特許 5956914 ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法

(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】5956914

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】ジャイロセンサの較正機能を備えた角速度測定装置、較正プログラム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/00 20130101AFI20160714BHJP

   G01C 21/00 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   G01C19/00 Z

   G01C21/00

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-250205(P2012-250205)

(22)【出願日】2012年11月14日

(65)【公開番号】特開2014-98613(P2014-98613A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2015年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135068

【弁理士】

【氏名又は名称】早原 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100141313

【弁理士】

【氏名又は名称】辰巳 富彦

(72)【発明者】

【氏名】上坂 大輔

(72)【発明者】

【氏名】村松 茂樹

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０３５６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２１０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３２６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８５６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９０７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７５０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５７５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５２３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１７５９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １９／００ − ２１／３６

Ｇ０１Ｃ ２３／００ − ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ジャイロセンサを備えた角速度測定装置であって、
前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段と、
前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
を有することを特徴とする角速度測定装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つのパラメータは、オフセット及び感度であり、
前記向き推定手段は、設定されたオフセット及び感度の値の組毎に、当該蓄積された角速度データから当該オフセットの値を差し引いた上で、当該感度の値によって大きさを補正した補正後角速度を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の角速度測定装置。

【請求項3】

前記軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分における該基準軌跡部分からのずれを直進性誤差として算出する直進性誤差算出手段
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の角速度測定装置。

【請求項4】

前記軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きからのずれを平行性誤差として算出する平行性誤差算出手段
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の角速度測定装置。

【請求項5】

前記軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きに直交する向きからのずれを直交性誤差として算出する直交性誤差算出手段
を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の角速度測定装置。

【請求項6】

加速度を測定する加速度センサと、
前記加速度センサから所定時間内に出力された加速度値に基づいて前記ジャイロセンサが静止状態であるか否かを判定する静止判定手段と
を更に有し、
前記少なくとも１つのパラメータは、オフセットを含み、
前記パラメータ設定手段は、前記静止判定手段が真の判定を行った際に前記ジャイロセンサから出力される角速度値に基づいて、当該オフセットにおける較正の際の初期値を設定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の角速度測定装置。

【請求項7】

地磁気を測定する地磁気センサを更に有し、
前記向き推定手段は、算出された当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出する際、当該向きの初期値を、前記地磁気センサの出力から算出された絶対方位角に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の角速度測定装置。

【請求項8】

ジャイロセンサを備えた装置に搭載されたコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムであって、
前記装置は、前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を有しており、
前記プログラムは、
前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするジャイロセンサ較正プログラム。

【請求項9】

角速度を測定するジャイロセンサを較正するジャイロセンサ較正方法であって、
前記ジャイロセンサ較正方法は、前記ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を用いて較正を行うものであり、
前記ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する第１のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する第２のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する第３のステップと、
前記算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する第４のステップと
を有することを特徴とするジャイロセンサ較正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ジャイロセンサを較正する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ジャイロセンサは、ジャイロスコープとも称され、角速度を検出するセンサである。従来、船、自動車等の自律航法に利用されてきたが、近年は、小型化が進展し、ビデオカメラ等の手振れ検出、ゲーム機のモーションセンシング、更にはナビゲーションシステムや自動運転システムにおいて盛んに活用されている。

【0003】

ジャイロセンサでは、角速度検出値を利用する際、較正が重要となる。特に、小型化に適しており現在種々の機器に搭載されている振動ジャイロセンサについては、ゼロ点のドリフトが比較的に大きいので適宜の較正が必要となる。

【0004】

このジャイロセンサの較正について、例えば特許文献１には、慣性測定装置（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ベースの加速度計及びジャイロスコープ）と、位置決めユニット（ＧＰＳ（Global Positioning System）装置）と、カルマンフィルタとを備え、ジャイロコンパスの整合を生成するナビゲーションシステムが開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、ジャイロスコープの出力がジャイロスコープの感度軸に沿って加えられた力及び入力周波数に比例することを利用し、加速度センサを用いてジャイロスコープの感度を補正する較正方法が開示されている。

【0006】

さらに、非特許文献１には、歩行動作の立脚相においてセンサの速度がゼロとなることを利用してゼロ点補正（ＺＵＰＴ，Zero Velocity Updates）を実施する技術が記載されている。

【0007】

また、非特許文献２には、センサに対して正確に等しい角速度を付与可能な多軸レートテーブルが開示されている。この多軸レートテーブルは、ジャイロスコープの感度の補正に利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００９−９８１２５号公報

【特許文献2】特開２００６−５１４２９４号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Ojeda Lauro and Borenstein Johann, "Personal Dead-reckoningSystem for GPS-denied Environments", IEEE International Workshop onSafety, Security, and Rescue Robotics (SSRR2007) Rome Italy, September 27-29, 1-6ページ, 2007年

【非特許文献2】IDEAL AEROSMITH、「Model 1583 Three-AxisPositioning and Rate Table System」、［online］、［平成２４年１０月１３日検索］、インターネット＜URL: http://ideal-aerosmith.com/pdf/1583.pdf＞

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

通常、ジャイロセンサの較正は、オフセット及び感度といった較正用パラメータの全てを調整することによって完了する。しかしながら、上述したような従来技術をもってしても、必要な較正用パラメータの全ての調整には、専用装置が必要となっている。

【0011】

例えば、特許文献１の技術は、ジャイロスコープの較正に、ＧＰＳ等の測位装置を必要とする。即ち、他の専用装置がなければ、ジャイロスコープを較正することができない。

【0012】

また、非特許文献１のＺＵＰＴ技術は、オフセットのみを較正するものであり、感度を較正することはできない。さらに、継続的な補正を実施するため、センサを歩行者の足先に装着することを前提としている。従って、この技術をジャイロスコープを搭載した携帯端末などに適用する際には利便性の点で問題が生じる。厳密には足先でなくとも完全に静止した期間にＺＵＰＴを実施することは可能であるが、その場合、移動中（静止から静止までの間）は、測位誤差が蓄積し続ける問題が生じる。

