(57)【要約】【課題】屋内等のＧＰＳ情報を受信できないような場所であっても、位置が既知の固定端末等のインフラを必要とすることなく、移動体端末の位置を精度良く推定する。【解決手段】慣性航法推定部１６が、ＧＰＳ受信不可区間に入った移動体端末３０について、移動体端末３０がＧＰＳ受信不可区間に入る直前に取得された絶対位置情報を初期位置とし、ＩＮＳ情報に基づいて、移動体端末毎のＧＰＳ受信不可区間内における各時刻での慣性航法位置を推定し、固定ノード設定部１８が、移動体端末３０間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を固定ノードに設定し、位置補正部２０が、移動体端末３０毎の初期位置から固定ノードまでの各慣性航法位置の誤差範囲を変動範囲とするＩＮＳ軌跡、及び近接通信を行った移動体端末３０の各々に設定された固定ノード間の距離が所定範囲内となることを拘束条件として、慣性航法位置の各々を補正する。【選択図】図１
2014013202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動体端末の各々の絶対位置を示す絶対位置情報、移動体端末間で近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報、並びに各移動体端末に搭載された慣性航法センサにより検出された慣性航法情報を取得する取得手段と、
絶対位置情報が取得できない区間に入った移動体端末について、該移動体端末が前記区間に入る直前に取得された前記絶対位置情報を初期位置とし、前記取得手段により取得された前記慣性航法情報に基づいて、移動体端末毎の前記区間内における各時刻での慣性航法位置を推定する推定手段と、
前記取得手段により取得された近接通信情報が示す移動体端末間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を固定ノードに設定する設定手段と、
移動体端末毎の前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報、及び近接通信を行った移動体端末の各々に設定された固定ノード間の距離を拘束条件として、前記慣性航法位置の各々を補正する補正手段と、
を含む慣性航法装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記拘束条件の下で前記固定ノードの位置の各々を計算することで、前記固定ノードに設定された慣性航法位置を補正すると共に、前記推定手段に、計算した前記固定ノードの位置を用いて、前記区間内の前記固定ノード以外の慣性航法位置を推定させる請求項１記載の慣性航法装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記拘束条件の下、前記固定ノードの位置の各々を計算するための関数を、前記慣性航法情報に関するパラメータを用いた関数で表し、前記パラメータを求めることにより、前記固定ノードの位置の各々と、固定ノード以外の慣性航法位置の各々とを計算する請求項１記載の慣性航法装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記取得手段により新たな絶対位置情報が取得される毎に、該新たな絶対位置情報を用いて、前記慣性航法位置を推定する請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の慣性航法装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記慣性航法位置の各々と共に、該慣性航法位置の各々の共分散を該慣性航法位置の各々の信頼度として計算する請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の慣性航法装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記取得手段により取得された近接通信情報が示す通信相手が固定端末を示す場合には、該固定端末に対応した固定ノードを設定し、
前記補正手段は、前記固定端末に対応した固定ノードについては、前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報に代えて、過去に計算された前記固定端末に対応した固定ノードの位置を前記拘束条件として用いる請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の慣性航法装置。
【請求項７】
コンピュータを、
複数の移動体端末の各々の絶対位置を示す絶対位置情報、移動体端末間で近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報、並びに各移動体端末に搭載された慣性航法センサにより検出された慣性航法情報を取得する取得手段、
