(57)【要約】【課題】検出された歩数に歩幅データを掛け合わせることで自律航法機能における移動量の計測を行うとともに、任意の移動経路を移動しながらＧＰＳによる測位を間欠的に行って、上記の歩幅データを補正することのできる測位装置、測位方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】自律航法機能の測位が行われる移動経路（Ｔ１）の後端地点でＧＰＳによる測位を行い、この後端地点におけるＧＰＳによる測位結果（Ｂ）と自律航法機能による測位結果（Ｂ１）との差異量を表わすベクトル（Ｖｂ）に基づき、自律航法機能により求められた移動経路（Ｔ１）の情報を補正し、さらに、自律航法機能により計測された移動経路（Ｔ１）の総移動量と、補正された移動経路（Ｔ２）の経路長との比較に基づいて、自律航法機能の演算処理で使用する歩幅データの補正を行う。【選択図】図４
2011058896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置を測定可能な測位手段と、
移動方向を計測する方向計測手段と、
歩行動作の検出と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測手段と、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測手段の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法手段と、
前記自律航法手段の測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法手段による測位結果との差異に基づき、前記自律航法手段により求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正手段と、
前記移動量計測手段により計測された前記移動経路の総移動量と、前記移動経路補正手段の補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記移動経路補正手段は、
前記第１地点における前記自律航法手段と前記測位手段との測位結果の差異量に、前記基準地点からの移動量に応じた比率を乗じた変位量を、前記自律航法手段により求められた各地点の位置情報に付加することで、前記移動経路中の各地点の位置情報を補正することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
前記移動経路補正手段は、
前記第１地点における前記自律航法手段と前記測位手段との測位結果の差異量に、前記基準地点からの距離に応じた比率を乗じ、且つ、前記基準地点を中心とした前記第１地点からの角度変位に応じた回転量を付加した変位量を、前記自律航法手段により求められた各地点の位置情報に付加することで、前記移動経路中の各地点の位置情報を補正することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項４】
前記移動経路補正手段は、
前記自律航法手段の位置情報に基づき求められる前記基準地点から前記第１地点までの直線距離と、前記測位手段の位置情報に基づき求められる前記基準地点から前記第１地点までの直線距離との比率を、前記移動量計測手段により求められた前記移動経路の総移動量に乗ずることで、当該移動経路の総移動量を補正することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項５】
現在位置を測定可能な測位手段、移動方向を計測する方向計測手段、歩行動作の検出と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測手段からの情報に基づき、移動経路中の各地点の位置情報を求める測位方法において、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測手段の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法ステップと、
前記自律航法ステップの測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法ステップによる測位結果との差異に基づき、前記自律航法ステップにより求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正ステップと、
前記移動量計測手段により計測された前記移動経路の総移動量と、前記経路補正ステップの補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正ステップと、
を含むことを特徴とする測位方法。
【請求項６】
現在位置を測定可能な測位手段、移動方向を計測する方向計測手段、歩行動作の検出を行う歩行動作検出手段から、それぞれ情報を入力可能なコンピュータに、
前記歩行動作検出手段により検出される歩行動作の回数と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測機能と、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測機能の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法機能と、
前記自律航法機能の測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法機能による測位結果との差異に基づいて、前記自律航法機能により求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正機能と、
