(57)【要約】【課題】ＧＰＳ信号が受信できない地点を歩行した場合や、進行方向の加速度を検出する加速度センサが故障した場合でも、正確な歩行距離を算出するようにする。【解決手段】歩行者の一歩当たりにかかる歩幅を算出し、前記歩幅と前記一歩を歩いた際の周波数成分とを対応付けて記憶し、これを参照することにより、歩行者が新たに歩行した際の周波数成分に対応付けられた歩幅を検出し、検出された歩幅に基づいて歩行距離を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行者の一歩当たりにかかる歩幅を算出する歩幅算出手段と、
前記歩幅と前記一歩を歩いた際の周波数成分とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記周波数成分及び前記歩幅と歩行者が新たに一歩を歩いた際の周波数成分とに基づき歩幅を検出する歩幅検出手段と、
前記歩幅検出手段により検出された歩幅に基づいて歩行距離を算出する歩行距離手段と、を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記ナビゲーション装置は、
所定閾値以上の上下方向の加速度を検出することにより前記一歩を検出する加速度検出手段と、
前記一歩を歩いた際の速度を検出する速度検出手段と、を備え、
前記歩幅算出手段は、前記加速度検出手段により検出された一歩にかかる時間と前記速度検出手段により検出された前記一歩を歩いた際の速度とに基づいて、前記歩行者の一歩当たりにかかる歩幅を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記ナビゲーション装置は、
前記加速度検出手段により検出された所定閾値以上の上下方向の加速度を周波数分析することにより、前記周波数成分を求める周波数成分算出手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者用のナビゲーション装置に関するものであり、特に、ＧＰＳ信号が受信できない地点を歩行した場合や、進行方向の加速度を検出する加速度センサが故障した場合でも、正確な歩行距離を算出することが可能なナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載用ナビゲーション装置が車両から取り外されて携帯可能になっており、歩行するユーザの経路案内を行なう歩行者用ナビゲーション装置として機能する車載・携帯兼用ナビゲーション装置が広く普及している。また最近では、ＧＰＳ信号が受信できない屋内や地下街などでもユーザに対して経路案内をリアルタイムに提供するナビゲーションサービスが実現されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１（特開２００４−１６３１６８号公報）には、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することにより、ＧＰＳによる測位に依存することなく正確な測位を行う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２００４−１６３１６８号公報（段落［００２６］［００２７］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された携帯用自律航法装置では、移動方向加速度を検出するための加速度センサに不具合が生じた場合には歩幅を推定することが不可能となってしまうため、正確な歩行距離を算出することができず、ユーザに対して経路案内をリアルタイムに提供できないという問題があった。
【０００６】
よって、本願発明者は、上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、歩行者の一歩あたりの歩幅を、一歩当たりにかかる時間と一歩歩いた際の速度とから算出し、算出した歩幅と、当該一歩を検出したときの周波数成分とを対応付けて記憶するようになせば上記問題を解消しうることを想到して本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、ＧＰＳ信号が受信できない地点を歩行した場合や、進行方向の加速度を検出する加速度センサが故障した場合でも、一歩を検出したときの周波数成分と、予め記憶しておいた周波数成分とを比較し、記憶しておいた周波数成分の中から最も近似の周波数成分に対応付けられた歩幅を用いることで、正確な歩行距離を算出するようにしたナビゲーション装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、
歩行者の一歩当たりにかかる歩幅を算出する歩幅算出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）と、
前記歩幅と前記一歩を歩いた際の周波数成分とを対応付けて記憶する記憶手段（例えば下記実施例では、周波数成分・歩幅記憶手段１５に相当する）と、
前記記憶手段に記憶された前記周波数成分及び前記歩幅と歩行者が新たに一歩を歩いた際の周波数成分とに基づき歩幅を検出する歩幅検出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）と、
前記歩幅検出手段により検出された歩幅に基づいて歩行距離を算出する歩行距離算出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係るナビゲーション装置において、
所定閾値以上の上下方向の加速度を検出することにより前記一歩を検出する加速度検出手段と、
前記一歩を歩いた際の速度を検出する速度検出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）と、を備え、
