特許 6844338 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム

(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】6844338

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/26 20060101AFI20210308BHJP

   G08G 1/005 20060101ALI20210308BHJP

   G01C 17/02 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01C21/26 P

   G08G1/005

   G01C17/02

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-46090(P2017-46090)

(22)【出願日】2017年3月10日

(65)【公開番号】特開2018-151193(P2018-151193A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】八幡 尚

【審査官】 白石 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−００２９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２２０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８３１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ２１／２６

Ｇ０１Ｃ １７／０２

Ｇ０８Ｇ １／００５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動に伴って磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段と、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段と、
上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得手段と、
を備える情報処理装置。

【請求項2】

上記近似式算出手段は、上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を最小二乗法を用いて算出する、請求項１記載の情報処理装置。

【請求項3】

移動に伴って磁気センサ及び加速度センサが出力する３次元空間に対応した磁気データ及び加速度データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段と、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段と、
上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を第１の鉛直方向として取得する第１の鉛直方向取得手段と、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの各点列の成分の平均を算出することにより、第２の鉛直方向を取得する第２の鉛直方向取得手段と、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの分散を表す第１の分散度、及び、上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの分散を表す第２の分散度をそれぞれ算出する分散度算出手段と、
上記分散度算出手段で算出された上記第１の分散度が第１の閾値以下である場合に上記第１の鉛直方向を鉛直方向として特定し、上記第１の分散度が第１の閾値より大きく、且つ、上記第２の分散度が第２の閾値以下である場合に上記第２の鉛直方向を鉛直方向として特定する鉛直方向特定手段と、
を備える情報処理装置。

【請求項4】

情報処理装置での情報処理方法であって、
移動に伴って磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット工程と、
上記データプロット工程で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出工程と、
上記近似式算出工程で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得工程と、
を有する情報処理方法。

【請求項5】

情報処理装置での情報処理方法であって、
移動に伴って磁気センサ及び加速度センサが出力する３次元空間に対応した磁気データ及び加速度データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット工程と、
上記データプロット工程で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出工程と、
上記近似式算出工程で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を第１の鉛直方向として取得する第１の鉛直方向取得工程と、
上記データプロット工程で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの各点列の成分の平均を算出することにより、第２の鉛直方向を取得する第２の鉛直方向取得工程と、
上記データプロット工程で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの分散を表す第１の分散度、及び、上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの分散を表す第２の分散度をそれぞれ算出する分散度算出工程と、
上記分散度算出工程で算出された上記第１の分散度が第１の閾値以下である場合に上記第１の鉛直方向を鉛直方向として特定し、上記第１の分散度が第１の閾値より大きく、且つ、上記第２の分散度が第２の閾値以下である場合に上記第２の鉛直方向を鉛直方向として特定する鉛直方向特定工程と、
を有する情報処理方法。

【請求項6】

情報処理装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
移動に伴って磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段、及び
上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得手段、
として機能させるプログラム。

【請求項7】

情報処理装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
移動に伴って磁気センサ及び加速度センサが出力する３次元空間に対応した磁気データ及び加速度データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段、
上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を第１の鉛直方向として取得する第１の鉛直方向取得手段、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの各点列の成分の平均を算出することにより、第２の鉛直方向を取得する第２の鉛直方向取得手段、
上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの分散を表す第１の分散度、及び、上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの分散を表す第２の分散度をそれぞれ算出する分散度算出手段、
上記分散度算出手段で算出された上記第１の分散度が第１の閾値以下である場合に上記第１の鉛直方向を鉛直方向として特定し、上記第１の分散度が第１の閾値より大きく、且つ、上記第２の分散度が第２の閾値以下である場合に上記第２の鉛直方向を鉛直方向として特定する鉛直方向特定手段、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に、ユーザの動的な変化を利用するようなアプリケーションプログラムをインストールした装置等に好適な情報処理装置、情報処理方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

