特許 6044971 推定方位角評価装置、移動体端末装置、推定方位角評価装置の制御プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、推定方位角評価装置の制御方法、および測位装置

(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】6044971

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】推定方位角評価装置、移動体端末装置、推定方位角評価装置の制御プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、推定方位角評価装置の制御方法、および測位装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 17/38 20060101AFI20161206BHJP

   G01C 21/26 20060101ALI20161206BHJP

   G01C 19/00 20130101ALI20161206BHJP

   G01C 21/12 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   G01C17/38 K

   G01C21/26 P

   G01C19/00 Z

   G01C21/12

【請求項の数】13

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-517103(P2015-517103)

(86)(22)【出願日】2014年5月14日

(86)【国際出願番号】JP2014062796

(87)【国際公開番号】WO2014185444

(87)【国際公開日】20141120

【審査請求日】2015年11月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-102577(P2013-102577)

(32)【優先日】2013年5月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】興梠 正克

(72)【発明者】

【氏名】蔵田 武志

(72)【発明者】

【氏名】石川 智也

(72)【発明者】

【氏名】大隈 隆史

【審査官】 東 勝之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３７４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １７／３８

Ｇ０１Ｃ １９／００

Ｇ０１Ｃ ２１／００ − ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得手段と、
上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成手段と、
取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定手段と、
上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得手段と、
取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価手段と、
を備えることを特徴とする推定方位角評価装置。

【請求項2】

さらに、移動体が移動動作を行っていることを検知する移動検知手段を備え、
上記出現頻度取得手段は、移動体が連続して移動動作を行っている区間について、上記推定方位角の上記出現頻度を取得することを特徴とする請求項１に記載の推定方位角評価装置。

【請求項3】

さらに、移動体の移動動作において、加速度センサによって計測された加速度に基づいて、上記３軸の角速度センサのいずれかの軸が重力軸と一致しているか否かを判定する重力軸判定手段を備え、
角速度センサで計測された角速度のうち、いずれかの軸が重力軸に一致した状態で計測された角速度を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の推定方位角評価装置。

【請求項4】

上記評価手段は、上記取得した出現頻度を示すヒストグラムの尖度を評価することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の推定方位角評価装置。

【請求項5】

上記バイアス成分候補生成手段は、複数のバイアス成分の候補を生成するものであり、
生成された上記複数のバイアス成分の候補のそれぞれについて、
上記推定手段は、上記推定を行い、
上記出現頻度取得手段は、上記推定方位角の出現頻度を取得し、
上記評価手段は、上記評価を行う、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の推定方位角評価装置。

【請求項6】

上記バイアス成分候補生成手段は、上記角速度センサ周辺において計測された温度に基づいて上記複数のバイアス成分の候補を生成することを特徴とする請求項５に記載の推定方位角評価装置。

【請求項7】

さらに、上記評価に基づいて、推定方位角を出力する推定方位角出力手段を備えることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の推定方位角評価装置。

【請求項8】

移動体の移動動作は、歩行動作であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の推定方位角評価装置。

【請求項9】

３軸の角速度センサと、
請求項１から８の何れか１項に記載の推定方位角評価装置と、
移動体の位置を推定する位置推定手段と、を備える、移動体端末装置。

【請求項10】

請求項１から８の何れか１項に記載の推定方位角評価装置としてコンピュータを機能させるための推定方位角評価装置の制御プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための推定方位角評価装置の制御プログラム。

【請求項11】

請求項１０に記載の推定方位角評価装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項12】

移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得ステップと、
上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成ステップと、
取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定ステップと、
上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得ステップと、
取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価ステップと、
を含むことを特徴とする推定方位角評価装置の制御方法。

【請求項13】

角速度センサにて測定した角速度を用いて移動体の進行方向を示す方位角を推定し、該方位角から該移動体の位置を推定する測位装置であって、
上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成手段と、
上記移動体の移動期間に測定された各角速度を上記候補で較正して方位角を推定する推定手段と、
推定した方位角の出現頻度が、上記移動体の進行方向に関する所定の拘束条件下において方位角が正しく推定されているときに現れる傾向を示す場合に、当該方位角を用いて上記移動体の位置を推定する位置推定手段と、
を備えることを特徴とする測位装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は推定された角速度のバイアス成分の適否を評価する推定方位角評価の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

加速度ベクトル（３軸）センサと、角速度ベクトル（３軸）センサとを備えるセンサモジュール（いわゆる６軸センサ）を歩行者である移動体に保持または装着させ、当該センサモジュールを用いて取得した加速度ベクトルおよび角速度ベクトルに基づいて、歩行者の位置および姿勢を推定する歩行者デッドレコニング（ＰＤＲ、Pedestrian Dead Reckoning）と呼ばれる技術が研究・開発されている（例えば、非特許文献１）。

【0003】

ＰＤＲは、ＧＰＳ(Global Positioning System)や、その他の無線信号を用いる測位技術とは異なり、自蔵センサを用いる自律的なトラッキング技術である。よって、ＰＤＲには、測位を行うための特別なインフラ（例えば、ＧＰＳ衛星など）を利用しなくても測位できる利点がある。

【0004】

しかしながら、ＰＤＲでは、一般的に、わずかな姿勢の推定誤差（特にヨー方位角）が累積するため、歩行距離に比例して測位誤差が増大する問題がある。

【0005】

（測位誤差の原因となるもの）
測位誤差が増大する要因のうち、最も大きく寄与すると考えられるのが、角速度ベクトルの時間積分処理による姿勢角（特にヨー方位角）の推定誤差である。

【0006】

例えば、角速度（ジャイロ）センサ（３軸）の出力には、本来計測されるべき角速度出力成分に加えて、ゼロ点オフセット（バイアス成分ともいう）が含まれる。ゼロ点オフセットとは、本来ゼロが出力となるはずの状態で出力される誤差成分のことである。

【0007】

ゼロ点オフセットに関する誤差成分は時間経過に伴って積分され、姿勢の推定誤差として累積する。このうち、特に重力軸回りの角速度のバイアス成分の積分誤差は方位角（ヨー方位角）の誤差として現れる。

【0008】

このため、従来、この誤差成分の較正（キャリブレーション）を行う技術が提案されてきた。

【0009】

例えば、特許文献１には、移動体端末が、第１の地点から、位置または角度の誤差が特定量となる第２の地点へ移動した場合に、モーションセンサの出力を用いたデッドレコニングにより第２の地点で得られる位置または角度と特定量との差分を特定し、特定した差分に基づいてゼロ点オフセットを算出するサーバ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】日本国公開特許公報「特開２０１２−２１５５４７号公報」（２０１２年１１月８日公開）

【特許文献2】日本国公開特許公報「特開２００５−１１４５３７号公報」（２００５年４月２８日公開）

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】興梠正克、大隈隆史、蔵田武志、「歩行者ナビのための自蔵センサモジュールを用いた屋内測位システムとその評価」、シンポジウム「モバイル０８」予稿集、2008、pp151-156