絶対位置情報が取得できない区間に入った移動体端末について、該移動体端末が前記区間に入る直前に取得された前記絶対位置情報を初期位置とし、前記取得手段により取得された前記慣性航法情報に基づいて、移動体端末毎の前記区間内における各時刻での慣性航法位置を推定する推定手段、
前記取得手段により取得された近接通信情報が示す移動体端末間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を、該近接通信を行った時刻及び通信相手の情報を有する固定ノードに設定する設定手段、及び
移動体端末毎の前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報、及び近接通信を行った移動体端末の各々に設定された固定ノード間の距離が所定範囲内となることを拘束条件として、前記固定ノードの位置の各々を計算することにより、前記固定ノードに設定された慣性航法位置を補正する補正手段
として機能させるための慣性航法プログラム。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の慣性航法装置を構成する各手段として機能させるための慣性航法プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性航法装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩行者用慣性航法と近距離通信とを使って、歩行者がどの階に存在するかを推定するシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、３軸の加速度センサ２により歩行者が歩行するときの歩数及び歩行周期、並びに方位を検出し、ＧＰＳ情報が受信不可能のときは、加速度センサにより一歩あたりの移動方向加速度を測定し、その移動方向加速度及び歩行周期から歩幅を推定し、ＧＰＳ情報が受信可能のときは、その情報を用いて歩幅を推定し、検出された歩数と推定された歩幅とから歩行者の移動距離を算出し、その移動距離と検出された方位とから地図上の自位置を特定する携帯用自律航法装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、個人がポータブルユースで使用する携帯用位置検出装置で、歩数計を用いて、「歩数×歩幅」の演算で移動位置を検出し、かつ加速度センサを使用して１歩あたりの歩行時間から歩行状態に合った歩幅に修正し、移動方向を地磁気センサを用いて検出することにより、自律航法で人間の移動位置を検出する携帯用位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、ユーザによって携帯され、ＧＰＳの測位結果をホスト装置へ送信するセキュリティ端末において、ＧＰＳの測位結果で校正され、気圧変化から高度を測定し、ユーザの鉛直方向の振動を検出して、その振動パルス×歩数によって移動距離を求め、ＧＰＳ測位が不能となると、ユーザが建物や地下へ入った可能性が高いことから、自律測位された高度、移動範囲、移動方向をＧＰＳによる最終測位位置に加算する位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、複数の無線マーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行う位置標定システムが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６３１６８号公報
【特許文献２】特開２０００−０９７７２２号公報
【特許文献３】特開２００５−３３７８７２号公報
【特許文献４】特開２００８−１９９５８９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Haibo Ye et al. "FTrack: Infrastructure-free Floor Localization via Mobile Phone Sensing", PerCom2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１記載の技術では、歩行者がどの階に存在するかのみを離散的に推定しており、水平面内の位置を推定することができない、という問題がある。
【００１０】
また、特許文献１〜３記載の技術のような慣性航法一般の問題として、時間と共に計測される位置の累積誤差が増加する、という問題がある。
【００１１】