より適切に進行方向を推定するべく、加速度センサで取得した加速度情報を用いて基本姿勢における鉛直方向を推定するようにした技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−２１８０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献に記載された技術を含めて、一般に加速度センサによって重力加速度の方向、すなわち鉛直方向を推定することが一般的に行なわれているが、加速度センサによる鉛直方向の推定は、大きな動作を伴うスポーツやゲーム等で使用するプログラムでは、検出する鉛直方向の精度が確保できないという課題がある。

【0005】

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鉛直方向を高い精度で安定して検出することが可能な情報処理装置、情報処理方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様の情報処理装置は、移動に伴って磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段と、上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段と、上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得手段と、を備える。

【0007】

本発明の他の態様の情報処理装置は、移動に伴って磁気センサ及び加速度センサが出力する３次元空間に対応した磁気データ及び加速度データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段と、上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの点列から構成される円の近似式を算出する近似式算出手段と、上記近似式算出手段で得た円の近似式に基づいて、上記仮想３次元空間の原点から上記円の中心を通る方向を第１の鉛直方向として取得する第１の鉛直方向取得手段と、上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの各点列の成分の平均を算出することにより、第２の鉛直方向を取得する第２の鉛直方向取得手段と、上記データプロット手段で上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記磁気データの分散を表す第１の分散度、及び、上記仮想３次元空間にプロットした複数の上記加速度データの分散を表す第２の分散度をそれぞれ算出する分散度算出手段と、上記分散度算出手段で算出された上記第１の分散度が第１の閾値以下である場合に上記第１の鉛直方向を鉛直方向として特定し、上記第１の分散度が第１の閾値より大きく、且つ、上記第２の分散度が第２の閾値以下である場合に上記第２の鉛直方向を鉛直方向として特定する鉛直方向特定手段と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、鉛直方向を常に高い精度、且つ安定して検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るマルチデータロガーを装着する装着者の検出内容を示す図。

【図2】同実施形態に係るマルチデータロガーの機能回路の構成を示すブロック図。

【図3】同実施形態に係る鉛直方向を検出する処理内容を示すフローチャート。

【図4】同実施形態に係る３軸地磁気センサの出力を仮想Ｘ、Ｙ、Ｚ空間にプロットした点列を例示する図。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るポータブルナビゲーション装置の機能回路の構成を示すブロック図。

【図6】同実施形態に係る鉛直方向を検出する処理内容を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0011】

［第１の実施形態］
本実施形態を、装着者の行動を多方面から記録するためのマルチデータロガーに適用した第１の実施形態について説明する。

【0012】

図１は、マルチデータロガー１０とその装着者ＰＳを示すものである。装着者ＰＳは、マルチデータロガー１０を例えば腰部など、自身の動作による変動量が少なく、且つ装着により動作に支障が出ないような、安定した部位に装着する。

【0013】

同図では、マルチデータロガー１０内に、後述する地磁気センサ及び加速度センサを有するものとする。装着者ＰＳが円状の矢印Ｃに示すように水平面内での移動や回転を行なった場合に、マルチデータロガー１０内では、上記地磁気センサの検出出力から磁北方向への地磁気ベクトルＴＭを算出すると共に、この地磁気ベクトルＴＭと直交する鉛直方向ＶＴを推定するものとする。

【0014】

こうして推定された鉛直方向ＶＴを元に、装着者ＰＳの姿勢角度等が適宜記録されるものとなる。

【0015】

図２は、上記マルチデータロガー１０の機能回路の構成を示すブロック図である。このマルチデータロガー１０において、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）アンテナ１１で受信した、図示しない複数のＧＰＳ衛星からの到来電波に基づき、ＧＰＳ受信部１２が現在位置の３次元座標、すなわち、緯度、経度、高度と、現在時刻とを算出し、バスＢ１を介してＣＰＵ１３へ送出する。

【0016】

ＣＰＵ１３は、このマルチデータロガー１０全体の動作制御を、バスＢ１を介して接続されたメインメモリ１４及びＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）１５を使用して実行する。