前記歩幅算出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）は、前記加速度検出手段により検出された一歩にかかる時間と前記速度検出手段により検出された前記一歩を歩いた際の速度とに基づいて、前記歩行者の一歩当たりにかかる歩幅を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に係るナビゲーション装置において、前記加速度検出手段により検出された所定閾値以上の上下方向の加速度を周波数分析することにより、前記周波数成分を求める周波数成分算出手段（例えば下記実施例では、制御手段１０に相当する）を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明においては、歩行者の一歩歩いた際の歩幅を、このときの周波数成分と対応付けて予め記憶し、歩行者が新たに歩行した際の周波数成分と、予め記憶しておいた周波数成分とを比較し、記憶しておいた周波数成分の中から最も近似の周波数成分に対応付けられた歩幅を用いて歩行距離を算出するようにした。
【００１２】
このような構成によれば、ＧＰＳ信号が受信できない地点を歩行した場合や、進行方向の加速度を検出する加速度センサが故障した場合でも、正確な歩行距離を算出することが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係るナビゲーション装置において、所定閾値以上の上下方向の加速度を検出することで一歩にかかる時間を検出するとともに、歩行者の一歩の速度を検出し、これらに基づいて歩行者の歩幅を算出ようにした。
【００１４】
このような構成によれば、実際に歩行しているユーザの歩幅を記憶するため、各ユーザにとって正確な歩行距離を算出することができる利便性の高いナビゲーション装置を提供することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明においては、請求項２に係るナビゲーション装置において、加速度検出手段により検出された上下方向の加速度を周波数分析することにより、歩幅に対応付けて記憶される周波数成分を求めるようにした。
【００１６】
このような構成によれば、ユーザが実際に歩行している路面状況（コンクリート面や芝生面）によって変化する周波数成分に応じてユーザの歩幅を記憶するため、各ユーザにとって正確な歩行距離を算出することができる利便性の高いナビゲーション装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における歩幅と周波数成分の対応を記憶する処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例における歩幅検出処理の手順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】
以下、本発明の具体例を実施例および図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこのナビゲーション装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のナビゲーション装置にも等しく適用し得るものである。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１は、自動車等の車両に搭載されることにより車載用として使用され、車両から取外されユーザが携帯し使用できるタイプの装置であってもよく、ナビゲーション機能を実行するアプリケーションがインストールされた携帯電話であってもよい。以下の説明においては、これらを総称してナビゲーション装置という。
【００２０】
ナビゲーション装置１は、制御手段１０、ＧＰＳ受信機１１、加速度センサ１２、ジャイロセンサ１３、地図記憶手段１４、周波数成分・歩幅記憶手段１５、音声出力手段１６、入力手段１７、表示手段１８などを備えて構成されている。
【００２１】
制御手段１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭからなるプロセッサで構成され、ＲＡＭ、ＲＯＭに記録された制御プログラムに従ってナビゲーション装置１の各部の動作を制御する。
【００２２】
ＧＰＳ受信機１１は、地球上空を周回している複数のＧＰＳ衛星からの時刻情報を含む電波を受信し、それをもとに現在位置を検出するものである。加速度センサ１２は、少なくともナビゲーション装置１の進行方向を含む３軸方向の加速度を検知するものであり、ジャイロセンサ１３は、ナビゲーション装置１の角速度を検知するものである。
【００２３】
地図記憶手段１４には、各道路の交差点や分岐点などの結節点をノードとし、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとした道路ノードデータと道路リンクデータを含む道路データが記憶されている。道路ノードデータには、道路ノードの番号、位置座標、接続リンク本数、交差点名称などが含まれる。また、道路リンクデータには起点および終点となる道路ノードの番号、道路種別、リンク長（リンクコスト）、所要時間、道幅などが含まれる。道路リンクデータにはさらに、リンク属性として橋、トンネル、踏切などのデータが付与される。道路種別は、一般道や歩道専用の別および国道や都道府県道などの別を含む情報である。
【００２４】
また、地図記憶手段１４には、海岸線、湖沼、河川形状などの水系データ、行政境界データ、施設の位置、形状、名称を含む施設データからなる背景データの他、地図画像を見やすく表示するためにベクター形式で記憶された地図画像データを含んでいてもよい。
【００２５】
これらの道路データと背景データおよび地図画像データは、制御手段１０により、ナビゲーション装置１を使用する際に、ナビゲーション装置１の現在位置を含む所定範囲の地図が地図記憶手段１４から抽出され、現在位置を示す現在位置マークや案内経路の画像が重ね合わされてＶＲＡＭなどの画像メモリ（図示せず）に描画されることにより表示手段１８に表示される。
