(57)【要約】【課題】地磁気センサーのオフセットを適切に補正することができるオフセット補正方法を提供する。【解決手段】オフセット補正方法は、移動体に設置された地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、前記移動体に設置されたジャイロセンサーの、前記第１の時刻から前記第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することと、前記予測された検出結果と、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの第２の検出結果とを比較して、前記比較の結果が所定範囲以内であるか否かを判定することと、前記比較の結果が所定範囲以内でないと判定した場合に、前記予測された検出結果を用いてに基づいて、該地磁気センサーの出力のオフセットを補正することと、を含む。【選択図】図５
2014219340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置された地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、前記移動体に設置されたジャイロセンサーの、前記第１の時刻から前記第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することと、
前記予測された検出結果と、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの第２の検出結果とを比較して、前記比較の結果が所定範囲以内であるか否かを判定することと、
前記比較の結果が所定範囲以内でないと判定した場合に、前記予測された検出結果を用いて前記地磁気センサーの出力のオフセットを補正することと、
を含む、
オフセット補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のオフセット補正方法において、
前記比較の結果が前記所定範囲以内であると判定した場合に、前記第２の検出結果を用いてジャイロセンサーのバイアスを補正することを含む、
オフセット補正方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のオフセット補正方法において、さらに、
前記比較の結果が前記所定範囲以内でないと判定した場合に、前記予測された検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することと、を含む、
オフセット補正方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のオフセット補正方法において、さらに、
前記比較の結果が前記所定範囲以内でないと判定した場合に、前記補正されたオフセットを用いて前記第２の時刻における地磁気センサーの出力を補正し、新たな第２の検出結果を得ることと、
前記新たな第２の検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することを含む、
オフセット補正方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のオフセット補正方法において、さらに、
前記比較の結果が前記所定範囲以内であると判定した場合に、前記第２の検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することを含む、
オフセット補正方法。
【請求項６】
移動体に設置された地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、前記移動体に設置されたジャイロセンサーの、前記第１の時刻から前記第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測する地磁気予測部と、
前記地磁気予測部によって前記予測された検出結果と、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの第２の検出結果とを比較して、前記比較の結果が所定範囲以内であるか否かを判定する地磁気オフセット判定部と、
前記地磁気オフセット判定部によって前記比較の結果が所定範囲以内でないと判定された場合に、前記予測された検出結果を用いて前記地磁気センサーの出力のオフセットを補正するオフセット補正部と、
を含む、
オフセット補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフセット補正方法及びオフセット補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーションシステムや測位システムにおいて、地磁気センサーやジャイロセンサーの出力から算出された方位角を用いて、基準位置からの相対移動量を推定することが行われている。正しい方位角を算出するためには、地磁気センサーの出力からオフセットを除く補正が必要である。そのため、予め地磁気センサーのキャリブレーションを行い、オフセットを補正することが一般的である。
【０００３】
しかし、地磁気センサーが搭載された端末機器内の部品の温度変化や端末機器が置かれた環境の変化などに起因する着磁の変化に伴って、オフセットが変化してしまう問題がある。キャリブレーションを行えばオフセットを補正できるが、ユーザーの利用状況によっては、端末機器の使用を中断してその場で再度キャリブレーションを行う余裕がない虞がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、ジャイロセンサーの検出値の微小時間における変化量と地磁気センサーの検出値の微小時間における変化量との差分を用いて地磁気センサーのオフセット誤差を補正することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１２５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、地磁気センサー及びジャイロセンサーのうち一方で直進判別を行い、直進の場合には判別に用いなかったセンサーを、非直進の場合には判別に用いたセンサーを補正している。地磁気センサーは着磁等、外部の磁場変化の影響を受けやすいため直進判別自体が不適切となり、適切な補正結果が得られない虞がある。適切に補正ができないと、適切に方位を求めることができない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地磁気センサーのオフセットを適切に補正できる新たな手法を提案することにある。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係るオフセット補正方法は、移動体に設置された地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、前記移動体に設置されたジャイロセンサーの、前記第１の時刻から前記第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することと、前記予測された検出結果と、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの第２の検出結果とを比較して、前記比較の結果が所定範囲以内であるか否かを判定することと、前記比較の結果が所定範囲以内でないと判定した場合に、前記予測された検出結果を用いて前記地磁気センサーの出力のオフセットを補正することと、を含む。