【0013】

また、特許文献２の技術では、ジャイロスコープの感度の較正に、重力がジャイロスコープの感度軸に沿って加わる状態で振動可能なテーブルを用意しなければならない。同様に、非特許文献２の技術も、ジャイロスコープの感度の較正に、多軸レートテーブルといった専用装置を利用する必要があり、利便性の点で問題がある。

【0014】

そこで、本発明は、専用装置を用いることなく必要な較正用パラメータを調整してジャイロセンサを較正することができる角速度測定装置、較正プログラム、及び較正方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明によれば、ジャイロセンサを備えた角速度測定装置であって、
ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段と、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
を有する角速度測定装置が提供される。

【0016】

この本発明による角速度測定装置では、少なくとも１つのパラメータは、オフセット及び感度であることも好ましく、
向き推定手段は、設定されたオフセット及び感度の値の組毎に、当該蓄積された角速度データから当該オフセットの値を差し引いた上で、当該感度の値によって大きさを補正した補正後角速度を算出することも好ましい。

【0017】

また、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分における該基準軌跡部分からのずれを直進性誤差として算出する直進性誤差算出手段
を含むことも好ましい。

【0018】

さらに、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きからのずれを平行性誤差として算出する平行性誤差算出手段
を含むことも好ましい。

【0019】

さらにまた、本発明による角速度測定装置の一実施形態として、軌跡評価手段は、
当該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、当該各軌跡部分から該向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である基準軌跡部分とを比較し、当該各軌跡部分の向きにおける該基準軌跡部分の向きに直交する向きからのずれを直交性誤差として算出する直交性誤差算出手段
を含むことも好ましい。

【0020】

また、本発明による角速度測定装置の他の実施形態として、
加速度を測定する加速度センサと、
加速度センサから所定時間内に出力された加速度値に基づいてジャイロセンサが静止状態であるか否かを判定する静止判定手段とを更に有し、
少なくとも１つのパラメータは、オフセットを含み、
パラメータ設定手段は、静止判定手段が真の判定を行った際にジャイロセンサから出力される角速度値に基づいて、当該オフセットにおける較正の際の初期値を設定することも好ましい。

【0021】

さらに、本発明による角速度測定装置の他の実施形態として、
地磁気を測定する地磁気センサを更に有し、
向き推定手段は、算出された当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出する際、当該向きの初期値を、地磁気センサの出力から算出された絶対方位角に基づいて決定することも好ましい。

【0022】

本発明によれば、さらに、ジャイロセンサを備えた装置に搭載されたコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムであって、
上記装置は、ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を有しており、
上記プログラムは、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定するパラメータ設定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する向き推定手段と、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する軌跡評価手段と、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する較正決定手段と
してコンピュータを機能させるジャイロセンサ較正プログラムが提供される。

【0023】

本発明によれば、さらにまた、角速度を測定するジャイロセンサを較正するジャイロセンサ較正方法であって、
ジャイロセンサ較正方法は、ジャイロセンサから出力された角速度値を逐次蓄積するログ蓄積手段を用いて較正を行うものであり、
ジャイロセンサを較正する際の調整対象となる少なくとも１つのパラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する第１のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、設定された当該値又は値の組を有する当該少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での当該補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、当該向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する第２のステップと、
設定された当該値又は値の組毎に、決定された当該向き転換軌跡上の位置であって当該向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定し、該向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、該向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、該向き転換軌跡の誤差を算出する第３のステップと、
算出された誤差が最小又は極小となる当該値又は値の組を、当該少なくとも１つのパラメータの較正結果に決定する第４のステップと
を有するジャイロセンサ較正方法が提供される。

【発明の効果】

【0024】

本発明の角速度測定装置、較正プログラム、及び較正方法によれば、専用装置を用いることなく必要な較正用パラメータを調整してジャイロセンサを較正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明による角速度測定装置を所持して歩行する状況を説明するための概略図である。

【図2】本発明による携帯端末１の一実施形態を示す機能構成図である。

【図3】本発明に係る向き転換軌跡を説明するためのグラフ、及び向き転換軌跡におけるコーナー位置を説明するためのグラフである。

【図4】直進性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。

【図5】平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。

【図6】平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。

【図7】直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。

【図8】直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲの概略図である。

【図9】本発明によるジャイロセンサ較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

【0027】

図１は、本発明による角速度測定装置を所持して歩行する状況を説明するための概略図である。尚、図１において、本発明による角速度測定装置の一実施形態として携帯端末１が挙げられているが、角速度測定装置は当然、携帯端末に限定されるものではない。

【0028】

図１（Ａ）によれば、ユーザは、携帯端末１を所持しながら建物内を歩行している。この携帯端末１は、角速度を測定可能なジャイロセンサ１００及びセンサ出力処理部１２０を備えている。ジャイロセンサ１００から出力される角速度情報を入力したセンサ出力処理部１２０は、ユーザの歩行による進行の向き及びその転換を計測し、決定する。

【0029】

携帯端末１によれば、このような進行向きの転換の履歴を記録することによって、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置や地磁気センサを利用することなく、ユーザの所在位置の変化又は移動軌跡を把握することが可能となる。特に、工場内やビルの各フロア内等の建物内では、ＧＰＳ電波を捕捉することが困難である場合も多く、検出される地磁気も向き・強度共に乱されている場合も多い。従って、建物内では、ＧＰＳ装置や地磁気センサではなく、ジャイロセンサを利用して位置変化又は移動軌跡を測定することが、より正確な情報を得る点で重要となる。

【0030】

同じく図１（Ａ）によれば、ユーザは、この携帯端末１を所持しながら建物内を歩行している。ユーザは、具体的に、入り口から建物内に入った後、建物内の廊下を直進したり、廊下の角で進行の向きを転換したり、更には机が真ん中に設置された部屋に入って部屋内を回ったりして、最後に建物の出口に向かう。ここで、歩行経路における進行向きの（曲がり角をなす）転換位置が、後述するコーナー位置に相当する位置となる。

【0031】

携帯端末１は、このようなユーザの進行向き及びその転換に係る情報として、ジャイロセンサ１００から出力される角速度値を、上述したユーザの歩行中におけるサンプリング時刻毎に、ジャイロ較正部１１にある蓄積部に蓄積する。ジャイロ較正部１１は、これらの蓄積された角速度データを利用して、他の専用装置を用いることなく、ジャイロセンサ１００の較正を実施する。