前記移動量計測機能により計測された前記移動経路の総移動量と、前記経路補正機能の補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正機能と、
を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自律航法機能を備えた測位装置、測位方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＧＰＳ（全地球測位システム）による現在位置の測定と、自律航法センサによる移動量および移動方向の計測とを組み合わせることで、ＧＰＳ衛星の電波の届かないところでも移動経路に沿った各地点の位置情報を継続的に取得していくことのできる自律航法機能を備えたナビゲーション装置がある。
【０００３】
また、自律航法機能において、加速度センサで歩行体の上下動を検出することで歩数を求め、別に与えられている歩幅データと歩数とを掛け合わせることで歩行体の移動量を計測する技術も以前より実用化されている。
【０００４】
従来、歩行体用の自律航法機能を備えた測位装置において、自律航法機能により求められた一定区間の移動距離と、ＧＰＳにより測定された同一区間の経路長とを比較することで、歩幅データの誤差を求めてこれを補正する技術が提案されている。（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９４０３３号公報（段落００５２）
【特許文献２】特開２００６−２２０６５３号公報（段落００４２−００４３）
【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、上記従来の歩幅データの補正技術では、ＧＰＳの測位を連続的に行って一定区間の正確な歩行距離を求める必要があったり、或いは、ＧＰＳの測位を２つの地点で間欠的に行うとともに、これら２地点間を直線状に歩行して、その間の正確な移動距離を求めなければならないといった制約が課されていた。
【０００７】
この発明の目的は、上記のような制約が課されることなく、任意の移動経路を移動しながら、測位手段による現在位置の測定を間欠的に行って、歩幅データの補正を行うことのできる測位装置、測位方法、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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、
移動方向を計測する方向計測手段と、
歩行動作の検出と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測手段と、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測手段の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法手段と、
前記自律航法手段の測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法手段による測位結果との差異に基づき、前記自律航法手段により求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正手段と、
前記移動量計測手段により計測された前記移動経路の総移動量と、前記移動経路補正手段の補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正手段と、
を備えたことを特徴とする測位装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記移動経路補正手段は、
前記第１地点における前記自律航法手段と前記測位手段との測位結果の差異量に、前記基準地点からの移動量に応じた比率を乗じた変位量を、前記自律航法手段により求められた各地点の位置情報に付加することで、前記移動経路中の各地点の位置情報を補正することを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記移動経路補正手段は、
前記第１地点における前記自律航法手段と前記測位手段との測位結果の差異量に、前記基準地点からの距離に応じた比率を乗じ、且つ、前記基準地点を中心とした前記第１地点からの角度変位に応じた回転量を付加した変位量を、前記自律航法手段により求められた各地点の位置情報に付加することで、前記移動経路中の各地点の位置情報を補正することを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記移動経路補正手段は、
前記自律航法手段の位置情報に基づき求められる前記基準地点から前記第１地点までの直線距離と、前記測位手段の位置情報に基づき求められる前記基準地点から前記第１地点までの直線距離との比率を求め、この比率を前記移動量計測手段により求められた前記移動経路の総移動量に乗ずることで、当該移動経路の総移動量を補正することを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段、移動方向を計測する方向計測手段、歩行動作の検出と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測手段からの情報に基づき、移動経路中の各地点の位置情報を求める測位方法において、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測手段の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法ステップと、
