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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5901006
(24)【登録日】2016年3月18日
(45)【発行日】2016年4月6日
(54)【発明の名称】手持ち全地球位置決定システムデバイス
(51)【国際特許分類】
G01S 19/35 20100101AFI20160324BHJP
G01S 19/45 20100101ALI20160324BHJP
G01S 19/40 20100101ALI20160324BHJP
【ＦＩ】
G01S19/35
G01S19/45
G01S19/40
【請求項の数】34
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2011-186384(P2011-186384)
(22)【出願日】2011年8月29日
(65)【公開番号】特開2012-47746(P2012-47746A)
(43)【公開日】2012年3月8日
【審査請求日】2014年8月13日
(31)【優先権主張番号】12/871,705
(32)【優先日】2010年8月30日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】510001320
【氏名又は名称】ジャバド ジーエヌエスエス， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100062409
【弁理士】
【氏名又は名称】安村 高明
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(72)【発明者】
【氏名】ジャバド アシュイェー
(72)【発明者】
【氏名】レフ ビー． ラポポート
(72)【発明者】
【氏名】ミカイル グリブコフ
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー グリブコフ
【審査官】
目黒 大地
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００１−５０３１３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２１０３３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−１３９８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５６７２８２０（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２００３−３１５８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０２６８３９２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｓ５／００−５／１４
１９／００−１９／５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
関心のある地点に対する位置データを決定するための装置であって、該装置は、
ハウジングと、
ユーザーが該装置の位置決定をすることを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、該ハウジングと一体化したディスプレイスクリーンと、
複数の衛星から位置データを受信するための、該ハウジングと一体化したＧＮＳＳアンテナと、
ベースステーションから該位置データに関する位置決定支援データを受信するための、該ハウジングと一体化した少なくとも１つの通信アンテナと、
該ハウジング内にあり、該ＧＮＳＳアンテナに結合された少なくとも１つの受信器と、
該ハウジング内にあり、水平に対する該ハウジングの位置に基づいて該ハウジングの配向データを生成するための配向回路と、
該ハウジング内にあり、該ディスプレイスクリーン上の表示のために該関心のある地点に関係するイメージデータを得るための底部カメラであって、該底部カメラは、該装置の底面に配置されている、底部カメラと、
該少なくとも１つの受信器と該底部カメラと該配向回路とに結合された位置決定回路と
を含み、
該位置決定回路は、
該イメージデータに基づいてＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間のアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該ＧＮＳＳアンテナの高さの推定と、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間の該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を行う、装置。
ハウジングと、
ユーザーが該装置の位置決定をすることを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、該ハウジングと一体化したディスプレイスクリーンと、
複数の衛星から位置データを受信するための、該ハウジングと一体化したＧＮＳＳアンテナと、
ベースステーションから該位置データに関する位置決定支援データを受信するための、該ハウジングと一体化した少なくとも１つの通信アンテナと、
該ハウジング内にあり、該ＧＮＳＳアンテナに結合された少なくとも１つの受信器と、
該ハウジング内にあり、水平に対する該ハウジングの位置に基づいて該ハウジングの配向データを生成するための配向回路と、
該ハウジング内にあり、該ディスプレイスクリーン上の表示のために該関心のある地点に関係するイメージデータを得るための底部カメラであって、該底部カメラは、該装置の底面に配置されている、底部カメラと、
該少なくとも１つの受信器と該底部カメラと該配向回路とに結合された位置決定回路と
を含み、
該位置決定回路は、
該イメージデータに基づいてＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間のアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該ＧＮＳＳアンテナの高さの推定と、該底部カメラの光学軸と該関心のある地点との間の該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を行う、装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの通信アンテナは、ＧＳＭアンテナと、ＵＨＦアンテナと、ＷｉＦｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナとからなるグループから選択されるアンテナである、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記少なくとも１つの通信アンテナは、３つの通信アンテナを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記ＧＮＳＳアンテナの配向は、前記ディスプレイに対して実質的に直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
第２のＧＮＳＳアンテナを接続するための、前記ハウジングと一体化したＧＮＳＳアンテナコネクターをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
少なくとも１つのハンドグリップをさらに含み、該少なくとも１つのハンドグリップは、前記ユーザーが前記装置を実質的に該ユーザーの目のレベルに保持することを可能にする、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
一脚コネクターをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
ショルダーストラップをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記ＧＮＳＳアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
少なくとも１つのハンドグリップをさらに含み、該少なくとも１つのハンドグリップは、ユーザーが、前記少なくとも１つの通信アンテナによって前記位置決定支援データを受信することと実質的に干渉することなしに、該少なくとも１つのハンドグリップをつかむことを可能にするように、該少なくとも１つの通信アンテナに対して位置決定をされる、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
前記イメージデータは、メモリー内に格納される、請求項１に記載の装置。
【請求項13】
前記イメージデータは、前記装置の配向および位置データを決定するための、前記関心のある地点に関する情報を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