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、特許文献１に開示された較正では、基準点からの角度が既知のアンカー地点を設けて角速度の誤差成分の推定を行う必要がある。

【0013】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動体の移動方向に偏りがあるといった拘束条件がある場合において、誤差成分を予め計測しなくても、推定した角速度の誤差成分の適否を評価することができる推定方位角評価装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するために、本発明に係る推定方位角評価装置は、移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得手段と、上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成手段と、取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定手段と、上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得手段と、取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。

【0015】

また、上記の課題を解決するために、本発明に係る推定方位角評価装置の制御方法は、移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得ステップと、上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成ステップと、取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定ステップと、上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得ステップと、取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価ステップと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る推定方位角評価装置および推定方位角評価装置の制御方法によれば、誤差成分（バイアス成分）を予め計測しなくても、推定した角速度の誤差成分の適否を評価することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る測位システムの構成例を示す機能ブロック図である。測位システムは、移動体端末装置および角速度オフセット判定装置を備える。

【図2】（ａ）および（ｂ）は、通路情報について説明する図である。

【図3】（ａ）および（ｂ）は、ヒストグラム情報について説明する図である。

【図4】上記角速度オフセット判定装置における処理の流れについて例示するフローチャートである。

【図5】本発明の他の実施形態に係る測位システムの構成例を示す機能ブロック図である。

【図6】本発明のさらに他の実施形態に係る測位システムの構成例を示す機能ブロック図である。

【図7】本発明のさらに他の実施形態に係る測位システムの構成例を示す機能ブロック図である。

【図8】本発明のさらに他の実施形態に係る測位システムの構成例を示す機能ブロック図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る角速度オフセット判定装置における処理の流れの変形例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】

【0018】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図４、図９を参照して説明すると以下のとおりである。

【0019】

（概要）
まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る測位システムＳＹＳ１について説明する。図１は、測位システムＳＹＳ１の概略的な構成の一例を示す機能ブロック図である。図１に示すように測位システムＳＹＳ１は、大きく分けて２つの要素を含む。すなわち、測位システムＳＹＳ１は、移動体端末装置２および角速度オフセット判定装置１を備える。

【0020】

移動体端末装置２および角速度オフセット判定装置１は、移動体端末装置２の外部接続インターフェースＡと角速度オフセット判定装置１の外部接続インターフェースＢとによって、相互にデータ通信可能に接続される。

【0021】

外部接続インターフェースＡおよびＢの間の接続は、有線であっても無線であってもよい。外部接続インターフェースＡおよびＢとしては、例えば、有線であれば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、無線であれば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、およびＮＦＣ（Near Field Communication）などのインターフェースを採用することができる。

【0022】

移動体端末装置２は、移動体（例えば、歩行者や台車など）に取り付けられ、搭載する各種センサによって計測を行う。対象となる移動体は、センサモジュールにより移動を検出できるようなものであれば、特に制限はない。

【0023】

角速度オフセット判定装置１は、移動体端末装置２から出力される計測データに基づいて姿勢推定処理を行う。この姿勢推定処理は、各種センサから得られる計測データに基づいて行われる。また、角速度オフセット判定装置１は、当該姿勢推定処理結果が妥当であるか否かを判定する。

【0024】

測位システムＳＹＳ１において、移動体端末装置２は、いわゆるデータロガーであり、計測のみを行う。そして、移動体端末装置２を角速度オフセット判定装置１に接続し、移動体端末装置２の計測データを、角速度オフセット判定装置１に読み込ませる。角速度オフセット判定装置１では、読み込んだ計測データに基づいて、姿勢推定処理および角度オフセット判定処理を実行する。

【0025】

（移動体端末装置）
移動体端末装置２は、より具体的には、角速度センサ２１、加速度センサ２２、タイマ２３、記憶部２４および制御部２５を備える構成である。

【0026】

角速度センサ２１は、少なくとも重力回りの角速度を計測できるセンサである。角速度センサ２１は、例えば、３軸の角速度ベクトルを計測可能な角速度（ジャイロ）センサにより実現することができる。

【0027】

加速度センサ２２は、重力方向を検出可能なセンサである。加速度センサ２２は、例えば、３軸の加速度ベクトルを計測可能なものであってもよい。

【0028】

タイマ２３は、各センサが計測を行った絶対時刻または相対時刻を計測可能なものである。タイマ２３は、少なくとも角速度センサによって角速度が計測された相対時刻を計測できればよい。また、タイマ２３は、例えば、ＲＴＣ（Real-time clock）のような電子部品により実現することができる。

【0029】

記憶部２４は、角速度センサ２１、加速度センサ２２、およびタイマ２３の出力データが対応付けられた計測データを記憶し、所定期間以上、その内容を保持するものである。計測データは、角速度センサ２１によって計測される角速度ベクトル、加速度センサ２２によって計測される加速度ベクトル、および、タイマ２３によって計測される時刻が対応付けられたデータである。記憶部２４は、例えば、移動体端末装置２に搭載されたハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）によって実現することができる。あるいは、記憶部２４は、ｍｉｃｒｏＳＤカードのような取り外し可能な外部記憶装置によっても実現することができる。

【0030】

制御部２５は、移動体端末装置２を統括的に制御するものである。より具体的には、制御部２５は、計測制御部２５１および接続制御部２５２を備える。

【0031】

計測制御部２５１は、角速度センサ２１、加速度センサ２２、およびタイマ２３の出力データを取得し、取得したデータを対応付けて計測データＤ２４１として記憶部２４に記憶する。

【0032】

接続制御部２５２は、移動体端末装置２が外部接続インターフェースＡを介して角速度オフセット判定装置１と接続されたとき、記憶部２４から計測データＤ２４１読み出し、読み出した計測データを角速度オフセット判定装置１に送信する。

【0033】

（角速度オフセット判定装置）
角速度オフセット判定装置１は、より具体的には、記憶部１１、制御部１２、および、表示部１３を備える。

【0034】

記憶部１１には、角速度オフセット判定装置１が使用する各種データが記憶される。記憶部１１は、例えば、角速度オフセット判定装置１に搭載されたハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）によって実現することができる。あるいは、記憶部１１は、ｍｉｃｒｏＳＤカードのような取り外し可能な外部記憶装置によっても実現することができる。記憶部１１に記憶されるデータの詳細については後述する。

【0035】

制御部１２は、角速度オフセット判定装置１を統括的に制御するものである。より具体的な構成については後述する。

【0036】

表示部１３は、制御部１２から送信される画像データに基づいて表示画面に文字や画像、グラフなどの各種の情報を表示する。

【0037】

（記憶部の詳細）
記憶部１１には、具体的には、計測データＤ１１１、候補範囲データＤ１１２、移動データＤ１１３、連続移動データＤ１１４、ヒストグラム情報Ｄ１１５、および通路情報Ｄ１１６が記憶される。