【0017】

メインメモリ１４は、例えばＳＤＲＡＭで構成され、ＣＰＵ１３がプログラムを実行する際のワークメモリとなる。ＳＳＤ１５は、不揮発性メモリで構成され、このマルチデータロガー１０の動作時の各種データの記録動作に必要な動作プログラムと、各種固定データ等を格納、記憶するもので、それらの記憶内容は適宜ＣＰＵ１３によって上記メインメモリ１４へ読出される。

【0018】

また上記バスＢ１はさらに、表示部１６、スピーカ１７、３軸地磁気センサ１８、３軸加速度センサ１９、３軸ジャイロセンサ２０、キー操作部２１、及び外部デバイスインタフェイス（Ｉ／Ｆ）２２と接続される。

【0019】

表示部１６は、例えばモノクロの液晶パネルとそれらの駆動回路とで構成される。

【0020】

スピーカ１７は、マルチデータロガー１０における操作音や動作状況に応じたビープ音等を発生して放音させる。

【0021】

３軸地磁気センサ１８は、互いに直交する３軸方向それぞれの地磁気を検出するもので、磁北の方向に基づいてその時点でこのマルチデータロガー１０の方位が検出できる。

【0022】

３軸加速度センサ１９は、互いに直交する３軸方向それぞれの加速度を検出するもので、重力加速度の方向により、マルチデータロガー１０の姿勢を検出できる。

【0023】

３軸ジャイロセンサ２０は、互いに直交する３軸方向に配置された振動型ジャイロスコープで構成され、上記３軸加速度センサ１９と組み合わせて、このマルチデータロガー１０を所持、装着しているユーザの動作を解析して、上記ＧＰＳアンテナ１１、ＧＰＳ受信部１２からの出力による現在位置の認識ができない状態でも、３軸加速度センサ１９との協働により自律航法による現在位置の更新動作を実行するために用いる。

【0024】

キー操作部２１は、このマルチデータロガー１０の筐体に設けられる、電源キーやモードキー、カーソルキー、エンターキー等からなり、それらのキー操作に応じたキー操作信号をバスＢ１を介して上記ＣＰＵ１３へ送出する。

【0025】

外部デバイスインタフェイス２２は、ヘッドホンジャック２３、マイクロＵＳＢ端子２４、及びメモリカードスロット２５を介して、例えばヘッドホンやイヤホン、ＵＳＢ機器、及びメモリカードをそれぞれ接続または装着可能とする。

【0026】

次に上記実施形態の動作について説明する。
図３は、マルチデータロガー１０の移動位置や姿勢等を含む各種データの記録時に、その一指標となる鉛直方向を検出する際の処理内容を抽出して示すフローチャートである。

【0027】

その当初にＣＰＵ１３においては、３軸地磁気センサ１８から予め設定した単位時間、例えば１０．０［秒］間に連続して得られる複数回分のＸ、Ｙ、Ｚ各座標軸空間における検出値ｘ、ｙ、ｚの３成分から鉛直方向Ａを推定算出する（ステップＳ１０１）。

【0028】

ここで、上記図１に示したように装着者ＰＳが水平面上で体の向きを変更し、あるいは移動するような、マルチデータロガー１０の傾き状態を変えない動作を行なう過程においては、３軸地磁気センサ１８から得られる３次元空間中でのＸ、Ｙ、Ｚ成分を仮想的なＸ、Ｙ、Ｚ軸空間にプロットすると、図４に示すような、円ＥＬを描いた点列が得られることになる。

【0029】

したがって、例えば最小二乗法などでこの円ＥＬの近似式を算出することにより、原点位置から、算出した円ＥＬの中心を通る中心軸Ａを鉛直方向を示すものとして推定する。

【0030】

次いでＣＰＵ１３は、上記近似式で算出した円ＥＬからそれぞれの点列がどの程度分散しているのかを示す積算値として分散度σａを算出する（ステップＳ１０２）。

【0031】

ＣＰＵ１３は、この算出した分散度σａが予め用意している閾値Ｔｈａ以下であるか否かにより、上記推定した鉛直方向が、装着者ＰＳの安定した動作下において推定された、充分に精度の高いか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