ＧＮＳＳ信号に対して透明である、前記ハウジングのＧＮＳＳアンテナカバーをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項15】
前記ディスプレイスクリーンは、前記ユーザーが前記装置を使うときに該ディスプレイスクリーンが該ユーザーに面するように構成されるように、前記ハウジングと一体化している、請求項１に記載の装置。
【請求項16】
ヘッドセットと、
スピーカと、
マイクロフォンと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
スピーカと、
マイクロフォンと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項17】
前記底部カメラおよび前記マイクロフォンは、ユーザーの入力なしに動作し始める、請求項１６に記載の装置。
【請求項18】
前記マイクロフォンは、前記ユーザーからの音声コメントを記録するために動作可能である、請求項１７に記載の装置。
【請求項19】
ユーザーが前記関心のある地点に対して前記装置の位置決定をすることを支援するための、前記ハウジングと一体化した配向指示器をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項20】
前記イメージデータは、少なくとも１つのイメージを含み、該少なくとも１つのイメージは、前記装置から観察される前記関心のある地点の光景を表す、請求項１に記載の装置。
【請求項21】
前記配向データは、水平と平行の平面に対して前記装置の配向を表す、請求項１に記載の装置。
【請求項22】
手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するためのコンピュータインプリメント方法であって、該コンピュータインプリメント方法は、
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信することであって、該少なくとも１つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、ことと、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信することと、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させることと、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信することと、
少なくとも１つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信することと、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を含む、コンピュータインプリメント方法。
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信することであって、該少なくとも１つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、ことと、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信することと、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させることと、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信することと、
少なくとも１つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信することと、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を含む、コンピュータインプリメント方法。
【請求項23】
前記ＧＮＳＳアンテナの高さの推定は、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項２２に記載のコンピュータインプリメント方法。
【請求項24】
前記アラインメントエラーは、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項２２に記載のコンピュータインプリメント方法。
【請求項25】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記ＧＮＳＳアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項２２に記載のコンピュータインプリメント方法。
【請求項26】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項２２に記載のコンピュータインプリメント方法。
【請求項27】
手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するための実行可能な命令を用いてコード化されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該命令は、
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信するための命令であって、該少なくとも１つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、命令と、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信するための命令と、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させるための命令と、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信するための命令と、
少なくとも１つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信するための命令と、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定するための命令と、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定するための命令と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定するための命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信するための命令であって、該少なくとも１つのイメージセンサーは、底部イメージセンサーを含み、該底部イメージセンサーは、該手持ちデバイスの底面に配置されている、命令と、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信するための命令と、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスの位置決定をすることを支援させるための命令と、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信するための命令と、
少なくとも１つの通信アンテナによって、ベースステーションから位置決定支援データを受信するための命令と、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定するための命令と、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定するための命令と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定するための命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項28】
前記ＧＮＳＳアンテナの高さの推定は、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項２７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項29】
前記アラインメントエラーは、前記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、請求項２７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項30】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定するために、前記ＧＮＳＳアンテナによって受信される前記位置データと比較するための、前記ベースステーションの未処理の位置データを含む、請求項２７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項31】
前記位置決定支援データは、前記関心のある地点の位置を決定することにおいて前記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、請求項２７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項32】