【0038】

計測データＤ１１１は、角速度ベクトル、加速度ベクトル、および、これらの計測時刻が対応付けられたデータである。

【0039】

候補範囲データＤ１１２は、判定すべき角速度オフセットの値の範囲を設定するデータである。

【0040】

移動データＤ１１３は、計測データの時系列において、移動体が１単位移動したとみなせる時点を示す情報およびその時点における方位角を示す情報を含む。以下では、説明の便宜上、移動体は人であるとし、人が歩行により移動する場合について説明する。よって、移動データＤ１１３は、人が歩行により一歩移動した時点を示す情報と表現することもできる。

【0041】

連続移動データＤ１１４は、計測データの時系列において、移動体がある方向に連続して移動した時間区間を示す情報である。以下では、例示的に、連続移動データＤ１１４は、人が歩行により所定歩数移動した区間を示すものとする。所定歩数（ｎ歩）として設定する歩数は任意であるが、例えば「５歩」に設定することができる。

【0042】

ヒストグラム情報Ｄ１１５は、連続移動区間におけるヨー方位角の出現頻度を示す情報である。ヒストグラム情報Ｄ１１５の具体例を図３に示している。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すヒストグラムでは、横軸にヨー方位角（ｙａｗ）、縦軸にヨー方位角の出現頻度（度数）を取っている。図３の詳細については後述する。

【0043】

通路情報Ｄ１１６は、移動体が移動可能な領域の形状を示す地理的情報である。通路情報Ｄ１１６は、例えば、通路の配置、接続関係を示す。移動体が移動可能な領域は、移動の方位角がある程度拘束されるような通路であるほうが好ましい。別の観点から言えば、通路情報Ｄ１１６は、移動体が移動可能な通路の配置条件を示すものであってもよい。通路情報Ｄ１１６は、具体的には、図２に示すような通路を示す情報であってもよい。図２の（ａ）は、碁盤の目のように通路が配置された移動領域を示している。また、図２の（ｂ）は、２等辺三角形状に配置された通路を示している。

【0044】

（制御部の詳細）
制御部１２は、具体的には、計測データ取得部１２１、候補生成部（バイアス成分候補生成手段）１２２、姿勢推定部（推定手段）１２３、移動検出部（推定手段）１２４、連続移動区間検出部（移動検知手段）１２５、方位角ヒストグラム生成部（出現頻度取得手段）１２６、および評価判定部（評価手段、推定方位角出力手段）１２７を備える。また、移動データと、推定された姿勢と、評価判定部１２７の評価とに基づいて推定方位角を出力する推定方位角出力部（推定方位角出力手段）１３０、および該推定方位角に基づいて移動体の位置を推定する位置推定部（位置推定手段）１３１を備えていてもよい。

【0045】

計測データ取得部１２１は、外部接続インターフェースＢを介して接続される移動体端末装置２から計測データを取得し、記憶部１１に記憶する。

【0046】

候補生成部１２２は、ゼロ点オフセットの候補を生成する。候補生成部１２２は、候補範囲データＤ１１２に指定されている範囲でゼロ点オフセットの候補を生成する。±０．００５［ｒａｄ／ｓ］が候補範囲データＤ１１２に指定されている場合、候補生成部１２２は、該範囲内において、所定の分解能でゼロ点オフセットの候補を生成する。例えば、ヨー方位角について分解能が０．００１［ｒａｄ／ｓ］であれば、候補生成部１２２は、１０通りのゼロ点オフセットの候補を生成する。なお、候補生成部１２２は、従来技術を用いてゼロ点オフセットを推定してもよい。ゼロ点オフセットの推定には、例えば、非特許文献１の技術を採用することができる。また、推定したゼロ点オフセットを中心に所定範囲（例えば、候補範囲データＤ１１２に指定されている範囲）で、候補生成部１２２は、ゼロ点オフセットの候補を生成してもよい。

【0047】

姿勢推定部１２３は、角速度ベクトル（３軸）と、加速度ベクトル（３軸）とに基づいて、移動体の（世界座標系における）３次元姿勢の推定を行うものである。姿勢推定部１２３は、具体的には、計測データＤ１１１に含まれる角速度ベクトルにゼロ点オフセットを適用して推定した較正後角速度ベクトルと、計測データＤ１１１に含まれる加速度ベクトルとに基づいて移動体の３次元姿勢を推定する。

【0048】

さらに言えば、姿勢推定部１２３は、加速度ベクトルに基づき重力軸を特定し、ヨー方位角を推定してもよい。例えば、姿勢推定部（重力軸判定手段）１２３は、角速度センサの３軸のうちの何れのセンサ軸が重力軸と一致しているかを判定してもよい。また、姿勢推定部１２３は、角速度センサの３軸のうちの何れかが重力軸と一致している場合の計測データを用いて、姿勢の推定を行ってもよい。

【0049】

重力軸の特定についてさらに説明すると次のとおりである。多くの場合、角速度センサを実装・収納するパッケージの形状は、直方体である。よって、歩行者がそのパッケージを装着するとき、特定のセンサ軸が重力軸と一致するケースが多い。また、加速度センサ（３軸）および角速度センサ（３軸）の計測データを用いて重力軸との一致度を検証することも可能である。重力方位ベクトル（重力軸）を、加速度センサ（３軸）および角速度センサ（３軸）の組み合わせによって推定する技術としては、例えば、非特許文献１に記載の技術が挙げられる。よって、このような技術を用いて、姿勢推定部１２３は、何れかのセンサ軸が重力軸と一致しているかどうかを検証してもよい。

【0050】

移動検出部１２４は、所定区間（所定期間）の計測データに含まれる角速度ベクトルと、加速度ベクトルとに基づいて、移動体の移動の有無を検出し、その検出結果を出力する。移動検出部１２４は、例示的に歩行者の歩行動作の有無を検出する。具体的には、移動検出部１２４は、角速度ベクトルと、加速度ベクトルと、姿勢推定部１２３が出力する移動体の３次元姿勢の推定結果と、を組み合わせることで歩行動作の有無を検出する。歩行動作の有無の検出には、例えば、特許文献２に記載の技術を用いることができる。

【0051】

移動検出部１２４は、１歩行動作を検出するのに用いた計測データに基づいて１歩行動作における代表的な方位角を算出し、算出した方位角を、当該歩行動作における方位角とする。

【0052】

歩行動作の場合、その周波数は１〜３Ｈｚ程度である。説明のため、仮に歩行動作の周波数を２Ｈｚとすると、１００Ｈｚで計測データをサンプリングした場合、１歩行動作を検出するのに用いる計測データは５０個になる。よって、この場合、１歩行動作における代表的な方位角は、この５０個の計測データに基づいて算出すればよい。

【0053】

代表的な方位角としては、歩行動作が検出された区間において推定される方位角の中央値、平均、メジアンなどを用いることができる。なお、代表的な方位角を算出せずに、サンプリングしたすべての計測データを後述するヒストグラム情報生成処理において用いることも可能である。

【0054】

移動検出部１２４は、歩行動作を検出した時点およびその代表的な方位角を示す移動データＤ１１３を生成し記憶部１１に記憶する。

【0055】

連続移動区間検出部１２５は、移動検出部１２４の出力に基づいて、連続して移動しているとみなせる時間の区間（期間）を抽出する。具体的には、連続移動区間検出部１２５は、まず、移動体が２歩連続して移動したか否かを検出する。２歩連続して移動した区間とは、ある歩行動作とその次に検出される歩行動作とが連続している区間のことである。