【0032】

ここで分散度σａが閾値Ｔｈａ以下であり、充分に精度の高いと判断した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、ＣＰＵ１３はそのまま上記中心軸Ａを鉛直方向であるものと確定して（ステップＳ１０４）、この図３の処理を終了すると共に、得た鉛直方向Ａを他の各種データの指標として活用する。

【0033】

また上記ステップＳ１０３において、算出した分散度σａが予め用意している閾値Ｔｈａより大きく、必要な精度を有していないと判断した場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、ＣＰＵ１３は上記中心軸Ａが不確かであり、鉛直方向が不定であるものとした上で（ステップＳ１０５）、この図３の処理を終了し、推定で得た鉛直方向Ａは破棄して、他の各種データを算出するための一指標としては用いないものとする。

【0034】

このようにＣＰＵ１３は、所定時間毎に上記鉛直方向Ａの推定算出を継続し、得た充分精度が高いと思われる鉛直方向Ａを用いて、他の各種データの指標として活用する。

【0035】

この場合、装着者ＰＳが特に上記３軸加速度センサ１９による出力の変化が激しいような動きをとっている場合にも、３軸地磁気センサ１８の出力により鉛直方向をより安定した状態で推定できる。

【0036】

以上詳述した如く本実施形態によれば、鉛直方向を高い精度で安定して検出することが可能となる。

【0037】

加えて上記実施形態では、上記図４に示したように仮想的なＸ、Ｙ、Ｚ軸空間にプロットされた３軸地磁気センサ１８の出力のｘ、ｙ、ｚ成分からなる点列から、最小二乗法で円ＥＬの近似式を算出するものとして、空間の原点位置から算出した円ＥＬの中心を通る中心軸Ａを鉛直方向として得るようにしたので、３軸地磁気センサ１８の出力に多少のばらつきを生じた場合でも、全体でそのばらつきを吸収して、比較的安定した鉛直方向の推定を実行できる。

【0038】

［第２の実施形態］
本実施形態を、地図データを半導体メモリに記録し、バッテリ駆動で動作するポータブルナビゲーション装置（ＰＮＤ）に適用した第２の実施形態について説明する。

【0039】

図５は、このＰＮＤ３０の機能回路の構成を示すブロック図である。このＰＮＤ３０において、ＧＰＳアンテナ３１で受信した複数のＧＰＳ衛星からの到来電波に基づき、ＧＰＳ受信部３２が現在位置の３次元座標、すなわち、緯度、経度、高度と、現在時刻とを算出し、バスＢ２を介してＣＰＵ３３へ送出する。

【0040】

ＣＰＵ３３は、このＰＮＤ３０全体の動作制御を、バスＢ２を介して接続されたメインメモリ３４及びＳＳＤ３５を使用して実行する。

【0041】

メインメモリ３４は、例えばＳＤＲＡＭで構成され、ＣＰＵ３３がプログラムを実行する際のワークメモリとなる。ＳＳＤ３５は、不揮発性メモリで構成され、ナビゲーション動作に必要な各種動作プログラムと、地図データ３５Ａを含む各種固定データ等を格納、記憶するもので、それらの記憶内容は適宜ＣＰＵ３３によって上記メインメモリ３４へ読出される。

【0042】

また上記バスＢ２はさらに、表示部３６、タッチ入力部３７、音声処理部３８、３軸地磁気センサ３９、３軸加速度センサ４０、３軸ジャイロセンサ４１、気圧センサ４２、キー操作部４３、近距離無線通信部４４、及び外部デバイスインタフェイス（Ｉ／Ｆ）４５と接続される。

【0043】

表示部３６は、バックライト付きのカラー液晶パネルとそれらの駆動回路とで構成される。この表示部３６に対して、透明電極膜を用いたタッチ入力部３７が一体に構成される。タッチ入力部３７は、ユーザのタッチ操作に応じた時系列の座標信号をデジタル化し、タッチ操作信号として上記ＣＰＵ３３へ送出する。