前記底部カメラの光学軸は、前記ＧＮＳＳアンテナを通して進む、請求項１に記載の装置。
【請求項33】
前記底部イメージセンサーの光学軸は、前記ＧＮＳＳアンテナを通して進む、請求項２２に記載のコンピュータインプリメント方法。
【請求項34】
前記底部イメージセンサーの光学軸は、前記ＧＮＳＳアンテナを通して進む、請求項２７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（技術の分野）本発明は、全地球位置決定システム（ＧＰＳ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、および他の衛星ナビゲーションおよび位置決定システムを含むポータブル全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）に関する。
【背景技術】
【0002】
（発明の背景）現代、ＧＮＳＳ情報を利用する用途の数は、急速に増加している。例えば、ＧＮＳＳ情報は、測地学者にとって貴重なツールである。測地学者は、一般的に、地球上のいろいろな場所の関心のある地点、または、その周辺の位置を決定するためにＧＮＳＳデバイスを使う。しばしば、これらの関心のある地点は、アクセスすることが難しい離れた目的地に位置する。従って、小型で、持ち運びやすい位置決定デバイスが望ましい。
【0003】
ＧＮＳＳ受信器は、ＧＮＳＳ衛星からデータを受信することによって動く。ミリメートルおよびセンチメートルレベルの精度を達成するために、少なくとも２つのＧＮＳＳ受信器が必要とされる。１つの受信器は、位置が既知であるサイトに位置決定される。第２の受信器は、位置が決定される必要があるサイトに位置決定される。第１の受信器からの測定は、第２の受信器でＧＮＳＳシステムのエラーを補正するように使われる。処理後のモードにおいて、両方の受信器からのデータは、格納され得、そして次に処理するためにコンピュータに転送され得る。代替的に、第１の受信器、すなわち、既知の受信器からの補正は、リアルタイムで（無線モデム、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）等を介して）未知の受信器に伝送され得、未知の受信器の正確な位置がリアルタイムで決定される。
【0004】
ＧＮＳＳ受信器は、典型的に、ＧＮＳＳアンテナ、信号処理セクション、ディスプレイおよびコントロールセクション、（リアルタイム処理のための）データ通信セクション、バッテリー、および充電器を含む。これらのセクションのある程度の統合は、通常に、手持ちポータブルユニットのために望ましい。
【0005】
ポータブルＧＮＳＳユニットのもう１つの挑戦は、位置測定のために、関心のある地点上のＧＮＳＳアンテナを正確に位置決定することである。以前、別個の三脚のような大きい設備または他の外部ハードウェアは、アンテナを「水平にする」ために使われた。他のシステムにおいて、軽量で低精度のアンテナが使われた。このようなデバイスは、大きく、かつ持ち運ぶのが難しい。従って、ポータブルＧＮＳＳ位置決定デバイスがより小型になったとしても、これらのデバイス、付加的な大きい位置決定設備を必要とする欠点を被る。
【0006】
従って、高精度の用途のために、従来のＧＮＳＳシステムに対して必要とされるさまざまな部品を収容するための複数のユニットの使用、およびユニットを連結するためのケーブルおよびコネクターに対する要件は、可搬性、信頼性、および耐久性について問題を生成する。加えて、このシステムは、製造および組み立てに費用が多くかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
それゆえ、従来のデバイスのこれらの不利点を克服する、高精度で、ポータブルで、完全に手持ちのＧＮＳＳデバイスが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（本開示の簡単な要約）本開示の実施形態は、関心のある地点に対する位置データを決定するための手持ちＧＮＳＳデバイスを対象とする。デバイスは、ハウジングと、ユーザーがデバイスを保持することを可能にするための、ハウジングと一体のハンドグリップと、ユーザーがデバイスを位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、ハウジングと一体のディスプレイスクリーンとを含む。デバイスは、ＧＮＳＳアンテナと、少なくとも１つの通信アンテナとをさらに含み、これらの両方がハウジングと一体である。ＧＮＳＳアンテナは、複数の衛星から位置データを受信する。１つ以上の通信アンテナは、ベースステーションから位置データに関する位置決定支援データを受信する。ＧＮＳＳアンテナは、第１のアンテナパターンを有し、少なくとも１つの通信アンテナは、第２のパターンを有する。ＧＮＳＳアンテナおよび通信アンテナ（複数の通信アンテナ）は、第１および第２のパターンが実質的に分かれるように構成される。
【0009】
ハウジング内で、ＧＮＳＳアンテナに連結されるのは、少なくとも１つの受信器である。さらに、デバイスは、ハウジング内に、水平に対するハウジングの位置に基づいてハウジングの配向データを生成するための配向回路と、ディスプレイスクリーン上の表示に対して関心のある地点に関係するイメージデータを得るためのイメージング回路と、位置決定回路であって、少なくとも位置データ、位置決定支援データ、配向データ、およびイメージデータに基づいて、関心のある地点に対する位置を決定するための、少なくとも１つの受信器、イメージング回路、および配向回路に連結される位置決定回路とを含む。
【0010】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。（項目１） 関心のある地点に対する位置データを決定するための装置であって、該装置は、
ハウジングと
ユーザーが該装置を保持することを可能にするための、該ハウジングと一体化した少なくとも１つのハンドグリップと、
ユーザーが該装置を位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、該ハウジングと一体化したディスプレイスクリーンと、
複数の衛星から位置データを受信するための第１のパターンを有する、該ハウジングと一体化したＧＮＳＳアンテナと、
ベースステーションから該位置データに関する位置決定支援データを受信するための、該ハウジングと一体の少なくとも１つの通信アンテナであって、該少なくとも１つの通信アンテナが、第２のパターンを有し、該ＧＮＳＳアンテナおよび該少なくとも１つの通信アンテナが、該第１および第２のパターンが実質的に分かれるように構成される、少なくとも１つの通信アンテナと、
該ハウジング内で該ＧＮＳＳアンテナに連結される少なくとも１つの受信器と、
該ハウジング内で水平に対するハウジングの位置に基づいて該ハウジングの配向データを生成するための配向回路と、
該ハウジング内で該ディスプレイスクリーン上の表示に対して該関心のある地点に関係するイメージデータを得るためのイメージング回路と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該イメージデータとに基づいて、該興味のポインに対する位置を決定するための、該少なくとも１つの受信器と、該イメージング回路と、該配向回路とに連結される位置決定回路と
を含む、装置。
（項目２） 上記少なくとも１つの通信アンテナは、ＧＳＭアンテナと、ＵＨＦアンテナと、ＷｉＦｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナとからなるグループから選択されるアンテナである、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目３） 上記少なくとも１つの通信アンテナは、３つの通信アンテナを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目４） 上記ＧＮＳＳアンテナの配向は、上記ディスプレイに対して実質的に直交する、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目５） 第２のＧＮＳＳアンテナを接続するために、上記ハウジングを一体のＧＮＳＳアンテナコネクターをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目６） 上記少なくとも１つのハンドグリップは、上記ユーザーが上記装置を実質的に該ユーザーの目のレベルに保持することを可能にする、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目７） 一脚コネクターをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目８） ショルダーストラップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目９） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記ＧＮＳＳアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１０） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１１） 