【0056】

上述したとおり、歩行動作の周波数は１〜３Ｈｚ程度である。よって、歩行動作が検出されてから１秒以内に次の歩行動作が再び検出された場合、その２つの歩行動作は連続しているとみなせる。

【0057】

そして、連続移動区間検出部１２５は、歩行動作が所定回数（例えば、５回）連続している連続移動区間を検出する。言い換えれば、連続移動区間検出部１２５は、２歩連続して移動する区間が所定回数続く連続移動区間（例えば、５歩連続して歩行する区間）を抽出する。

【0058】

連続移動区間検出部１２５は、連続移動区間を示す連続移動データＤ１１４を生成し、記憶部１１に登録する。

【0059】

方位角ヒストグラム生成部１２６は、連続移動区間における各歩行動作の方位角の出現頻度を集計しヒストグラムを生成する。具体的には、方位角ヒストグラム生成部１２６は、連続移動データＤ１１４で示される連続移動区間に対応する移動データＤ１１３を抽出し、抽出した移動データＤ１１３において示される方位角の頻度を集計する。なお、ヒストグラムの生成に使用する歩行動作のサンプル数は、例えば、１０００歩分程度であればよい。

【0060】

評価判定部１２７は、推定された方位角が適正であるか否かを評価する。別の観点から言えば、評価判定部１２７は、方位角の推定において用いられたゼロ点オフセットが適正であるか否かを評価する。評価判定部１２７における評価について具体的に説明すると次のとおりである。

【0061】

まず、評価判定部１２７は、方位角ヒストグラム生成部１２６が生成したヒストグラムが、移動体が移動したときに現れるパターンを示しているか否かを判定する。すなわち、生成されたヒストグラムが、正しくゼロ点オフセットが推定されていた場合に現れる方位角の頻度分布と同じ傾向を示すか否かを判定する。評価判定部１２７は、例えば、移動体が移動した領域の地理的情報（すなわち、通路情報Ｄ１１６）を予め取得しておき、当該地理的情報を用いてヒストグラムを評価してもよい。図２を用いて、具体的に説明すると次のとおりである。

【0062】

一般的なオフィス環境や、工場、居住環境においては、歩行移動可能な通路が整然と配置されていることが多い。このような場所においては、例えば、図２の（ａ）に示すような碁盤の目のような通路配置であることも多い。

【0063】

図２の（ａ）に示すような通路配置の場合、移動体Ｋ１が連続して歩行移動する方位角には偏りがでてくる。例えば、通路の接続点（十字路）Ｐ１において、移動体Ｋ１が前の方位ＦＷに向いている場合、移動体Ｋ１の移動方向は、（１）前の方位ＦＷ、（２）右の方位Ｒ、（３）左の方位Ｌ、（４）後ろの方位ＢＷの何れかになる。

【0064】

従って、移動体Ｋ１が連続して歩行移動する方位角は、前進方向を０度とし、右回りのヨー方位角を正とすると、−１８０度、−９０度、０度、９０度、１８０度の方位に進行する頻度が多くなる。

【0065】

よって、このような場合、方位角が正しく推定されていれば、ヒストグラムのピークには９０度ごとに現れる傾向が生じる。よって、方位角が正しく推定されていれば、例えば、図３の（ａ）に示すような、所定の方位角に尖ったピークを有するヒストグラムが得られるはずである。

【0066】

評価判定部１２７は、記憶部１１から通路情報Ｄ１１６を読み取り、通路情報Ｄ１１６を分析して、移動体Ｋ１が移動する可能性が高い方位（すなわち、移動の方位角の出現頻度の偏りまたは傾向）を特定する。なお、評価判定部１２７は、通信ネットワーク等を介して外部から通路情報Ｄ１１６を取得してもよい。また、評価判定部１２７は、通路情報Ｄ１１６ではなく、移動の方位角の出現頻度の偏り（傾向）を示す情報を取得してもよい。

【0067】

また、評価判定部１２７は、上記ヒストグラムがこのような移動の方位角の出現頻度の偏り（傾向）を示しているかどうかを評価する。

【0068】

評価判定部１２７は、具体的には、例えば、出現頻度が多いはずの方位角におけるヒストグラムのピークの先鋭度（尖度）が所定の高さ（閾値）より高いかどうか（あるいは、どれくらい高いか）を評価してもよい。方位角が正しく推定されている場合には、所定の方位角におけるピークの先鋭度が高くなる。

【0069】

一方、方位角が正しく推定されていない場合、ピークの先鋭度（尖度）が低くなったり、ヒストグラムの裾が全体的に広がったりして、例えば、図３の（ｂ）に示すようなヒストグラムが現れる。すなわち、ゼロ点オフセットの累積誤差によって、方位角の誤差が無視できないほど増大している場合、上述したピークの尖度が低くなるか、ピークが見いだせないほど弱まるか、または異なる方位角にピークが現れる。

【0070】

なお、図２の（ｂ）に示すような通路配置の場合、通路が鋭角接続（４５度で接続）する位置Ｐ２１では、移動体Ｋ２１は、右後ろの方位ＲＢＷか、後ろの方位ＢＷに移動することになる。よって、この場合、−１８０度、１３５度、１８０度の方位にヒストグラムのピークが現れるはずである。

【0071】

また、通路が直交する位置では、移動体Ｋ２２は、右の方位Ｒか後ろの方位ＢＷのいずれかに移動することになる。よって、この場合、−１８０度、９０度、１８０度の方位にヒストグラムのピークが現れるはずである。

【0072】

図２の（ｂ）に示すような通路配置の場合、このような方位角の偏りを考慮し、ヒストグラムを評価すればよい。すなわち、上記の方位にヒストグラムのピークが現れるか否か、その尖度が所定の閾値以上であるかどうかを評価すればよい。

【0073】

評価判定部１２７は、ヒストグラムの尖度の評価結果に基づいて、推定された方位角が適正であるか否かを判定する。すなわち、地理的情報に従った、尖ったピークを有するヒストグラムが現れていれば、評価判定部１２７は、推定された方位角が適正であると判定することができる。また、評価判定部１２７は、ピークの尖度に従って、どれほど方位角が適正であるかを示す評価結果を出力してもよい。また、評価判定部１２７は、表示部１３において、評価結果とともにヒストグラムを表示させてもよい。

【0074】

また、上記評価に基づいて、推定方位角を出力してもよい。例えば、推定方位角出力部１３０は、評価判定部１２７の評価結果に基づき、上記評価がなされたヒストグラムに係る推定方位角のうち、所定の閾値以上の評価がなされたものを出力してもよい。また、上記評価がなされたヒストグラムに係る推定方位角のうち、最も高い評価がなされたものを出力してもよい。

【0075】

なお、以上においては、角速度オフセット判定装置１が実行する姿勢推定処理およびその妥当性の判定処理（評価処理）について説明したが、これに限られない。角速度オフセット判定装置１では、以上の姿勢推定処理等を用いて、位置推定部１３１によって移動体の位置推定処理を行ってもよい。