【０００９】
本適用例によれば、地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、ジャイロセンサーの、第１の時刻から第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、第２の時刻における地磁気センサーの検出結果を予測する。ジャイロセンサーは着磁の影響は受けない。したがって、ジャイロセンサーの第１の時刻から第２の時刻までの検出結果を利用して予測した地磁気センサーの第２の時刻における結果は、地磁気センサーのオフセットに着磁の影響による変化が無かった場合の検出結果に相当すると言える。予測された検出結果と第２の検出結果とを比較した結果が所定範囲以内でなければ、オフセットが変化したと考えられる。そこで、予測された検出結果を用いることで、より適切にオフセットを補正できる。なお、本明細書において「（地磁気センサーの出力の）オフセット」とは、地磁気センサーの出力に含まれる、真値（地球の磁場によって生じる真の地磁気ベクトル）に対する誤差を意味する。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載のオフセット補正方法は、前記比較の結果が前記所定範囲以内であると判定した場合に、前記第２の検出結果を用いてジャイロセンサーのバイアスを補正することを含んでもよい。
【００１１】
本適用例によれば、比較の結果が所定範囲以内であると判定した場合に、第２の検出結果を用いてジャイロセンサーのバイアスを補正する。比較の結果が所定範囲以内である場合の第２の検出結果は適切であるので、第２の検出結果を用いることで、ジャイロセンサーのバイアスをより正確に補正できる。これにより、補正したジャイロセンサーの検出結果を以降の予測に用いた場合に、より正確に予測を行うことができる。なお、本明細書において「（ジャイロセンサー又は加速度センサーの）バイアス」とは、ジャイロセンサー（又は加速度センサー）のゼロ点バイアスを意味する。すなわち、ジャイロセンサー（又は加速度センサー）が静止している状態において生じる出力を意味する。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載のオフセット補正方法は、さらに、前記比較の結果が前記所定範囲以内でないと判定した場合に、前記予測された検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することを含んでもよい。
【００１３】
本適用例によれば、比較の結果が所定範囲以内でないと判定した場合に、予測された検出結果を用いて第３の時刻における検出結果を予測する。比較の結果が所定範囲以内でない場合には、予測された検出結果は第２の検出結果よりも適切であるので、予測された検出結果を第３の時刻における予測に用いることで、より適切な予測を行うことができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載のオフセット補正方法は、さらに、前記比較の結果が前記所定範囲以内でないと判定した場合に、前記補正されたオフセットを用いて前記第２の時刻における地磁気センサーの出力を補正し、新たな第２の検出結果を得ることと、前記新たな第２の検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することを含んでもよい。
【００１５】
本適用例によれば、比較の結果が所定範囲以内でないと判定した場合に、補正されたオフセットを用いて第２の時刻における地磁気センサーの出力を補正する。そして、得られた新たな第２の検出結果を用いて第３の時刻における検出結果を予測する。補正されたオフセットは補正前のオフセットよりも適切であるので、新たな第２の検出結果を第３の時刻における予測に用いることで、適切な予測を行うことができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に記載のオフセット補正方法は、さらに、前記比較の結果が前記所定範囲以内であると判定した場合に、前記第２の検出結果と、前記第２の時刻から前記第２の時刻よりも後の第３の時刻までの前記ジャイロセンサーの検出結果とを用いて、前記第３の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測することを含んでもよい。
【００１７】
本適用例によれば、比較の結果が所定範囲以内であると判定した場合に、第２の検出結果を用いて、第３の時刻における地磁気センサーの検出結果を予測する。第３の時刻における予測に地磁気センサーの検出結果を用いることで、予測された検出結果にジャイロセンサーのバイアスが累積して予測精度が低下することを抑制できる。
【００１８】
［適用例６］本適用例に係るオフセット補正装置は、移動体に設置された地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、前記移動体に設置されたジャイロセンサーの、前記第１の時刻から前記第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの検出結果を予測する地磁気予測部と、前記地磁気予測部によって前記予測された検出結果と、前記第２の時刻における前記地磁気センサーの第２の検出結果とを比較して、前記比較の結果が所定範囲以内であるか否かを判定する地磁気オフセット判定部と、前記地磁気オフセット判定部によって前記比較の結果が所定範囲以内でないと判定された場合に、前記予測された検出結果を用いて前記地磁気センサーの出力のオフセットを補正するオフセット補正部と、を含む。
【００１９】
本適用例によれば、地磁気予測部は、地磁気センサーの第１の時刻における第１の検出結果と、ジャイロセンサーの、第１の時刻から第１の時刻よりも後の第２の時刻までの検出結果とを用いて、第２の時刻における地磁気センサーの検出結果を予測する。ジャイロセンサーは地磁気センサーと比較して、バイアスの変動が小さく安定的である。また、着磁の影響は受けない。したがって、ジャイロセンサーの第１の時刻から第２の時刻までの検出結果を利用して予測した地磁気センサーの第２の時刻における結果は、地磁気センサーのオフセットが適切に補正された場合の検出結果に相当すると言える。予測された検出結果と第２の検出結果とを地磁気オフセット判定部が比較した結果が所定範囲以内でなければ、オフセットが変化したと考えられる。そこで、予測された検出結果に基づいてオフセット補正部がオフセットを補正することで、より適切なオフセットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るナビゲーション装置をユーザーが装着した様子及びナビゲーション装置の概略構成の説明図。