また、特許文献４記載の技術では、事前に位置が既知であるインフラを用意する必要があり、移動体端末以外のコストが発生する、という問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、屋内等のＧＰＳ情報を受信できないような場所であっても、位置が既知の固定端末等のインフラを必要とすることなく、移動体端末の位置を精度良く推定することができる慣性航法装置及びプログラム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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の慣性航法装置は、複数の移動体端末の各々の絶対位置を示す絶対位置情報、移動体端末間で近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報、並びに各移動体端末に搭載された慣性航法センサにより検出された慣性航法情報を取得する取得手段と、絶対位置情報が取得できない区間に入った移動体端末について、該移動体端末が前記区間に入る直前に取得された前記絶対位置情報を初期位置とし、前記取得手段により取得された前記慣性航法情報に基づいて、移動体端末毎の前記区間内における各時刻での慣性航法位置を推定する推定手段と、前記取得手段により取得された近接通信情報が示す移動体端末間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を固定ノードに設定する設定手段と、移動体端末毎の前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報、及び近接通信を行った移動体端末の各々に設定された固定ノード間の距離を拘束条件として、前記慣性航法位置の各々を補正する補正手段と、を含んで構成されている。
【００１４】
本発明の慣性航法装置によれば、取得手段が、複数の移動体端末の各々の絶対位置を示す絶対位置情報、移動体端末間で近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報、並びに各移動体端末に搭載された慣性航法センサにより検出された慣性航法情報を取得する。そして、推定手段が、絶対位置情報が取得できない区間に入った移動体端末について、移動体端末が区間に入る直前に取得された絶対位置情報を初期位置とし、取得手段により取得された慣性航法情報に基づいて、移動体端末毎の区間内における各時刻での慣性航法位置を推定する。また、設定手段が、取得手段により取得された近接通信情報が示す移動体端末間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を固定ノードに設定する。そして、補正手段が、移動体端末毎の初期位置から固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報、及び近接通信を行った移動体端末の各々に設定された固定ノード間の距離を拘束条件として、慣性航法位置の各々を補正する。
【００１５】
このように、絶対位置情報が取得できない区間において慣性航法情報に基づいて推定された慣性航法位置を、近接通信が行われた時刻の慣性航法位置に対応する固定ノードに関する拘束条件の下で補正することにより、位置が既知の固定端末等のインフラを必要とすることなく、移動体端末の位置を精度良く推定することができる。
【００１６】
また、前記補正手段は、前記拘束条件の下で前記固定ノードの位置の各々を計算することで、前記固定ノードに設定された慣性航法位置を補正すると共に、前記推定手段に、計算した前記固定ノードの位置を用いて、前記区間内の前記固定ノード以外の慣性航法位置を推定させることができる。これにより、近接通信情報により補正された固定ノードの位置を用いて他の慣性航法位置を推定し直すことで、固定ノード以外の慣性航法位置についても精度良く位置を推定することができる。
【００１７】
また、前記補正手段は、前記拘束条件の下、前記固定ノードの位置の各々を計算するための関数を、前記慣性航法情報に関するパラメータを用いた関数で表し、前記パラメータを求めることにより、前記固定ノードの位置の各々と、固定ノード以外の慣性航法位置の各々とを計算することができる。これにより、固定ノードの位置の計算と共に、固定ノード以外の慣性航法位置の補正も行うことができる。
【００１８】
また、前記推定手段は、前記取得手段により新たな絶対位置情報が取得される毎に、該新たな絶対位置情報を用いて、前記慣性航法位置を推定することができる。これにより、シームレスで精度良く位置を推定することができる。
【００１９】
また、前記補正手段は、前記慣性航法位置の各々と共に、該慣性航法位置の各々の共分散を該慣性航法位置の各々の信頼度として計算することができる。これにより、位置推定結果の信頼度が向上する。
【００２０】
また、前記設定手段は、前記取得手段により取得された近接通信情報が示す通信相手が固定端末を示す場合には、該固定端末に対応した固定ノードを設定し、前記補正手段は、前記固定端末に対応した固定ノードについては、前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報に代えて、過去に計算された前記固定端末に対応した固定ノードの位置を前記拘束条件として用いることができる。これにより、位置の推定結果の安定性が向上する。
【００２１】
