(57)【要約】  ワイヤレス通信ネットワークにおいて使用されるように構成されたモバイルデバイスは、画像キャプチャデバイスと、モバイルデバイスの第1の向きを測定するように構成された少なくとも1つのセンサと、画像キャプチャデバイスおよび少なくとも1つのセンサに通信可能に結合され、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされた画像においてオブジェクトを識別し、モバイルデバイスの位置を使用して、モバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所を決定し、モバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所および画像を使用して、センサの補正を決定するように構成された、プロセッサとを含む。
2013531223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信ネットワークにおいて使用されるように構成されたモバイルデバイスであって、
画像キャプチャデバイスと、
前記モバイルデバイスの第1の向きを測定するように構成された少なくとも1つのセンサと、
前記画像キャプチャデバイスおよび前記少なくとも1つのセンサに通信可能に結合され、
前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされた画像においてオブジェクトを識別し、
前記モバイルデバイスの位置を使用して、前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの実際の場所を決定し、
前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの前記実際の場所および前記画像を使用して、前記センサの補正を決定する
ように構成された、プロセッサと
を含むモバイルデバイス。
【請求項２】
前記オブジェクトが天体であり、前記プロセッサが、前記モバイルデバイスの前記位置および現在時刻を使用して、前記モバイルデバイスに対する前記天体の前記実際の場所を決定するように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項３】
前記補正を決定するために、前記プロセッサが、(1)前記画像および前記モバイルデバイスの前記第1の向きを使用した前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの推定された場所、または(2)前記画像および前記オブジェクトの前記実際の場所を使用した前記モバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定するように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項４】
前記補正を決定するために、前記プロセッサが、
前記オブジェクトの前記推定された場所を決定し、
前記実際の場所と前記推定された場所とを比較して場所の差を決定し、
前記場所の差が低減するように前記補正を決定する
ように構成された、請求項3に記載のモバイルデバイス。
【請求項５】
前記補正を決定するために、前記プロセッサが、
前記モバイルデバイスの前記第2の向きを決定し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの間の差が低減するように前記補正を決定する
ように構成された、請求項3に記載のモバイルデバイス。
【請求項６】
プロセッサが、前記第1の向きを決定し、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記補正を決定するように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項７】
前記プロセッサが、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記第1の向きを決定し、前記モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために前記複数の画像の前記第1の向きに基づいて前記モバイルデバイスのターンレートを決定するように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項８】
前記画像キャプチャデバイスが、ユーザ入力なしで、画像を自動的にキャプチャするように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記第1の向き、前記補正、前記画像、および前記オブジェクトの前記実際の場所を使用して、前記モバイルデバイスの仮想コンパスを提供するように構成された、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項１０】
モバイルデバイスを較正する前記モバイルデバイスにおける方法であって、
前記モバイルデバイスの画像キャプチャデバイスで、オブジェクトの画像をキャプチャするステップと、
前記モバイルデバイスのセンサを使用して前記モバイルデバイスの第1の向きを決定するステップと、
前記モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの実際の場所を決定するステップと、
前記センサの補正を決定するステップであり、前記補正が前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの前記実際の場所、前記画像、および前記第1の向きを使用して決定される、ステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記オブジェクトが天体であり、前記モバイルデバイスに対する前記天体の前記実際の場所を決定するステップが、前記モバイルデバイスの前記位置および現在時刻を使用するステップを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記補正を決定するステップが、(1)前記画像および前記モバイルデバイスの前記第1の向きを使用した前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの推定された場所、または(2)前記画像および前記オブジェクトの前記実際の場所を使用した前記モバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定するステップを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記キャプチャするステップを繰り返すステップと、前記第1の向きを決定するステップと、前記補正を決定するステップとをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記キャプチャするステップを繰り返すステップが、(1)異なるオブジェクトについて、または(2)異なるデバイスの向きで、のうちの少なくとも1つで行われる、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記キャプチャするステップが、ユーザ入力なしで、自動的に行われる、請求項10に記載の方法。