【図２】ナビゲーション装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】処理部を機能ブロックとして表した概念図。
【図４】移動軌跡算出処理の流れを示すフローチャート。
【図５】方位算出処理の流れを示すフローチャート。
【図６】（Ａ）は比較例の移動軌跡を示す図、（Ｂ）は比較例において算出された方位角を示す図。
【図７】第１の実施例における移動軌跡を示す図。
【図８】（Ａ）は第１の実施例において地磁気センサーの検出結果（実測値）から算出された方位角を示す図、（Ｂ）は第１の実施例において予測値から算出された方位角との比較を示す図。
【図９】第１の実施例における地磁気センサーの検出結果（実測値）と予測値との比較を示す図。（Ａ）はＸ軸、（Ｂ）はＹ軸、（Ｃ）はＺ軸に対応する。
【図１０】第２の実施例における移動軌跡を示す図。
【図１１】第２の実施例における地磁気センサーの補正値と予測値との比較を示す図。（Ａ）はＸ軸、（Ｂ）はＹ軸、（Ｃ）はＺ軸に対応する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、電子機器の一種である携帯型のナビゲーション装置に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。ただし、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけではない。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２２】
（第１実施形態）
１．概略構成
図１は、本実施形態に係る携帯型のナビゲーション装置１を歩行者であるユーザーが装着した様子及びナビゲーション装置１の概略構成の説明図である。ナビゲーション装置１は、操作部２０からの指示操作に従って、歩行者であるユーザーの歩幅の推定や移動方向の推定、移動軌跡の算出等を行う機能を有する電子機器であり、図１に示すように例えばユーザーの腰（右腰又は左腰）に装着されて使用される。
【００２３】
ナビゲーション装置１は、加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２を有するセンサー部４０を具備している。そして、加速度センサー４１によって検出された加速度ベクトルの成分（以下、単に「加速度」と称する。）に基づいてユーザーの歩行を検出し、当該加速度と歩幅との相関関係を表すモデル式に従って歩幅を推定する。また、地磁気センサー４２によって検出された地磁気ベクトルと、ジャイロセンサー４３によって検出された角速度とに基づいてユーザーの移動方向を推定する。そして、推定した歩幅及び移動方向を用いてユーザーの位置を逐次的に算出していくことでユーザーの移動軌跡を算出し、表示部３０に表示させる。
【００２４】
加速度センサー４１は、ユーザーの加速度ベクトルを検出するセンサーであり、直交３軸の加速度ベクトルを検出する。加速度センサー４１は歪みゲージ式や圧電式のいずれであってもよく、またＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサーであってもよい。また、ジャイロセンサー４３はユーザーの角速度を検出するセンサーであり、直交３軸の角速度を検出する。ジャイロセンサー４３は加速度センサー４１と軸方向が同一となるように配置設定されている。
【００２５】
地磁気センサー４２は、地球の磁場に基づく地磁気ベクトルを検出するセンサーであり、直交３軸の磁束密度を検出する。地磁気センサー４２はＭＲ（Magneto resistive）素子を用いたものやＭＩ（Magneto impedance）素子を用いたもののいずれであってもよく、またホール素子を用いたものであってもよい。地磁気センサー４２は加速度センサー４１と軸方向が同一となるように配置設定されている。なお、図１では、加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２を独立したセンサーとして図示しているが、加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２は一体型のセンサーであってもよい。
【００２６】
本実施形態では、ユーザーから見て前後方向の前方向を「Ｘ軸の正方向」、左右方向の右方向を「Ｙ軸の正方向」、上下方向（鉛直方向）の下方向を「Ｚ軸の正方向」とする直交３軸の座標系として説明する。また、説明を分かり易くするために、加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２の検出軸の軸方向及び各軸の正方向を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の軸方向及び正方向と同じとして説明する。ただし、実際には異なっていてもよいのは勿論である。加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２の検出軸と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の軸方向とは相対的な関係でユーザーに固定されるため、行列計算によって、加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２の検出結果から、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの値を算出することができる。なお、これらのセンサーの座標系を以下では「センサー座標系」と称する。センサーの座標系は、一般にｂ−ｆｒａｍｅ（body frame）と称される座標系である。
【００２７】
２．機能構成
図２は、ナビゲーション装置１の機能構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１は、処理部１０と、操作部２０と、表示部３０と、センサー部４０と、記憶部６０とを備え、各部がバス７０で接続されたコンピューターシステムである。
【００２８】
処理部１０は、記憶部６０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従ってナビゲーション装置１の各部を統括的に制御する機能部であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーにより実現される。本実施形態では、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている移動軌跡算出プログラム６０１に従ってユーザーの移動軌跡を算出して、表示部３０に表示させる。
【００２９】