【0044】

音声処理部３８は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、与えられる音声データに応じてアナログの音声信号を発生し、スピーカ４６から拡声放音させる。

【0045】

３軸地磁気センサ３９は、互いに直交する３軸方向それぞれの地磁気を検出するもので、磁北の方向に基づいてその時点でこのＰＮＤ３０を向けている方位が検出できる。

【0046】

３軸加速度センサ４０は、互いに直交する３軸方向それぞれの加速度を検出するもので、このＰＮＤ３０自体の動きや与えられている外力等を検出できる。

【0047】

３軸ジャイロセンサ４１は、互いに直交する３軸方向に配置された振動型ジャイロスコープで構成され、上記３軸加速度センサ４０の出力と組み合わせて、このＰＮＤ３０を所持、装着しているユーザの動作を解析して、上記ＧＰＳアンテナ３１、ＧＰＳ受信部３２からの出力による現在位置の認識ができない状態でも、３軸加速度センサ４０との協働により自律航法による現在位置の更新動作を実行するために用いる。

【0048】

気圧センサ４２は、その時点の気圧を検出するもので、上記ＧＰＳアンテナ３１、ＧＰＳ受信部３２による現在位置の測定精度が高い場合の高度情報に基づいて気圧情報を高度情報に変換することで、その後の移動に伴ってＧＰＳアンテナ３１、ＧＰＳ受信部３２によって取得できる現在位置の位置精度が低下した場合でも、その時点で得られる気圧情報から、測定精度が高かった位置での気圧情報を基準として、相対的に現在位置の高度情報を算出することができる。

【0049】

キー操作部４３は、このＰＮＤ３０の筐体に設けられる、電源キーや現在位置キー、目的地キー、カーソルキー、エンターキー等からなり、それらのキー操作に応じたキー操作信号をバスＢ２を介して上記ＣＰＵ３３へ送出する。

【0050】

近距離無線通信部４４は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＳＭＡＲＴまたはＡＮＴ＋により、近距離通信アンテナ４７を介して、予めペアリング設定された外部の機器と無線接続する。

【0051】

外部デバイスインタフェイス４５は、ヘッドホンジャック４８、マイクロＵＳＢ端子４９、及びメモリカードスロット５０を介して、例えばヘッドホンやイヤホン、ＵＳＢ機器、及びメモリカードをそれぞれ接続または装着可能とする。

【0052】

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、このポータブルナビゲーション装置３０は、例えば登山者等がバックパックのショルダハーネス部等に固定するなどの場合において、主に地表面を移動する際に用いられるものとする。

【0053】

図６は、上記ポータブルナビゲーション装置３０による現在位置を認識した上でのガイド動作時に、位置情報と併せて記録する姿勢情報の一指標として、鉛直方向を検出する際の処理内容を抽出して示すフローチャートである。

【0054】

その当初にＣＰＵ３３においては、３軸地磁気センサ３９から予め設定した単位時間、例えば１０．０［秒］間に連続して得られる複数回分の３軸地磁気センサ３９のＸ、Ｙ、Ｚ各座標軸空間における検出値ｘ、ｙ、ｚの３成分から鉛直方向Ａを推定算出する（ステップＳ２０１）。

【0055】

ここで、ポータブルナビゲーション装置３０の傾き状態を変えない動作を行なう過程においては、３軸地磁気センサ３９から得られる３次元空間中でのｘ、ｙ、ｚ成分を仮想的なＸ、Ｙ、Ｚ軸空間にプロットすると、上記図４に示したような、円を描いた点列が得られることになる。