上記少なくとも１つのハンドグリップは、ユーザーが、上記少なくとも１つの通信アンテナによって上記位置決定支援データを受信することと実質的に干渉しなくて該少なくとも１つのハンドルグリップをつかむことを可能にするように、該少なくとも１つの通信アンテナに対して位置決定される、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１２） 上記イメージング回路は、上記関心のある地点のイメージデータを取得するための、上記ハウジングと一体の光学センサーを含み、該イメージデータが、メモリー内に格納される、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１３） 上記イメージデータは、上記装置の配向および位置データを決定するための、上記関心のある地点に関する情報を含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１４） 上記ハウジングのＧＮＳＳアンテナカバーは、ＧＮＳＳ信号に対して透明である、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１５） 上記ディスプレイスクリーンは、上記ユーザーが上記装置を使うときに該ディスプレイスクリーンが該ユーザーに面するように、上記ハウジングと一体である、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１６）
ヘッドセットと、
スピーカと、
マイクロフォンと
をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１７） 上記イメージング回路および上記マイクロフォンは、ユーザーの入力なしに動作し始める、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１８） 上記マイクロフォンは、上記ユーザーからの音声コメントを記録するために動作可能である、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１９） ユーザーが上記関心のある地点に対して上記装置を位置決定するのを支援するための、上記ハウジングと一体の配向指示器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目２０） 上記イメージデータは、少なくとも１つのイメージを含み、該少なくとも１つのイメージは、上記装置から観察される上記関心のある地点の光景を表す、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目２１） 上記配向データは、水平線と平行の平面に対して上記装置の配向を表す、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目２２） 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するためのコンピュータインプリメント方法であって、該コンピュータインプリメント方法は、
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信することと、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信することと、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスを位置決定するのを支援させることと、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信することと、
少なくとも１つの通信アンテナによって、参照ステーションから位置決定支援データを受信することと、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定することと、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定することと、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定することと
を含む、コンピュータインプリメント方法。
（項目２３） 上記ＧＮＳＳアンテナの高さの推定は、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
（項目２４） 上記アラインメントエラーは、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
（項目２５） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記ＧＮＳＳアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
（項目２６） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーに対して補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータインプリメント方法。
（項目２７） 手持ちデバイスによって関心のある地点の位置を決定するための実行可能な命令を用いてコード化されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該命令は、
少なくとも１つのイメージセンサーからイメージデータを受信するための命令と、
少なくとも１つの配向センサーから配向データを受信するための命令と、
該デバイス上の、該イメージデータおよび該配向データの表示のディスプレイに、ユーザーが該デバイスを位置決定するのを支援させるための命令と、
ＧＮＳＳアンテナによって、複数の衛星から位置データを受信するための命令と、
少なくとも１つの通信アンテナによって、参照ステーションから位置決定支援データを受信するための命令と、
該イメージデータに基づいて、ＧＮＳＳアンテナの高さの推定を決定するための命令と、
該イメージデータに基づいて、該手持ちデバイスおよび該関心のある地点に関連するアラインメントエラーを決定するための命令と、
少なくとも該位置データと、該位置決定支援データと、該配向データと、該アンテナの高さの推定と、該アラインメントエラーとに基づいて、該関心のある地点の位置を決定するための命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
（項目２８） 上記ＧＮＳＳアンテナの高さの推定は、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
（項目２９） 上記アラインメントエラーは、上記イメージデータのピクセルを分析することに基づいて決定される、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
（項目３０） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するために、上記ＧＮＳＳアンテナによって受信される上記位置データと比較するための、上記ベースステーションの未処理の位置データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
（項目３１） 上記位置決定支援データは、上記関心のある地点の上記位置を決定するのにおいて上記位置データのエラーを補償するための補正データを含む、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0011】
（摘要）関心のある地点に対する位置データを決定するための手持ちＧＮＳＳデバイスが提供される。デバイスは、ハウジングと、ユーザーがデバイスを保持することを可能にするための、ハウジングと一体のハンドグリップと、ユーザーがデバイスを位置決定するのを支援するようにイメージデータおよび配向データを表示するための、ハウジングと一体のディスプレイスクリーンとを含む。デバイスは、ＧＮＳＳアンテナと、少なくとも１つの通信アンテナとをさらに含み、両方のアンテナがハウジングと一体である。ＧＮＳＳアンテナは、複数の衛星から位置データを受信する。１つ以上の通信アンテナは、ベースステーションから位置データに関する位置決定支援データを受信する。ＧＮＳＳアンテナは、第１のアンテナパターンを有し、少なくとも１つの通信アンテナは、第２のパターンを有する。ＧＮＳＳアンテナおよび通信アンテナ（複数の通信アンテナ）は、第１および第２のパターンが実質的に分かれるように構成される。ハウジング内に、ＧＮＳＳアンテナに連結されるのは、少なくとも１つの受信器である。さらに、デバイスは、ハウジング内に、水平に関するハウジングの位置に基づいてハウジングの配向データを生成するための配向回路と、ディスプレイスクリーン上の表示に対して関心のある地点に関係するイメージデータを得るためのイメージング回路と、少なくとも位置データ、位置決定支援データ、配向データ、およびイメージデータに基づいて、関心のある地点に対する位置を決定するための、少なくとも１つの受信器、イメージング回路、および配向回路に連結される位置決定回路とを含む。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下の説明において、参照は、本発明の一部分を形成し、かつ本発明のいくつかの実施形態を例示する添付の図面に加えられる。他の実施形態が利用され得、そして構造的かつ動作的な変化が本発明の範囲から離れることなしに加えられ得ることは理解され得る。異なる図面における同じ参照記号の使用は、類似または同一のアイテムを示す。