操作部２０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号を処理部１０に出力する。この操作部２０の操作により、移動軌跡算出の開始指示操作や、リセット指示操作、電源切断指示操作等の各種指示入力がなされる。
【００３０】
表示部３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、処理部１０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部３０には、移動軌跡や時刻情報等が表示される。
【００３１】
センサー部４０は、ユーザーの歩行状態を検出するためのセンサーを有する機能部であり、例えば加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２を備えて構成される。加速度センサー４１、ジャイロセンサー４３、及び地磁気センサー４２が検出した値は、処理部１０に随時出力される（以下、「出力」と称する）。
【００３２】
記憶部６０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリーを備えた記憶装置であり、処理部１０がナビゲーション装置１を制御するためのシステムプログラムや、移動軌跡算出機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。また、処理部１０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００３３】
３．データ構成
記憶部６０には、プログラムとして、処理部１０により読み出され、移動軌跡算出処理として実行される移動軌跡算出プログラム６０１が記憶されている。また、移動軌跡算出プログラム６０１には、オフセット補正処理（図５参照）として実行されるオフセット補正プログラム６１０がサブルーチンとして含まれている。さらに、予め定められたデータとして、歩行速度域判定用テーブル６０２と、閾値周波数決定用テーブル６０３と、相関モデル式データ６０４とが記憶されている。また、随時更新されるデータとして、センサーデータ６０５と、推定歩幅データ６０６と、歩行方向データ６０７と、移動軌跡データ６０９と、オフセットデータ６１１とが記憶される。
【００３４】
移動軌跡算出処理とは、処理部１０が、加速度センサー４１の検出結果に基づいて歩行検出及び歩幅推定を行い、また、方位算出処理によって方位を算出し、推定した歩幅及び方位を用いてユーザーの移動軌跡を算出する処理である。方位算出処理とは、処理部１０が、ジャイロセンサー４３の角速度を利用して地磁気センサー４２の検出結果の変化を予測し、予測した検出結果に基づいて方位を算出する処理である。移動軌跡算出処理においては、オフセット補正処理によって補正されたオフセットを用いて方位算出処理を行う。オフセット補正処理、移動軌跡算出処理、及び方位算出処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００３５】
図３は、処理部１０を機能ブロックとして表した概念図である。処理部１０は、歩行速度判定部１１と、フィルター処理部１２と、歩行検出部１３と、歩幅推定部１４と、歩行方向推定部（方位算出装置）１５と、移動軌跡算出部１６とを備えて構成される。各機能部は、それぞれを独立した回路として構成することも可能であるし、プロセッサーを用いてデジタル演算処理することでソフトウェア処理として構成することも可能である。
【００３６】
歩行速度判定部１１は、加速度センサー４１によって検出されたＺ軸の加速度の振幅、及び、歩行検出部１３により検出された一歩に要する時間に基づいて、ユーザーの歩行速度域を判定する機能部である。
【００３７】
フィルター処理部１２は、加速度センサー４１、地磁気センサー４２、及びジャイロセンサー４３により検出された加速度ベクトル、地磁気ベクトル、及び角速度に対するフィルター処理を行って低周波成分を抽出する機能部である。フィルター処理部１２は、歩行速度判定部１１から出力された歩行速度域に応じて閾値周波数を可変に設定してフィルター処理を行ってもよい。
【００３８】
歩行検出部１３は、フィルター処理部１２から出力されたＺ軸の加速度のピークを検出することでユーザーの歩行を検出する機能部である。歩幅推定部１４は、歩行検出部１３により一歩が検出された場合に、フィルター処理部１２から出力されたＺ軸の加速度を用いて、記憶部６０に記憶された相関モデル式に従って歩幅を推定する機能部である。
【００３９】
歩行方向推定部１５は、フィルター処理部１２から出力された地磁気ベクトル及び角速度を用いてユーザーの歩行方向（方位角）を推定する機能部である。移動軌跡算出部１６は、歩幅推定部１４から出力された歩幅と、歩行方向推定部１５から出力された歩行方向とを用いて、ユーザーの移動軌跡を算出する機能部である。
【００４０】
本実施形態に係る歩行方向推定部１５は、地磁気予測部１７と、地磁気オフセット判定部１８と、地磁気オフセット補正部１９と、方位算出部２３と、を含む。
【００４１】
地磁気予測部１７は、第１の時刻における地磁気センサー４２の検出結果（第１の検出結果）と、第１の時刻から第１の時刻よりも後の第２の時刻までのジャイロセンサー４３の検出結果（角速度）とを用いて、第２の時刻における地磁気センサー４２の検出結果（第２の検出結果）を予測する。
【００４２】
地磁気オフセット判定部１８は、地磁気予測部１７によって予測された第２の検出結果（予測された検出結果）と、第２の時刻における地磁気センサー４２の検出結果（第２の検出結果）とを比較し、比較結果が所定範囲以内であるか否かを判定する。
【００４３】
地磁気オフセット補正部１９は、地磁気オフセット判定部１８によって比較結果が所定範囲以内でないと判定された場合に、予測された検出結果を用いて、地磁気センサー４２の出力に含まれるオフセットを補正する。
【００４４】
方位算出部２３は、地磁気オフセット補正部の補正結果に基づいて、第２の時刻におけるユーザーの方位（方位角）を算出する。
【００４５】
４．処理の流れ
図４は、移動軌跡算出処理の流れを示すフローチャートである。図５は、方位算出処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る移動軌跡算出処理及びオフセット補正処理は、それぞれ記憶部６０に記憶されている移動軌跡算出プログラム６０１及びオフセット補正プログラム６１０が処理部１０によって読み出されて実行されることで、ナビゲーション装置１において実行される。移動軌跡算出処理は、処理部１０が、操作部２０を介してユーザーにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。以下の方位算出処理においては、センサー部４０の出力値が記憶部６０のセンサーデータ６０５に随時更新・記憶されるものとして説明する。
【００４６】
移動軌跡算出処理（図４）において、まず、フィルター処理部１２は、設定されている閾値周波数で、加速度センサー４１、地磁気センサー４２、及びジャイロセンサー４３の各軸の出力値に対するフィルター処理を開始する（ステップＡ１）。