前記自律航法ステップの測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法ステップによる測位結果との差異に基づき、前記自律航法ステップにより求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正ステップと、
前記移動量計測手段により計測された前記移動経路の総移動量と、前記経路補正ステップの補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正ステップと、
を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段、移動方向を計測する方向計測手段、歩行動作の検出を行う歩行動作検出手段から、それぞれ情報を入力可能なコンピュータに、
前記歩行動作検出手段により検出される歩行動作の回数と歩幅を示す歩幅情報とに基づき歩行による移動量を計測する移動量計測機能と、
前記測位手段の測位により得られた基準地点の位置情報に、前記方向計測手段および前記移動量計測機能の計測により得られた移動情報を積算していくことで、移動経路中の各地点の位置情報を求める自律航法機能と、
前記自律航法機能の測位が行われる任意の移動経路中の第１地点で前記測位手段の測位を行って、当該第１地点における前記測位手段による測位結果と前記自律航法機能による測位結果との差異に基づいて、前記自律航法機能により求められた当該移動経路の情報を補正する移動経路補正機能と、
前記移動量計測機能により計測された前記移動経路の総移動量と、前記経路補正機能の補正が反映された前記移動経路の経路長との比較に基づいて、前記歩幅情報を補正する歩幅情報補正機能と、
を実現させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に従うと、移動量の計測によって求められた任意の移動経路の経移動量と、測位手段の測位結果に基づき補正されたこの移動経路の経路長とを比較することで、歩幅情報を補正するようになっているので、任意の移動経路を移動しながら測位手段の測位を間欠的に行って歩幅情報の補正を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態のナビゲーション装置の全体を示すブロック図である。
【図２】ＲＡＭに記憶される位置測定用の制御データを示すデータチャートである。
【図３】移動履歴データ記憶部の移動履歴データを示すデータチャートである。
【図４】移動経路上の各地点の位置データを補正する第１の補正方法を説明する図である。
【図５】移動経路上の各地点の位置データと経路長とを補正する第２の補正方法を説明する図である。
【図６】ＣＰＵにより実行される歩行測位処理の処理手順を示すフローチャートの前半部である。
【図７】同、フローチャートの後半部である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態である測位装置としてのナビゲーション装置１の全体を示すブロック図である。
【００１８】
この実施の形態のナビゲーション装置１は、歩行者を対象とした自律航法に基づく連続的な測位と、ＧＰＳを利用した間欠的な測位とを行って、移動経路上の各地点の位置データを求めて移動履歴データとして蓄積していく装置である。以下、自律航法用センサ（３軸地磁気センサ１５や３軸加速度センサ１６）を用いた自律航法による測位を自律航法測位、ＧＰＳを利用した測位をＧＰＳ測位と呼ぶ。
【００１９】
このナビゲーション装置１は、図１に示すように、装置の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、ＣＰＵ１０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ１１と、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ１２と、測位手段としてＧＰＳ（全地球測位システム）衛星から送られる信号を受信するためのＧＰＳ受信アンテナ１３およびＧＰＳ受信部１４と、自律航法用センサである３軸地磁気センサ１５、３軸加速度センサ１６および気圧センサ１７と、各種の情報表示や画像表示を行う表示部１８と、各部に動作電圧を供給する電源１９と、自律航法測位に必要なデータ処理や演算処理を専用に行う自律航法制御処理部２０と、自律航法制御処理部２０により得られた位置データの補正演算を専用に行う自律測位データ補正処理部２１と、移動経路に沿った一連の位置データが蓄積されていく移動履歴データ記憶部２２と、地図データが格納されている地図データベース２３と、現在時刻を計時する計時部２５と、外部から操作指令を入力する操作部２６等を備えている。
【００２０】
ＧＰＳ受信部１４は、ＣＰＵ１０からの動作指令に基づき、ＧＰＳ受信アンテナ１３を介して受信される信号の復調処理等を行ってＧＰＳ衛星の各種送信データをＣＰＵ１０に送る。ＣＰＵ１０は、これらのＧＰＳ衛星の送信データに基づき所定の測位演算を行うことで、現在位置を表わす位置データを取得することができる。
【００２１】
３軸地磁気センサ１５は３軸方向の地磁気の大きさをそれぞれ検出するセンサであり、３軸加速度センサ１６は３軸方向の加速度をそれぞれ検出するセンサである。また、気圧センサ１７は、ビルや山などを移動する際の高低差を求めるために気圧を検出するセンサである。
【００２２】
自律航法制御処理部２０は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するためのものであり、所定のサンプリング周期で３軸地磁気センサ１５と３軸加速度センサ１６の計測データをＣＰＵ１０を介して入力し、これらの計測データからナビゲーション装置１の移動方向と移動量とを算出していく。さらに、ＣＰＵ１０から供給される基準地点の位置データに、上記算出された移動方向および移動量からなるベクトルデータを積算していくことで、移動経路上の各地点の位置データを求めてＣＰＵ１０に供給する。