また、本発明の慣性航法プログラムは、コンピュータを、複数の移動体端末の各々の絶対位置を示す絶対位置情報、移動体端末間で近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報、並びに各移動体端末に搭載された慣性航法センサにより検出された慣性航法情報を取得する取得手段、絶対位置情報が取得できない区間に入った移動体端末について、該移動体端末が前記区間に入る直前に取得された前記絶対位置情報を初期位置とし、前記取得手段により取得された前記慣性航法情報に基づいて、移動体端末毎の前記区間内における各時刻での慣性航法位置を推定する推定手段、前記取得手段により取得された近接通信情報が示す移動体端末間で近接通信を行った時刻に対応する各移動体端末の慣性航法位置の各々を固定ノードに設定する設定手段、及び移動体端末毎の前記初期位置から前記固定ノードまでの各時刻における慣性航法情報、及び近接通信を行った移動体端末の各々に設定された固定ノード間の距離を拘束条件として、前記慣性航法位置の各々を補正する補正手段として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
なお、本発明のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の慣性航法装置及びプログラムによれば、絶対位置情報が取得できない区間において慣性航法情報に基づいて推定された慣性航法位置を、近接通信が行われた時刻の慣性航法位置に対応する固定ノードに関する拘束条件の下で補正することにより、位置が既知の固定端末等のインフラを必要とすることなく、移動体端末の位置を精度良く推定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る慣性航法装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）自由端、及び（ｂ）固定端を説明するための図である。
【図３】近接通信における移動体端末間距離と信号強度との関係を示す図である。
【図４】固定ノードの位置計算の原理を説明するための図である。
【図５】各移動体端末の初期位置、慣性航法位置、及び固定ノードの配置の一例を示す図である。
【図６】本実施の形態における慣性航法処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図７】地下鉄等におけるシームレスな位置計算を示すイメージ図である。
【図８】固定端末を固定ノードに設定する場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る慣性航法装置１０は、移動体端末３０から送信された移動体端末情報を受信して、移動体端末の位置を推定する。
【００２７】
移動体端末３０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や赤外線通信などにより近接して存在する移動体端末や固定端末との間で近接通信を行う近接通信装置３２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星及び基地局から送信されたＧＰＳ情報を受信するＧＰＳ装置３４と、加速度センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ等で構成され、移動体端末３０の移動量及び移動方向を含むＩＮＳ（Inertial Navigation System）情報を取得するＩＮＳ装置３６と、移動体端末情報を慣性航法装置１０へ送信するコンピュータ３８とを含んで構成されている。
【００２８】
このコンピュータ３８は、移動体端末３０全体の制御を司るＣＰＵ、各種プログラム等を記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、記憶手段としてのメモリ、ネットワークインタフェース等を含んで構成されており、機能的には、制御部４０と送受信部４２とを含んだ構成で表すことができる。
【００２９】
近接通信装置３２は、他の移動体端末または固定端末との間で近接通信を行った際に、近接通信を行った時刻及び通信相手を示す近接通信情報を出力する。
【００３０】
ＧＰＳ装置３４は、受信したＧＰＳ情報に基づいて移動体端末３０の位置を測位し、移動体端末の各時刻における絶対位置情報として出力する。ＧＰＳ情報を受信できない屋内等の区間（以下、「ＧＰＳ受信不可区間」という）においては、絶対位置情報を出力しない。
【００３１】
ＩＮＳ装置３６は、加速度センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ等で各時刻において検出されたセンサ値に基づいて、各時刻間の移動体端末３０の移動距離及び移動方向を算出し、算出した移動距離及び移動方向の時系列データをＩＮＳ情報として出力する。
【００３２】
制御部４０は、各時刻において、近接通信装置３２から出力された近接通信情報、ＧＰＳ装置３４から出力された絶対位置情報、及びＩＮＳ装置３６から出力されたＩＮＳ情報を取得し、取得した各情報をまとめて、自端末の識別情報を付与した移動体端末情報として生成する。なお、近接通信情報は近接通信が行われた際に出力され、絶対位置情報はＧＰＳ情報が受信された場合に出力されるものであるため、各時刻における移動体端末情報には、近接通信情報及び絶対位置情報が含まれない場合もある。