【００２６】
さらに、地図記憶手段１４は、ＶＩＣＳ（登録商標）などから提供されて予め通信によりダウンロードもしくはＣＤ−ＲＯＭなどの外部記憶媒体からインストールした案内データを格納している。案内データは、経路案内の際に用いられる交差点、道路、地名、施設（ランドマーク）等について、その名称、属性（種別）、所在位置や、住所、電話番号あるいは施設の営業時間などの詳細情報などから構成されている。なお、この案内データは、図示しない通信手段を介して外部の情報提供手段から取得して更新するよう構成してもよい。
【００２７】
さらに、案内データには、経路のガイダンス、例えば、案内地点である交差点や分岐点にユーザ自身や車両が近づいた際に、「この先、右折してください」等の定型句からなる複数の表示、音声による案内メッセージや、実際の道路に設置されている方面看板等を表す方面指示画像が含まれており、制御手段１０は、ＧＰＳ受信機１１により検出された現在位置がガイダンスを行なうべき案内地点に到達すると、案内地点に対応したガイダンスを地図記憶手段１４より抽出して表示手段１８に表示したり、音声出力手段１６を介して案内したりすることができる。
【００２８】
周波数成分・歩幅記憶手段１５は、歩行者の一歩当たりにかかる時間および一歩を歩いた際の速度とから算出された歩行者の歩幅を、その一歩を歩いた際の周波数成分と対応付けて記憶する。
【００２９】
ここで、歩行者の一歩当たりにかかる時間は、前回の一歩から今回の一歩までの時間、すなわち加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上となってから次に同じ閾値以上の加速度が検出されるまでの時間として検出される。なお、上下方向の加速度ではなく、ジャイロセンサ１３によって検出される角速度などを用いても良い。
【００３０】
また、一歩の速度は、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度あるいはＧＰＳ速度に基づいて算出される。なお、ＧＰＳ速度とは、前回、ＧＰＳ受信機１１により検出された現在位置から今回、ＧＰＳ受信機１１により検出された現在位置までの距離と、ＧＰＳ受信機１１による現在位置の検出間隔に基づき求められる速度であり、ＧＰＳ速度を用いる場合には、ＧＰＳ受信機１１の検出間隔が短くなり一歩よりも短い時間で現在位置が検出できる場合に限る。
【００３１】
制御手段１０は、加速度センサ１２あるいはジャイロセンサ１３により検出された歩行者の一歩当たりにかかる時間と、加速度センサ１２により検出された進行方向加速度或いはＧＰＳ速度に基づいて算出された一歩の速度とに基づいて、歩行者の歩幅を算出する。
【００３２】
また、制御手段１０は、一歩を検出したとき、すなわち、予め設定された閾値以上の上下方向の加速度を加速度センサ１２あるいはジャイロセンサ１３が検出した場合、その上下方向の加速度をフーリエ変換することによって周波数分析を行い、歩行者の一歩を検出したときの周波数成分を求める。そして、制御手段１０は、周波数分析した周波数成分と、上記算出した歩幅とを対応付けて周波数成分・歩幅記憶手段１５に記憶させる。
【００３３】
そして、制御手段１０は、ナビゲーション装置１がＧＰＳ受信機１１によってＧＰＳ信号が受信できない場所にある場合や、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度のみが異常の場合に、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度を周波数分析し、周波数成分・歩幅記憶手段１５に記憶に記憶した各周波数成分に対応した歩幅の中から、一致する周波数成分に対応する歩幅を検出する。歩幅が検出されると、さらに制御手段１０は、検出された歩幅を用いて歩行距離を算出する。
【００３４】
この歩行距離の算出は、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上であった回数、すなわち、歩行した回数（歩数）をカウントし、カウントした歩数と検出された歩幅に基づき算出することが可能である。
【００３５】
また、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上であった場合毎、すなわち、一歩を検出した場合毎に、周波数分析を行い、歩行者の一歩を検出したときの周波数成分を求め、周波数成分・歩幅記憶手段１５に記憶に記憶した各周波数成分に対応した歩幅の中から、一致する周波数成分に対応する歩幅を検出して、検出した歩幅を積算することで歩行距離が算出されてもよい。この構成によれば、一歩を検出する毎に、歩幅が算出されるため、より正確な歩行距離を求めることができる。
【００３６】
また、制御手段１０は、入力手段１７の操作により出発地点や目的地点が指定されると、地図記憶手段１４に記憶されている道路データを参照し、出発地点から目的地点に至るまでの案内経路を探索し、案内経路データを作成する経路探索機能を備えている。制御手段１０によって探索された案内経路は、表示手段１８によって現在位置周辺の地図画像と共に表示され、目的地点までの案内に用いられる。
【００３７】
この案内経路の探索は、現在位置または入力手段１７を介して指定された出発地に対応するノードから指定された目的地に対応するノードまでに至るリンクとノードを、ダイクストラ法などの各種の手法によって探索し、リンク長（リンクコスト）や所要時間などを累積し、総リンク長または総所要時間などが最短となる経路を案内経路とし、当該経路に属するノードやリンクを案内経路データとするものである。
【００３８】
制御手段１０は、探索された案内経路データと、ＧＰＳ受信機１１によって検出された現在位置あるいは制御手段１０によって算出された歩行距離に基づいて推定された現在位置とを比較し、現在位置において必要とされるガイダンスを音声出力手段１６から音声出力する。