【００２３】
詳細には、自律航法制御処理部２０は、３軸地磁気センサ１５の出力に現れる歩行時特有の出力変動パターンから移動方向を算出する。また、３軸加速度センサ１６の出力からナビゲーション装置１の上下動の認識処理を行い、この上下動から歩数を求めて歩幅データと乗算することで、歩行による移動量を算出する。また、これら移動方向と移動量の算出に加えて、気圧センサ１７の出力値の変化から高さ方向の移動量についても算出する。
【００２４】
自律測位データ補正処理部２１は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するための演算装置であり、自律航法制御処理部２０によって算出されて移動履歴データ記憶部２２に記憶されている移動経路中の各地点の位置データに対して、間欠的に行われるＧＰＳ測位の結果に基づく補正演算を行うものである。この補正演算の内容については後に詳述する。
【００２５】
ＲＯＭ１２には、継続的な自律航法測位と間欠的なＧＰＳ測位とにより移動経路上の各地点の位置データを取得していく歩行測位処理のプログラムが格納されている。このプログラムは、ＲＯＭ１２に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してＣＰＵ１０が読み取り可能な、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムがキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線を介してナビゲーション装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。
【００２６】
図２には、ＲＡＭ１１に記憶される位置測定用の制御データを表わしたデータチャートを示す。
【００２７】
ＲＡＭ１１には、移動経路上の各地点の位置データを取得していく歩行測位処理に必要な制御データとして、図２の各データが記憶される。すなわち、第１基準地点の記憶領域１１ａには、間欠的に行われるＧＰＳ測位のうち、一回前のＧＰＳ測位により得られた位置データが記憶される。第２基準地点の記憶領域１１ｂには、間欠的に行われるＧＰＳ測位のうち、直近のＧＰＳ測位により得られた位置データが記憶される。また、記憶領域１１ｃには、直近のＧＰＳ測位が行われた基準地点から現在地点までの自律航法測位により求められたトータルの移動量が記憶される。記憶領域１１ｄには、予めユーザにより設定入力された平均的な歩幅を表わす歩幅データ、或いは、その後に補正された歩幅を表わす歩幅データが記録される。
【００２８】
図３には、移動履歴データ記憶部２２に記憶される移動履歴データの一例を表わしたデータチャートを示す。
【００２９】
移動履歴データ記憶部２２は、例えばＲＡＭまたは不揮発性メモリなどにより構成され、図３に示すような移動履歴データが記録される。移動履歴データは、装置移動中の歩行測位処理によって取得された位置データが順次登録されるものである。また、移動履歴データには、一連の位置データに付随して、位置データの取得順序を表わすインデックスナンバー「Ｎｏ．」と、位置データが取得されたときの時刻を表わす時刻データと、位置データが補正済みのものか否かを表わす補正フラグ等が、それぞれ登録されるようになっている。
【００３０】
次に、上記構成のナビゲーション装置１における歩行測位処理と、その中で実行される移動履歴データの補正処理および歩幅データの補正処理について説明する。
【００３１】
図４には、移動経路上の各地点の位置データを補正する第１の補正方法を表わした説明図を示す。同図中、Ｔ１は補正前の一連の位置データに対応する軌跡、Ｔ２は補正後の一連の位置データに対応する軌跡である。
【００３２】
歩行測位処理は、現在位置の計測と位置情報の記録とを継続的に行って、図２の移動履歴データを形成していく処理である。この歩行測位処理では、ＧＰＳ測位が間欠的に行われるとともに、その間に自律航法測位が連続的に行われて、移動経路上の各地点の位置データが取得されていく。
【００３３】
ＧＰＳ測位により間欠的に取得される位置データは、自律航法測位に必要な基準地点の位置データを与えるとともに、自律航法測位によって算出された他の地点の位置データを補正するためにも使用される。
【００３４】
図４の例は、ユーザが第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂへ道なりに移動し、且つ、第１基準地点Ａと第２基準地点ＢとでＧＰＳ測位が間欠的に２回行われる間の歩行測位処理の例を示している。詳細には、先ず、移動経路の始端である第１基準地点ＡにおいてＧＰＳ測位が行われ、続いて、ナビゲーション装置１を持ったユーザが道なりに進んで第２基準地点Ｂに移動する間、自律航法測位が連続的に行われる。自律航法測位により算出された一連の位置データは補正前データとして移動履歴データ記憶部２２に蓄積される。この一連の位置データに対応する地点を地図上に示したものが軌跡Ｔ１である。
【００３５】
自律航法測位では、予め設定された歩幅データを用いて、計測された歩数に歩幅データを乗算することで移動量を求めている。そのため、歩幅データに一定の誤差が含まれていると、移動量の計測結果にも一定の誤差が生じてくる。また、自律航法測位では、移動方向の計測にも誤差が生じる。これらの誤差は移動経路を進むに従って継続的に蓄積されていくことから、軌跡Ｔ１の誤差は第２基準地点Ｂに近づくに従って大きくなっている。
【００３６】
