特許 6972761 情報処理装置、およびプログラム

(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】6972761

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】情報処理装置、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/12 20060101AFI20211111BHJP

   G01C 17/32 20060101ALI20211111BHJP

   G01C 17/38 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G01C21/12

   G01C17/32

   G01C17/38 K

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-156900(P2017-156900)

(22)【出願日】2017年8月15日

(65)【公開番号】特開2019-35657(P2019-35657A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2020年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140958

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100137888

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 夏子

(74)【代理人】

【識別番号】100190942

【弁理士】

【氏名又は名称】風間 竜司

(72)【発明者】

【氏名】矢野 貴大

(72)【発明者】

【氏名】中林 昭一

(72)【発明者】

【氏名】菊池 典恭

【審査官】 久保田 創

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１７１５４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２７１２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ２１／１２

Ｇ０１Ｃ １７／３２

Ｇ０１Ｃ １７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報処理装置であって、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、
前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、
前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の地磁気の伏角の変動を算出する変動算出部と、
前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、
を備える、情報処理装置。

【請求項2】

前記進行方向推定部は、
前記伏角の変動の正負に応じて基準方向を推定し、
前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、前記基準方向に近い方向を前記進行方向として推定する、請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記進行方向推定部は、
世界座標系で表現された座標平面における、前記伏角の変動の正負に対応する象限に、前記座標平面の原点を通る前記進行軸が含まれる場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで前記象限の位置に応じた方向を前記進行方向として推定し、
前記伏角が変動しない場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、直近で推定された進行方向に近い方向を前記進行方向として推定する、請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記世界座標系で表現された地磁気データは、前記世界座標系における水平面を構成する第１の軸上の地磁気の大きさ、前記水平面を構成する第２の軸上の地磁気の大きさ、および鉛直方向に対応する第３の軸上の地磁気の大きさを含み、
前記伏角は、前記第１の軸上の地磁気と前記第２の軸上の地磁気の合力の大きさに対する前記第３の軸上の地磁気の大きさのアークタンジェントで表現される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記進行軸算出部は、前記世界座標系で表現された加速度データのうちの、水平方向成分の加速度データを解析することにより、前記進行軸を算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報処理装置。

【請求項6】

コンピュータを、
情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、
前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、
前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、
前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の地磁気の伏角の変動を算出する変動算出部と、
前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、
として機能させるための、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近日、屋外における位置情報を取得する技術として、人工衛星から電波を受信することで位置を推定する全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が広く用いられている。ただし、ＧＰＳの電波が届かない屋内においては測位が困難となるため、屋内における測位技術としては、Ｂｅａｃｏｎから発信される電波を携帯端末等で受信することで測定する方法、無線ＬＡＮの複数のアクセスポイントから受信した電波の情報に基づき測定する方法等が利用されている。また、屋内外でシームレスな測位が可能な技術として、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサ等から取得した情報に基づき測定する歩行者自律航法（ＰＤＲ：Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｄｅａｄ Ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）がある。上述したセンサは、現在市販されているスマートフォンに内蔵されているため、ＰＤＲは今後広く普及する可能性があるとして注目されている。

【0003】

上述したＰＤＲを用いた進行方向の測位方法として、例えば下記の特許文献１には、センサを搭載した装置をユーザの体に固定し、センサが取得した情報に基づき測位する方法が開示されている。特許文献２にも、進行方向の測位方法として、加速度センサ、地磁気センサ等を用いて進行方向を測位する技術が開示されている。また、方角を測定する方法としては、特許文献３に、地磁気センサで取得した情報の変化量に基づき方向を測定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１１４５３７号公報

【特許文献2】特開２０１４−１６７４６０号公報

【特許文献3】特開２００６−３３７３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１、および特許文献２に記載されている従来装置のように、進行方向加速度成分と鉛直方向加速度成分の時系列変化の関係性から進行方向を推定する方法では、装置の携帯位置によりユーザの動作が大きく異なり、センサが取得する情報のピーク位置にずれが生じるため、進行方向の判定に誤りが生じてしまう。特許文献３の装置は、方角を測定するための装置であり、進行方向の測定はできない。