【0032】

具体的には、最初に、
ａ）ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となる少なくとも１つの較正用パラメータを、所定範囲内の値又は値の組に設定する。
ここで、較正用パラメータは、オフセットＯ_ｆ及び感度Ｓ_ｔとすることができる。

【0033】

次いで、
ｂ）設定された値又は値の組毎に、設定された値又は値の組を有する少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積部に蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、向きの時間履歴である「向き転換軌跡」を決定する。
ここで、オフセットＯ_ｆ及び感度Ｓ_ｔを較正用パラメータとした場合は、設定されたオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）毎に、蓄積された角速度データω_ｋからオフセットＯ_ｆｉを差し引いた上で、感度Ｓ_ｔｊによって大きさを補正した補正後角速度ω_ｋ’を算出する。

【0034】

次いで、
ｃ）設定されたパラメータの値又は値の組毎に、決定された「向き転換軌跡」上の位置であって向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置Ｐ_ｍを決定し、「向き転換軌跡」上において隣接する２つのコーナー位置Ｐ_ｍの間をなす各「軌跡部分」と、「向き転換軌跡」上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置Ｐ_ｍの間を結んだ、基準となる「基準軌跡部分」とを比較することによって、「向き転換軌跡」の「誤差」を算出する。
ここで、「向き転換軌跡」の「誤差」の形態としては、後に説明するように、
１）直進性誤差、 ２）平行性誤差、 ３）直交性誤差
が挙げられる。

【0035】

その後、
ｄ）算出された「誤差」が最小又は極小となる値又は値の組を、較正用パラメータの較正結果に決定する。
この較正用パラメータの較正結果は、ジャイロ制御部１１４に出力され、ジャイロ制御部１１４は、この較正結果を用いて、その後のジャイロセンサ１００から出力される角速度値をより正確な値に調整する。

【0036】

以上説明したように、携帯端末１では、何ら専用装置を用いることなくジャイロセンサを較正することが可能となる。

【0037】

特に、設定された較正用パラメータの値の組毎に、「向き転換軌跡」の「誤差」を算出することによって、最適な較正用パラメータの値の組を決定することができる。その結果、較正に必要となる較正用パラメータを全て、例えばオフセット及び感度の両方、を較正することが可能となる。

【0038】

さらに、携帯端末１では、非特許文献１に記載されたゼロ点補正（ＺＵＰＴ）技術のように、センサの保持位置を特定の箇所に限定するといった必要がない。

【0039】

また、本発明の較正方法は、当然に、図１（Ａ）に示したようなユーザの建物内での移動によって収集・蓄積された角速度データに基づいて実施される形態に限定されない。図１（Ｂ）に示したように、市街地での移動によって収集・蓄積された角速度データに基づいて実施されてもよい。

【0040】

図１（Ｂ）によれば、ユーザは、携帯端末１を所持しながら市街地の道路（歩道）を直進したり、交差点で進行の向きを転換したり、更には大通りから細い路地に入って通り向けたりして、目的地に向かう。携帯端末１は、このようなユーザの進行向き及びその転換に係る情報として、ジャイロセンサ１００から出力される角速度値を、サンプリング時刻毎にジャイロ較正部１１の蓄積部に蓄積する。ジャイロ較正部１１は、蓄積された角速度データを利用して、他の専用装置を用いることなく、ジャイロセンサ１００の較正を実施することができるのである。

【0041】

［携帯端末１の機能構成］
図２は、本発明による携帯端末１の一実施形態を示す機能構成図である。

【0042】

図２によれば、携帯端末１は、ジャイロセンサ１００と、ログ蓄積部１０１と、プロセッサ・メモリとを有する。さらに、加速度センサ１０２及び地磁気センサ１０３を有することも好ましい。ここで、プロセッサ・メモリは、プログラムを実行することによってその機能を実現させる。

【0043】

また、プロセッサ・メモリは、機能構成部として、パラメータ設定部１１０と、向き推定部１１１と、軌跡評価部１１２と、較正決定部１１３と、ジャイロ制御部１１４と、センサ出力処理部１２０とを有する。また、加速度センサ１０２が搭載された場合、更に静止判定部１１６を有することも好ましい。

【0044】

ジャイロセンサ１００は、角速度を検出するジャイロスコープであって、向きの転換（変化）を検知・測定する向き転換測定部として機能することができる。ジャイロセンサ１００として、例えば、振動したアームに作用するコリオリ力による構造体の変形から角速度を検出する３軸タイプの振動ジャイロセンサを用いることができる。ここで、構造体は、水晶、圧電セラミックス等の圧電材料を素材として、ダブルＴ型、音叉型、Ｈ型、三角柱、円柱等の形状に形成されたものである。また、構造体を、シリコン等を素材として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で形成することもできる。さらに、ジャイロセンサ１００として、流体式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ等を採用することも可能である。

【0045】

ログ蓄積部１０１は、ジャイロセンサ１００から出力された角速度値を逐次、例えばサンプリング時刻毎に、蓄積する。ここで、角速度値は、測定時刻（サンプリング時刻）に紐付けられて記録されることが好ましい。

【0046】

加速度センサ１０２は、加速度測定部であり、例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成された、例えば静電容量方式又はピエゾ抵抗方式による、３軸タイプの加速度計測計とすることができる。加速度センサ１０２として、重力加速度を計測し、携帯端末１を所持したユーザの歩数をカウントすることが可能な加速度センサを用いることも好ましい。

【0047】

地磁気センサ１０３は、例えば、磁気抵抗（AMR、GMR又はTMR）効果、磁気インピーダンス（MI）効果、フラックスゲート（FG）方式又はホール効果を利用して地磁気を測定する３軸タイプの地磁気計測計とすることができる。尚、この地磁気センサ１０３と加速度センサ１０２とを組み合わせて、携帯端末１の方位を測定する方位測定部とすることも可能である。