【００３９】
音声出力手段１６は、ナビゲーション装置１における各種音声ガイダンスの報知を行う。入力手段１７は、操作ボタンやタッチパネルなどにより構成され、ナビゲーション装置１の各種機能を操作したり、所要の数値や文字を入力したりするものである。
【００４０】
表示手段１８は、ＬＣＤなどのディスプレイパネルから構成される表示画面を備えた表示ユニットであり、制御手段１０によって画像メモリに描画された地図画像や案内経路、ＧＰＳ受信機１１で決定した現在位置などを表示する。
【００４１】
次に、本発明の実施例におけるナビゲーション装置１の動作について説明する。図２は、本発明の実施例における歩幅と周波数成分の対応を記憶する処理の手順を示すフローチャートであり、図３は、本発明の実施例における歩幅検出処理の手順を示すフローチャートである。なお、図２および図３に示す処理は、制御手段１０がＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することで実現される。
【００４２】
まず、ステップＳ２０１の処理において、制御手段１０は、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。上下方向の加速度が閾値以上でなければ元に戻り、閾値以上であると判断されれば、ステップＳ２０２に進み、歩行者の一歩当たりにかかる時間を検出する。
【００４３】
ステップＳ２０２の処理では、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上となってから次に同じ閾値以上の加速度が検出されるまでの時間として歩行者の一歩当たりにかかる時間を検出する。
【００４４】
そして、ステップＳ２０３では、制御手段１０は、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度に基づいて一歩を歩いた際の速度を算出する。
【００４５】
次に、ステップＳ２０４において、制御手段１０は、ステップＳ２０２の処理において検出された歩行者の一歩当たりにかかる時間と、ステップＳ２０３の処理において算出された一歩の速度とに基づいて、歩行者の歩幅を算出する。
【００４６】
次に、ステップＳ２０５において、制御手段１０は、ステップＳ２０１において検出された加速度を周波数分析し、周波数成分を求める。そして、ステップＳ２０６において、制御手段１０は、ステップＳ２０４において算出した歩幅と、ステップＳ２０５において求めた周波数成分とを対応付けて周波数成分・歩幅記憶手段１５に記憶させる。
【００４７】
その後、ナビゲーション装置１がＧＰＳ受信機１１によってＧＰＳ信号が受信できない場所にある場合や、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度のみが異常の場合に、図３のステップＳ３０１の処理において、制御手段１０は、加速度センサ１２によって検出される上下方向の加速度が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。上下方向の加速度が閾値以上でなければ元に戻り、閾値以上であると判断されれば、ステップＳ３０２に進み、制御手段１０は、加速度センサ１２において検出された加速度を周波数分析し、周波数成分を求める。
【００４８】
なお、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度が異常か否かの判定は、例えば、ＧＰＳ受信機１１によってＧＰＳ信号が受信でき、現在位置が検出される場合、前回、検出された現在位置と今回検出された現在位置とに変動がない場合に、進行方向の加速度が所定値以上であった場合などに、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度が異常と判定することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ３０３では、制御手段１０は、ステップＳ３０２において周波数分析した周波数成分と、周波数成分・歩幅記憶手段１５に記憶に記憶した各周波数成分とを比較し、ステップＳ３０４の処理において、制御手段１０は、ピーク値が一致する周波数成分があるか否かを判定し、一致する周波数成分がある場合にはステップＳ３０５の処理に進み、一方、一致する周波数成分がない場合にはステップＳ３０６の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ３０５では、制御手段１０は、一致した周波数成分と対応付けられた歩幅を検出し、検出された歩幅を用いて歩行距離を算出する。また、ステップＳ３０６では、予め定められた所定値あるいは前回の値を歩幅とし、この歩幅を用いて歩行距離を算出する。
【００５１】
以上説明したように本発明に係るナビゲーション装置によれば、ナビゲーション装置１がＧＰＳ受信機１１によってＧＰＳ信号が受信できない場所にある場合や、加速度センサ１２によって検出される進行方向の加速度のみが異常の場合でも正確な歩行距離を算出することができるため、各ユーザにとって利便性の高いナビゲーション装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１    ：ナビゲーション装置
１０  ：制御手段
１１  ：ＧＰＳ受信機
１２  ：加速度センサ
１３  ：ジャイロセンサ
１４  ：地図記憶手段
１５  ：周波数成分・歩幅記憶手段
１６  ：音声出力手段
１７  ：入力手段
１８  ：表示手段
【図１】
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【図２】
2011179869.tif 000004
【図３】
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