【0006】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ユーザの進行方向をより高精度に推定することが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、およ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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、情報処理装置であって、前記情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の地磁気の伏角の変動を算出する変動算出部と、前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、を備える、情報処理装置が提供される。

【0008】

前記進行方向推定部は、前記伏角の変動の正負に応じて基準方向を推定し、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、前記基準方向に近い方向を前記進行方向として推定してもよい。

【0009】

前記進行方向推定部は、世界座標系で表現された座標平面における、前記伏角の変動の正負に対応する象限に、前記座標平面の原点を通る前記進行軸が含まれる場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで前記象限の位置に応じた方向を前記進行方向として推定し、前記伏角が変動しない場合、前記進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで、直近で推定された進行方向に近い方向を前記進行方向として推定してもよい。

【0010】

前記世界座標系で表現された地磁気データは、前記世界座標系における水平面を構成する第１の軸上の地磁気の大きさ、前記水平面を構成する第２の軸上の地磁気の大きさ、および鉛直方向に対応する第３の軸上の地磁気の大きさを含み、前記伏角は、前記第１の軸上の地磁気と前記第２の軸上の地磁気の合力の大きさに対する前記第３の軸上の地磁気の大きさのアークタンジェントで表現されてもよい。

【0011】

前記進行軸算出部は、前記世界座標系で表現された加速度データのうちの、水平方向成分の加速度データを解析することにより、前記進行軸を算出してもよい。

【0012】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、情報処理装置の世界座標系で表現された加速度データを取得する加速度データ取得部と、前記情報処理装置の世界座標系で表現された地磁気データを取得する地磁気データ取得部と、前記世界座標系で表現された加速度データから前記情報処理装置の進行軸を算出する進行軸算出部と、前記世界座標系で表現された地磁気データから、前記情報処理装置の地磁気の伏角の変動を算出する変動算出部と、前記進行軸と、前記伏角の変動とに基づき、前記情報処理装置の進行方向を推定する進行方向推定部と、として機能させるための、プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0013】

以上説明したように本発明によれば、ユーザの進行方向をより高精度に推定することを実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を示す説明図である。

【図2】本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を示すブロック図である。

【図3】世界座標系における地磁気データの傾斜誤差補正を示す説明図である。

【図4】世界座標系における傾斜誤差補正後の地磁気データおよび伏角Ｉの定義を示す説明図である。

【図5】世界座標系加速度記憶部２５６に記憶される情報の具体例を示す説明図である。

【図6】伏角記憶部２５８に記憶される情報の具体例を示す説明図である。

【図7】進行軸の算出方法を示す説明図である。

【図8】進行方向の推定方法を示す説明図である。

【図9】本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施形態による進行方向判定部２６４の具体的な動作を示すフローチャートである。

【図11】進行方向推定装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0016】

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成を、必要に応じて歩行者１０Ａおよび１０Ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。例えば、歩行者１０Ａおよび１０Ｂを特に区別する必要が無い場合には、各歩行者を単に歩行者１０と称する。

【0017】

＜１．進行方向推定方法の概略＞
図１は、本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を示す説明図である。図１は、歩行者１０と進行方向推定装置２０の関係を示している。歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯して歩行することにより、進行方向推定装置２０が歩行者１０の進行方向を推定することが可能である。本発明の実施形態において、進行方向推定装置２０の携帯方法は特に制限されない。図１に示した例では、歩行者１０Ａは進行方向推定装置２０Ａを体に装着しており、歩行者１０Ｂは進行方向推定装置２０Ｂを手に持った状態で歩行している。各歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯した状態で歩行すると、進行方向推定装置２０に搭載された複数のセンサが、進行方向推定のための情報を取得し、取得された情報に基づき進行方向推定装置２０が進行方向を推定する。