【００３３】
送受信部４２は、制御部４０により生成された移動体端末情報を所定時間毎に慣性航法装置１０へ送信する。また、慣性航法装置１０で推定された位置を示す位置情報を受信し、図示しない表示装置等に受信した位置情報を表示するように制御する。
【００３４】
慣性航法装置１０は、慣性航法装置１０全体の制御を司るＣＰＵ、後述する慣性航法処理ルーチンを実現するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶装置、及びネットワークインタフェース等を含むコンピュータ１２で構成されている。このコンピュータ１２は、機能的には、送受信部１４と、慣性航法推定部１６と、固定ノード設定部１８と、位置補正部２０とを含んだ構成で表すことができる。なお、送受信部１４は本発明の取得手段の一例であり、慣性航法推定部１６は本発明の推定手段の一例であり、固定ノード設定部１８は本発明の設定手段の一例であり、位置補正部２０は本発明の補正手段の一例である。
【００３５】
送受信部１４は、複数の移動体端末３０から送信された移動体端末情報の各々を受信し、移動体端末情報に含まれる絶対位置情報及びＩＮＳ情報を慣性航法推定部１６へ受け渡し、近接通信情報を固定ノード設定部１８へ受け渡す。また、推定した各移動体端末の位置情報を各移動体端末３０へ送信する。
【００３６】
慣性航法推定部１６は、取得した各時刻の絶対位置情報の有無に基づいて、受信した移動体端末情報にＧＰＳ受信不可区間内における移動体端末情報が含まれるか否かを判定する。ＧＰＳ受信不可区間内の移動体端末情報が含まれる場合には、ＧＰＳ受信不可区間に入る直前に各移動体端末３０で受信したＧＰＳ情報（最後に受信したＧＰＳ情報）に基づく絶対位置情報を、下記（１）式に示す初期位置モデルに従って、各移動体端末３０の初期位置として設定する。
【００３７】
【数１】
2014013202.tif 000003
【００３８】
ここで、ｉ（１〜Ｎ）は移動体端末番号、ｘitは移動体端末ｉの時刻ｔにおける位置、ｘiGPSは移動体端末ｉの絶対位置情報（ＧＰＳ装置３４の観測値）、Ｑitは位置ｘitの共分散、σGPSはＧＰＳ装置３４の観測値のばらつきである。
【００３９】
また、慣性航法推定部１６は、設定した初期位置を基準として、取得したＩＮＳ情報及び下記（２）式に示すＩＮＳモデルに基づいて、各移動体端末の各時刻における慣性航法位置（以下、「ＩＮＳ軌跡」ともいう）及び各慣性航法位置の信頼度（誤差範囲）を推定する。
【００４０】
【数２】
2014013202.tif 000004
【００４１】
ここで、Δｘitは移動体端末ｉの時刻ｔにおけるＩＮＳ情報（ＩＮＳ装置３６の観測値）である。このとき、各慣性航法位置ｘitの共分散（信頼度）Ｑitは、自由端の場合にはカルマンフィルタ（ＫＦ）により、固定端の場合にはカルマンスムーザ（ＫＳ）により求めることができる（参照「北川源四郎著、“ＦＯＲＴＲＡＮ７７  時系列解析プログラミング”、岩波書店」）。自由端の場合とは、図２（ａ）に示すように、初期位置の反対側端部の慣性航法位置が後述する位置補正済みの固定ノードではない場合（図中白丸）をいい、固定端とは、同図（ｂ）に示すように、初期位置の反対側端部の慣性航法位置が位置補正済みの固定ノードである場合（図中網掛けの丸）をいう。ＫＦまたはＫＳへの入力は、ｘiGPS、ｘiT、σGPSΔｘit、及びσINSである。ここで、σINSはＩＮＳ装置３６の観測値のばらつきである。
【００４２】
固定ノード設定部１８は、取得した近接通信情報に基づいて、慣性航法推定部１６により推定された各移動体端末の各時刻における慣性航法位置のうち、近接通信が行われた時刻に対応する慣性航法位置を固定ノードに設定する。
【００４３】
図３に示すように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮなどの通信では、移動体端末間の距離に応じて、各移動体端末で受信する信号強度が変化する。移動体端末同士がすれ違うときには、信号強度が最大になる時点で最も移動体端末間の距離が近くなると考えられる。従って、近接通信によって受信した信号の信号強度が最大となった時点で、近接通信を行った通信相手とほぼ同じ場所に存在すると仮定し、各移動体端末間の慣性航法位置について、下記（３）式に示す近接通信モデルを適用する。
【００４４】
【数３】
2014013202.tif 000005
【００４５】
（３）式は、移動体端末ｉとｊとが近接通信を行っており、その信号強度が時刻Ｔで最大となったことを表す。固定ノード設定部１８は、（３）式に従って、移動体端末ｉ及びｊの各々について、図２（ｂ）に示すように、慣性航法推定部１６で推定された慣性航法位置のうち、時刻Ｔの慣性航法位置を固定ノードに設定する。なお、図２（ｂ）は移動体端末ｉについて示しているが、移動体端末ｊについても同様である。