【0014】
（本発明の詳細な説明）以下の説明は、当業者がさまざまな実施形態を構成し、かつ使用することを可能にするように示される。具体的なデバイス、技術および用途の説明は、単に例として提供される。本明細書に記述される例に対するさまざまな補正は、容易に当業者にとって明白であり、本明細書に規定される一般的な原理は、請求されるような本発明の真意および範囲から離れることなしに他の例および用途に適用され得る。従って、さまざまな実施形態は、本明細書に記述され、かつ示される例に限定されるつもりではなく、特許請求の範囲と矛盾しない範囲に与えられるべきである。
【0015】
本発明の実施形態は、ＧＮＳＳアンテナおよび通信アンテナを単一のハウジング内に取り付けることに関する。通信アンテナは、米国特許出願第１２／３６０，８０８に記述されるように、固定されたまたはモバイルのベーストランシーバーから差分補正データを受信するためであり、上記文献が、本発明の譲受人に譲渡され、全目的のためにその全体として参照することよって本明細書に組み込まれる。差分補正データは、例えば、測定された衛星の擬似範囲と実際の擬似範囲との間の差を含み得る。ベースステーションから受信されるこの補正データは、衛星から受信されるＧＮＳＳデータ内のエラーを削除するのを助け得る。代替的に、または加えて、通信アンテナは、移動するベーストランシーバーから未処理の範囲データを受信し得る。通信アンテナによって受信される未処理の位置決定データは、例えば、ベースの座標、およびベーストランシーバーで受信される衛星信号のキャリア位相およびベーストランシーバーに対する衛星の擬似範囲のような他の未処理のデータであり得る。
【0016】
さらに、第２のナビゲーションアンテナは、もし状況および／または配向が、第１のＧＮＳＳアンテナが強いＧＮＳＳ信号を受信することを不可能にする場合、主要なナビゲーションアンテナとして機能するように手持ちＧＮＳＳデバイスに接続され得る。
【0017】
通信アンテナは、そのアンテナパターンがＧＮＳＳアンテナのアンテナパターンと実質的に分かれるように構成され、それにより、アンテナ間の相互干渉が最小またはほぼ最小である。本明細書に使われる場合、「実質的な」分離は、図１に示されるように、通信アンテナをＧＮＳＳアンテナのメイングランド平面以下に位置決定することによって達成され得る。本発明の実施形態に従って、実質的な分離は、通信アンテナとＧＮＳＳアンテナとの間の干渉を４０ｄＢほど大きく減衰する。さらに、通信アンテナおよびＧＮＳＳアンテナは、ＧＮＳＳデバイスを保持するユーザーの体が実質的にＧＮＳＳ信号と干渉しないように配置される。
【0018】
さらに、上に留意されるように、ＧＮＳＳベースのデバイスを用いて、所与の地点の位置を正しく測定するために、ＧＮＳＳアンテナは、関心のある地点の位置が正確に決定され得るように正確に位置決定されなければならない。このような方式でＧＮＳＳデバイスを位置決定するために、三脚のような外部のハードウェアが一般的に使われる。このようなハードウェアは、大きく、かつ持ち運ぶことが難しい。従って、本発明の実施形態に従って、単一ユニットのハウジング内に含まれる小型の位置決定ツールは、ポータブルの手持ちＧＮＳＳデバイスに対して有用である。
【0019】
このように、さまざまな実施形態は、手持ちＧＮＳＳデバイスに関して以下に記述される。手持ちＧＮＳＳデバイスは、カメラ、距離センサー、水平センサーのようなさまざまなセンサーを含み得る。ディスプレイの構成要素はまた、外部の位置決定設備（例えば、三脚または柱）の補助なしに、ユーザーがデバイスを位置決定することを支援するために含まれ得る。
【0020】
図１は、代表的な手持ちＧＮＳＳデバイス１００を例示する。手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、単一のハウジング１０２を利用する。いくつかのＧＮＳＳ構成要素は、ハウジング１０２と一体であり、それらが、ハウジング内にあり、またはハウジングに確実に取り付けられる。確実に取り付けられた構成要素は、取り外し可能であり得る。ハウジング１０２は、ユーザーが典型的なカメラを保持し得る方法に類似して手持ちＧＮＳＳデバイス１００を保持することを可能にする。一例において、ハウジング１０２は、複数のＧＮＳＳ衛星によって伝送され、かつ位置を決定するために手持ちＧＮＳＳデバイス１００によって使われる信号を受信し得るＧＮＳＳアンテナ８０２（図８に示される）をカバーするためのＧＮＳＳアンテナカバー１０４を含み得る。ＧＮＳＳアンテナ８０２は、ハウジング１０２と一体であり、それが、ハウジング１０２内、ＧＮＳＳアンテナカバー１０４下にある。
【0021】
一例において、ＧＮＳＳアンテナ８０２は、少なくとも４つのＧＮＳＳ衛星によって伝送される信号を受信し得る。図１によって示される例において、ＧＮＳＳアンテナカバー１０４は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の上側面上に位置する。代表的な手持ちＧＮＳＳデバイス１００の上側面図が、図５に例示される。
【0022】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、ハウジング１０２と一体の通信アンテナ１０６のためのカバーをさらに含む。本発明の実施形態において、通信アンテナ１０６のためのカバーの真下に囲まれるＧＳＭ、ＵＨＦ、およびＷｉＦｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナを含むこのような３つの通信アンテナがあり得る。
【0023】
代表的な手持ちＧＮＳＳデバイス１００の分解組立図が、図８に示される。通信アンテナ８０６は、カバー１０６の真下に位置決定される。ＧＳＭおよびＵＨＦアンテナは、片方向のみの通信アンテナであり得る。言い換えると、ＧＳＭおよびＵＨＦアンテナは、信号を受信するのみのために使われ得、むしろ信号を伝送しないかもしれない。ＷｉＦｉアンテナは、双方向通信を可能にし得る。通信アンテナ８０６は、ベーストランシーバーからの差分補正データまたは未処理の位置決定データのような位置決定支援データを受信する。
【0025】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、少なくとも１つのハンドグリップ１０８をさらに含み得る。図１に示される例において、２つのハンドグリップ１０８は、ハウジング１０２に対して一体である。ハンドグリップ１０８は、快適さのために、そしてユーザーの手の滑りを減少するために、ゴム材料を用いてカバーされ得る。
【0026】
ＧＮＳＳアンテナカバー１０４、通信アンテナカバー１０６およびハンドグリップ１０８は、図７に例示される代表的な前面図において別の図から示される。前面カメラレンズ１１０は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の前側面上に位置し得る。第２の底部カメラレンズ１１６は、図４に示される例において手持ちＧＮＳＳデバイス１００の底部側面上に位置し得る。カメラは、スチールまたはビデオカメラであり得る。
【0027】
ある実施形態において、ハンドグリップ１０８はまた、通信アンテナカバー１０６に近いように位置決定され得る。ハンドグリップ１０８は、図６におけるように、ユーザーがハンドグリップ１０８をグリップするときに、ユーザーがＧＮＳＳアンテナ８０２および通信アンテナ８０６の通信パターンと最小限に干渉する位置に示される。例えば、ユーザーの手は、この構成において、例えば、通信アンテナカバー１０６の側面に対して後ろかつ離れたハンドグリップ１０８と共に、ハンドグリップ１０８をグリップすると同時に、干渉の−４０ｄＢより大きくさせない。
【0028】
図２および図３に示されるように、手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、ユーザーがデバイスを位置決定することを支援するために、情報を表示するためのディスプレイ１１２をさらに含み得る。ディスプレイ１１２は、液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ等のような任意の電子ディスプレイであり得る。このようなディスプレイデバイスは、当業者によって周知であり、そして任意のこのようなデバイスが使われ得る。図２に示される例において、ディスプレイ１１２は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００のハウジング１０２の後側面と一体である。