【0018】

歩行者１０は、進行方向推定装置２０を携帯して歩行するユーザであり、かつ進行方向推定装置２０の進行方向推定対象である。本発明の実施形態における進行方向の推定において、推定結果は歩行者１０が進行方向推定装置２０を携帯する部位（携帯部位）および姿勢による影響を受けないため、歩行者１０は進行方向推定装置２０の携帯方法、携帯部位、姿勢等に関して制限を受けない。よって、歩行者１０は進行方向推定装置２０の状態を意識することなく歩行してよい。例えば、歩行者１０は、進行方向推定装置２０を手に持って歩行、鞄に入れて歩行、または衣類のポケットに入れて歩行してもよい。

【0019】

進行方向推定装置２０は、進行方向推定装置２０の進行方向を推定する情報処理装置である。進行方向推定装置２０が歩行者１０に携帯される場合、進行方向推定装置２０の進行方向は歩行者１０の進行方向と等しいので、進行方向推定装置２０は歩行者１０の進行方向を推定することが可能である。また、進行方向推定装置２０は、スマートフォン、携帯端末、またはウェアラブル端末等であってもよい。

【0020】

また、進行方向推定装置２０は、複数のセンサが取得した情報に基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を推定する機能を有する情報処理装置である。例えば、進行方向推定装置２０は、複数のセンサが取得した情報を端末座標系から世界座標系に変換する。次に、進行方向推定装置２０は、世界座標系に変換された加速度データから対象の進行軸を算出し、世界座標系に変換された地磁気データから伏角の変動を算出する。ここで、進行軸とは、進行方向推定装置２０の速度変化を分析することにより推定した、進行方向推定装置２０が移動している方向を示す軸である。伏角とは、地磁気が水平面に対して傾いている角度のことである。進行方向推定装置２０は、算出した進行軸、伏角の変動に基づき、進行方向を推定する。

【0021】

＜２．進行方向推定装置の構成＞
以上、本発明の実施形態による進行方向推定方法の概略を説明した。続いて、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成をより具体的に説明する。

【0022】

図２は、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を示す説明図である。図２に示したように、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０は、加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、地磁気センサ２４０、進行方向推定部２５０、バッテリ２７０を備える。

【0023】

加速度センサ２２０は、物体の加速度を取得する機能を備える慣性センサである。加速度センサ２２０は、一定の時間に物体が移動した際の速度の変化量を求めるための機器である。加速度センサ２２０の種類には、ばねにつながれた錘の位置変化から加速度を得る方式のセンサ、または錘をつけたばねに振動を加えた際の周波数の変化から加速度を得る方式のセンサ等があるが、加速度センサ２２０の種類については特に限定せず、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用してもよい。本発明の実施形態において、例えば、加速度センサ２２０は、歩行者１０の移動に応じて変化する、進行方向推定装置２０の移動速度の変化量を計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系加速度データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。

【0024】

角速度センサ２３０は、物体の角速度を取得する機能を備える慣性センサである。角速度センサ２３０は、一定の時間に物体が回転した際の角度の変化量を求めるための機器である。角速度センサ２３０の種類には、回転する物体に加わる慣性力から角速度を得る機械式のセンサ、または流路中の気体の流れの変化より角速度を得る流体式のセンサ等があるが、角速度センサ２３０の種類については特に限定せず、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用してもよい。本発明の実施形態において、例えば、上述の角速度センサ２３０は、歩行者１０の移動に応じて変化する、進行方向推定装置２０の姿勢の変化量を計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系角速度データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。

【0025】

地磁気センサ２４０は、地磁気から磁北を基準とする方位に関する情報を取得する機能を備えるセンサである。地磁気は磁北を向くという性質があることから、地磁気センサ２４０は電子コンパス等に使用されている。電子コンパスは、地磁気センサ２４０が検出した地磁気の方向より磁北を検出可能である。本発明の実施形態において、歩行者１０の進行方向を推定する際に、この性質を利用する。また、本発明の実施形態において、例えば、地磁気センサ２４０は、進行方向推定装置２０を携帯した歩行者１０の位置における地磁気データを計測し、計測した値を進行方向推定装置２０の端末座標系地磁気データとして世界座標系変換部２５２へ出力する。