歩行測位処理においては、自律航法測位が継続的に行われて所定時間が経過すると、次のＧＰＳ測位が行われる。図４の例では、ユーザが第２基準地点Ｂを通過するタイミングでＧＰＳ測位が行われている。また、軌跡Ｔ１の終端の地点Ｂ１がこの時点で自律航法測位により求められた位置データに対応した地点である。
【００３７】
歩行測位処理で間欠的なＧＰＳ測位が行われたら、先ず、このＧＰＳ測位により取得された位置データに基づき、移動履歴データ記憶部２２に記録された自律航法測位の位置データのうち第２基準地点Ｂに対応する位置データについて修正処理が行われる。すなわち、地点Ｂ１を表わす自律航法測位の位置データが、第２基準地点Ｂを表わすＧＰＳ測位の位置データに修正される。さらに、このとき、ＣＰＵ１０により、これら両方の位置データの差異量として地点Ｂ１から第２基準地点Ｂに向うベクトルＶｂが求められる。
【００３８】
ベクトルＶｂが求められたら、次に、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂまでの自律航法測位によって求められている移動履歴データの補正処理を行う。
【００３９】
［第１の補正方法］
第１の補正方法においては移動履歴データの補正処理を次のように行う。例えば、図４の地点Ｘ１の位置データについて説明すれば、この地点Ｘ１に対応する位置データを、次式（１）により、地点Ｘ２を表わす位置データへと補正する。
Ｘ２＝ Ｘ１ ＋ （Ｌｘ ／ Ｌ０）× Ｖｂ      ・・・  （１）
ここで、Ｘ２，Ｘ１は補正前と補正後の位置データであり、地点を表わす記号（Ｘ２，Ｘ１）と同一の記号を用いている。また、Ｌ０は軌跡Ｔ１に沿った第１基準地点Ａから地点Ｂまでの経路長、Ｌｘは軌跡Ｔ１に沿った第１基準地点Ａから補正対象地点Ｘ２までの経路長である。経路長Ｌ０，Ｌｘは、自律航法測位の際に移動量を積算しておくことで求めて、各位置データと対応させて記憶させておくようにすると良い。或いは、移動経路に沿った各位置データが比較的細かな間隔で取得されている場合には、補正演算時に一連の位置データから各位置データの前後の差分量を積算して求めるようにしても良い。
【００４０】
１つの位置データが補正されたら、この補正された位置データが移動履歴データ記憶部２２の補正前の位置データに上書きされて記憶される。また、この位置データに対応する補正フラグが補正済みを表わす値“１”に変更される。
【００４１】
このような位置データの補正が、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂにかけて軌跡Ｔ１を表わす一連の位置データに対して行われる。それにより、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂにかけた補正後の位置データを得ることができる。図４において、この補正後の位置データに対応する地点を地図上に示したものが軌跡Ｔ２である。この軌跡Ｔ２は、補正前の軌跡Ｔ１と比較して、道なりに移動した実際の移動経路に近づいたものとなっている。
【００４２】
上記のように移動経路上の各地点の位置データが補正されたら、次に、この補正後の位置データを用いて歩幅データの補正処理を行う。
【００４３】
歩幅データの補正は、次式（２）に示すように、補正後の位置データに基づき得られる軌跡Ｔ２の経路長ＣＴ２と、自律航法測位により得られた補正前の軌跡Ｔ１の経路長ＣＴ１との比率を、補正前の歩幅データＷＨ１に乗算することで行われる。この計算結果が補正後の歩幅データＷＨ２となる。
ＷＨ２＝ ＷＨ１ ×（ ＣＴ１ ／ ＣＴ２ ）    ・・・    （２）
歩幅データの誤差は、そのまま移動経路の経路長の誤差として現れるはずであるから、上記のように補正前後の経路長の比率を元の歩幅データに掛け合わせることで、誤差の除去された補正後の歩幅データを求めることができる。
【００４４】
補正された歩幅データは、ＲＡＭ１１中の記憶領域１１ｄに書き込まれて、次の自律航法測位から使用されることになる。
【００４５】
上記のような移動履歴データと歩幅データの補正が済んで、さらに、歩行測位処理が継続される場合には、基準地点が一つずつずらされた上で、上記と同様の自律航法測位と間欠的なＧＰＳ測位とが繰り返される。間欠的なＧＰＳ測位が行われた際には、上記と同様に、自律航法測位により取得された移動履歴データを補正する処理と、補正前後の経路長の比較２予基づき歩幅データを補正する処理も同様に行われる。そして、最終的に精度の高められた各地点の位置データが得られるようになっている。
【００４６】
また、この実施形態の歩行計測処理では、上記の移動履歴データの蓄積とともに、現在位置の表示が表示部１８の地図画像上にリアルタイムで行われるようになっている。そのため、当初設定されていた歩幅データに大きな誤差が含まれていて、自律航法測位によって求められた現在位置が比較的不正確なものであっても、一度、歩幅データの補正が行われることで、その後の自律航法測位の精度が上がって、リアルタイムでの現在位置の表示もその後に正確に行われるようになっている。
【００４７】
なお、位置データの補正方法は、上記の例に限られるものでない。例えば、次の演算式（３）に示すように、上述の式（２）の補正項目と、その他の補正項目とを合成させて用いることもできる。
Ｘ２＝ Ｘ１ ＋ ｇ１（Ｌｘ ／ Ｌ０）× Ｖｂ ＋ ｇ２（Δｔｘ ／ Δｔ０）× Ｖｂ
＋  ｇ３（その他の補正項目）・・・  （３）
ここで、Ｘ２、Ｘ１は、地点Ｘ２，Ｘ１を表わす位置データ、Δｔ０は第１基準地点Ａから地点Ｂ１までの移動にかかった時間長、Δｔｘは第１基準地点Ａから地点Ｘ２までの移動にかかった時間長である。また、ｇ１〜ｇ３は重み付け係数であり、例えば、第２基準地点Ｂの補正後の位置データがＧＰＳ測位の位置データと同値となるように設定される。