【0076】

（処理の流れ）
図４を用いて、角速度オフセット判定装置１におけるゼロ点オフセット判定処理の流れについて説明する。図４は、角速度オフセット判定装置１における処理の流れについて例示するフローチャートである。なお、以下では、角速度オフセット判定装置１は、移動体端末装置２から計測データを取得しているものとする。

【0077】

まず、候補生成部１２２が、候補範囲データに基づいて、生成すべきゼロ点オフセットの候補の範囲を決定し、該範囲内の候補を生成する（Ｓ１１）。

【0078】

そして、処理は、候補生成部１２２が生成したゼロ点オフセットの候補についてのループに入る（Ｌ１）。

【0079】

次に、姿勢推定部１２３および移動検出部１２４が、記憶部１１に記憶されている計測データＤ１１１から角速度ベクトルを取得し（Ｓ１２）（角速度取得ステップ）、また、加速度ベクトルを取得する（Ｓ１３）。

【0080】

次に、姿勢推定部１２３が、ゼロ点オフセットの候補が適用された較正後角速度ベクトルおよび加速度ベクトルに基づいて、移動体の姿勢推定処理を実行する（Ｓ１４）。

【0081】

次に、移動検出部１２４が、移動体の移動状態を検知する（Ｓ１５）。具体的には、移動検出部１２４が、移動体の姿勢推定処理の結果に基づき、移動体の移動（歩行動作）およびその方位角を検出する（推定ステップ）。

【0082】

次に、連続移動区間検出部１２５が、移動体の連続移動区間を抽出する（Ｓ１６）。具体的には、まず、連続移動区間検出部１２５が、移動検出部１２４が検出した移動体の移動（歩行動作）に基づいて、歩行動作が２歩連続している区間を検出する。そして、連続移動区間検出部１２５は、移動データＤ１１３に基づいて、ｎ歩連続して歩行動作が行われている連続移動区間を抽出する。また、連続移動区間検出部１２５は、抽出した連続移動区間について連続移動データを生成し記憶部１１に登録する。

【0083】

次に、方位角ヒストグラム生成部１２６が、上記連続移動データに示されるｎ歩連続して歩行動作が行われている区間について、各歩行動作の方位角の出現頻度を計算してヒストグラムを生成し、ヒストグラム情報として記憶部１１に記憶する（Ｓ１７）（出現頻度取得ステップ）。

【0084】

また、評価判定部１２７が、ヒストグラムを評価する（Ｓ１８）（評価ステップ）。また、評価判定部１２７は、ヒストグラムの評価結果に応じて、推定された方位角が適正か否かを判定してもよい。すなわち、評価判定部１２７は、推定したゼロ点オフセットが適正か否かを判定してもよい。

【0085】

以上の処理が完了したら（Ｌ２）、Ｌ１に戻り、次のゼロ点オフセットの候補について、Ｓ１２〜Ｓ１８の処理をさらに実行する。

【0086】

すべてのゼロ点オフセットの候補について、ループ（１）の処理が完了すれば、処理は終了する。

【0087】

なお、評価判定部１２７は、以上の処理において得られた評価結果に基づいて、ゼロ点オフセットの候補から、最も方位角をよく推定できるものを特定し出力してもよい。例えば、評価判定部１２７は、ヒストグラムの尖度が最も高くなるような評価結果を得られるゼロ点オフセットを抽出してもよい。

【0088】

また、所定以上の評価結果となる方位角が検出された時点で、ループ（１）の処理を終了してもよい。例えば、ヒストグラムの尖度が所定の閾値以上となる方位角が特定された時点でループ（１）の処理を終了し、当該方位角を用いて移動体の測位を行ってもよい。

【0089】

（作用・効果）
以上に示したとおり、角度オフセット判定装置１（推定方位角評価装置、測位装置）は、移動体の移動動作において角速度センサ２１（３軸の角速度センサ）によって計測された重力軸回りの角速度を取得する計測データ取得部１２１（角速度取得手段）と、角速度センサ２１のバイアス成分の候補を生成する候補生成部１２２（バイアス成分候補生成手段）と、取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する姿勢推定部１２３と、移動時の代表的な推定方位角を算出する移動検出部１２４（推定手段）と、上記推定方位角の出現頻度を取得する方位角ヒストグラム生成部１２６（出現頻度取得手段）と、取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価判定部１２７（評価手段）と、を備える構成である。

【0090】

よって、誤差成分（バイアス成分）を予め計測しなくても、推定した角速度の誤差成分の適否を評価することができるという効果を奏する。なお、上記の例では、ヒストグラムを用いてゼロ点オフセットの候補の評価を行っているが、評価は、方位角の分布が移動体の進行方向に関する所定の拘束条件下において方位角が正しく推定されているときに現れる傾向を示すか否かによって行えばよく、この例に限られない。

【0091】

（変形例）
なお、図４に示すフローチャートでは、Ｓ１１〜Ｓ１８の動作は、大まかな流れが明確となるように順次行われる処理として記載したが、図９に示すようなフローによって実現されていてもよい。すなわち、図４に示すフローチャートのＳ１１〜Ｓ１８の動作は以下のような分岐を有するフローにより実現されていてもよい。

【0092】

図９に示すように、まず、候補生成部１２２が、候補範囲データに基づいて、生成すべきゼロ点オフセットの候補の範囲を決定し、該範囲内の候補を生成する（Ｓ２１）。

【0093】

そして、処理は、候補生成部１２２が生成したゼロ点オフセットの候補についてのループに入り（Ｌ１１）、さらに計測データについてのループ（１）に入る（Ｌ２１）。なお、計測データのサンプル数は、例えば、１，０００歩分の歩行動作を検出できる程度、すなわち、５０，０００個程度でよい。

【0094】

ループ（２）では、まず、移動検出部１２４が歩行検知処理を実行する（Ｓ２２）。歩行動作を検知しなかった場合（Ｓ２３においてＮＯ）、次の計測データが取得され（Ｌ２２）、次のループ（Ｌ２１）の処理が開始される。

【0095】

一方、歩行動作を検知した場合（Ｓ２３においてＹＥＳ）、移動検出部１２４が１歩行動作を検出するのに用いた計測データに基づいて移動データを生成する（Ｓ２４）。

【0096】

次に、連続移動区間検出部１２５が、検知された歩行動作が一つ前の歩行動作と連続しているか否かを判定する（Ｓ２５）。

【0097】

Ｓ２５において、検知された歩行動作が一つ前の歩行動作と連続している場合（Ｓ２５においてＹＥＳ）、連続移動区間検出部１２５は、歩数Ｘをカウントアップし（Ｓ２６）、さらに歩行動作がｎ歩以上連続しているか否かを判定する（Ｓ２７）。

【0098】

Ｓ２７において、歩行動作がｎ歩以上連続している場合（Ｓ２７においてＹＥＳ）、方位角ヒストグラム生成部１２６が、連続移動区間に属する移動データＤ１１３について、方位角をヒストグラムに反映させた（Ｓ２８）後、処理は、ループ（２）の初めに戻り（Ｌ２１）、次の計測データについて処理が実行される。