【0056】

したがって、例えば最小二乗法などでこの円ＥＬの近似式を算出することにより、原点位置から、算出した円ＥＬの中心を通る中心軸Ａを鉛直方向を示すものとして推定する。

【0057】

次いでＣＰＵ３３は、上記近似式で算出した円からそれぞれの点列がどの程度分散しているのかを示す積算値として分散度σａを算出する（ステップＳ２０２）。

【0058】

さらにＣＰＵ３３は、３軸加速度センサ４０から予め設定した単位時間、例えば１０．０［秒］間に連続して得られる複数回分のＸ、Ｙ、Ｚ各座標軸空間における検出値ｘ、ｙ、ｚの３成分から重力加速度に相当する鉛直方向Ｂを推定算出する（ステップＳ２０３）。

【0059】

ここで、ポータブルナビゲーション装置３０の傾き状態を変えない動作を行なう過程においては、３軸加速度センサ４０から得られる３次元空間中でのｘ、ｙ、ｚ成分を仮想的なＸ、Ｙ、Ｚ軸空間にプロットすると、特定の一方向に重力加速度に応じた値となる多数のプロット位置が収束して得られることになる。

【0060】

したがって、ＣＰＵ３３はそれらの収束したプロット位置の点列を取得し、仮想的なＸ、Ｙ、Ｚ軸空間にプロットされた各成分の平均を算出することにより、鉛直方向Ｂを推定結果として算出できる。

【0061】

さらにＣＰＵ３３は、この収束したプロット位置の点列に対しても、それぞれの点列がどの程度分散しているのかを示す積算値として分散度σｂを算出する（ステップＳ２０４）。

【0062】

次にＣＰＵ３３は、上記ステップＳ２０２で算出した地磁気の分散度σａが予め用意している閾値Ｔｈａ以下であり、且つ上記ステップＳ２０４で算出した加速度の分散度σｂが予め用意している閾値Ｔｈｂ以下であるか否かにより、地磁気と加速度の推定が共に安定した高い精度で算出されたものであるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

【0063】

ここで２つの分散値がそれぞれ対応する閾値以下であり、地磁気と加速度の推定が共に安定した高い精度で算出されたものであると判断した場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、ＣＰＵ３３は地磁気での推定結果を優先するものとして、上記ステップＳ２０２で得た上記中心軸Ａを鉛直方向であるものと確定して（ステップＳ２０７）、この図６の処理を終了すると共に、得た鉛直方向Ａを他のデータの指標として活用する。

【0064】

また上記ステップＳ２０５において、２つの分散値の双方が、それぞれ対応する閾値以下ではないと判断した場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、ＣＰＵ３３は次に少なくとも地磁気の分散度σａが、予め用意している閾値Ｔｈａ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

【0065】

ここで地磁気の分散度σａが閾値Ｔｈａ以下であり、地磁気から推定した鉛直方向Ａは安定した高い精度で算出されたものであると判断した場合（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、地磁気での推定結果により得た上記中心軸Ａを鉛直方向であるものと確定して（ステップＳ２０７）、この図６の処理を終了すると共に、得た鉛直方向Ａを他のデータの指標として活用する。

【0066】

さらに上記ステップＳ２０６において、地磁気の分散度σａが閾値Ｔｈａを超えており、地磁気での鉛直方向の推定は安定した高い精度で算出されたものではないと判断した場合（ステップＳ２０６のＮｏ）、次にＣＰＵ３３は加速度での分散度σｂが、予め用意している閾値Ｔｈｂ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。

【0067】

ここで加速度の分散度σｂが閾値Ｔｈｂ以下であり、加速度から推定した鉛直方向Ｂは安定した高い精度で算出されたものであると判断した場合（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、ＣＰＵ３３は加速度での推定結果により得た鉛直方向Ｂを確定して（ステップＳ２０９）、この図６の処理を終了すると共に、得た鉛直方向Ｂを他のデータの指標として活用する。

【0068】

また上記ステップＳ２０８において、算出した加速度の分散度σｂが予め用意している閾値Ｔｈｂより大きく、加速度の推定結果も必要な精度を有していないと判断した場合、ＣＰＵ３３は鉛直方向が不定であるものとした上で（ステップＳ２１０）、この図６の処理を終了し、推定で得た鉛直方向Ａ、Ｂを共に破棄して、他の各種データを算出するための一指標としては用いないものとする。