【0048】

パラメータ設定部１１０は、ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となる少なくとも１つの較正用パラメータ（例えばオフセット及び感度）を、所定範囲内の値又は値の組に設定する。特に、較正用パラメータの初期値（パラメータ探索開始値）を、種々の手法又は予めの設定によって決定する。

【0049】

向き推定部１１１は、設定された較正用パラメータの値又は値の組毎に、設定された値又は値の組を有する少なくとも１つのパラメータを用いて、蓄積された角速度データを補正した補正後角速度を算出し、各時点での補正後角速度に基づいて各時点における向きを算出し、向きの時間履歴である向き転換軌跡を決定する。

【0050】

軌跡評価部１１２は、
ａ）設定された較正用パラメータの値又は値の組毎に、決定された向き転換軌跡上の位置であって向きの変化による曲がり角をなすコーナー位置を決定するコーナー決定部１１２ａと、
ｂ）向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、向き転換軌跡上において隣接する他の又は同一の２つのコーナー位置の間を結んだ、基準となる基準軌跡部分とを比較することによって、向き転換軌跡の誤差を算出する誤差算出部１１２ｂと
を有している。

【0051】

尚、向き推定部１１１と軌跡評価部１１２とは、パラメータ探索部をなす。パラメータ探索部では、較正用パラメータの値又は値の組毎に、蓄積された角速度データから向き転換軌跡が決定され、決定された向き転換軌跡におけるコーナー位置が決定されて、この向き転換軌跡の誤差が算出されるのである。

【0052】

また、誤差算出部１１２ｂは、直進性誤差算出部１１２ｂｌと、平行性誤差算出部１１２ｂｐと、直交性誤差算出部１１２ｂｏとを有している。これらの機能構成部における直進性誤差の算出、平行性誤差の算出、及び直交性誤差の算出については、後に図４〜図８を用いて詳細に説明を行う。

【0053】

較正決定部１１３は、誤差算出部１１２ｂで算出された誤差が最小又は極小となる値又は値の組を、少なくとも１つの較正用パラメータの較正結果に決定する。

【0054】

ジャイロ制御部１１４は、較正決定部１１３で決定された較正結果を用いて、その後のジャイロセンサ１００から出力される角速度信号をより正確な値に調整するべく、入力した較正結果に基づいてセンサ出力処理部１２０を制御する。具体的には、例えば較正用パラメータとしてオフセット及び感度を採用した場合、オフセット及び感度の較正値をセンサ出力処理部１２０に出力し、センサ出力処理部１２０に、この較正値をもってジャイロセンサ１００からの角速度出力値を処理させ、より正確な角速度値を出力させる。

【0055】

尚、ジャイロ制御部１１４は、オフセット及び感度の較正値をセンサ出力処理部１２０に出力して較正（校正）を実施させる代わりに、又は実施させるとともに、この較正値に基づいて、ジャイロセンサ１００の（ＭＥＭＳ部分等の）機構部分を較正することも可能である。

【0056】

静止判定部１１６は、加速度センサ１０２から所定時間内に出力された加速度値に基づいて、ジャイロセンサ１００（携帯端末１）が静止状態であるか否かを判定する。この場合、パラメータ設定部１１０は、静止判定部１１６が真の判定を行った際にジャイロセンサ１００から出力される角速度値に基づいて、オフセットにおける較正の際の初期値（探索開始値）を設定することも好ましい。

【0057】

以上、携帯端末１の一実施形態における機能構成を説明したが、本発明による角速度測定装置は、当然に、この実施形態に限定されるものではない。例えば、誤差算出部１１２ｂにおいて、向き転換軌跡の誤差の算出について、ユーザの移動する環境において想定される向きの変換量（相対方位角の変化分）の１つが所定の角度、例えば４５°、である場合、平行性誤差及び直交性誤差の算出に代えて、この所定の角度（４５°）の向き転換からの誤差を算出することも可能である。

【0058】

図３（Ａ）は、本発明に係る向き転換軌跡を説明するためのグラフである。また、図３（Ｂ）は、向き転換軌跡におけるコーナー位置を説明するためのグラフである。

【0059】

［パラメータ初期値設定］
最初に、図３（Ａ）に示したような向き転換軌跡を生成するための手順を説明する。まず、ジャイロセンサ１００を較正する際の調整対象となるオフセットＯ_ｆ及び感度Ｓ_ｔ（較正用パラメータ）の初期値（探索開始値）を決定する。

【0060】

オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０は、静止時のジャイロスコープ１００（図２）からの出力値によって決定可能である。具体的には、静止判定部１１６（図２）が、加速度センサ１０２（図２）から所定時間内に出力された加速度値に基づいて静止状態であると判定した際の、当該所定時間内における、ジャイロスコープ１００から出力された角速度値の平均値を、オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０とすることができる。

【0061】

ここで、静止判定部１１６は、加速度センサ１０２から所定時間内に出力された加速度値の大きさの標準偏差が所定の閾値Ｖ以下である際、静止状態であると判定することも好ましい。具体的に、出力される加速度値を３軸加速度ベクトルａ＝（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）とすると、その大きさ｜ａ｜は、
（１） ｜ａ｜＝（ａ_ｘ^２＋ａ_ｙ^２＋ａ_ｚ^２）^０.５
となる。所定時間Ｔ_ａ内に検出されたｋ個のサンプルである加速度値をａ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｋ）とし、ａ_ｉの大きさの平均値をａｖ｜ａ｜とすると、次式
（２） （Σ_ｉ（｜ａ_ｉ｜−ａｖ｜ａ｜）^２／ｋ）^０.５≦Ｖ
の条件が成立する際、静止判定部１１６は、静止状態であると判定することができる。ここで、Σ_ｉは、ｉについての総和（Summation）である。

【0062】

一方、加速度センサ１０２及び静止判定部１１６を使用しない（できない）場合、ユーザに明示的に（例えばディスプレイに表示する形で）所定時間の静止を指示し、当該所定時間におけるジャイロスコープ１００の出力値の平均値を、オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０とすることができる。または、オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０として、ジャイロスコープの工場出荷時のオフセットを用いてもよい。