【0099】

一方、Ｓ２７において、歩行動作がｎ歩以上連続していない場合（Ｓ２７においてＮＯ）、処理は、ループ（２）の初めに戻り（Ｌ２１）、次の計測データについて処理が実行される。

【0100】

また、Ｓ２５において、検知された歩行動作が一つ前の歩行動作と連続していない場合（Ｓ２５においてＮＯ）、歩数Ｘがゼロに初期化されて（Ｓ２９）、処理は、ループ（２）の初めに戻り（Ｌ２１）、次の計測データについて処理が実行される。

【0101】

ループ（２）において全ての計測データについて処理が終了したら、評価判定部１２７が、ヒストグラムを評価する（Ｓ３０）。

【0102】

次に、次のゼロ点オフセットの候補が対象となり（Ｌ１２）、ループ（１）の初めから処理が開始される（Ｌ１１）。

【0103】

すべてのゼロ点オフセットの候補について処理が完了したら、処理は終了する。

【0104】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態では、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0105】

図５に示す測位システムＳＹＳ１Ａは、移動体端末装置２Ａおよび角速度オフセット判定装置１Ａを備える。

【0106】

移動体端末装置２Ａおよび角速度オフセット判定装置１Ａの間は通信ネットワークＮＷを介して接続される。通信ネットワークＮＷとしては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、携帯電話網などの無線ネットワークを採用できる。ただし、これに限られず通信ネットワークＮＷとして、イーサネット（登録商標）などの有線の通信ネットワークを採用しても構わない。

【0107】

また、測位システムＳＹＳ１Ａの移動体端末装置２Ａは、データ計測プローブとして機能する。すなわち、移動体端末装置２Ａは、計測したデータを、通信ネットワークＮＷを介して角速度オフセット判定装置１Ａに随時送信する。

【0108】

以下、図１に示した測位システムＳＹＳ１と、図５に示す測位システムＳＹＳ１Ａとの相違点について詳細に説明すると次のとおりである。

【0109】

すなわち、測位システムＳＹＳ１Ａの移動体端末装置２Ａは、測位システムＳＹＳ１の移動体端末装置２における記憶部２４を取り除くとともに、接続制御部２５２を、通信制御部２５３に変更したものである。

【0110】

通信制御部２５３は、角速度センサ２１、加速度センサ２２、およびタイマ２３において計測された計測データを、随時、通信ネットワークＮＷを介して角速度オフセット判定装置１Ａに送信する。

【0111】

また、測位システムＳＹＳ１Ａの角速度オフセット判定装置１Ａは、測位システムＳＹＳ１の角速度オフセット判定装置１における計測データ取得部１２１を、計測データ取得部１２１Ａに変更したものである。

【0112】

計測データ取得部１２１Ａは、移動体端末装置２Ａから随時送信される計測データを、通信ネットワークＮＷを介して取得する。

【0113】

以上のように、移動体端末装置２Ａが計測データを随時、角速度オフセット判定装置１Ａに送信する構成である。上記構成においては、移動体端末装置２Ａにおいて計測データを記憶するための記憶部を省略しているので、移動体端末装置２Ａ自体が、第３者に取得されたとしても、計測データまでは取得されない。よって、上記構成によれば、移動体端末装置２Ａの紛失・盗難による計測データの漏えいを防ぐことが可能である。

【0114】

なお、測位システムＳＹＳ１Ａでは、移動体端末装置２Ａと、角速度オフセット判定装置１Ａとが１対１となっている構成であったが、これに限られない。複数の移動体端末装置２Ａに対して、１つの角速度オフセット判定装置１Ａを設ける構成であっても構わない。また、角速度オフセット判定装置１Ａにおいても、角速度オフセット判定装置１と同様に、推定方位角出力部１３０および位置推定部１３１を備えていてもよい。

【0115】

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について図６に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態では、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0116】

図６に示す測位システムＳＹＳ１Ｂは、移動体端末装置２Ａ、記憶サーバ３、および角速度オフセット判定装置１Ａを備える。

【0117】

すなわち、図６に示す測位システムＳＹＳ１Ｂでは、図５に示す測位システムＳＹＳ１Ａにおいて、移動体端末装置２Ａおよび角速度オフセット判定装置１Ａの間に、両者を中継する記憶サーバ３が設けられている。

【0118】

なお、図６に示す測位システムＳＹＳ１Ｂでは、移動体端末装置２Ａのデータ送信先は、記憶サーバ３であり、角速度オフセット判定装置１が計測データを取得する元は記憶サーバ３である。

【0119】

記憶サーバ３は、計測データ受信部３１と、計測データ保存部３２と、計測データ送信部３３と、記憶部３４とを備える。

【0120】

計測データ受信部３１は、移動体端末装置２ＡからネットワークＮＷ１を介して送信される計測データを受信し、受信した計測データを計測データ保存部３２に供給する。

【0121】

計測データ保存部３２は、受信した計測データを記憶部３４に保存する。

【0122】

計測データ送信部３３は、所定のタイミングにより、または、角速度オフセット判定装置１からの要求に従って、記憶部３４から計測データを読み出し、読み出した計測データを、ネットワークＮＷ２を介して角速度オフセット判定装置１に送信する。

【0123】

所定のタイミングは、定期的であっても、非定期的であってもよい。また、所定のタイミングは、計測データの個数が所定数以上になったタイミングであってもよい。

【0124】

計測データ記憶部３４は、計測データを記憶するものであり、ハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）などにより実現することである。

【0125】

以上のように、測位システムＳＹＳ１Ｂは、いわゆるクラウドコンピューティングの形態を採用している。上記構成によれば、実施形態２と同様、移動体端末装置２Ａの紛失・盗難による計測データの漏えいを防ぐことが可能である。

【0126】

〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について図７に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態では、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0127】

図７に示す角速度オフセット判定装置１Ｂは、角速度ベクトルや加速度ベクトルの計測を行って、計測により得られる計測データに基づいて姿勢推定処理およびその妥当性の判定を行うものである。

【0128】

角速度オフセット判定装置１Ｂは、例えば、角速度センサや、加速度センサなどのセンサモジュールを有するとともに、姿勢推定処理およびその妥当性の判定を実行するアプリケーションプログラムがインストールされた多機能携帯端末（タブレットＰＣ、スマートフォン）などにより実現することができる。

【0129】

角速度オフセット判定装置１Ｂは、図１に示す移動体端末装置２と、角速度オフセット判定装置１とを統合した構成である。

【0130】

すなわち、角速度オフセット判定装置１Ｂは、図１に示す角速度オフセット判定装置１において、角速度センサ２１、加速度センサ２２、およびタイマ２３を追加し、計測データ取得部１２１を、計測制御部１２９に変更したものである。

【0131】

計測制御部１２９は、角速度センサ２１、加速度センサ２２、およびタイマ２３の出力データを取得し、取得したデータを対応付けて計測データとして記憶部２４に記憶する。

【0132】

他の部材については、図１に示した角速度オフセット判定装置１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。