【請求項１６】
モバイル電気通信デバイスのプロセッサ可読記録媒体にあり、プロセッサに、
前記モバイルデバイスのセンサを使用して前記モバイルデバイスの第1の向きを決定させ、
前記モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して前記モバイルデバイスに対する前記天体の実際の場所を決定させ、
前記モバイルデバイスに対する前記天体の前記実際の場所、および前記モバイルデバイスによって撮られた天体の画像を使用して、前記センサの補正を決定させる
ように構成されたプロセッサ可読命令からなるコンピュータプログラム。
【請求項１７】
前記オブジェクトが天体であり、前記プロセッサに前記モバイルデバイスに対する前記天体の前記実際の場所を決定させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに前記モバイルデバイスの前記位置および現在時刻を使用させるように構成された、請求項16に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１８】
前記プロセッサに前記補正を決定させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに、(1)前記画像および前記モバイルデバイスの前記第1の向きを使用した前記モバイルデバイスに対する前記オブジェクトの推定された場所、または(2)前記画像および前記オブジェクトの前記実際の場所を使用した前記モバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定させるように構成された、請求項17に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１９】
前記プロセッサに前記補正を決定させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに、
前記オブジェクトの前記推定された場所を決定させ、
前記実際の場所と前記推定された場所とを比較して場所の差を決定させ、
前記場所の差が低減するように前記補正を決定させる
ように構成された、請求項18に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記プロセッサに前記補正を決定させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに、
前記モバイルデバイスの前記第2の向きを決定させ、
前記第1の向きと前記第2の向きとの間の差が低減するように前記補正を決定させる
ように構成された、請求項18に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
前記プロセッサに前記補正を決定させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記補正を決定させるように構成された、請求項18に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２２】
前記プロセッサに前記第1の向きを決定させるように構成された命令が、前記プロセッサに、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記第1の向きを決定させ、前記命令が、前記プロセッサに、前記モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために前記複数の画像の前記第1の向きに基づいて前記モバイルデバイスのターンレートを決定させるように構成された命令をさらに含む、請求項18に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２３】
ワイヤレス通信ネットワークにおいて使用されるように構成されたモバイルデバイスであって、
画像キャプチャデバイスと、
前記モバイルデバイスの第1の向きを測定するための第1の方位手段と、
前記画像キャプチャデバイスおよび前記第1の方位手段に通信可能に結合され、
前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされた画像における天体を識別し、
前記モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して、前記モバイルデバイスに対する前記天体の実際の場所を決定し、
前記モバイルデバイス対する前記天体の前記実際の場所および前記画像を使用して、前記センサの補正を決定する
ための補正手段と
を含むモバイルデバイス。
【請求項２４】
前記補正手段が、前記モバイルデバイスの前記位置および現在時刻を使用して、前記モバイルデバイスに対する前記天体の前記実際の場所を決定するように構成された、請求項23に記載のモバイルデバイス。
【請求項２５】
前記補正手段が、
前記天体の前記推定された場所を決定し、
前記実際の場所と前記推定された場所とを比較して場所の差を決定し、
前記場所の差が低減するように前記補正を決定する
ように構成された、請求項24に記載のモバイルデバイス。
【請求項２６】
前記補正手段が、
前記モバイルデバイスの前記第2の向きを決定し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの間の差が低減するように前記補正を決定する