【0063】

感度Ｓ_ｔの初期値Ｓ_ｔ０は、例えば、移動開始から移動終了までの間の相対方位角の最大値と最小値との差が３６０°（度）となるように設定されることができる。この場合、移動は、一方向に直進するだけではなく、例えば何かの周りを一周するような、移動中に全ての相対方位が存在するルートをとるものが好ましい。

【0064】

または、ユーザに、明示的に（例えばディスプレイに表示する形で）携帯端末１を一定速度で一回転させることを指示し、その一回転の間のジャイロセンサ１００からの出力が３６０°に相当するように、感度Ｓ_ｔの初期値Ｓ_ｔ０を設定することができる。または、感度Ｓ_ｔの初期値Ｓ_ｔ０として、ジャイロスコープの工場出荷時のオフセットを用いてもよい。

【0065】

以上述べたように、オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０及び感度Ｓ_ｔの初期値Ｓ_ｔ０を決定した後、パラメータ設定部１１０は、初期値Ｏ_ｆ０を含む所定範囲内のオフセット値、及び初期値Ｓ_ｔ０を含む所定範囲内の感度値の組、例えば、
（３） Ｏ_ｆ０−ΔＯ_ｆ≦Ｏ_ｆｉ≦Ｏ_ｆ０＋ΔＯ_ｆ、及び
（４） Ｓ_ｔ０−ΔＳ_ｔ≦Ｓ_ｔｊ≦Ｓ_ｔ０＋ΔＳ_ｔ
を満たすオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎ_ｓ）を設定する。次いで、設定された組（Ｏ_ｆｉ，感度Ｓ_ｔｊ）毎に、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊを生成する。

【0066】

尚、オフセットＯ_ｆ及び感度Ｓ_ｔの所定範囲は、上式（３）及び（４）に限定されるものではないが、それぞれ初期値Ｏ_ｆ０及び初期値Ｓ_ｔ０を含むものであることが好ましい。

【0067】

［向き転換軌跡の生成］
次いで、設定された組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）毎に、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊが生成される。向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの生成においては、最初に、設定された組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）を用いて、サンプリング時刻ｔ_ｋ（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ_ｔ）に紐付けられて蓄積された角速度データω_ｋから補正後角速度ω_ｋ’を算出する。具体的には、ｋサンプル目の補正後角速度ω_ｋ’を、次式
（５） ω_ｋ’＝（ω_ｋ−Ｏ_ｆｉ）／Ｓ_ｔｊ
を用いて算出する。

【0068】

尚、蓄積された角速度データω_ｋは、ジャイロセンサ１００が３軸タイプである場合、特定の一軸での値とすることができる。この軸の選択においては、例えば、携帯端末１がユーザに装着される態様を想定した上で、ユーザの進行向きの変化を検出し易い軸を選択することも好ましい。また、加速度センサ１０２を用いて決定される進行向きに合わせて、この進行向きの変化を検出し易い軸を選択することも好ましい。

【0069】

次いで、算出された補正後角速度ω_ｋ’を用いて、ｋサンプル目の相対方位角ｄ_ｋを、次式
（６） ｄ_ｋ＝ｄ_ｋ−１＋ω_ｋ’／ｆ
を用いて算出する。ここで、ｆ（Ｈｚ）は、サンプリングレートである。

【0070】

尚、初期方位角ｄ_０については、地磁気センサ１０３、又は地磁気センサ１０３及び加速度センサ１０２、を用いてサンプリング開始時の絶対方位角を求め、この絶対方位角を初期方位角ｄ_０とすることも可能である。しかしながら、ジャイロスコープ１００を較正するにあたっては絶対方位は必要ではないため、本実施形態では、簡便のためｄ_０＝０とする。また、これにより、ｄ_ｋは相対方位角となる。

【0071】

次いで、これらのサンプリング時刻ｔ_ｋ毎の相対方位角ｄ_ｋから、位置ｐ_ｋを決定し、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊを生成する。尚、以下の説明において用いられる位置ｐ_ｋ及びコーナー位置Ｐ_ｍは、向き転換軌跡空間での２つの成分からなる行列である。

【0072】

図３（Ａ）に、ｘ軸及びｙ軸で規定される向き転換軌跡空間｛（ｘ，ｙ）｝内の位置ｐ_０、ｐ_１、ｐ_２、・・・を示している。このうち、位置ｐ_０は原点、即ち、

【数1】

に設定されている。

【0073】

次いで、位置ｐ_１及び位置ｐ_２は、

【数2】

【数3】

となる。即ち、位置ｐ_ｋは、

【数4】

と表される。

【0074】

向き転換軌跡空間内において、これらの位置ｐ_ｋを順次線分で結んだ経路が、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊとなる。次いで、生成された向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおけるコーナー位置Ｐ_ｍを決定する。ここで、コーナー位置Ｐ_ｍは、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ上の位置であって向きの変化による曲がり角をなす位置である。

【0075】

［コーナー位置Ｐ_ｍの決定］
最初に、時間軸上において、ｋを中心とするウィンドウ｛ｋ−Ｗ，・・・，ｋ＋Ｗ｝を指定し、このウィンドウ内の相対方位角ｄ_ｋ−Ｗ，・・・，ｄ_ｋ＋Ｗの標準偏差をｓ_ｋとする。ここで、Ｗは、指定ウィンドウの幅の半分であり、ｋサンプル目を中心として（ｋ−Ｗ）サンプル目の位置ｐ_ｋ−Ｗから（ｋ＋Ｗ）サンプル目の位置ｐ_ｋ＋Ｗまでの範囲を決定するパラメータである。

【0076】

図３（Ｂ）に示すように、ｋサンプル目における指定ウィンドウ内の相対方位角の標準偏差ｓ_ｋが、次の３条件（１１）〜（１３）を満たす場合、ｓ_ｋをピークをなすものと見なし、位置ｐ_ｋ（ｓ_ｋ）をコーナー位置Ｐ_ｍと規定する。
（１１） ｓ_ｋ＞ｓ_ｋ−１、且つｓ_ｋ＞ｓ_ｋ＋１
（ｓ_ｋが極大値である）
（１２） ｓ_ｋ＝ｍａｘ（ｓ_ｋ−Ｗ，・・・，ｓ_ｋ＋Ｗ）
（ｓ_ｋが指定ウィンドウ内で最大値である）
（１３） ｓ_ｋ＞Ｄ_ｔｈ
（ｓ_ｋがＤ_ｔｈよりも大きい）