【0029】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、静止イメージまたはビデオを記録するためのカメラをさらに含み得る。このような記録デバイスは、当業者によって周知であり、そして任意のこのようなデバイスが使われ得る。図１に例示される例において、前面カメラレンズ１１０は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の前側面上に位置する。前面カメラレンズ１１０の位置決定のより詳細な説明は、２００９年９月３０日に出願した米国特許出願第１２／５７１，２４４で提供され、上記文献が、全目的のためにその全体として参照することよって本明細書に組み込まれる。一例において、ディスプレイ１１２は、前面カメラレンズ１１０の出力を表示するために使われ得る。
【0030】
図４を参照することを共に、手持ちＧＮＳＳデバイス１００はまた、観察し、かつ関心のある地点のマーカを用いる手持ちＧＮＳＳデバイス１００のアラインメントのために手持ちＧＮＳＳデバイス１００の底部上の第２の底部カメラレンズ１１６を含み得る。関心のある地点のマーカのイメージはまた、ＧＮＳＳ受信器８０８が、正しく取り付けられ、または記録されたカメラ情報に基づいて、後にミスアラインメントに対して補償することを確実にするために、ＧＮＳＳデータと一緒に記録され得る。
【0031】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、デバイスの配向を決定するための水平センサー（示されていない）をさらに含み得る。水平センサーは、傾斜計、加速度計等のような任意のタイプの水平センサーであり得る。このような水平センサーは、当業者によって周知であり、そして任意のこのようなデバイスが使われ得る。一例において、水平センサーの出力の表示は、ディスプレイ１１２を用いて表示され得る。ディスプレイ１１２のより詳細な説明が以下に提供される。水平センサーの情報は、後にアンテナのミスレベルに対して補償するために、ＧＮＳＳデータと一緒に記録され得る。
【0032】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、直線距離を測定するための距離センサー（示されていない）をさらに含み得る。この距離センサーは、ソナー、レーザー、レーダー等のような任意の距離計テクノロジーを使い得る。このような距離センサーは、当業者によって周知であり、そして任意のこのようなデバイスが使われ得る。
【0033】
図４は、本発明の実施形態に従って手持ちＧＮＳＳデバイス１００の底面図を例示する。手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、本発明のいくつかの実施形態において、３つのねじブッシュ１１４のような取り付け構造によって、三脚、またはいくつかの他の支持構造上に取り付けられ得る。
【0034】
図８は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の分解組立図を例示する。組立されるとき、ＧＮＳＳアンテナ８０２は、ＧＮＳＳアンテナカバー１０４によってカバーされ、通信アンテナ８０６は、通信アンテナカバー１０６によってカバーされる。
【0035】
図９Ａは、手持ちＧＮＳＳデバイス１００を位置決定するためのディスプレイ１１２の代表的な図９００を例示する。一例において、ディスプレイ１１２は、カメラの出力を表示し得る。この例において、カメラレンズ１１６または１１０の出力の表示は、関心のある地点のマーカ９０２を含む。図９Ａに示されるように、関心のある地点のマーカ９０２は、グランド上の特定の位置を識別する小さい円形オブジェクトである。本明細書に提供される例において、本出願人らは、測定されるべき位置がグランド上に位置し、そして関心のある地点が目に見えるマーカ（例えば、関心のある地点のマーカ９０２）によって識別可能であることを仮定する。マーカは、小さい高さの値を有する任意のオブジェクトであり得る。例えば、グランド上に塗られた「Ｘ」または関心のある地点上に置かれる有色の紙の円形部分は、関心のある地点のマーカ９０２として役に立て得る。
【0036】
他の実施形態において、ディスプレイ１１２は、それぞれに、手持ちＧＮＳＳデバイス１００のロールおよびピッチに対応する仮想の直線バブルレベル９０４および９０６をさらに含み得る。仮想の直線バブルレベル９０４および９０６は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００のロールおよびピッチの量および方向を識別する仮想のバブル９０８および９１０を含み得る。仮想の直線バブルレベル９０４および９０６と仮想のバブル９０８および９１０とは、ＣＰＵ１１０８によって生成され得、そしてカメラの実際のイメージ出力上に覆われ得る。一例において、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６の真中に仮想のバブル９０８および９１０の位置決定は、デバイスが「水平に」位置決定されることを示す。本明細書に使われる場合、「水平に」は、アンテナのグランド平面が局所の水平線に平行である配向を指す。
【0037】
一例において、水平センサーからのデータは、直線バブルレベル９０４および９０６を生成するために使われ得る。例えば、水平センサーからのセンサーデータは、目盛りのあるセンサー測定を仮想の直線バブルレベル９０４および９０６内のバブル座標に変換し得るＣＰＵ１１０８に送信され得る。次に、ＣＰＵ１１０８は、ディスプレイ１１２上に、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６内に適切に置かれる仮想のバブル９０８および９１０の表示をさせ得る。従って、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の傾きおよび回転に応答して移動する仮想のバブル９０８および９１０を用いて、従来のバブルレベルのように働き得る。例えば、手持ちＧＮＳＳデバイス１００が前に向かって傾かれる場合、仮想のバブル９１０は、仮想の直線バブルレベル９０６内に下に向かって移動し得る。さらに、手持ちＧＮＳＳデバイス１００が左に回転される場合、仮想のバブル９０８は、仮想の直線バブルレベル９０４内に右へ移動し得る。しかし、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６がＣＰＵ１１０８によって生成されるので、仮想のバブル９０８および９１０の動きは、手持ちＧＮＳＳデバイス１００の動きに応答して任意方向に移動するようにプログラム化され得る。
【0038】
他の例において、ディスプレイ１１２は、プレナバブルレベル９１２をさらに含み得る。プレナバブルレベル９１２は、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６の組み合わせ（例えば、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６内の仮想のバブル９０８および９１０の交差点で置かれる）を表し、２つの直交の水平センサー（示されていない）の組み合わせの測定によって生成され得る。例えば、水平センサーの目盛りのある測定は、ＣＰＵ１１０８によってディスプレイ１１２上のＸおよびＹの座標に変換され得る。一例において、１つの水平センサーからの測定は、プレナバブルレベル９１２のＸ座標を生成するために使われ得、第２の水平センサーからの測定は、プレナバブルレベル９１２のＹ座標を生成するために使われ得る。
【0039】
図９Ａに示されるように、ディスプレイ１１２は、中心十字線９１４をさらに含み得る。一例において、中心十字線９１４は、ディスプレイ１１２の中心に置かれ得る。他の例において、中心十字線９１４の位置は、光学軸２４２に沿う前面カメラレンズ１１０の光景に対応するディスプレイ１１２の地点を表し得る。なお他の例において、中心十字線９１４内のプレナバブルレベル９１２の配置は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００が水平に位置決定されることに対応し得る。中心十字線９１４は、ディスプレイ１１２のスクリーン上に描かれ得、または電子的にディスプレイ１１２に表示され得る。
【0040】
ディスプレイ１１２は、デバイスの配置および配向に関してフィードバックを提供することによって、関心のある地点にわたって手持ちＧＮＳＳデバイス１００を位置決定することにおいてユーザーを補助するために使われ得る。例えば、ディスプレイ１１２のカメラ出力部分は、ユーザーに、グランド上のオブジェクトに対する手持ちＧＮＳＳデバイス１００の配置に関する情報を提供する。さらに、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６は、ユーザーに、水平線に対する手持ちＧＮＳＳデバイス１００の配向に関する情報を提供する。ディスプレイ１１２上に表示される２つのタイプの出力のうちの少なくとも１つを用いて、ユーザーは、外部の位置決定設備の使用なしに、手持ちＧＮＳＳデバイス１００を正しく位置決定し得る。
【0041】