ように構成された、請求項24に記載のモバイルデバイス。
【請求項２７】
前記補正手段が、前記第1の向きを決定し、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記補正を決定するように構成された、請求項23に記載のモバイルデバイス。
【請求項２８】
前記補正手段が、前記画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について前記第1の向きを決定し、前記モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために前記複数の画像の前記第1の向きに基づいて前記モバイルデバイスのターンレートを決定するように構成された、請求項23に記載のモバイルデバイス。
【請求項２９】
前記画像キャプチャデバイスが、ユーザ入力なしで、画像を自動的にキャプチャするように構成された、請求項23に記載のモバイルデバイス。
【請求項３０】
前記補正手段が、前記第1の向き、前記補正、前記画像、および前記天体の前記実際の場所を使用して、前記モバイルデバイスの仮想コンパスを提供するように構成された、請求項23に記載のモバイルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施形態は、方位センサの較正を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
コンパス、加速度計、およびジャイロスコープのような安価で小さい方位センサは、広く利用可能であるので、携帯電話、GPS受信機などのような、多くの現代のモバイルデバイスに組み込まれている。センサを使用して、縦長/横長表示切替え、ジェスチャー認識、北方向への地図の配向、「ポイントアンドクリック」の物体認識、歩数計、ナビゲーションなどのために、デバイスの向きが決定される。
【０００３】
大部分の用途では、良好な方位精度は重要であるが、低コストのセンサで高い精度を達成することは困難である。センサ較正がしばしばこれを助ける。較正プロセスは、オフセットおよびスケール係数のようなセンサパラメータを測定し、記憶することを構成する。較正されたパラメータは、次いで通常動作において、「生の」センサ読み取り値をモバイルデバイスの向きに正確に変換するために使用される。
【０００４】
モバイルデバイスの中には、工場で特殊な備品で較正されているものもあり、ユーザがデバイスを指定された向きに配置することによって較正されるものもあり、一方、通常動作中に連続的にまたは随時自動的に「オンザフライで」較正を受けるものもある。工場においてデバイスが較正されている場合であっても、追加の較正は、ユーザによるものでも自動でも有用であり、時として不可避でさえある。たとえば、磁気コンパスを特徴とするデバイスが車両に設置されているとき、コンパスの精度を向上させるために、鉄鋼材料部品によって誘起される磁界が較正されなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ワイヤレス通信ネットワークにおいて使用されるように構成されたモバイルデバイスの一例は、画像キャプチャデバイスと、モバイルデバイスの第1の向きを測定するように構成された少なくとも1つのセンサと、画像キャプチャデバイスおよび少なくとも1つのセンサに通信可能に結合され、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされた画像においてオブジェクトを識別し、モバイルデバイスの位置を使用して、モバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所を決定し、モバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所および画像を使用して、センサの補正を決定するように構成された、プロセッサとを含む。
【０００６】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。オブジェクトは天体であり、プロセッサは、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して、モバイルデバイスに対する天体の実際の場所を決定するように構成される。補正を決定するために、プロセッサは、(1)画像およびモバイルデバイスの第1の向きを使用したモバイルデバイスに対するオブジェクトの推定された場所、または(2)画像およびオブジェクトの実際の場所を使用したモバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定するように構成される。補正を決定するために、プロセッサは、オブジェクトの推定された場所を決定し、実際の場所と推定された場所とを比較して場所の差を決定し、場所の差が低減するように補正を決定するように構成される。補正を決定するために、プロセッサは、モバイルデバイスの第2の向きを決定し、第1の向きと第2の向きとの間の差が低減するように補正を決定するように構成される。プロセッサは、第1の向きを決定し、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について補正を決定するように構成される。プロセッサは、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について第1の向きを決定し、モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために複数の画像の第1の向きに基づいてモバイルデバイスのターンレートを決定するように構成される。画像キャプチャデバイスは、ユーザ入力なしで、画像を自動的にキャプチャするように構成される。プロセッサは、第1の向き、補正、画像、およびオブジェクトの実際の場所を使用して、モバイルデバイスの仮想コンパスを提供するように構成される。
【０００７】
モバイルデバイスを較正するモバイルデバイスにおける方法の一例は、モバイルデバイスの画像キャプチャデバイスで、オブジェクトの画像をキャプチャするステップと、モバイルデバイスのセンサを使用してモバイルデバイスの第1の向きを決定するステップと、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用してモバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所を決定するステップと、センサの補正を決定するステップであり、補正がモバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所、画像、および第1の向きを使用して決定される、ステップとを含む。