【0026】

進行方向推定部２５０は、進行方向推定装置２０に搭載された各センサの情報に基づき、物体の進行方向の推定に必要な情報の算出、および算出された情報に基づき物体の進行方向を推定する機能を有する。例えば、進行方向推定部２５０は、加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、および地磁気センサ２４０が取得した進行方向推定装置２０の情報に基づき、進行方向推定装置２０の進行軸の算出、および伏角の算出を行い、算出した進行軸と伏角から進行方向推定装置２０の進行方向を推定する。

【0027】

上記機能を実現するために、本実施形態による進行方向推定部２５０は、図２に示したように、世界座標系変換部２５２、伏角算出部２５４、世界座標系加速度記憶部２５６、伏角記憶部２５８、進行軸算出部２６０、変動算出部２６２、進行方向判定部２６４を備える。

【0028】

世界座標系変換部２５２は、各センサが取得したデータを、端末座標系から世界座標系へ変換する機能を有する。例えば、世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０が取得した端末座標系加速度データ（ａ_ｘ、ａ_ｙ，ａ_ｚ）を、角速度センサ２３０が取得した端末座標系角速度データに基づき、世界座標系加速度データ（Ａ_ｘ、Ａ_ｙ，Ａ_ｚ）に変換し、世界座標系加速度記憶部２５６へ出力する。なお、本発明の実施形態における世界座標系とは、磁北の水平成分の方向をｘ軸に合わせたときの座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のことである。

【0029】

また、世界座標系変換部２５２は、地磁気センサ２４０が取得した端末座標系地磁気データ（ｍ_ｘ、ｍ_ｙ，ｍ_ｚ）を、図３に示すように世界座標系地磁気データ（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ，Ｍ_ｚ）に変換する。なお、本発明の実施形態において、世界座標系変換部２５２は世界座標系にて端末座標系地磁気データの傾斜誤差の補正を行うことで、世界座標系で表現された地磁気データ（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ，Ｍ_ｚ）を得ることができ、その得られた地磁気データを世界座標系地磁気データと呼ぶ。

【0030】

世界座標系変換処理では、まず、世界座標系変換部２５２は、世界座標系の軸とは異なる方向を向いている端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍ_ｘ、ｍ_ｙ）を、地面に対して水平にする。端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍ_ｘ、ｍ_ｙ）を水平にする際、世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０が取得した端末座標系加速度データ、および角速度センサ２３０が取得した端末座標系角速度データに基づき、端末座標系地磁気データの垂直方向成分ｍ_ｚと世界座標系Ｚ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。次に、世界座標系変換部２５２は、端末座標系地磁気データの水平方向成分（ｍ_ｘ、ｍ_ｙ）のどちらか一方と世界座標系Ｘ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。例えば、図３に示すように、世界座標系変換部２５２は、端末座標系地磁気データの水平方向成分ｍ_ｘと世界座標系Ｘ軸が一致するように、端末座標系地磁気データを回転させる。世界座標系変換部２５２は、その結果を世界座標系にて傾斜誤差補正された世界座標系地磁気データ（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ，Ｍ_ｚ）とし、伏角算出部２５４へ出力する。

【0031】

伏角算出部２５４は、世界座標系にて傾斜誤差補正された地磁気データから進行方向推定装置２０の磁北に対する伏角Ｉを算出する機能を有する。例えば、伏角算出部２５４は、世界座標系変換部２５２より取得した世界座標系地磁気データ（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ，Ｍ_ｚ）から、磁北に対する伏角Ｉを算出する。図４に示しているｆは、地磁気データの水平方向成分（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ）の合力からなる地磁気の水平成分ｆであり、図４に示しているＦは、地磁気の水平成分ｆと地磁気データＭ_ｚの合力からなる地磁気Ｆであり、地磁気の水平成分ｆと地磁気Ｆがなす角は、地磁気が地球の水平面に対して傾いている角度を示しているため、その角度を伏角Ｉとすることができる。伏角算出部２５４は、伏角Ｉを下記の数式１より算出することが可能である。