【００４７】
次に、ステップＡ２において、センサー部４０のキャリブレーションを行う。具体的には、処理部１０は、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３のバイアス、並びに、地磁気センサー４２の出力に含まれるオフセットを推定し、記憶部６０のオフセットデータ６１１に記憶させる。これらのバイアス及びオフセットの推定は、公知の手法によって行うことができる。例えば、地磁気センサー４２のオフセットは、地磁気センサー４２の姿勢（地磁気センサー４２が搭載されたナビゲーション装置１の姿勢）を３次元空間において変化させて得られる地磁気センサー４２の出力と、既知である磁力（地球上の位置によって定められる）とを用いて推定できる。なお、本明細書においては、補正が施されたセンサー部４０の出力を「検出結果」と称する。
【００４８】
地磁気センサー４２のオフセット及びジャイロセンサー４３のバイアスがオフセットデータ６１１に記憶されると、オフセット補正処理（ステップＡ３）、方位算出処理（ステップＡ４）及び歩行検出処理（ステップＡ５）が開始される。
【００４９】
まず、図５を参照してオフセット補正処理（図４のステップＡ３）を説明する。オフセット補正処理は、歩行方向推定部１５が行う処理である。地磁気予測部１７は、地磁気ベクトルの予測を行う（ステップＳ２０）。具体的には、式（１−１）及び式（１−２）に従って、時刻ｔk（第１の時刻）における地磁気センサー４２の検出結果と、時刻ｔk+1におけるジャイロセンサー４３の検出結果（時刻ｔkから時刻ｔk+1までの角度変化）とを用いて、時刻ｔk+1における地磁気センサー４２の検出結果を予測する（なお、予測された検出結果を予測結果とも称する）。
【００５０】
【数１】
2014219340.tif 000003
【００５１】
本明細書における数式では、地磁気ベクトルの成分を小文字の“ｍ”で、角速度の各成分を小文字の“ω”で表す。また、対応する各軸の成分を下付きの小文字の添え字で示す。例えば、ｍxはＸ軸方向に対応する地磁気ベクトルの成分である。また、単位行列を大文字の“Ｉ”で、転置行列を上付きの大文字“Ｔ”で表す。Δｔはジャイロセンサー４３が角速度を出力する時間間隔（時刻ｔkから時刻ｔk+1までの時間間隔）を、ｅｘｐ（）は自然対数の底ｅ（＝２．７１８２８・・・）の、（）内の値によるべき乗を示す。
【００５２】
式（１−１）は地球上の位置によらず地磁力が一定であると仮定した近似式である。実際には地球上の位置によって地磁力は異なるが、移動体（歩行者や自動車）の移動範囲であれば地磁力変化は微小であるので、一定と仮定することができる。
【００５３】
次に、地磁気予測部１７は、所定時刻に達したか否かを判定する（ステップＳ３０）。所定時刻（第２の時刻）に達していないと判定された場合は、ステップＳ２０に戻って（ステップＳ３０：Ｎｏ）再度予測を行う。ステップＳ３０から戻って予測を行う場合は、前回（時刻ｔk+1）の予測結果と今回（時刻ｔk+2）のジャイロセンサー４３の検出結果とを用いて予測を行う。
【００５４】
１回予測を行った結果を用いて、すなわち時刻ｔk+1を第２の時刻として以降の処理を行っても良いが、一般に、１回の検出で得られる角速度は非常に小さい。すると、１個の検出結果（角速度）から予測される地磁気ベクトルは毎回ほぼ一定になる（変化が限りなくゼロに近くなる）ので、実際の角度変化が反映できず、正確な補正ができない虞がある。予測を繰り返してジャイロセンサー４３の検出結果を所定時間分蓄積させることで、より正確に地磁気の検出結果を予測できる。所定時間は、移動体の方位角の変化が検出できる程度であればよく、例えば、歩行者の場合、０．５秒としてもよいし、１秒としてもよい。また、時間にかえて、歩行検出部１３が一歩を検出したタイミングとしてもよいし、予測を行った回数（例えば５０回）を判定してもよい。
【００５５】
上記の予測は、第１の時刻から第２の時刻までの相対的な角度変化を第１の時刻（時刻ｔk）における地磁気ベクトル（絶対的な方位角を示す情報）に加味するものであると言える。第１の時刻から第２の時刻までの角度変化を用いているので、直進の（方位角変化がない）場合でも、非直進（方位角変化がある）場合でも、地磁気センサー４２の検出結果を適切に予測できる。また、移動体が移動している場合でも、静止している場合でも予測ができる。そのため、ユーザーに装着したナビゲーション装置１を取り外して再度キャリブレーションを行う必要がない。
【００５６】
所定時間に達したと判定したならば（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０において、地磁気オフセット判定部１８は、第２の時刻における予測結果と、第２の時刻における地磁気センサー４２の検出結果とを比較する。具体的には、第２の時刻における地磁気ベクトルの各成分について、予測結果と検出結果との差を計算する。ここで計算する差は、各成分の差であっても、当該差の絶対値であってもよい。また、各成分の差の２乗和であってもよい。
【００５７】
次に、ステップＳ５０において、地磁気オフセット判定部１８は、ステップＳ４０の比較結果が所定範囲以内であるか否かを判定する。具体的には、例えば、ステップＳ４０で得られた地磁気ベクトルの各成分の差の絶対値と閾値とをそれぞれ比較して、閾値に対する大小を判定する。つまり、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分、Ｚ軸成分をそれぞれ閾値と比較して、いずれも閾値以下であれば所定範囲以内であると判定する。所定範囲は最終的に要求される方位角の精度等に応じて設定することができるが、例えば、絶対値で０μＴ（Tesla）以上５μＴ以下である。閾値として設定する場合は、５μＴとすればよい。また、差の２乗和を用いて判定を行う場合は、所定範囲の値も２乗和にして比較すればよい（例えば、所定範囲が絶対値で０μＴ以上５μＴ以下であれば、２乗和は７５μＴである）。
【００５８】
ジャイロセンサー４３の出力は着磁に影響されない。つまり、ジャイロセンサー４３の検出結果は着磁に影響されない。そのため、ジャイロセンサー４３の検出結果を用いることで、オフセットの補正が適切である場合に得られるはずの地磁気センサー４２の検出結果を精度良く予測できる。地磁気センサー４２のオフセットに変化がない（無視できる程度である）場合、予測された検出結果と地磁気センサー４２の実際の出力から得られた検出結果とはほぼ一致する。着磁の変化等に影響されて地磁気センサー４２のオフセットが変化すると、両者の差は大きくなる。つまり、差が閾値よりも大きければ（所定範囲以内でなければ）、地磁気センサー４２のオフセットが変化したと判断できる。
【００５９】
所定範囲以内でないと判定した場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）は、ステップＳ６０へ進む。所定範囲以内であると判定した場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）は、ステップＳ７０へ進む。