【0077】

ここで、条件（１２）及び（１３）におけるＷとして、例えば、Ｗ＝ｆとすることができる。また、条件（１３）におけるＤ_ｔｈは、標準偏差ｓ_ｋの下限閾値であり、例えば、固定値Ｄ_ｔｈ＝１４°（ｆ＝５０Ｈｚの場合）、または１回の移動中における最大値の半分（Ｄ_ｔｈ＝ｍａｘ（ｓ_０，・・・，ｓ_ｎｔ）／２）とすることができる。

【0078】

尚、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの範囲は、予め設定された数、例えば２０個、のコーナー位置Ｐ_ｍを含むまでの範囲とすることができる。または、予め設定された数の位置ｐ_ｋ（サンプル）を含むまでの範囲としてもよい。ここで、後の誤差算出の際の便宜として、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの２つの端点（移動開始位置ｐ_０及び移動終了位置ｐ_ｎｔ）もコーナー位置とする。

【0079】

また、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおけるコーナー位置Ｐ_ｍの決定は、上述した標準偏差を用いる方法に限定されるものではない。相対方位角の変化による曲がり角をなす位置をコーナー位置Ｐ_ｍと規定する方法であれば採用可能であり、例えば、位置ｐ_ｋでの相対方位角ｄ_ｋにおける、１つ前のサンプリングの位置ｐ_ｋ−１での相対方位角ｄ_ｋ−１からの変化分ω_ｋ’／ｆが、極大値となる条件を使用することもできる。または、位置ｐ_ｋでの相対方位角ｄ_ｋと、所定時間前の方位角（例えば１秒前のｄ_ｋ−ｆ）との角度差が、所定閾値以上の場合に、位置ｐ_ｋをコーナー位置とすることも可能である。

【0080】

［誤差算出］
次いで、コーナー位置Ｐ_ｍが決定された向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける誤差を算出・評価する。本実施形態では、この際の評価値として、
（ａ）直進性誤差：直進に相当すべき軌跡部分が、直線分からずれる程度としての誤差
（ｂ）平行性誤差：平行になるべき２つの軌跡部分が、平行からずれる程度としての誤差
（ｃ）直交性誤差：直交すべき２つの軌跡部分が、直交からずれる程度としての誤差
のうちの少なくとも１つを採用する。即ち、最終的な誤差（評価値）は、上記（ａ）〜（ｃ）のうちの１つ又は複数の合計値とすることができる。

【0081】

以下、上記（ａ）〜（ｃ）の各々について説明する。ここで、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ上で決定されたコーナー位置Ｐ_ｍの数をｎ_ｃ個とする（即ち、ｍ＝１，２，・・・，ｎ_ｃ）。また、以下の各種誤差の説明において用いられる位置ｐ_ｋ及びコーナー位置Ｐ_ｍも、向き転換軌跡空間での２つの成分からなる行列である。

【0082】

［直進性誤差］
図４は、直進性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの概略図である。

【0083】

図４には、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐ_ａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐ_ｂとの間の軌跡部分が示されている。ここで、コーナー位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂの時間的中点の位置をｐ_ｃとし、コーナー位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂの理想的な中点ｐ_Ｍを、
（１４） ｐ_Ｍ＝（Ｐ_ａ＋Ｐ_ｂ）／２
とすると、この軌跡部分の直進性誤差ＥＳ_ｍは、
（１５） ＥＳ_ｍ＝｜ｐ_Ｍ−ｐ_ｃ｜／｜Ｐ_ｂ−Ｐ_ａ｜
と定義される。

【0084】

即ち、直進性誤差ＥＳ_ｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、これらの２つのコーナー位置の間を直線分で結んだ「基準軌跡部分」とを比較した際の、各軌跡部分における「基準軌跡部分」からのずれを表す量となっている。

【0085】

ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ（１回の移動分）における直進性誤差ＥＳは、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける全ての軌跡部分の直進性誤差ＥＳ_ｍの平均とすることができる。即ち、
（１６） ＥＳ＝（ＥＳ_１＋ＥＳ_２＋・・・＋ＥＳ_ｎｃ−１）／（ｎ_ｃ−１）
となる。

【0086】

［平行性誤差］
図５及び図６は、平行性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの概略図である。

【0087】

図５（Ａ）及び（Ｂ）には、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐ_ａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐ_ｂとの間の軌跡部分ｂが示されている。また、基準となる基準軌跡部分ａを構成する位置Ｐ_Ｂ１及びＰ_Ｂ２も示されている。

【0088】

ここで、ａ＝Ｐ_Ｂ２−Ｐ_Ｂ１、及びｂ＝Ｐ_ｂ−Ｐ_ａとして、角度φを、
（１７） φ＝ａｒｃｃｏｓ（（ａ・ｂ）／（｜ａ｜｜ｂ｜））
（式（１７）中、・は内積を示す）
とすると、この軌跡部分の平行性誤差ＥＰ_ｍは、
（１８） ＥＰ_ｍ＝φ （φ≦９０（°）の場合）
ＥＰ_ｍ＝１８０−φ （その他の場合）
と定義される。尚、ＥＰ_ｍ＝φとなる場合を図５（Ａ）に示しており、ＥＰ_ｍ＝１８０−φとなる場合を図５（Ｂ）に示している。

【0089】

ここで、図６（Ａ）、６（Ｂ）及び６（Ｃ）にそれぞれ、ｍ＝４、ｍ＝５及びｍ＝６の場合の基準軌跡部分ａの位置を示す。同図から理解されるように、基準軌跡部分ａを構成する位置Ｐ_Ｂ１及びＰ_Ｂ２は、
（１９） （Ｐ_Ｂ１，Ｐ_Ｂ２）＝（Ｐ_１，Ｐ_２） （ｍが奇数の場合）
（Ｐ_Ｂ１，Ｐ_Ｂ２）＝（Ｐ_２，Ｐ_３） （ｍが偶数の場合）
と設定されることができる。