【0069】

このようにＣＰＵ３３は、所定時間毎に上記地磁気による鉛直方向Ａの推定算出と加速度による鉛直方向Ｂの推定算出とをそれぞれ継続し、得た充分精度が高いと思われる鉛直方向を用いて、他の各種データの指標として活用する。

【0070】

以上詳述した如く本実施形態によれば、鉛直方向を高い精度で安定して検出することが可能となる。

【0071】

また上記実施形態においては、地磁気により推定した鉛直方向Ａと、加速度により推定した鉛直方向Ｂについて、それぞれ予め用意した閾値と各分散度を比較することで、精度の判断を行なうものとしたので、必要とする精度の検証が容易であり、ＣＰＵ３３の処理負担を軽減できる。

【0072】

さらに上記実施形態では、地磁気により推定した鉛直方向Ａと、加速度により推定した鉛直方向Ｂとが共に充分な精度を有しているものと判断した場合に、地磁気により推定した鉛直方向Ａの方を優先して結果として利用するものとしたので、特にポータブルナビゲーション装置３０の使用者が３軸加速度センサ１９による出力の変化が比較的大きいような動きをとっている場合にも、３軸地磁気センサ１８の出力により鉛直方向をより安定した状態で推定できる。

【0073】

なお、３軸地磁気センサ１８の出力から直接検出できるのは地表面に沿った磁北の方向であり、所定の時間内に渡って地表面を移動し、あるいは対向する方向を変化した場合に得られる３軸地磁気センサ１８の出力の一連のプロット結果は同一円周上に配列されるものとなるので、プロットされた点列から円の近似式を算出し、算出した円の近似式から円の中心軸方向を推定することで、より精度の高い鉛直方向を推定できる。

【0074】

また、上記第１の実施形態ではマルチデータロガーに適用した場合、第２の実施形態ではポータブルナビゲーション装置（ＰＮＤ）に適用した場合について図面を参照して説明したが、本発明はこれらに限るものではなく、他の装置等にも同様に適用することが可能である。