【0032】

【数1】

【0033】

伏角算出部２５４は、数式１より算出した伏角Ｉを、伏角記憶部２５８に出力する。

【0034】

世界座標系加速度記憶部２５６は、世界座標系変換部２５２が変換した進行方向推定装置２０の世界座標系加速度データを時系列順に記憶する。なお、世界座標系加速度記憶部２５６は、記憶した情報の全てを残しておく必要はないため、設定された期間分のデータのみを記憶してもよい。世界座標系加速度記憶部２５６は、図５に示すように、時刻ごとに世界座標系加速度データを記憶する。世界座標系加速度記憶部２５６が記憶した情報は、進行軸算出部２６０が進行方向推定装置２０の進行軸を算出する際に使用される。

【0035】

伏角記憶部２５８は、伏角Ｉと進行方向を時系列順に記憶する。なお、伏角記憶部２５８は、記憶した情報の全てを残しておく必要はないため、設定された期間分のデータのみを記憶してもよい。伏角記憶部２５８は、図６に示すように、時刻ごとに伏角Ｉを記憶する。伏角記憶部２５８が記憶した情報は、変動算出部２６２が伏角Ｉの変動ｄＩを算出する際に使用される。また、伏角記憶部２５８は、進行方向判定部２６４によって判定された時刻ごとの進行方向も記憶する。進行方向判定部２６４が進行方向を判定する際に、伏角Ｉに変動がない場合、進行方向判定部２６４は伏角記憶部２５８に記憶されている直近の進行方向に基づき、進行方向を判定する。

【0036】

進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度の水平成分加速度データを解析することにより、進行方向推定装置２０の進行軸を算出する機能を有する。例えば、進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度記憶部２５６に記憶された世界座標系加速度の水平成分加速度データ（Ａ_ｘ、Ａ_ｙ）の時系列データに対して、主成分分析等を行うことで、進行方向推定装置２０の進行軸を算出する。主成分分析を行った場合、図７に示すように、水平成分加速度データ（Ａ_ｘ、Ａ_ｙ）の時系列データの分布より、進行方向推定装置２０の進行軸を算出することができる。進行軸算出部２６０は、算出した進行軸の情報を、進行方向判定部２６４へ出力する。なお、主成分分析により得られる結果は、取得する時系列データの量に依存する。本発明の実施形態では、取得する時系列データの期間については限定しないため、必要に応じて取得する時系列データの期間を変更してもよい。

【0037】

変動算出部２６２は、伏角算出部２５４が算出した伏角Ｉの変動ｄＩを算出する機能を有する。例えば、変動算出部２６２は、伏角記憶部２５８に記憶された伏角Ｉを取得し、伏角Ｉの変動ｄＩを算出する。算出にあたり、１歩行動作の周期をＴとした場合、変動算出部２６２は、伏角Ｉの変動ｄＩを下記の数式２により算出することが可能である。

【0038】

【数2】

【0039】

変動算出部２６２は、上記数式２より算出した伏角Ｉの変動ｄＩを、進行方向判定部２６４へ出力する。

【0040】

進行方向判定部２６４は、進行軸算出部２６０が算出した進行方向推定装置２０の進行軸と、変動算出部２６２が算出した伏角Ｉの変動ｄＩに基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を判定する。伏角Ｉは、赤道付近で０°に近くなり、北半球では高緯度になるにつれて正に大きくなり、南半球では高緯度になるにつれて負に大きくなる特徴がある。よって、図８に示すように、伏角Ｉの変動ｄＩより、進行方向を判定するための基準方向を算出することができる。