【0090】

また、基準軌跡部分ａを、隣接する２つのコーナー位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂの間をなす軌跡部分から、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分とすることも好ましい。式（１９）の設定は、この偶数番目の軌跡部分をとる設定方法に包含される。このように、（２回を含む）偶数回の（理想的には９０°に想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の平行性が、これら偶数回の向き転換前の（理想的には平行となる方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となるのである。

【0091】

即ち、平行性誤差ＥＰ_ｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、各軌跡部分から向き転換軌跡上を遡って偶数番目に位置する軌跡部分である「基準軌跡部分」とを比較し、各軌跡部分の向きにおける「基準軌跡部分」の向きからのずれを表す量となっている。

【0092】

ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ（１回の移動分）における平行性誤差ＥＰは、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける全ての軌跡部分の平行性誤差ＥＰ_ｍの平均とすることができる。即ち、
（２０） ＥＰ＝（ＥＰ_１＋ＥＰ_２＋・・・＋ＥＰ_ｎｃ−１）／（ｎ_ｃ−１）
となる。

【0093】

［直交性誤差］
図７及び図８は、直交性誤差を説明するための向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの概略図である。

【0094】

図７には、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける、ｍ番目のコーナー位置Ｐ_ａと、（ｍ＋１）番目のコーナー位置Ｐ_ｂとの間の軌跡部分ｂが示されている。また、基準となる基準軌跡部分ａを構成する位置Ｐ_Ｂ１及びＰ_Ｂ２も示されている。

【0095】

ここで、ａ＝Ｐ_Ｂ２−Ｐ_Ｂ１、及びｂ＝Ｐ_ｂ−Ｐ_ａとすると、この軌跡部分の直交性誤差ＥＯ_ｍは、
（２１） ＥＯ_ｍ＝｜ａｒｃｃｏｓ（（ａ・ｂ）／（｜ａ｜｜ｂ｜））−９０｜
（式（２１）内の単位は、°（度））
と定義される。

【0096】

ここで、図８（Ａ）、８（Ｂ）及び８（Ｃ）にそれぞれ、ｍ＝２、ｍ＝３及びｍ＝４の場合の基準軌跡部分ａの位置を示す。同図から理解されるように、基準軌跡部分ａを構成する位置Ｐ_Ｂ１及びＰ_Ｂ２は、
（２２） （Ｐ_Ｂ１，Ｐ_Ｂ２）＝（Ｐ_２，Ｐ_３） （ｍが奇数の場合）
（Ｐ_Ｂ１，Ｐ_Ｂ２）＝（Ｐ_１，Ｐ_２） （ｍが偶数の場合）
と設定されることができる。

【0097】

また、基準軌跡部分ａを、隣接する２つのコーナー位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂの間をなす軌跡部分から、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分とすることも好ましい。式（２２）の設定は、この奇数番目の軌跡部分をとる設定方法に包含される。このように、（１回を含む）奇数回の（理想的には９０°に想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の直交性が、これら奇数回の向き転換前の（理想的には直交する方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となるのである。

【0098】

即ち、直交性誤差ＥＯ_ｍは、向き転換軌跡上において隣接する２つのコーナー位置の間をなす各軌跡部分と、各軌跡部分から向き転換軌跡上を遡って奇数番目に位置する軌跡部分である「基準軌跡部分」とを比較し、各軌跡部分の向きにおける「基準軌跡部分」の向きに直交する向きからのずれを表す量となっている。

【0099】

ここで、１つの向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ（１回の移動分）における直交性誤差ＥＯは、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける全ての軌跡部分の直交性誤差ＥＯ_ｍの平均とすることができる。即ち、
（２３） ＥＯ＝（ＥＯ_１＋ＥＯ_２＋・・・＋ＥＯ_ｎｃ−１）／（ｎ_ｃ−１）
となる。

【0100】

以上に説明した向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける直進性誤差ＥＳ（式（１６））、平行性誤差ＥＰ（式（２０））、及び直交性誤差ＥＯ（式（２３））のうちの少なくとも１つを採用して、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの誤差（評価値）Ｅとする。この誤差（評価値）Ｅは、３つの誤差全てを採用した場合、例えば、
（２４） Ｅ＝ＥＳ＋ＥＰ＋ＥＯ
とすることができる。

【0101】

［較正決定］
較正決定部１１３（図２）は、以上に説明した転換軌跡ＴＲ_ｉｊの誤差Ｅが、最小又は極小となる所定範囲内のオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎ_ｓ）を、オフセット及び感度の較正結果に決定する。

【0102】

ここで、所定範囲は、例えば上式（３）Ｏ_ｆ０−ΔＯ_ｆ≦Ｏ_ｆｉ≦Ｏ_ｆ０＋ΔＯ_ｆ及び上式（４）Ｓ_ｔ０−ΔＳ_ｔ≦Ｓ_ｔｊ≦Ｓ_ｔ０＋ΔＳ_ｔを満たす、オフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎ_ｓ）のとり得る範囲である。

【0103】

尚、以上に述べたように、誤差Ｅが所定範囲内において最小値を示すところのオフセット及び感度の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）を較正結果としてもよいし、山登り（Hill Climbing）法等の局所探索法を使用して、誤差Ｅが所定範囲内において極小値を示すところのオフセット及び感度の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）を較正結果としてもよい。山登り法では、現在（初期値）の解の近傍の内で最も成績の良い解が近似解として選ばれ、現在の解よりも近似解の成績の方が良い場合に、近似解と現在の解とが入れ替えられる。この山登り法は、このような近似解の探索が収束した場合にも、新たに初期解を選び直してから再び探索を開始することによって、短時間で精度の良い解を生成可能な方法となっている。

