27. 　前記制御部は、ユーザーの進行方向が直進方向ではない期間に前記角速度センサから出力された出力信号の一部または全部を用いずに、算出された角度情報に応じて前記角速度センサのオフセットを前記オフセット推定部に推定させる請求項２６に記載のオフセット推定装置。
  28. 　前記角度情報算出部は、前記角度情報から、前記周期的な変化パターンを検出するパターン検出部を有する請求項１１から２７の何れか一項に記載のオフセット推定装置。
  29. 　前記第１の交流成分または前記第２の交流成分は、ユーザーの動きに同期する成分である請求項６から２８のいずれか一項に記載のオフセット推定装置。
  30. 　前記第１の交流成分または前記第２の交流成分は、ユーザーの歩行動作に同期する成分である請求項６から２９のいずれか一項に記載のオフセット推定装置。
  31. 　携帯機器に搭載される角速度センサの出力信号を取得することと、
    　前記角速度センサの出力信号に含まれる第１の交流成分のレベルが巡回する期間における前記第１の交流成分に基づき、前記角速度センサのオフセットを推定することと、
    　を備えるオフセット推定方法。
  32. 　コンピュータを、請求項１から３０のいずれか一項に記載のオフセット推定装置として機能させるプログラム。
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