図９Ａによって例示される例において、関心のある地点のマーカ９０２およびプレナバブルレベル９１２は、中心十字線９１４から中心に離れるように示される。このことは、カメラレンズ１１０または１１６の光学軸２４２が直接に関心のある地点に向けられていないことと、デバイスが水平に位置決定されていないこととを示す。ユーザーが、グランド上の特定の地点上にデバイスを水平に位置決定したい場合、ユーザーは、図９Ｂに示されるように、中心十字線９１４内に、プレナバブルレベル９１２および関心のある地点のマーカ９０２の両方を中心に置かなければならない。
【0042】
図９Ｂは、ディスプレイ１１２のもう１つの代表的な光景９２０を例示する。この例において、仮想の直線バブルレベル９０４および９０６は、デバイスが水平であることを示す、中心に置かれるそれらのそれぞれの仮想のバブル９０８および９１０と共に示される。このように、プレナバブルレベル９１２はまた、中心十字線９１４内に、中心に置かれる。さらに、この例において、関心のある地点のマーカ９０２は、中心十字線９１４内に中心に置かれるように示される。このことは、前面カメラレンズ１１０の光学軸２４２が関心のある地点のマーカ９０２に向かって向けていることを示す。従って、図９Ｂに示される例において、手持ちＧＮＳＳデバイス１００は、関心のある地点のマーカ９０２上に水平に位置決定される。
【0043】
底部カメラレンズ１１６または前面カメラレンズ１１０は、グランド上に置かれる既知の構成、関心のある地点のマーカのイメージを記録するために使われ得る。一アプリケーションにおいて、イメージのピクセルおよび直線寸法は、関心のある地点への距離を推定するように分析される。２つの水平角と組み合わせの磁気コンパスまたはＭＥＭＳジャイロを用いることは、ＧＮＳＳ手持ちデバイス１００の３次元の配向が決定されることを可能にする。次に、関心のある地点の位置は、三角法を通すＧＮＳＳアンテナ８０２の位置に基づいて計算され得る。一実施形態において、第２のナビゲーションアンテナは、外部のジャッキ８０４（図８）を介してＧＮＳＳ手持ちデバイス１００のハウジング１０２に連結される。第２のナビゲーションアンテナは、磁気コンパスの代わりに、２つの次元の水平センサーと一緒に、全３次元の姿勢の推定を完全にするために使われ得る。
【0044】
関心のある地点への距離の推定は、米国特許出願第１２／５７１，２４４に記述されるように推定され得、上記文献が、全目的のために参照することよって本明細書に組み込まれる。底部カメラレンズ１１６も使われ得る。測定は、本出願に対する付録Ａ、Ｂ、およびＣに記述される方程式および方法を用いて、少なくとも３つの円錐の交差点の計算に減少される。
【0045】
カメラの光学軸が直接に関心のある地点に向けていない場合、測量マークと共にミスアラインメントが記録され得、そして記録されたイメージのビットマップを分析することによって補償され得る。
【0046】
図１０は、本発明の実施形態に従う手持ちＧＮＳＳデバイス１００を用いて、関心のある地点の位置を決定するための代表的なプロセス１０００を例示する。図１を参照することと共に、１００２において、ユーザーは、前面カメラレンズ１１０のようなイメージセンサーが関心のある地点のイメージデータを得るように手持ちＧＮＳＳデバイス１００を位置決定する。１００４において、配向データは、手持ちＧＮＳＳデバイスの配向センサーから受信される。イメージデータおよび配向データは、ディスプレイ１１２上に表示され、その結果、１００６において、ユーザーは、関心のある地点の位置を正確に決定するように手持ちＧＮＳＳデバイス１００を位置決定し得る。ユーザーは、図９Ａおよび９Ｂに示される例におけるように手持ちＧＮＳＳデバイス１００を位置決定し得る。
【0047】
手持ちＧＮＳＳデバイス１００が、関心のある地点の位置を正確に決定するように位置決定されるとき、１００８において、位置データは、ＧＮＳＳアンテナ８０２によって受信され得る。位置決定支援データはまた、１０１０において少なくとも１つの通信アンテナ８０６によって受信される。
【0048】
ＧＮＳＳアンテナ８０２のアンテナの高さは、関心のある地点のマーカの位置データを決定する因子である。関心のある地点のマーカの位置決定は、関心のある地点のより正確な位置を決定するために、アンテナの高さを考慮に入れる。底部カメラレンズ１１６の光学軸は、ＧＮＳＳアンテナを通して進む。底部カメラレンズ１１６が関心のある地点のマーカのイメージデータを記録する後に、１０１２において、アンテナの高さは、イメージデータを分析することに基づいて推定される。例えば、イメージにおいて関心のある地点のマーカのサイズを分析することによって、ＧＮＳＳアンテナ８０２の高さが推定され得る。
【0049】
さらに、手持ちＧＮＳＳデバイス１００のミスアラインメントは、関心のある地点のマーカの位置決定においてエラーを加え得る。ユーザーは、手持ちＧＮＳＳデバイス１００を用いて、手持ちＧＮＳＳデバイス１００と関心のある地点のマーカとの調整を正確に取れないかもしれなく、このことが、関心のある地点の位置決定の精度に影響を与え得る。このように、１０１４において、関心のある地点に対して手持ちＧＮＳＳデバイス１００に関連するアラインメントエラーが決定される。
【0050】
次に、１０１６において、関心のある地点に関連する位置データは、少なくともイメージデータ、配向データ、位置データ、位置支援データ、アンテナの高さの推定、およびアラインメントエラーを用いて決定される。
【0051】
図１１は、手持ちＧＮＳＳデバイス１００のさまざまな部品の間の関係を示す代表的な論理ダイヤグラムを例示する。一例において、ＧＮＳＳアンテナ８０２は、ＧＮＳＳ衛星から受信される位置データを受信器８０８に送信得る。受信器８０８は、受信されたＧＮＳＳ衛星信号を、ＷＧＳ８４、ＥＣＥＦ、ＥＮＵ等のような地球ベースの座標に変換し得る。ＧＮＳＳ受信器８０８は、通信アンテナ８０６から受信される位置支援データと一緒に処理するために、座標をＣＰＵ１１０８にさらに送信し得る。通信アンテナ８０６は、通信ボード８１０に接続される。配向データ１１１２はまた、ＣＰＵ１１０８に送信され得る。配向データ１１１２は、例えば、ピッチ水平センサーからのピッチデータと、ロール水平センサーからのロールデータとを含み得る。ビデオまたはスチールカメラからのイメージデータ１１１０はまた、ＧＮＳＳアンテナ８０２によって受信される位置データ、通信アンテナ１０６によって受信される位置決定支援データ、および配向データ１１１２と一緒に、ＣＰＵ１１０８に送信され得る。距離センサーからの距離データも、ＣＰＵ１１０８によって使われ得る。ＣＰＵ１１０８は、関心のある地点のマーカの位置を決定するようにデータを処理し、そしてディスプレイ１１２上に表示されるように表示データを提供する。
【0052】
図１２は、（例えば、ＧＮＳＳデバイス、受信器、ＣＰＵ１１０８、アクティビティデータ論理／データベース、それらの組み合わせ等のような）現在のテクノロジーのさまざまな側面のための処理機能をインプリメントするために使用され得る代表的なコンピューティングシステム１２００を例示する。当業者はまた、他のコンピュータシステムまたは構造を用いて、どのように現在のテクノロジーをインプリメントするかも認識する。コンピューティングシステム１２００は、例えば、デスクトップ、モバイルフォン、測地デバイスのようなユーザーデバイスを表し得、それによって、所与のアプリケーションまたは環境に対して望ましいかまたは適切であり得る。コンピューティングシステム１２００は、プロセッサー１２０４のような１つ以上のプロセッサーを含み得る。プロセッサー１２０４は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは他のコントロール論理のような汎用または特定目的の処理エンジンを用いてインプリメントされ得る。この例において、プロセッサー１２０４は、バス１２０２または他の通信媒体に接続される。
【0053】
コンピューティングシステム１２００は、プロセッサー１２０４によって実行されるべき情報および命令を格納するための、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）または他の動的メモリーのようなメインメモリー１２０８も含み得る。メインメモリー１２０８は、プロセッサー１２０４によって実行されるべき命令の実行の間に、一時の変数または他の中間の情報を格納するためにも使われ得る。コンピューティングシステム１２００は、同様に、読み取り専用のメモリー（「ＲＯＭ」）またはプロセッサー１２０４のための静的情報および命令を格納するための、バス１２０２に接続される他の静的記憶デバイスを含み得る。
【0054】
コンピューティングシステム１２００は、例えば、媒体ドライブ１２１２および取り外し可能な記憶インターフェース１２２０を含み得る情報記憶メカニズム１２１０も含み得る。媒体ドライブ１２１２は、ハードディスクドライブ、フロッピディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブ、ＣＤまたはＤＶＤドライブ（ＲまたはＲＷ）、または他の取り外し可能または固定の媒体ドライブのような固定または取り外し可能な記憶媒体をサポートするためのドライブまたは他のメカニズムを含み得る。記憶媒体１２１８は、例えば、ハードディスク、フロッピディスク、磁気テープ、光学ディスク、ＣＤまたはＤＶＤ、または媒体ドライブ１２１２によって読み取られまた書き込まれる他の固定または取り外し可能な媒体を含み得る。これらの例が例示するように、記憶媒体１２１８は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含み得、記憶媒体がその中に格納された特定のコンピュータソフトウェアまたはデータを有する。