【0104】

また、較正決定部１１３において、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊをディスプレイ等の表示部に表示させ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を通して、ユーザに、表示させた向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊを修正させることも可能である。この場合、適切な形状に修正された向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊから逆算して求められるオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆ，Ｓ_ｔ）を、オフセット及び感度の較正結果とすることができる。または、オフセットＯ_ｆ及び感度Ｓ_ｔを増減させるためのボタン又はスイッチをユーザに操作させ、対応する組（Ｏ_ｆ，Ｓ_ｔ）に相当する、表示された向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊを適切な形状にまで変更させて、その時点の組（Ｏ_ｆ，Ｓ_ｔ）を、オフセット及び感度の較正結果とすることもできる。尚、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの適切な形状とは、例えば、上述した直進性誤差ＥＳ、平行性誤差ＥＰ及び直交性誤差ＥＯができる限り小さくなるような形状である。例えば、ＧＵＩを通して向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊの形状を変化させる場合、これらの直進性誤差ＥＳ、平行性誤差ＥＰ及び直交性誤差ＥＯの値を表示することも好ましい。

【0105】

尚、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける誤差の算出・評価について、ユーザの移動する環境において想定される向きの変換量（相対方位角の変化分）の１つが所定の角度θ_Ｔ、例えば４５°、である場合では、
ａ）直進性誤差と、
ｂ）所定の角度θ_Ｔの向き転換からの誤差と
を算出し、評価することが可能となる。但し、ｂ）角度θ_Ｔの向き転換誤差においては、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊにおける基準軌跡部分ａは、隣接する２つのコーナー位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂの間をなす軌跡部分ｂから、向き転換軌跡ＴＲ_ｉｊ上を遡って次に位置する（隣接する）軌跡部分となる。このように、１回の（理想的には角度θ_Ｔに想定される）向き転換を経た後の軌跡部分の誤差が、この１回の向き転換前の（理想的には角度θ_Ｔだけ異なる方向を有するべき）軌跡部分を基準として、評価可能となる。

【0106】

［ジャイロセンサの較正方法］
図９は、本発明によるジャイロセンサ較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【0107】

（Ｓ９００）ジャイロセンサ１００から出力された角速度データ｛ω｝を蓄積する。
（Ｓ９０１）パラメータ探索ループ（ステップＳ９０１〜Ｓ９０９）を開始する。このループでは、最初、オフセットＯ_ｆの初期値Ｏ_ｆ０をＯ_ｄｅｆとし、感度Ｓ_ｔの初期値Ｓ_ｔ０をＳ_ｄｅｆとし、次に、順次、所定範囲内におけるオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）（ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｏ，ｊ＝０，１，・・・，ｎ_ｓ）を設定していく。

【0108】

（Ｓ９０２）次に、向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊ生成ループ（ステップＳ９０２〜Ｓ９０６）を開始する。各ループでは、各サンプリング時刻ｔ_ｋ（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ_ｔ）において、相対方位角ｄ_ｋ、及び向き転換軌跡空間での位置ｐ_ｋを算出する。ここで、サンプリングレートをｆ、相対方位角ｄ_ｋの初期値ｄ_０を０、位置ｐ_ｋの初期値ｐ_０＝０とする。

【0109】

（Ｓ９０３）ｋサンプル目の補正後角速度ω_ｋ’＝（ω_ｋ−Ｏ_ｆｉ）／Ｓ_ｔｊを算出する。
（Ｓ９０４）ｋサンプル目の相対方位角ｄ_ｋ＝ｄ_ｋ−１＋ω_ｋ’／ｆを算出する。
（Ｓ９０５）向き転換軌跡空間での位置ｐ_ｋ＝ｐ_ｋ−１＋（ｓｉｎ（ｄ_ｋ），ｃｏｓ（ｄ_ｋ））を算出する。
（Ｓ９０６）ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ_ｔの各ｋ値についてループを実行し、ｋ＝ｎ_ｔのループが終了すれば、向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊ生成ループを終了とする。

【0110】

（Ｓ９０７）生成された向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊにおけるコーナー位置Ｐ_ｍを検出する（検出されたコーナー位置をＰ_１、Ｐ_２、・・・、Ｐ_ｎｃとする）。
（Ｓ９０８）生成された向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊ（コーナー位置Ｐ_ｍ）の誤差（評価値）Ｅを算出する。
（Ｓ９０９）極小値をとる誤差Ｅを有する向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊが決定した段階で向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊ生成ループを終了する。

【0111】

（Ｓ９１０）極小値をとる誤差Ｅを有する向き変換軌跡ＴＲ_ｉｊにおけるオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）を、オフセット及び感度の較正結果に決定する。
（Ｓ９１１）較正結果として決定されたオフセット及び感度の値の組（Ｏ_ｆｉ，Ｓ_ｔｊ）をもって、ジャイロセンサを較正する。

【0112】

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、角速度測定装置自体が取得した角速度データから、設定された較正用パラメータ毎に向き変換軌跡を規定し、向き変換軌跡の誤差（評価値）に基づいて較正結果を取得する。その結果、何ら専用装置を用いることなく、ジャイロセンサを較正することが可能となる。

【0113】

また、較正を角速度測定装置自体での処理によって実施するので、較正を、短時間で且つ当該装置の事情に沿った形でより適切に、実施することができる。また、設定された較正用パラメータ毎に向き転換軌跡を評価するので、較正に必要となる較正用パラメータを全て、例えばオフセット及び感度の両方、を較正することが可能となる。

【0114】

さらに、センサの保持位置を特定の箇所に限定するといった必要がない。これにより、本発明による角速度測定装置の実施形態として、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、電子書籍、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)のようなユーザインタフェース装置、いわゆる携帯型情報機器が採用可能となる。

【0115】

以上に述べた本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

【符号の説明】

【0116】

１ 携帯端末
１００ ジャイロセンサ
１０１ ログ蓄積部
１０２ 加速度センサ
１０３ 地磁気センサ
１１ ジャイロ較正部
１１０ パラメータ設定部
１１１ 向き推定部
１１２ 軌跡評価部
１１２ａ コーナー決定部
１１２ｂ 誤差算出部
１１２ｂｌ 直進性誤差算出部
１１２ｂｏ 直交性誤差算出部
１１２ｂｐ 平行性誤差算出部
１１３ 較正決定部
１１４ ジャイロ制御部
１１６ 静止判定部
１２０ センサ出力処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】