【0075】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【0076】

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［請求項１］
磁気センサと、
移動に伴って上記磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段と、
上記データプロット手段で仮想３次元空間にプロットした複数の磁気データの点列から円の近似式を算出する近似式算出手段と、
上記近似式算出手段で得た円の近似式から円の中心軸方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得手段と、
を備える情報処理装置。
［請求項２］
上記近似式算出手段は、上記データプロット手段で仮想３次元空間にプロットした複数の磁気データの点列から最小二乗法を用いて円の近似式を算出する、請求項１記載の情報処理装置。
［請求項３］
磁気センサと、
移動に伴って上記磁気センサが出力する磁気データに基づいて鉛直方向を推定する第１の鉛直方向推定手段と、
加速度センサと、
移動に伴って上記加速度センサが出力する加速度データに基づいて鉛直方向を推定する第２の鉛直方向推定手段と、
所定時間内に上記第１の鉛直方向推定手段で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第１の分散度判定手段と、
所定時間内に上記第２の鉛直方向推定手段で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第２の分散度判定手段と、
上記第１及び第２の分散度判定手段の少なくとも一方の判定結果に基づいて鉛直方向を特定する鉛直方向特定手段と、
を備える情報処理装置。
［請求項４］
上記鉛直方向特定手段は、上記第１の分散度判定手段で判定した複数の鉛直方向の分散度と上記第２の分散度判定手段で判定した複数の鉛直方向の分散度とをそれぞれ予め設定された閾値と比較し、その比較結果に基づいて鉛直方向を特定する請求項３記載の情報処理装置。
［請求項５］
上記鉛直方向特定手段は、上記第１の分散度判定手段での判定結果を上記第２の分散度判定手段での判定結果より優先して鉛直方向を特定する請求項３または４記載の情報処理装置。
［請求項６］
上記第１の鉛直方向推定手段は、移動に伴って上記磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットし、プロットした複数の磁気データの点列から円の近似式を算出し、算出した円の近似式から円の中心軸方向を推定する、請求項３乃至５いずれか記載の情報処理装置。
［請求項７］
磁気センサを備える装置での情報処理方法であって、
移動に伴って上記磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット工程と、
上記データプロット工程で仮想３次元空間にプロットした複数の磁気データの点列から円の近似式を算出する近似式算出工程と、
上記近似式算出工程で得た円の近似式から円の中心軸方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得工程と、
を有する情報処理方法。
［請求項８］
磁気センサと加速度センサとを備えた装置での情報処理方法であって、
移動に伴って上記磁気センサが出力する磁気データに基づいて鉛直方向を推定する第１の鉛直方向推定工程と、
移動に伴って上記加速度センサが出力する加速度データに基づいて鉛直方向を推定する第２の鉛直方向推定工程と、
所定時間内に上記第１の鉛直方向推定工程で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第１の分散度判定工程と、
所定時間内に上記第２の鉛直方向推定工程で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第２の分散度判定工程と、
上記第１及び第２の分散度判定工程の少なくとも一方の判定結果に基づいて鉛直方向を特定する鉛直方向特定工程と、
を有する情報処理方法。
［請求項９］
磁気センサを備える装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
移動に伴って上記磁気センサが出力する３次元空間に対応した磁気データを仮想３次元空間にプロットするデータプロット手段、
上記データプロット手段で仮想３次元空間にプロットした複数の磁気データの点列から円の近似式を算出する近似式算出手段、及び
上記近似式算出手段で得た円の近似式から円の中心軸方向を鉛直方向として取得する鉛直方向取得手段、
として機能させるプログラム。
［請求項１０］
磁気センサと加速度センサとを備えた装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
移動に伴って上記磁気センサが出力する磁気データに基づいて鉛直方向を推定する第１の鉛直方向推定手段、
移動に伴って上記加速度センサが出力する加速度データに基づいて鉛直方向を推定する第２の鉛直方向推定手段、
所定時間内に上記第１の鉛直方向推定手段で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第１の分散度判定手段、
所定時間内に上記第２の鉛直方向推定手段で推定した複数の鉛直方向の分散度を判定する第２の分散度判定手段、及び
上記第１及び第２の分散度判定手段の少なくとも一方の判定結果に基づいて鉛直方向を特定する鉛直方向特定手段、
として機能させるプログラム。

【符号の説明】

【0077】

１０…マルチデータロガー
１１…ＧＰＳアンテナ
１２…ＧＰＳ受信部
１３…ＣＰＵ
１４…メインメモリ
１５…ＳＳＤ
１６…表示部
１７…スピーカ
１８…３軸地磁気センサ
１９…３軸加速度センサ
２０…３軸ジャイロセンサ
２１…キー操作部
２２…外部デバイスインタフェイス（Ｉ／Ｆ）
２３…ヘッドホンジャック
２４…マイクロＵＳＢ端子
２５…メモリカードスロット
３０…ポータブルナビゲーション装置（ＰＮＤ）
３１…ＧＰＳアンテナ
３２…ＧＰＳ受信部
３３…ＣＰＵ
３４…メインメモリ
３５…ＳＳＤ
３５Ａ…地図データ
３６…表示部
３７…タッチ入力部
３８…音声処理部
３９…３軸地磁気センサ
４０…３軸加速度センサ
４１…３軸ジャイロセンサ
４２…気圧センサ
４３…キー操作部
４４…近距離無線通信部
４５…外部デバイスインタフェイス（Ｉ／Ｆ）
４６…スピーカ
４７…近距離通信アンテナ
４８…ヘッドホンジャック
４９…マイクロＵＳＢ端子
５０…メモリカードスロット
Ｂ１、Ｂ２…バス
ＰＳ…装着者
ＴＭ…地磁気ベクトル
ＶＴ…鉛直方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】