【００６０】
ステップＳ６０において、地磁気オフセット補正部１９は、ステップＳ５０の比較結果を用いて、地磁気センサー４２のオフセットを補正（更新）する。具体的には、オフセットデータ６１１に記憶されている地磁気センサー４２のオフセットに比較結果（差）を加算して、ステップＳ８０へ進む。
【００６１】
ステップＳ５０において所定範囲以内であると判定した場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）は、ステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０において、ジャイロセンサー４３のバイアスを推定する。具体的には、第２の時刻における地磁気センサー４２の検出結果を用いてジャイロセンサー４３のバイアスを推定し、推定されたバイアスによって、オフセットデータ６１１に記憶されたジャイロセンサー４３のバイアスを更新する。
【００６２】
バイアスの推定は公知の手法を用いることができる。例えば、後述する式（２）に従って求めた第２の時刻における方位角を観測値としてカルマンフィルター演算を行ってバイアスを推定することができる。第２の時刻における地磁気センサー４２の検出結果（地磁気ベクトル）を観測値としてもよい。地磁気センサー４２のオフセットに変化がない、すなわち地磁気センサー４２の検出結果が適切である場合に、当該検出結果を用いてジャイロセンサー４３のバイアスを推定することで、より正確なバイアスを推定できる。また、バイアスが変動した場合に、補正がされないために適切な検出結果が得られなくなることを抑止できる。バイアスが更新されたら、ステップＳ８０へ進む。
【００６３】
次に、ステップＳ８０において、歩行方向推定部１５は、オフセット補正処理を終了するか否かを判定する。オフセット補正処理を終了すると判定した場合（ステップＳ８０：Ｙｅｓ）は、オフセット補正処理を終了する。オフセット補正処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ８０：Ｎｏ）は、ステップＳ２０へ戻る。
【００６４】
ステップＳ２０へ戻ったならば、次の予測を開始する。ステップＳ５０において所定範囲以内であると判定された場合には、地磁気センサー４２の検出結果を用いて次の予測を開始する。ステップＳ５０において所定範囲以内でないと判定された場合には、第２の時刻における予測結果を用いて次の予測を開始する。第２の時刻から予測を開始したならば、第３の時刻まで予測を行い（ステップＳ３０）、第３の時刻の予測結果と検出結果を比較する（ステップＳ４０）。
【００６５】
本実施形態において、ステップＳ５０において所定範囲以内でないと判定された場合は、オフセットに変化があった場合であると言える。オフセットに変化があった場合には、第２の時刻における検出結果にはオフセットが含まれる。そのため、ジャイロセンサー４３の検出結果に基づいて予測した検出結果を用いて次の予測を行うことで、より正確な予測を行うことができる。
【００６６】
一方、ステップＳ５０において所定範囲以内であると判定された場合は、オフセットが変化していないか変化が許容できる程度である場合と言える。したがって、地磁気センサー４２の検出結果は適切な値である。ジャイロセンサー４３の検出結果には、通常、わずかながらバイアスが残存している。ステップＳ３０によって、このバイアスが所定期間分累積されているため、先の予測結果をもとにさらに予測を繰り返すと、徐々にバイアスが累積され、無視できない大きさとなる虞がある。地磁気センサー４２の検出結果を用いること、すなわち予測結果を次回の所定期間分の予測に用いないことで、ジャイロセンサー４３のバイアスが予測結果に蓄積することを抑制できる。
【００６７】
図４の移動軌跡算出処理に戻り、方位算出処理（ステップＡ４）及び歩行検出処理（ステップＡ５）を説明する。ステップＡ４において、方位算出部２３は方位角を算出する。具体的には、方位算出部２３は、ステップＳ５０の判定結果に基づいて、以下の式（２）に従って方位角を算出し、記憶部６０の歩行方向データ６０７に記憶する。本実施形態においては、歩行検出処理（ステップＡ５）で歩行が検出された時刻における方位角を算出する。方位算出部２３は、センサーデータ６０５に記憶されている地磁気センサー４２の出力を、オフセットデータ６１１に記憶されたオフセットで補正して、得られた検出結果（新たな第２の検出結果）を用いて方位角を算出する。すなわち、ステップＳ５０において所定範囲以内でないと判定した場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）には、ステップＳ６０で更新されたオフセットを用いて方位角が算出される。
【００６８】
【数２】
2014219340.tif 000004
ここで、“Ψ”は方位角、“θ”はジャイロセンサー４３の検出結果から求められたロール角、“φ”はジャイロセンサー４３の検出結果から求められたピッチ角である。
【００６９】
なお、式（２）から求められる方位角は、磁北をＮ（North）としたＮＥＤ（North East Down）座標系でのＮ方向に対するセンサー座標系の回転角である。真北（北極点の方向）からの磁北の偏角を補正すれば、真北を基準とした方位角を算出することも可能である。
【００７０】
式（２）におけるロール角及びピッチ角は、ＮＥＤ座標系からの回転角である。第２の時刻における方位角を求める場合には、第１の時刻から第２の時刻までの角速度を積分した値を用いる。
【００７１】
図４に戻り、ステップＡ５において、歩行検出部１３は、フィルター処理及びバイアス補正が施された後のＺ軸の加速度からピークを検出したか否かを判定し、ピークを検出した場合は、一歩と判定して歩数を更新する。そして、歩行検出部１３は、前回ピークから今回ピークまでの時間を一歩に要する時間として算出する。
【００７２】
次に、歩行速度判定部１１は、記憶部６０に記憶されている歩行速度域判定用テーブル６０２を参照してユーザーの歩行速度域を判定する（ステップＡ６）。歩行速度域判定用テーブル６０２は、判定条件である歩行速度域をＺ軸の加速度の振幅又は一歩に要する時間と、３段階の歩行速度域（「低速」「中速」「高速」）とが対応付けられたテーブルである。歩行速度判定部１１は、Ｚ軸の加速度の振幅とステップＡ５で算出された一歩に要する時間とに対応する歩行速度域を判定する。
【００７３】
次に、歩幅推定部１４は、記憶部６０に記憶されている相関モデル式データ６０４を参照し、ユーザーの歩幅を推測する（ステップＡ７）。相関モデル式データ６０４には、歩行速度域と歩幅推測モデル式データとが対応付けて記憶されている。歩行速度域と歩幅推測モデル式との関係及び歩幅推測モデル式は公知であるので説明を省略する。歩幅推定部１４は、ステップＡ６で判定した歩行速度域に対応付けられた歩幅推測モデル式データを選択する。そして、選択した歩幅推測モデル式データに従ってユーザーの歩幅を推測し、記憶部６０の推定歩幅データ６０６を更新する。