【0133】

以上の構成によれば、移動体が携帯する角速度オフセット判定装置１Ｂによって、計測および姿勢推定処理およびその妥当性の判定処理を実行することができる。角速度オフセット判定装置１Ｂがスマートフォン等により実現されていれば、スマートフォンの所有者がその場で姿勢推定処理の妥当性を確認することも可能である。

【0134】

〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について図８に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態では、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0135】

図８に示す測位システムＳＹＳ１Ｃは、移動体端末装置２Ｃ、および角速度オフセット判定装置１Ｃを備える。なお、角速度オフセット判定装置１Ｃにおいても、角速度オフセット判定装置１と同様に、推定方位角出力部１３０および位置推定部１３１を備えていてもよい。

【0136】

測位システムＳＹＳ１Ｃにおいては、温度をセンサによって計測し、計測したセンサに基づいてゼロ点オフセットの範囲の特定を行う。

【0137】

より具体的には、移動体端末装置２Ｃにおいて温度を計測し、角速度オフセット判定装置１Ｃにおいて計測された温度に基づいてゼロ点オフセットの範囲の特定を行ったうえでゼロ点オフセットの候補を生成する。

【0138】

図８に示す測位システムＳＹＳ１Ｃが備える移動体端末装置２Ｃおよび角速度オフセット判定装置１Ｃと、図１に示す測位システムＳＹＳ１が備える移動体端末装置２、および角速度オフセット判定装置１との相違点を、より詳細に説明すると次のとおりである。

【0139】

（移動体端末装置）
移動体端末装置２Ｃは、図１に示す移動体端末装置２において、さらに温度センサ２６を追加し、計測制御部２５１を計測制御部２５１Ｃに変更したものである。なお、記憶部２４に記憶されるデータは計測データＤ２４１Ｃに変更となる。

【0140】

温度センサ２６は、移動体端末装置２Ｃ周辺（すなわち、角速度センサ２１の周辺）の温度を計測するセンサである。

【0141】

計測制御部２５１Ｃは、角速度センサ２１、加速度センサ２２、温度センサ２６、およびタイマ２３の出力データを取得し、取得したデータを対応付けて計測データＤ２４１Ｃとして記憶部２４に記憶する。

【0142】

なお、接続制御部２５２は、移動体端末装置２Ｃが外部接続インターフェースＡを介して角速度オフセット判定装置１Ｃと接続されたとき、記憶部２４に記憶されている計測データＤ２４１Ｃを角速度オフセット判定装置１Ｃに送信する。

【0143】

（角速度オフセット判定装置）
角速度オフセット判定装置１Ｃは、図１に示す角速度オフセット判定装置１Ｃにおいて、候補生成部１２２を、候補生成部１２２Ｃに変更したものである。

【0144】

なお、記憶部１１では、計測データＤ１１１および候補範囲データＤ１１２に代えて、それぞれ、計測データＤ１１１Ｃおよび温度補償テーブルＤ１１７が記憶される。

【0145】

以下では、候補生成部１２２Ｃにおけるゼロ点オフセットの候補生成処理について説明する。

【0146】

角速度センサには、温度によって出力されるゼロ点オフセットの特性が変化するという特性がある。温度補償テーブルＤ１１７は、このような角速度センサの特性を示すものであり、温度と、その温度におけるゼロ点オフセットの範囲と対応を付けるものである。

【0147】

候補生成部１２２Ｃは、計測データＤ１１１Ｃに含まれる温度を用いて、温度補償テーブルＤ１１７を参照して、ゼロ点オフセットの範囲を特定する。

【0148】

温度補償テーブルＤ１１７における対応付けから、ヨー方位の角速度センサが出力するゼロ点オフセットの範囲が、±０．００５［ｒａｄ／ｓ］以内の範囲に絞りこめる場合で、かつ、０．００１［ｒａｄ／ｓ］の分解能でゼロ点オフセットを推定するのであれば、１０通りの候補が得られる。これは、最大で１０通りのゼロ点オフセットの評価を行えばよいことを意味する。

【0149】

図４を用いてさらに説明すると、上記の場合、Ｓ１１において、ゼロ点オフセットの候補を１０個に絞り込むことができ、ループ（１）Ｌ１のループでは、１０個のゼロ点オフセットの候補について処理すればよい。なお、ゼロ点オフセットの評価は、３軸角速度センサの各軸についてそれぞれ行ってもよい。

【0150】

以上の構成によれば、ゼロ点オフセットの候補を絞り込むことができ、効率よくゼロ点オフセットの評価処理を行うことができる。

【0151】

なお、以上では、本実施形態に係る測位システムＳＹＳ１Ｃを、実施形態１に係る測位システムＳＹＳ１の変形例として説明したが、これに限られない。実施形態２〜４に係る測位システムの変形例し、温度を用いて、ゼロ点オフセットの候補を絞り込む構成とすることも可能である。

【0152】

〔ソフトウェアによる実現例〕
移動体端末装置２、２Ａ、２Ｃ、角速度オフセット判定装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、記憶サーバ３の制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

【0153】

後者の場合、各装置は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0154】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0155】

〔まとめ〕
本発明に係る推定方位角評価装置は、移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得手段と、上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成手段と、取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定手段と、上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得手段と、取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。

【0156】

また、本発明に係る推定方位角評価装置の制御方法は、移動体の移動動作において３軸の角速度センサによって計測された重力軸回りの角速度を取得する角速度取得ステップと、上記角速度センサのバイアス成分の候補を生成するバイアス成分候補生成ステップと、取得した上記角速度と上記バイアス成分の候補とに基づいて、移動体の移動動作の推定方位角を推定する推定ステップと、上記推定方位角の出現頻度を取得する出現頻度取得ステップと、取得した出現頻度が、移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する評価ステップと、を含むことを特徴とする。

【0157】

上記において、移動体は、例えば、人、台車等、移動を検出できる物体などのことをいう。上記構成によれば、移動体の移動動作において計測された重力軸回りの角速度に、候補となるバイアス成分を適用した推定方位角の出現頻度を取得する。言い換えれば、それぞれ異なる時点で計測された角速度に上記バイアス成分を適用（角速度をバイアス成分で較正）し、バイアス成分適用後（較正後）の角速度を用いて算出した各推定方位角について、度数分布を取得する。

【0158】

上記バイアス成分とは、本来ゼロ出力となるような状態で角速度センサから出力される誤差成分のことである。上記バイアス成分は、ゼロ点オフセットとも称される。上記構成では、評価の対象となるバイアス成分の候補を生成する。

【0159】

上記計測は、所定の単位の移動動作が検出できるように行えばよい。例えば、上記計測は、所定期間にわたって行われてもよいし、所定のサンプリング回数分行われてもよい。例えば、移動体が人であり、移動動作が歩行である場合、１，０００歩程度の歩行が検出できるように計測を行ってもよい。

【0160】

そして、上記構成によれば、推定方位角の出現頻度が、移動体の進行方向に関する拘束条件、言い換えれば移動体の移動動作における地理的な拘束条件下において、方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向を示すか否かを評価する。