【００４８】
このような補正処理によれば、右辺２項目の補正項によって移動距離に伴って蓄積されていく誤差が有効に修正され、３項目の補正項によって時間経過に伴って蓄積されていく測定誤差が有効に修正される。また、その他の誤差を有効に修正できる補正項があれば、４項目以降に付加することで、その他の誤差も有効に修正することができる。重み付け係数ｇ１〜ｇ３は、各誤差が含まれる割合に応じて適宜設定すれば良い。
【００４９】
［第２の補正方法］
第２の補正方法は、自律航法測位における移動量の計測値に常に一定の割合で誤差が含まれるような場合に、この誤差を有効に除去することが可能なものである。
【００５０】
図５には、移動経路上の各地点の位置データと経路長とを補正する第２の補正方法の説明図を示す。図５の例は、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂまで「コ」の字状の移動経路に沿って移動し、自律航法測位によって軌跡Ｔ１の位置データが取得され、さらに、この移動経路の終端地点Ｂ１でＧＰＳ測位が行われて第２基準地点Ｂの位置データが取得された場合を示している。
【００５１】
第２の補正方法においても、ＧＰＳ測位により第２基準地点Ｂの位置データが得られたら、この位置データで移動経路の終端地点Ｂ１の位置データを修正するとともに、これら終端地点Ｂ１の位置データと第２基準地点Ｂの位置データの差異量を表わすベクトルＶｂを求める。そして、このベクトルＶｂが求められたら、自律航法測位により求められた軌跡Ｔ１の各地点の位置データを、次式（４）により補正する。
Ｘ２＝ Ｘ１ ＋ Ｖｘ
｜Ｖｘ｜＝ ｜Ｖｂ｜×（ ＬＡＸ１ ／ ＬＡＢ１）
Ｖｘの方向 ＝ Ｖｂの方向 ＋ θｘ                ・・・  （４）
【００５２】
ここで、Ｘ１は軌跡Ｔ１上の補正対象の位置データ、Ｘ２は補正後の位置データ、Ｖｘは補正対象地点の変位ベクトル、ＬＡＢ１は線分Ａ・Ｂ１の長さ、ＬＡＸ１は線分Ａ・Ｘ１の長さ、θｘは線分Ａ・Ｂ１と線分Ａ・Ｘ１とのなす角度である。
【００５３】
図５の地点Ｘ１の位置データを補正する場合について詳細に説明すれば、先ず、第２基準地点Ｂの差異量を表わすベクトルＶｂを、第１基準地点Ａから地点Ｘ１までの直線距離（ＬＡＸ１）に応じた割合（ ＬＡＸ１ ／ ＬＡＢ１）でその大きさを変化させ、且つ、このベクトルＶｂの向きを第１基準地点Ａを中心とした地点Ｂ１から地点Ｘ１までの変位角度θｘだけ変化させて、地点Ｘ１に対応する変位ベクトルＶｘを求める。そして、この変位ベクトルＶｘを地点Ｘ１の位置データに加算することで、補正後の地点Ｘ２の位置データを算出する。
【００５４】
このような補正演算が、自律航法測位によって求められた軌跡Ｔ１の各地点の位置データに対して行われることで、図５の軌跡Ｔ２の位置データが取得される。
【００５５】
自律航法測位の誤差がランダムなものでなく、移動量の計測値に常に一定の割合（例えば−３０％）で誤差が含まれ、且つ、方位の計測値に常に一定のオフセット（例えば３度）が含まれるという条件を付加して、仮に軌跡Ｔ２に沿った移動を行って自律航法測位を行った場合を考察してみれば、確かに自律航法測位によって軌跡Ｔ１の位置データが得られることを検証することができる。それゆえ、この第２の補正方法により上記のような自律航法測位の誤差が有効に除去されることが分かる。
【００５６】
次に、第２の補正方法における経路長の補正演算と歩幅データの補正処理について説明する。補正後の軌跡Ｔ２の経路長は、上記補正された位置データに基づき軌跡Ｔ２の経路長を算出することで求めることができる。しかしながら、ここでは、もっと簡単に補正前の軌跡Ｔ１の経路長から補正後の軌跡Ｔ２の経路長を直接的に求める方法を説明する。
【００５７】
第２の補正方法を採用した補正処理では、次式（５）に示すように、補正前の軌跡Ｔ１の経路長ＣＴ１に、第１基準地点Ａから地点Ｂ１までの直線距離ＬＡＢ１と、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂ（地点Ｂ１）までの直線距離ＬＡＢとの比率を乗算することで、補正後の軌跡Ｔ２の経路長ＣＴ２を求める。
ＣＴ２ ＝ ＣＴ１ ×（ＬＡＢ ／ ＬＡＢ１）        ・・・  （５）
【００５８】
図５から分かるように、自律航法測位に上述した一律の誤差が常に含まれる場合、補正前の軌跡Ｔ１と補正後の軌跡Ｔ２とは、一方を拡大又は縮小することで合同となりえる図形になっている。さらに、この軌跡Ｔ１，Ｔ２の拡大・縮小の比率は、例えば線分ＡＢと線分Ａ・Ｂ１など、補正前と補正後の対応する２つの線分の比で表わされる。それゆえ、上記式（５）の補正式によって、補正前の軌跡Ｔ１の経路長から補正後の軌跡Ｔ２の経路長が求まることが分かる。
【００５９】
この経路長の補正方法によれば、第１基準地点Ａから第２基準地点Ｂまでの移動経路の各地点の位置データを使用することなく、補正後の軌跡Ｔ１の経路長を求めることが可能になっている。
【００６０】
そして、上記のように補正前の経路長ＣＴ１と補正後の経路長ＣＴ２とが求められたら、これらに基づき、上述した式（２）によって、補正前の歩幅データＷＨ１から補正後の歩幅データＷＨ２を求める。そして、この歩幅データＷＨ２がＲＡＭ１１の記憶領域１１ｄに記憶されて、その後の自律航法測位で使用されることになる。
【００６１】
［歩行測位処理の制御手順］
図６と図７には、ＣＰＵ１０により実行される歩行測位処理のフローチャートを示す。
【００６２】