【００７４】
次に、移動軌跡算出部１６は、移動軌跡データ６０９に記憶されている最新の位置と、推定歩幅データ６０６に記憶されている歩幅と、歩行方向データ６０７に記憶されている歩行方向とを用いて、現在のユーザーの位置及び速度を算出する（ステップＡ８）。移動軌跡データには、算出結果の出力時刻と、算出された位置、速度、及び歩行方向が記憶される。なお、移動開始時の位置（絶対位置）は、公知の手法によって得ることができる。例えば、ナビゲーション装置１の外部との通信によって絶対位置を取得してもよい。そして、移動軌跡算出部１６は、算出した位置、速度、歩行方向で記憶部６０の移動軌跡データ６０９を更新する（ステップＡ９）。
【００７５】
次に、ステップＡ１０において、移動軌跡算出部１６は、移動軌跡算出処理を終了するか否かを判定する。移動軌跡算出処理を終了すると判定した場合（ステップＡ１０：Ｙｅｓ）は、移動軌跡算出処理を終了する。移動軌跡算出処理を終了しないと判定した場合（ステップＡ１０：Ｎｏ）は、ステップＡ４（及びステップＡ５）へ戻る。
【００７６】
５．実施例
本実施形態のナビゲーション装置１を装着した被験者に以下の歩行試験を歩行してもらい、移動軌跡を算出する実験を行った。歩行試験ルートは、起点から北向き（真北から約１１．３度）に真っ直ぐ６０ｍを歩行し、１８０度方向転換して、南向き（真北から約−１６８．７度）に真っ直ぐ６０ｍを歩行して、終点に到着するルートである。
【００７７】
まず、比較例として、地磁気センサー４２の検出結果を用いて算出した方位角及び歩幅の積分結果から移動軌跡を算出した。
【００７８】
図６（Ａ）は、比較例の移動軌跡を示す図、図６（Ｂ）は比較例における地磁気センサーの検出結果から算出した方位角を示す図である。図６（Ａ）に示された記号“Ｎ”は真北の方向を表す。以下の図においても同様である。歩行開始前に、センサー部４０のキャリブレーションを行って、予め地磁気センサー４２のオフセットを算出した。しかし、図６（Ａ）に示すように、移動軌跡の途中から方位角がずれ始めたている。また、図６（Ｂ）に示すように、後半（方向転換後）の方位角のばらつきが大きくて不安定である。これらの結果から、地磁気センサー４２は歩行中に何らかの影響を受けてオフセットに変化が発生し、検出結果に真値からのずれが発生したと考えられる。
【００７９】
一方、第１の実施例として、ジャイロセンサー４３から計測された角速度を用いて、地磁気センサー４２の検出結果の予測を行い、予測された検出結果そのものを用いて移動軌跡を算出した。
【００８０】
図７は、第１の実施例の移動軌跡を示す図である。図７に示すように、移動軌跡は実際の歩行試験ルートとほぼ一致し、方位角のずれが目視でほぼ分からない程度であった。予測された地磁気センサー４２の３軸成分から算出された方位角は、真値とほぼ一致したと推測できる。
【００８１】
図８は、第１の実施例における方位角の算出結果を示す図である。図８（Ａ）は、地磁気センサーの検出結果から算出した方位角を示す図である。図８（Ｂ）は予測された地磁気センサー４２の検出結果から算出した方位角を示す図である。図８（Ａ）と図８（Ｂ）とを比較すると、歩行の前半（方向転換前）は、図８（Ａ）の方が少し右上がりの傾向であり、後半（方向転換後）は、図８（Ｂ）の方が安定的でばらつきも小さい。このことから、予測された検出結果を用いることで、オフセットの変化によって方位角の算出精度が低下することを回避し、方位角を算出できることが分かる。しかし、予測を繰り返すと、ジャイロセンサー４３の角速度の誤差が累積することにより地磁気センサー４２の検出結果の予測精度が低下する虞がある。
【００８２】
図９は、第１の実施例における地磁気ベクトルの各成分を示す図である。図９において、Ｍは地磁気センサー４２の検出結果の成分（実測値Ｍ）、Ｐは予測された地磁気ベクトルの成分である（予測値Ｐ）。図９（Ａ）は、Ｘ軸方向の成分の実測値Ｍと予測値Ｐとの比較であり、図９（Ｂ）は、Ｙ軸方向の成分の実測値Ｍと予測値Ｐとの比較であり、図９（Ｃ）は、Ｚ軸方向の成分の実測値Ｍと予測値Ｐとの比較である。程度は異なるが、いずれの軸においても後半に実測値Ｍと予測値Ｐとの差が大きくなっている。Ｘ軸の正方向が被験者の前方向であるので、Ｘ軸方向の成分の変化は進行方向の変化を表すので、１８０度方向転換している本実施例では、検出結果が正しければグラフは０μＴの点を挟んでほぼ回転対称となる。図９（Ａ）に示すように、予測値Ｐは前半が約−４０μＴ、後半が約＋４０μＴで、被験者の動きを反映した結果であった。一方、実測値Ｍは、前半が約−４０μＴ、後半が約＋１５μＴで、前半と後半が非対称であった。この結果から、実測値Ｍと比べて、予測値Ｐの方が正しいことが分かった。地磁気センサー４２の３軸成分の実測値Ｍには、何らかの影響を受けて、地磁気センサー４２の出力のオフセットにずれが発生したと考えられる。
【００８３】
さらに、第２の実施例として、実施形態で説明した方法で移動軌跡を算出した。つまり、予測された地磁気センサー４２の検出結果と地磁気センサーの実際の検出結果とを比較して、比較結果が所定範囲以内でないと判定されたら、地磁気センサー４２のオフセットを補正して、移動軌跡を算出した。
【００８４】
図１０は、第２の実施例の移動軌跡を示す図である。移動軌跡８０は、第２の実施例の移動軌跡である。移動軌跡８２は、第１の実施例の移動軌跡である。図１０から、２つの実施例の移動軌跡はほぼ一致していることが分かる。したがって、本実施形態の方法で地磁気センサー４２のオフセットを補正することで、正しい方位角を得ることができたことが分かる。
【００８５】
図１１は、第２の実施例における地磁気ベクトルの各成分を示す図である。図１１において、Ｃは実測値Ｍを本実施形態の方法で補正した値（補正値Ｃ）である。符号Ｐは図９と同様であるので説明を省略する。図１１（Ａ）は、Ｘ軸方向の補正値Ｃと予測値Ｐとの比較であり、図１１（Ｂ）は、Ｙ軸方向の補正値Ｃと予測値Ｐとの比較であり、図１１（Ｃ）は、Ｚ軸方向の補正値Ｃと予測値Ｐとの比較である。図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、予測結果を利用してオフセットを補正したことで、図９と比較して、補正値Ｃが予測値Ｐに近づいていることが分かる。
【００８６】
６．変形例
なお、本発明を適用可能な実施形態は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、変形例について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００８７】
（変形例１）
上記実施形態では、オフセットを更新した場合に、第２の時刻における予測結果を用いて次の予測を開始したが、センサーデータ６０５に記憶された第２の時刻における地磁気センサー４２の出力を、更新されたオフセットで補正して、得られた検出結果を用いて方位角を算出してもよい。これにより、第２の時刻における予測結果を用いて次の予測を行う場合と同様の結果を得ることができる。