【0161】

移動体の移動動作の進行方向に関する拘束条件とは、移動体が移動する方向の制約のことである。この拘束条件は、例えば、通路の配置、接続関係であってもよい。一般的なオフィス環境や、工場、居住環境においては、歩行移動可能な通路が整然と配置されていることが多い。例えば、通路が直交している場合や、十字路、Ｔ字路、９０度の角度で曲がっている角などが挙げられる。

【0162】

上記方位角が正しく推定されている場合に現れる傾向とは、地理的な拘束条件下において、移動体が移動した場合に現れるはずの方位角の傾向のことである。

【0163】

例えば、通路が直交して接続する十字路の場合、移動体は十字路において、前、右、左、後ろの何れかの方位に移動するはずである。このため、移動体が移動する方位の出現頻度（方位角の出現頻度）は、前、右、左、後ろの方位において高くなるはずである。

【0164】

上記構成によれば、推定方位角の出現頻度が、このような傾向を示しているかを評価する。この評価は、例えば、出現頻度を示すヒストグラムの尖度を評価することによって行うことができる。上記の十字路の例で言えば、出現頻度を示すヒストグラムにおいて、前、右、左、後ろの方位に対応する度数が高くなるはずである。

【0165】

例えば、出現頻度を示すヒストグラムが上記傾向を示していなければ、推定方位角の精度が低いといえる。つまり、この場合、推定方位角を得るために用いた誤差成分（バイアス成分）が適正でないといえる。

【0166】

このような出現頻度の傾向を評価することで、誤差成分（バイアス成分）を予め計測しなくても、推定した角速度の誤差成分の適否を評価することができるという効果を奏する。

【0167】

本発明に係る推定方位角評価装置では、さらに、移動体が移動動作を行っていることを検知する移動検知手段を備え、上記出現頻度取得手段は、移動体が連続して移動動作を行っている区間について、上記推定方位角の上記出現頻度を取得することが好ましい。

【0168】

上記構成によれば、移動体が連続して移動動作を行っている区間について、上記推定方位角の上記出現頻度を取得する。このため、移動動作が散発的に行われるような場合のノイズを排除することができ、上記評価の精度向上を図ることができる。

【0169】

本発明に係る推定方位角評価装置では、さらに、移動体の移動動作において、加速度センサによって計測された加速度に基づいて、上記３軸の角速度センサのいずれかの軸が重力軸と一致しているか否かを判定する重力軸判定手段を備え、角速度センサで計測された角速度のうち、いずれかの軸が重力軸に一致した状態で計測された角速度を用いる（重力軸に一致する軸の角速度センサで計測された角速度を用いる）ことが好ましい。

【0170】

上記構成によれば、３軸の角速度センサのいずれの軸が重力軸と一致しているかを判定し、重力軸と一致した状態で計測された角速度を用いる。このため、重力軸回りの角速度に基づき簡潔かつ精度よく方位角を推定することができる。

【0171】

本発明に係る推定方位角評価装置では、上記評価手段は、上記取得した出現頻度を示すヒストグラムの尖度を評価することが好ましい。

【0172】

上記構成によれば、比較的簡便に出現頻度の傾向を評価することができる。

【0173】

本発明に係る推定方位角評価装置では、上記バイアス成分候補生成手段は、複数のバイアス成分の候補を生成するものであり、生成された上記複数のバイアス成分の候補について、上記推定手段は、上記推定を行い、上記出現頻度取得手段は、上記推定方位角の出現頻度を取得し、上記評価手段は、上記評価を行う、ことが好ましい。

【0174】

上記構成によれば、複数のバイアス成分の候補について、対応する推定方位角の出現頻度の傾向を評価する。このため、複数のバイアス成分の候補のうち、いずれのバイアス成分の候補が適切かを判断することができる。

【0175】

本発明に係る推定方位角評価装置では、上記バイアス成分候補生成手段は、上記角速度センサ周辺において計測された温度に基づいて上記複数のバイアス成分の候補を生成することが好ましい。

【0176】

角速度センサのバイアス成分は、角速度センサ周辺の温度と相関がある。上記構成によれば、このような相関関係に従って複数のバイアス成分の候補を生成するため、バイアス成分の候補の絞り込みの精度が向上する。その結果、無駄な評価を抑制することができる。

【0177】

本発明に係る推定方位角評価装置では、さらに、上記評価に基づいて、推定方位角を出力する推定方位角出力手段を備えることが好ましい。

【0178】

上記構成によれば、精度の高い推定方位角を出力することができる。

【0179】

本発明に係る推定方位角評価装置では、さらに、出力された上記推定方位角に基づいて、移動体の位置を推定する位置推定手段、を備えることが好ましい。

【0180】

上記構成によれば、移動体の位置をより高い精度で推定することができる。

【0181】

本発明に係る推定方位角評価装置では、移動体の移動動作は、歩行動作であることが好ましい。

【0182】

上記構成によれば、歩行者（人や、歩行ロボット）の歩行動作について、角速度の誤差成分の適否をより高い精度で評価することができる。このため、歩行者の位置推定などに好ましく適用することができる。

【0183】

３軸の角速度センサと、上記推定方位角評価装置と、移動体の位置を推定する位置推定手段と、を備える、移動体端末装置も本発明の範疇である。

【0184】

本発明の各態様に係る推定方位角評価装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記推定方位角評価装置が備える各手段として動作させることにより上記推定方位角評価装置をコンピュータにて実現させる推定方位角評価装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【産業上の利用可能性】

【0185】

本発明によれば、ゼロ点オフセットをより適正に設定できるため、歩行により移動する人の移動方位を高精度に推定することができる。よって、地図上で人の現在地を表示するナビゲーション装置等に好ましく適用することができる。

【符号の説明】

【0186】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 角度オフセット判定装置（推定方位角評価装置）
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１、１２１Ａ 計測データ取得部
１２２、１２２Ｃ 候補生成部（バイアス成分候補生成手段）
１２３ 姿勢推定部（推定手段）
１２４ 移動検出部（推定手段）
１２５ 連続移動区間検出部（移動検知手段）
１２６ 方位角ヒストグラム生成部（出現頻度取得手段）
１２７ 評価判定部（評価手段、推定方位角出力手段）
１２９ 計測制御部
１３０ 推定方位角出力部（推定方位角出力手段）
１３１ 位置推定部（位置推定手段）
１３ 表示部
２、２Ａ、２Ｃ 移動体端末装置
２１ 角速度センサ
２２ 加速度センサ
２３ タイマ
２５ 制御部
２５１、２５１Ｃ 計測制御部
２５２ 接続制御部
２５３ 通信制御部
２６ 温度センサ
Ｄ１１１、Ｄ１１１Ｃ 計測データ
Ｄ１１５ ヒストグラム情報
Ｄ１１７ 温度補償テーブル
ＳＹＳ１、ＳＹＳ１Ａ、ＳＹＳ１Ｂ、ＳＹＳ１Ｃ 測位システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】