【0041】

例えば、北半球、および南半球のどちらにおいても、伏角Ｉの変動ｄＩ＞０の場合は北方向（第一、第二象限）、伏角Ｉの変動ｄＩ＜０の場合は南方向（第三、第四象限）を基準方向と判定できる。上述の条件により判定した基準方向と進行軸算出部２６０が算出した進行軸を比較し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうち、基準方向と同じ象限側の方向を進行方向と判定する。なお、歩行者１０が東西方向のみへ移動した場合、伏角Ｉは変動しないためｄＩ＝０となり、基準方向を判定することができない。よって、伏角Ｉの変動がｄＩ＝０の場合は、伏角記憶部２５８より直近の進行方向を取得し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する。なお、東西方向のみの移動であっても、誤差の影響でｄＩ＝０とならない可能性もある。よって、変動ｄＩが、ｄＩ＝０を含む特定の範囲の値である場合に、伏角記憶部２５８より直近の進行方向を取得し、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向のうちで直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する処理としてもよい。

【0042】

進行方向判定後、進行方向判定部２６４は、進行方向と世界座標系東西軸の東方向がなす角θを、進行方向を示す角度として伏角記憶部２５８に記憶する。

【0043】

バッテリ２７０は、進行方向推定装置２０に搭載される機器に電源を供給する電源部であり、例えば、汎用的な２次電池等を適用できる。

【0044】

＜３．動作＞
以上、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の構成を説明した。続いて、図９および図１０を参照して、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を整理する。

【0045】

図９は、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０の動作を示すフローチャートである。まず、進行方向推定装置２０に搭載されている加速度センサ２２０、角速度センサ２３０、および地磁気センサ２４０は、進行方向推定装置２０の端末座標系データを取得する（ステップＳ１０１）。各センサは、取得した端末座標系データを世界座標系変換部２５２へ出力する。世界座標系変換部２５２は、加速度センサ２２０から取得した端末座標系加速度データを世界座標系加速度データに、地磁気センサ２４０から取得した端末座標系地磁気データを世界座標系地磁気データに変換する（ステップＳ１０３）。世界座標系変換部２５２は、世界座標系加速度データを世界座標系加速度記憶部２５６へ出力する。また、世界座標系変換部２５２は、世界座標系に変換された地磁気データを伏角算出部２５４へ出力する。

【0046】

ステップＳ１０５以降の処理は並列での処理が可能である。１つ目の並列処理として、まず、世界座標系加速度記憶部２５６は、世界座標系変換部２５２から取得した世界座標系加速度データを記憶する（ステップＳ１０５）。進行軸算出部２６０は、世界座標系加速度記憶部２５６に記憶された世界座標系加速度データに対する主成分分析等を実施し、進行軸を算出する（ステップＳ１０７）。

【0047】

２つ目の並列処理として、伏角算出部２５４は、世界座標系変換部２５２から取得した世界座標系に変換された地磁気データに基づき、伏角Ｉを算出し、伏角記憶部２５８へ出力する（ステップＳ１０９）。伏角記憶部２５８は、伏角算出部２５４から取得した伏角Ｉを記憶する（ステップＳ１１１）。変動算出部２６２は、伏角記憶部２５８に記憶された伏角Ｉに基づき、１歩行動作における伏角Ｉの変動ｄＩを算出する（ステップＳ１１３）。

【0048】

進行方向判定部２６４は、進行軸算出部２６０が算出した進行軸と、変動算出部２６２が算出した１歩行動作における伏角Ｉの変動ｄＩの関係に基づき、進行方向推定装置２０の進行方向を判定する（ステップＳ１１５）。