【００８８】
（変形例２）
上記実施形態では、直交３軸の地磁気ベクトルを検出する地磁気センサー４２を用いているが、傾きを考慮せず、平面上（２次元）で方位角を考える場合、地磁気センサー４２はＸ軸方向及びＹ軸方向の地磁気成分が検出できればよい。地磁気センサーがＸ軸方向及びＹ軸方向の成分を検出する場合、地磁気の成分と姿勢角との関係式は式（３）で表される。式（３）を式（１−１）に代入して得られる式（４）を用いて地磁気センサー４２の検出結果を予測することができる。
【００８９】
【数３】
2014219340.tif 000005
【００９０】
【数４】
2014219340.tif 000006
ここで、δΨ＝ωZ＊Δｔである。
【００９１】
（変形例３）
上記実施形態では、ジャイロセンサー４３からの検出結果が得られる毎に地磁気センサー４２の検出結果の予測を行うこととしたが、地磁気センサー４２のオフセットを補正するタイミングでのみ予測を行ってもよい。すなわち、予測を行う頻度はジャイロセンサー４３の出力頻度よりも少なくてもよい。以下に、本変形例の予測に用いる式を示す。予測を行うタイミング（間隔）は、実施形態の所定時間と同様である。第１の時刻（ここでは時刻ｔ＝１）から第２の時刻（ここでは時刻ｔk+1）まで、角度（姿勢）変化を式（５）によって計算しておき、第２の時刻において式（６）を用いて予測を行う。
【００９２】
【数５】
2014219340.tif 000007
ここで、［Δθ］kは、式（１−２）と同様である。
【００９３】
【数６】
2014219340.tif 000008
【００９４】
自動車など、角速度に急激な変動が少ない移動体を対象とする場合、ジャイロセンサー４３の検出結果１個毎に式（５）の計算を行うかわりに、１０個の検出結果を各軸の成分毎に平均したものを各軸の角速度ωとして用いてもよい。平均することで計算量が軽減される。
【００９５】
（変形例４）
上記実施形態では、ジャイロセンサー４３の検出結果から求めたロール角及びピッチ角を用いて方位角を算出した（式（２））が、加速度センサー４１の検出結果を用いて方位角を算出してもよい。例えば、移動体が静止しているときの加速度センサー４１の各軸の検出結果と重力加速度ベクトルとから、ＮＥＤ（North East Down）座標系からセンサー座標系への回転角（ロール及びピッチ）を算出することができる。
【００９６】
（変形例５）
上記実施形態では、移動体として人（すなわち歩行者）を例示しているが、方位算出装置を自動車に搭載してもよい。自転車に搭載してもよい。また、自律歩行ロボットや、動物に装着してもよい。方位算出装置を人が携帯すれば、自動車に乗車する場合、自転車に乗る場合、徒歩で行動する場合、のいずれにおいても移動体とみなされる。
【００９７】
（変形例６）
上記実施形態では、歩行検出を行い、歩行速度と歩幅を推定して移動軌跡を算出したが、移動軌跡算出処理のうち、方位算出処理以外の処理は公知の慣性航法演算によって行うことができる。例えば、加速度センサー４１の検出結果と方位算出処理で求めた方位とを用いて、予測演算及び積分等によって速度ベクトルと位置を算出することで移動軌跡を算出してもよい。
【００９８】
（変形例７）
上記実施形態では、絶対位置を外部との通信によって取得するものとしたが、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してもよい。この場合、ナビゲーション装置１はさらに、ＧＰＳ位置算出部（図示せず）を含んで構成される。ＧＰＳ位置算出部は、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を利用して、所定の時間間隔（例えば１秒に１回）でユーザーの位置、移動速度及び移動方向を算出する位置算出回路である。ＧＰＳ位置算出部は、ナビゲーション装置１とＧＰＳ衛星間の擬似距離を利用した公知の位置算出計算を行ってユーザーの絶対位置を算出する。
【００９９】
また、ＧＰＳ位置算出部を用いて、ナビゲーション装置１及びＧＰＳ衛星の移動に伴うドップラー周波数の時間変化を利用した公知の移動速度・移動方向算出計算を行って、ユーザーの移動速度及び移動方向を算出してもよい。算出した移動速度、移動方向、絶対位置を用いて、移動軌跡算出処理における歩行速度や位置の補正、慣性航法演算におけるバイアス等の推定を行ってもよい。
【０１００】
（変形例８）
上記実施形態では、ナビゲーション装置１は移動軌跡を表示する表示部３０を有する構成としたが、表示部３０は無くてもよい。表示部３０を設けない場合、近距離無線通信によって移動軌跡データ６０９に記憶された情報を送信して、スマートフォン、腕時計型の表示装置等の携帯機器に移動軌跡を表示させてもよい。音声によって軌跡や位置の情報をユーザーに通知してもよい。
【０１０１】
（変形例９）
上記実施形態では、ナビゲーション装置１は方位算出装置（歩行方向推定部１５）及び移動軌跡算出部１６を含むものとして説明したが、方位算出装置を独立の機器としてもよい。例えば、方位算出装置は地磁気センサー４２と、ジャイロセンサー４３と、方位算出プログラムを実行する処理部１０とを含む機器として構成することができる。また、地磁気センサー４２及びジャイロセンサー４３を用いて出力を記録し、パーソナルコンピューター等によって当該出力を用いて後から方位算出処理を実行することも可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…ナビゲーション装置  １０…処理部  １１…歩行速度判定部  １２…フィルター処理部  １３…歩行検出部  １４…歩幅推定部  １５…歩行方向推定部（方位算出装置）  １６…移動軌跡算出部  １７…地磁気予測部  １８…地磁気オフセット判定部  １９…地磁気オフセット補正部  ２０…操作部  ２３…方位算出部  ３０…表示部  ４０…センサー部  ４１…加速度センサー  ４２…地磁気センサー  ４３…ジャイロセンサー  ６０…記憶部  ７０…バス  ８０，８２…移動軌跡  ６０１…移動軌跡算出プログラム  ６０２…歩行速度域判定用テーブル  ６０３…閾値周波数決定用テーブル  ６０４…相関モデル式データ  ６０５…センサーデータ  ６０６…推定歩幅データ  ６０７…歩行方向データ  ６０９…移動軌跡データ  ６１０…オフセット補正プログラム  ６１１…オフセットデータ。
【図２】
2014219340.tif 000009
【図３】
2014219340.tif 000010
【図４】
2014219340.tif 000011
【図５】
2014219340.tif 000012
【図１】
2014219340.tif 000013
【図６】
2014219340.tif 000014
【図７】
2014219340.tif 000015
【図８】
2014219340.tif 000016
【図９】
2014219340.tif 000017
【図１０】
2014219340.tif 000018
【図１１】
2014219340.tif 000019