以下、上記第２の補正方法を採用した歩行測位処理の制御手順を詳細に説明する。この歩行測位処理は、例えば、操作部２６を介して歩行測位処理の開始指令が外部から入力された場合に開始される。歩行測位処理が開始されると、ＣＰＵ１０は、先ず、ＧＰＳ受信部１４を作動させてＧＰＳ衛星からの信号の受信処理を行わせ（ステップＳ１）、次いで、ＧＰＳ衛星からの受信データに基づき測位演算を行って基準地点の位置データを求める（ステップＳ２）。
【００６３】
基準地点の位置データを求めたら、先ず、ＲＡＭ１１上に設定された記憶領域１１ｂに第２基準地点の位置データが記憶されているか判別し（ステップＳ３）、あればこの第２基準地点の位置データをＲＡＭ１１上に設定された記憶領域１１ａに移して（ステップＳ４）、次のステップＳ５に移行する。一方、第２基準地点の位置データが記憶されていなければ、そのままステップＳ５にジャンプする。ステップＳ５では、ステップＳ２で算出されたＧＰＳ測位の位置データをＲＡＭ１１上に設定された記憶領域１１ｂに記憶する。
【００６４】
これらのステップＳ３〜Ｓ５の処理は、ＧＰＳ測位が間欠的に行われるごとに、基準位置の位置データを一つずつずらして、今回実行されたＧＰＳ測位の位置データを第２基準位置の位置データとし、一つ前に実行されたＧＰＳ測位の位置データを第１基準位置の位置データとするための処理である。
【００６５】
続いて、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１上に設定された記憶領域１１ａに第１基準地点の位置データが記憶されているか判別する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、歩行測位処理の開始直後でまだ一回目のＧＰＳ測位しか行われていないか、或いは、２回目以降のＧＰＳ測位が行われているかを判別するための処理である。
【００６６】
ステップＳ６の判別処理の結果、第１基準地点の位置データがなければ、まだ一回目のＧＰＳ測位しか行われていないと判断できるので、そのままステップＳ１１に移行する。一方、第１基準地点の位置データがあれば、２回目以降のＧＰＳ測位が行われていると判断できるので、補正処理を行うためにステップ７に移行する。
【００６７】
ステップＳ７に移行したら、先ず、自律航法測位により求められている現在地点の位置データ（ステップＳ１２〜Ｓ１５で直前に測定および記憶された位置データ）を、ＧＰＳ測位の結果である第２基準地点の位置データへ補正する（ステップＳ７）。このとき、補正フラグを補正済みの値に更新し、さらに、補正前と補正後の位置データの差を表わすベクトルＶｂのデータを算出してＲＡＭ１１上に保存する。
【００６８】
次いで、第１基準地点から自律航法測位によって計測および積算されてきた移動経路に沿った総移動量のデータに対して、上記第２の補正方法の数式（５）で示した補正演算を行って第１基準地点からの移動距離を補正する（ステップＳ８）。さらに、この補正を行ったら、補正前の移動距離と補正後の移動距離との比率を補正前の歩幅データに掛け合わせることで、ＲＡＭ１１の記憶領域１１ｄに記憶されている歩幅データについても補正する（ステップＳ９）。
【００６９】
歩幅データの補正が済んだら、続いて、移動履歴データ記憶部２２に記録されている一連の位置データの中に、補正前の位置データがあるかを補正フラグの値から確認し（ステップＳ１０）、有れば自律測位データ補正処理部２１にコマンドを出力して、補正前の一連の位置データに対して上記数式（４）で示した補正演算を行わせる（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１０の確認処理で、補正前の位置データがなければ、そのままステップＳ１２に移行する。
【００７０】
ステップＳ１２に移行すると、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１２〜Ｓ１７のループ処理によって自律航法測位の処理を繰り返し行う。すなわち、自律航法制御処理部２０に３軸地磁気センサ１５の検出データを送って進行方向を計測させ（ステップＳ１２）、これと並行して自律航法制御処理部２０に３軸加速度センサ１６の検出データを送って歩数のカウントを行わせる（ステップＳ１３）。さらに、この歩数値とＲＡＭ１１の記憶領域１１ｄに記憶されている歩幅データとを掛け合わせることで歩行による移動量を計測させる（ステップＳ１４）。そして、自律航法制御処理部によりこの計測された移動方向および移動量を表わすベクトルデータを直前の位置データに加算させることで現在の位置データを算出させ、これを補正前の位置データとして記憶部２２の移動履歴データに登録する（ステップＳ１５）。なお、一定以上の移動がない場合にはこの移動履歴データへの登録は省略するようにしても良い。
【００７１】
自律航法制御処理部２０から位置データを取得したら、次に、ＣＰＵ１０は表示部１８に表示データを送って地図画像上に現在の位置データに対応する現在地点のポイント表示や移動軌跡の表示を行わせる（ステップＳ１２）。続いて、次のＧＰＳ測位の時間に達したか判別し（ステップＳ１３）、次のＧＰＳ測位の時間に達していなければステップＳ１２に戻って、ステップＳ１２〜Ｓ１７の自律航法測位の処理を繰り返す。一方、次のＧＰＳ測位の時間に達していれば、このステップＳ１２〜Ｓ１７のループ処理を抜けてステップＳ１に戻る。
【００７２】
上記の歩行測位処理によれば、ステップＳ１２〜Ｓ１７のループ処理により自律航法測位の処理が継続的に行われるとともに、ステップＳ１，Ｓ２の処理によって間欠的にＧＰＳ測位が実行される。さらに、ＧＰＳ測位が実行された際には、ステップＳ７〜Ｓ９の処理によって歩幅データの補正が行われて、それ以降の自律航法測位の精度が向上される。さらに、ステップＳ１０，Ｓ１１の補正処理によって自律航法測位により取得された位置データの補正が行われて、より正確な位置データが移動履歴データ記憶部２２に蓄積されていくようになっている。