【００４６】
また、（３）式では、近接通信を行った移動体端末同士が同じ場所に存在すると仮定しているが、実際には全く同じ場所に存在するわけではないため、（３）式に示す固定ノードの位置について、下記（４）式に示す共分散を誤差として処理する。
【００４７】
【数４】
2014013202.tif 000006
【００４８】
ここで、σCOMは、上記（５）式に示すように、定数パラメータＫ及び信号強度Ｓで表される近接通信装置３２の観測値のばらつきである。
【００４９】
位置補正部２０は、固定ノード設定部１８により設定された固定ノードについて成立する拘束条件の下、各固定ノードの位置を計算する。原理としては、図４（ａ）に示すように、ＧＰＳ受信不可区間において、２つの移動体端末のＩＮＳ軌跡が推定されており、近接通信があった時刻の慣性航法位置が各々固定ノードに設定されている場合を考える。同図（ｂ）に示すように、各移動体端末のＩＮＳ軌跡を、各慣性航法位置の誤差範囲（信頼度）内での変形を加えつつ、両固定ノードが同じ位置となるように初期位置を基準として回転させて、固定ノードの位置を決定する。
【００５０】
具体的には、固定ノードの拘束条件として、初期位置モデル及びＩＮＳモデルに基づいて下記（６）式が成立し、近接通信モデルに基づいて下記（７）式が成立する。
【００５１】
【数５】
2014013202.tif 000007
【００５２】
各移動体端末の初期位置、慣性航法位置、及び固定ノードが図５に示すように得られている場合、（６）式及び（７）式を行列で書くと、下記（８）式のようになる。
【００５３】
【数６】
2014013202.tif 000008
【００５４】
位置補正部２０は、観測誤差を考慮した最小二乗法により、固定ノードの位置を下記（９）式により計算する。
【００５５】
【数７】
2014013202.tif 000009
【００５６】
このようにして、固定ノードの位置を計算することにより、固定ノードに設定された慣性航法位置が近接通信情報を使って補正される。移動体端末の数Ｎが３以上の場合には、ＧＰＳ情報による測位と同様に、３辺測量の効果で補正が強固になる。Ｎが２の場合でも、自由度は高いものの慣性航法位置の補正を行うことができる。
【００５７】
また、位置補正部２０は、（９）式により計算した固定ノードの位置の信頼度を下記（１０）式により求める。
【００５８】
【数８】
2014013202.tif 000010
【００５９】
次に、図６を参照して、第１の実施の形態に係る慣性航法装置１０において実行される慣性航法処理ルーチンについて説明する。
【００６０】
ステップ１００で、送受信部１４が、複数の移動体端末３０から送信された移動体端末情報の各々を受信する。
【００６１】
次に、ステップ１０２で、慣性航法推定部１６が、上記ステップ１００で受信された移動体端末情報に含まれる各時刻の絶対位置情報の有無に基づいて、受信した移動体端末情報にＧＰＳ受信不可区間内における移動体端末情報が含まれるか否かを判定する。含まれる場合には、ステップ１０４へ移行し、含まれない場合には、慣性航法処理ルーチンを終了する。
【００６２】
ステップ１０４では、慣性航法推定部１６が、ＧＰＳ受信不可区間に入る直前に各移動体端末３０で受信したＧＰＳ情報（最後に受信したＧＰＳ情報）に基づく絶対位置情報を、（１）式に示す初期位置モデルに従って、各移動体端末３０の初期位置ｘiT0として設定する。
【００６３】
次に、ステップ１０６で、慣性航法推定部１６が、上記ステップ１０４で設定した初期位置ｘiT0を基準として、上記ステップ１００で受信された移動体端末情報に含まれるＩＮＳ情報及び（２）式に示すＩＮＳモデルに基づいて、各移動体端末の各時刻における慣性航法位置ｘit及び各慣性航法位置の信頼度Ｑit（誤差範囲）を推定する。
【００６４】
次に、ステップ１０８で、固定ノード設定部１８が、上記ステップ１００で受信された移動体端末情報に含まれる近接通信情報に基づいて、上記ステップ１０６で推定された各移動体端末の各時刻における慣性航法位置ｘitのうち、近接通信が行われた時刻に対応する慣性航法位置を固定ノードに設定する。
【００６５】
次に、ステップ１１０で、位置補正部２０が、上記ステップ１０８で設定された固定ノードについて成立する拘束条件（（６）式及び（７）式）の下、各固定ノードの位置ｘiTm及び信頼度Ｑxを計算する。
【００６６】
次に、ステップ１１２で、慣性航法推定部１６が、上記ステップ１１０で計算された固定ノードの位置ｘiTm及び信頼度Ｑxを用いて、ＧＰＳ受信不可区間内の固定ノード以外の慣性航法位置及び信頼度の各々を補正する。
【００６７】
次に、ステップ１１４で、送受信部１４が、上記ステップ１１０で計算された固定ノードの位置ｘiTm及び信頼度Ｑx、並びに上記ステップ１１２で補正された慣性航法位置及び信頼度を、各移動体端末３０へ送信して、慣性航法処理ルーチンを終了する。