【0055】
代替的な実施形態において、情報記憶メカニズム１２１０は、コンピュータプログラムまたは他の命令またはデータがコンピューティングシステム１２００内にロードされることを可能にするための他の類似な手段を含み得る。このような手段は、例えば、プログラムカートリッジおよびカートリッジインターフェースのような取り外し可能な記憶ユニット１２２２およびインターフェース１２２０と、取り外し可能なメモリー（例えば、フラッシュメモリーまたは他の取り外し可能なメモリーモジュール）およびメモリースロットと、ソフトウェアおよびデータが取り外し可能な記憶ユニット１２２２からコンピューティングシステム１２００までに転送されることを可能にする他の取り外し可能な記憶ユニット１２２２およびインターフェース１２２０とを含み得る。
【0056】
コンピューティングシステム１２００は、通信インターフェース１２２４も含み得る。通信インターフェース１２２４は、ソフトウェアおよびデータがコンピューティングシステム１２００と外部のデバイスとの間に転送されることを可能にするために使われ得る。通信インターフェース１２２４の例は、モデム、（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）または他のＮＩＣカードのような）ネットワークインターフェース、（例えば、ＵＳＢポートのような）通信ポート、ＰＣＭＣＩＡスロットおよびカード等を含み得る。ソフトウェアおよびデータは、通信インターフェース１２２４を介して転送される。チャンネルのいくつかの例は、フォンライン、セルラフォンライン、ＲＦライン、ネットワークインターフェース、局所または広いエリアのネットワーク、および他の通信チャンネルを含む。
【0057】
本明細書において、用語「コンピュータプログラム製品」および「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」は、概して、例えば、メモリー１２０８、記憶媒体１２１８、または取り外し可能な記憶ユニット１２２２のような媒体を指すために使われ得る。これらの形および他の形のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、実行のために１つ以上の命令のうちの１つ以上の数列をプロセッサー１２０４に提供することにおいて必要とされ得る。概して、（コンピュータプログラムの形で分類され得または他の分類であり得る）「コンピュータプログラムコード」と呼ばれるこのような命令は、実行されるときに、コンピューティングシステム１２００が現在のテクノロジーの実施形態の特徴または機能を行うことを可能にする。
【0058】
構成要素がソフトウェアを用いてインプリメントされる実施形態において、ソフトウェアは、例えば、取り外し可能な記憶ドライブ１２２２、媒体ドライブ１２１２または通信インターフェース１２２４を用いて、コンピュータ読み取り可能な媒体内に格納され得、そしてコンピューティングシステム１２００内にロードされ得る。コントロール論理（この例において、ソフトウェア命令またはコンピュータプログラムコード）は、プロセッサー１２０４によって実行されるときに、本明細書に記述されるように、プロセッサー１２０４にテクノロジーの機能を行わせる。
【0059】
明瞭の目的のために、上の説明が、異なる機能のユニットおよびプロセッサーを参照することと共に実施形態を説明することは認識される。しかし、異なる機能のユニット、プロセッサー、またはドメインの間の機能の任意の適切な配分が使われ得ることは明白である。例えば、別個のプロセッサーまたはコントローラによって行われるように例示される機能は、同じのプロセッサーまたはコントローラによって行われ得る。従って、具体的な機能ユニットへの参照は、厳しい論理または物理的構造または組織を表すより、むしろ説明された機能を提供するための適切な手段への参照のみとして理解され得る。
【0060】
さらに、個々に列挙されるが、複数の手段、構成要素、または方法ステップは、例えば、単一のユニットまたはプロセッサーによってインプリメントされ得る。さらに、個々の特徴が、異なる請求項内に含まれ得るが、これらは、有利に組み合わせられることが可能であり得、そして異なる請求項の包含は、特徴の組み合わせが実行可能または有利ではないことを暗示しない。また、請求項の１つのカテゴリの特徴の包含は、このカテゴリの限定を暗示しなく、むしろ特徴が、適切のように、他の請求項のカテゴリに同等的に適用可能であり得る。
【0061】
特徴が、特定の実施形態に関連して説明されることが明白であり得るが、当業者は、説明された実施形態のさまざまな特徴が組み合わせられ得ることを認め得る。さらに、実施形態に関連して説明される側面が単独に存続し得る。
【0062】
（付録Ａ）（非制約的最小化法）
・Ｒｎが、ｎ次元ユークリッド空間、ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）Ｔ∈Ｒｎであり、ここでベクトルが列であり、かつ記号Ｔが転置を表す；
【0063】
【数1】
・＜ｘ，ｙ＞＝ｘＴｙ＝ｙＴｘが、２つのベクトルのスカラー積である；
【0064】
【数2】
【0065】
【数3】
・Ｒｎ×ｎが、正方行列ｎ×ｎの空間である；
・Ｉが、恒等行列である；
とすると、
数列｛ｘ（ｋ）｝，ｋ＝０，１，・・・は、（初期近似ｘ（０）で始まり）、以下の方程式
【0066】
【数4】
【0067】
【数5】
【0068】
【数6】
【0069】
【数7】
【0070】
式（Ａ１）に従って生成される数列｛ｘ（ｋ）｝は、不等式（Ａ２）に示されるように関数ｆ（ｘ）を最小化する。従って、方程式（Ａ１）は、選ばれる、任意の正定値の行列に対して、最小化の数列を再帰的に生成する。数列の収束特性は、正定値の行列Ｂ（ｋ）の選択に依存する。以下は、正定値の行列Ｂ（ｋ）を選択し、そして方程式（Ａ１）を計算するために使われ得る方法である。
【0071】
１）Ｂ（ｋ）＝１の場合、方程式（Ａ１）は、勾配または最急降下法を用いて計算され得る。方法は、線形の収束であることが公知である。
【0072】
２）
【0073】
【数8】
【0074】
３）反復して計算された行列Ｂ（ｋ）は、例えば、Ｐ．Ｅ．Ｇｉｌｌ、Ｗ．Ｍｕｒｒａｙ、Ｍ．Ｈ．Ｗｒｉｇｈｔ（１９８０）、Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９８１ ｐｐ．１１６−１２７で説明されるようなＢｒｏｙｄｅｎ−Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｇｏｌｄｆａｒｂ−Ｓｈａｎｎｏ（ＢＦＧＳ）またはＤａｖｉｄｏｎ−Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｐｏｗｅｌｌ（ＤＦＰ）スキームに従って更新され得、上記文献が参照することによって本明細書に組み込まれる。ＢＦＧＳおよびＤＦＰスキームは、非線形増の収束であるように既知である方法の準Ｎｅｗｔｏｎファミリを形成する。これらの方法は、実際にＮｅｗｔｏｎ法と同じ速く、しかしＨｅｓｓｅ行列の計算を要求しない。本出願のような、Ｈｅｓｓｅ行列が速く計算されるアプリケーションにおいて、Ｎｅｗｔｏｎ法が望ましい。
【0075】
（付録Ｂ）（平方和の最小化法）
仮に、最小化を条件として、関数ｆ（ｘ）の特定の場合を考える。仮に、関数ｆ（ｘ）は、ｍ個の関数φｉ（ｘ）の平方和
【0076】
【数9】
【0077】
（ｍ≧ｎの場合）冗長セットの非線形方程式
【0078】
【数10】
ｆ（ｘ）→ｍｉｎ （Ａ７）
に減少される。
【0079】
前述の方法１）−３）のうちの任意は、問題（Ａ７）に適用され得る。Ｎｅｗｔｏｎ法を適用するために、勾配ベクトルおよびＨｅｓｓｅ行列に対する式が必要とされる。以下の方程式は、関数φｉ（ｘ）の勾配およびＨｅｓｓｅ行列
【0080】
【数11】
【0081】
システム（Ａ６）が実行可能の場合、値φｉ（ｘ）は、最小化の数列｛ｘ（ｋ）｝が解に収束するように変化する。例えシステム（Ａ６）が「ほぼ」実行可能でも、値φｉ（ｘ）は、Ｈｅｓｓｅ行列（Ａ９）に対する式において無視され得る。本出願人らは、第４の方法の明快な記述に達する。
【0082】
４）
【0083】
【数12】
【0084】
（付録Ｃ）仮に、三次元空間における円錐Ｃｉが、（一般的に全ｍ個円錐に対する）その頂点ａｉ∈Ｒ３、中心軸ｈ∈Ｒ３、および軸と生成ラインとの間の角度δによって規定される。ベクトルｈは、重力ベクトルと配列されるユニットベクトルである。円錐Ｃｉの方程式は、形
【0085】
【数13】
【0086】
【数14】
【0087】
地点ｘ∈Ｒ３は、それが方程式（Ａ１１）を満たす場合のみ、円錐Ｃｉの表面に属する。円錐の交差点を決定する問題は、
【0088】
【数15】
【0089】
【数16】
【0090】
【数17】
【0091】
【数18】
【符号の説明】
【0092】
１００ 手持ちＧＮＳＳデバイス１０２ ハウジング
１０４ ＧＮＳＳアンテナカバー
１０６ 通信アンテナ
１０８ ハンドグリップ
１１０ 前面カメラレンズ