【００７３】
以上のように、この実施形態のナビゲーション装置１、その測位方法、ならびに、歩行測位処理のプログラムによれば、ＧＰＳ測位が間欠的に行われた際に、自律航法測位によってそれ以前に求められた移動経路上の各地点の位置データが適宜補正されるので、自律航法測位に誤差が含まれる場合でも、ＧＰＳ測位の結果を反映した正確な位置データが記録されていくようになっている。
【００７４】
さらに、第２基準地点におけるＧＰＳ測位が行われた際、第１基準地点から第２基準地点までの移動距離について、補正前の距離とＧＰＳ測位の結果を反映した補正後の距離とが求められ、これらの比較に基づき歩幅データが適宜補正されるようになっている。従って、その後の自律航法測位により正確な測位が行われて、リアルタイムの現在位置の表示もより正確に行われるようになっている。
【００７５】
さらに、歩幅データを補正する際には、ＧＰＳ測位の結果が反映された移動経路の経路長を、自律航法測位により求められた移動経路の情報（総移動量または各地点の位値データ）を、ＧＰＳ測位の結果に基づき補正することで求めている。従って、歩幅データを補正するためにＧＰＳ測位を連続的に行った状態で一定区間を移動したり、ＧＰＳ測位を行う２地点間を直線状に進まなければならないといった制約がなく、任意の移動経路を移動しながら、ＧＰＳ測位を間欠的に行って、歩幅データの補正を行うことが可能になっている。
【００７６】
また、上述した第１の補正方法を採用した移動履歴データと歩幅データの補正処理によれば、自律航法測位で移動距離に伴って誤差が蓄積されていくような場合に、移動履歴データや歩幅データを適宜より正確な値に補正することが可能になっている。
【００７７】
また、上述した第２の補正方法を採用した移動履歴データと歩幅データの補正処理によれば、自律航法測位で常に一律の誤差が付加されていくような場合に、移動履歴データや歩幅データをより正確な値に補正することが可能になっている。
【００７８】
また、第２の補正方法を採用した歩幅データの補正処理の際、補正された移動履歴データから補正後の移動経路の経路長を求めるのではなく、自律航法測位によって求められた総移動長を数式（５）により直接的に補正して補正後の経路長を求めるようにしていることで、より簡単な演算処理で歩幅データを補正することが可能になっている。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、自律航法測位の演算や移動履歴データの補正演算を、自律航法制御処理部２０や自律測位データ補正処理部２１により実行させる例を示したが、これらの演算をＣＰＵ１０のソフトウェア処理により実現するようにしても良い。
【００８０】
また、上記実施形態では、現在位置を測位する測位手段として、ＧＰＳを利用した構成を例示したが、例えば、携帯電話の複数の基地局とそれぞれ通信を行うことで３点測量により測位を行う構成や、所定地点に設置されて当該地点の位置情報を送信する位置情報送信装置から位置情報を受信することでその地点の位置情報を得る構成など、その他の種々の構成を適用することができる。また、自律航法測位を行う構成として、３軸地磁気センサ、３軸加速度センサおよび気圧センサを例示したが、二次元方向の位置データが求められれば良いのであれは、気圧センサを省いても良いし、また、装置の天地の向きが一定となるものであれば、２軸の方位センサや２軸の加速度センサを用いることもできる。
【００８１】
また、上記実施形態では、自律航法測位で移動量を計測するのに歩幅データを固定値として扱った例を示したが、加速度センサにより検出される上下動の衝撃の大小に応じて歩幅データを大小に変化させて、この歩幅データと歩数とから移動量を求めるようにしても良い。この場合でも、基準となる歩幅データを本発明に係る補正処理によって適宜補正することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、ＧＰＳ測位を間欠的に実行する条件として、所定時間が経過した場合という条件を示したが、所定距離を移動した場合、或いは、ＧＰＳ衛星の電波が届かない場所に進入した後に電波が届く箇所に出た場合など、種々の条件を適用可能である。
【００８３】
また、図６および図７のフローチャートでは、第２の補正方法を採用した歩行測位処理を示したため、ＧＰＳ測位の結果が反映された移動経路の経路長を、補正前の経路長から直接的に補正する方法を例示しているが、自律航法測位によって得られた一連の位置データをＧＰＳ測位の結果に基づき補正した上で、この補正後の一連の位置データから補正後の移動経路の経路長を求めるようにしても良い。その他、実施形態で具体的に示した細部構成および細部方法は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１    ナビゲーション装置
１０  ＣＰＵ
１１  ＲＡＭ
１２  ＲＯＭ
１３  ＧＰＳ受信アンテナ
１４  ＧＰＳ受信部
１５  ３軸地磁気センサ
１６  ３軸加速度センサ
１８  表示部
２０  自律航法制御処理部
２１  自律測位データ補正処理部
２２  移動履歴データ記憶部
Ａ    第１基準地点
Ｂ    第２基準地点
Ｖｂ，Ｖｘ  ベクトル
Ｔ１  補正前の軌跡
Ｔ２  補正後の軌跡
ＬＡＸ１，ＬＡＢ１  第１基準地点からの直線距離
θｘ  変位角度
【図１】
2011058896.tif 000003
【図２】
2011058896.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011058896.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2011058896.tif 000009