【００６８】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る慣性航法装置によれば、ＧＰＳ受信不可区間においてＩＮＳ情報に基づいて推定された慣性航法位置を、近接通信情報を用いて補正することで、位置が既知の固定端末等のインフラを必要とすることなく、移動体端末の位置を精度良く推定することができる。
【００６９】
また、上記の慣性航法処理ルーチンを所定時間間隔で繰り返すことにより、図７に示すように、地下鉄などの長いＧＰＳ受信不可区間においても、新たにＧＰＳ受信不可区間に入ってきた移動体端末が保持する新鮮な絶対位置情報を利用することにより、シームレスでかつ精度良く移動体端末の位置を推定することができる。
【００７０】
次に、第２の実施の形態について説明する。図１に示すように、第２の実施の形態に係る慣性航法装置２１０は、位置補正部２２０を除いて第１の実施の形態に係る慣性航法装置１０と同様であるため、位置補正部２２０以外の部分については、第１の実施の形態と同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７１】
第２の実施の形態に係る慣性航法装置２１０の位置補正部２２０は、下記（１１）式に示す詳細なＩＮＳモデルを設定する。
【００７２】
【数９】
2014013202.tif 000011
【００７３】
ここで、ρitは移動体端末ｉを携帯する歩行者の時刻ｔにおける歩幅、θitは移動体端末ｉの時刻ｔにおける進行方位、Ｋiは歩行者の歩幅パラメータ（定数）、ａi_maxtは移動端末ｉの時刻ｔ付近の加速度最大値、ａi_mintは移動端末ｉの時刻ｔ付近の加速度最小値、Ｂitは磁気センサの観測値、ｂiは磁気センサのバイアスパラメータ（定数）である。（１１）式においてパラメータＫi及びｂiが決まるとＩＮＳ軌跡が一意に決まるため、固定ノードの位置を計算することは、パラメータＫi及びｂiを求める問題になる。
【００７４】
固定ノードの位置を計算するための関数は第１の実施の形態と同様にＤ＝ＧＸが成り立ち、この関数は、下記（１２）式に示すように、パラメータＫi及びｂiの関数になる。
【００７５】
【数１０】
2014013202.tif 000012
【００７６】
（１２）式の値を最小にするパラメータが求めたい値である。この関数を、例えばパラメータの値を全探索するなどして解く。これにより、固定ノードの位置を全探索するのではなく、ＩＮＳ軌跡が取り得る範囲内で解を探索することができ、位置計算の精度が向上する。いったんパラメータＫi及びｂiが求まればΔｘitも計算できるため、固定ノード以外の慣性航法位置も合わせて計算することができる。
【００７７】
以上説明したように、第２の実施の形態に係る慣性航法装置によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、詳細なＩＮＳモデルを用いて、固定ノードの位置の計算と他の慣性航法位置の補正とを同時に行うことができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、移動体端末同士の近接通信による近接通信情報を用いる場合について説明したが、Ｗｉｆｉ（登録商標）基地局のように、移動体端末との間で近接通信を行うような固定端末を通信相手とする近接通信情報を用い、図８に示すように、この固定端末を固定ノードに設定するようにしてもよい。固定端末に対応する固定ノードも他の固定ノードと同様に位置補正部において位置を計算することができる。この場合、固定端末はＩＮＳ情報を持たないため、固定ノードの位置を計算する際の拘束条件として、固定端末について過去に計算された位置及び信頼度を拘束条件とすることができる。
【００７９】
また、上記実施の形態では、移動体端末を歩行者が携帯する形態を想定しているが、移動体端末を車両等の移動体に搭載した形態としてもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態では、ＧＰＳ受信不可区間に入る直前にＧＰＳ情報に基づく絶対位置を初期位置として設定する場合について説明したが、例えば、建物に入る際に移動体端末に搭載されたＩＣ等に記録されるタグ情報等を初期位置として設定してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０、２１０  慣性航法装置
１４   送受信部
１６   慣性航法推定部
１８   固定ノード設定部
２０、２２０  位置補正部
３０   移動体端末
３２   近接通信装置
３４   ＧＰＳ装置
３６   ＩＮＳ装置
２１０ 慣性航法装置
２２０ 位置補正部
【図１】
2014013202.tif 000013
【図２】
2014013202.tif 000014
【図３】
2014013202.tif 000015
【図４】
2014013202.tif 000016
【図５】
2014013202.tif 000017
【図６】
2014013202.tif 000018
【図７】
2014013202.tif 000019
【図８】
2014013202.tif 000020