【0049】

図１０は、図９のステップＳ１１５における、進行方向を判定する際の進行方向判定部２６４の具体的な動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、進行方向判定部２６４は、伏角Ｉの変動ｄＩがｄＩ＞０を満たすかどうかを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１にてｄＩ＞０である場合、進行方向判定部２６４は北方向（第一、第二象限）を基準方向と判定する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０１にてｄＩ＞０でなかった場合、進行方向判定部２６４は、ｄＩ＜０を満たすかどうかを判定する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５にてｄＩ＜０である場合、進行方向判定部２６４は南方向（第三、第四象限）を基準方向と判定する（ステップＳ３０７）。進行方向判定部２６４は、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向うち、ステップＳ３０３またはステップＳ３０７で判定した基準方向と同じ象限側の方向を進行方向と判定する（ステップＳ３０９）。

【0050】

ステップＳ３０５にてｄＩ＜０でない場合、すなわちｄＩ＝０である場合、進行方向判定部２６４は、進行軸に沿う第１の方向および第２の方向うち、直近の進行方向に近い方向を進行方向と判定する（ステップＳ３１１）。進行方向判定後、進行方向判定部２６４は、進行方向と世界座標系東軸がなす角θを、進行方向を示す角度として、伏角記憶部２５８に記憶する（ステップＳ３１３）。以上で図９のステップＳ１１５の処理を終了する。

【0051】

＜４．小括＞
以上説明したように、本発明の実施形態による進行方向推定装置２０は、鉛直方向加速度成分を用いずに、進行方向を推定することができるため、進行方向の推定において進行方向加速度成分と鉛直方向加速度成分の時系列変化の関係性に対する装置の携帯位置の依存性に起因する誤りが生じることはない。したがって、本実施形態によれば、ユーザの進行方向をより高精度に推定することが可能である。

【0052】

＜５．ハードウェア構成＞
以上、本発明の実施形態および変形例を説明した。上述した世界座標系変換処理、進行軸の算出、伏角の算出、および進行方向の推定などの情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明する進行方向推定装置２０のハードウェアとの協働により実現される。

【0053】

図１１は、進行方向推定装置２０のハードウェア構成を示したブロック図である。進行方向推定装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０５を備える。また、進行方向推定装置２０は、入力部２０７と、表示部２０９と、音声出力部２１１と、ストレージ装置２１３と、ネットワークインタフェース２１５とを備える。

【0054】

ＣＰＵ２０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って進行方向推定装置２０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ２０３は、ＣＰＵ２０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ２０５は、ＣＰＵ２０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０３およびＲＡＭ２０５は、ソフトウェアとの協働により図２を参照して説明した進行方向推定部２５０の機能を実現し得る。

【0055】

入力部２０７は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、センサ、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ２０１に出力する入力制御回路などから構成されている。進行方向推定装置２０のユーザは、該入力部２０７を操作することにより、進行方向推定装置２０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

【0056】

表示部２０９は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、プロジェクター装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置およびランプなどの表示部を含む。また、音声出力部２１１は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力部を含む。

【0057】

ストレージ装置２１３は、本実施形態にかかる進行方向推定装置２０の世界座標系加速度記憶部２５６と伏角記憶部２５８で構成されるデータ格納用の装置である。ストレージ装置２１３は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置２１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔｒａｇｅ Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置２１３は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムや各種データを格納する。

【0058】

ネットワークインタフェース２１５は、例えば、ネットワークに接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。また、ネットワークインタフェース２１５は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置であっても、有線による通信を行うワイヤー通信装置であってもよい。

【0059】

＜６．補足＞
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0060】

例えば、本明細書の進行方向推定装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、進行方向推定装置２０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

【0061】

また、進行方向推定装置２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、上述した進行方向推定装置２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

【符号の説明】

【0062】

１０ 歩行者
２０ 進行方向推定装置
２２０ 加速度センサ
２３０ 角速度センサ
２４０ 地磁気センサ
２５０ 進行方向推定部
２５２ 世界座標系変換部
２５４ 伏角算出部
２５６ 世界座標系加速度記憶部
２５８ 伏角記憶部
２６０ 進行軸算出部
２６２ 変動算出部
２６４ 進行方向判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】