【０００８】
そのような方法の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。オブジェクトは天体であり、モバイルデバイスに対するオブジェクトの実際の場所を決定するステップは、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用するステップを含む。補正を決定するステップは、(1)画像およびモバイルデバイスの第1の向きを使用したモバイルデバイスに対するオブジェクトの推定された場所、または(2)画像およびオブジェクトの実際の場所を使用したモバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定するステップを含む。方法は、キャプチャすることを繰り返すステップと、第1の向きを決定するステップと、補正を決定するステップとをさらに含む。キャプチャすることを繰り返すステップは、(1)異なるオブジェクトについて、または(2)異なるデバイスの向きで、のうちの少なくとも1つで行われる。キャプチャするステップは、ユーザ入力なしで、自動的に行われる。
【０００９】
モバイル電気通信デバイスのプロセッサ可読媒体にあるコンピュータプログラム製品の一例は、プロセッサに、モバイルデバイスのセンサを使用してモバイルデバイスの第1の向きを決定させ、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用してモバイルデバイスに対する天体の実際の場所を決定させ、モバイルデバイスに対する天体の実際の場所、およびモバイルデバイスによって撮られた天体の画像を使用して、センサの補正を決定させるように構成されたプロセッサ可読命令を含む。
【００１０】
そのようなコンピュータプログラム製品の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。オブジェクトは天体であり、プロセッサにモバイルデバイスに対する天体の実際の場所を決定させるように構成された命令は、プロセッサにモバイルデバイスの位置および現在時刻を使用させるように構成される。プロセッサに補正を決定させるように構成された命令は、プロセッサに、(1)画像およびモバイルデバイスの第1の向きを使用したモバイルデバイスに対するオブジェクトの推定された場所、または(2)画像およびオブジェクトの実際の場所を使用したモバイルデバイスの第2の向きのうちの少なくとも1つを決定させるように構成される。プロセッサに補正を決定させるように構成された命令は、プロセッサに、オブジェクトの推定された場所を決定させ、実際の場所と推定された場所とを比較して場所の差を決定し、場所の差が低減するように補正を決定するように構成される。プロセッサに補正を決定させるように構成された命令は、プロセッサに、モバイルデバイスの第2の向きを決定させ、第1の向きと第2の向きとの間の差が低減するように補正を決定させるように構成される。プロセッサに補正を決定させるように構成された命令は、プロセッサに、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について補正を決定させるように構成される。プロセッサに第1の向きを決定させるように構成された命令は、プロセッサに、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について第1の向きを決定させ、命令は、プロセッサに、モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために複数の画像の第1の向きに基づいてモバイルデバイスのターンレートを決定させるように構成された命令をさらに含む。
【００１１】
ワイヤレス通信ネットワークで使用されるように構成されたモバイルデバイスの別の例は、画像キャプチャデバイスと、モバイルデバイスの第1の向きを測定するための第1の方位手段と、画像キャプチャデバイスおよび第1の方位手段に通信可能に結合され、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされた画像における天体を識別し、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して、モバイルデバイスに対する天体の実際の場所を決定し、モバイルデバイス対する天体の実際の場所および画像を使用して、センサの補正を決定するための補正手段とを含む。
【００１２】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。補正手段は、モバイルデバイスの位置および現在時刻を使用して、モバイルデバイスに対する天体の実際の場所を決定するように構成される。補正手段は、天体の推定された場所を決定し、実際の場所と推定された場所とを比較して場所の差を決定し、場所の差が低減するように補正を決定するように構成される。補正手段は、モバイルデバイスの第2の向きを決定し、第1の向きと第2の向きとの間の差が低減するように補正を決定するように構成される。較正手段は、第1の向きを決定し、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について補正を決定するように構成される。補正手段は、画像キャプチャデバイスによってキャプチャされる複数の画像の各々について第1の向きを決定し、モバイルデバイスの仮想ジャイロスコープを提供するために複数の画像の第1の向きに基づいてモバイルデバイスのターンレートを決定するように構成される。画像キャプチャデバイスは、ユーザ入力なしで、画像を自動的にキャプチャするように構成される。補正手段は、第1の向き、補正、画像、および天体の実際の場所を使用して、モバイルデバイスの仮想コンパスを提供するように構成される。
【００１３】
本明細書で説明する項目および/または技法は、以下の機能のうちの1つまたは複数を提供することができる。デバイスの方位測定および表示が改良され得る。磁界の存在下で、および/または鉄鋼材の存在下で、正確なコンパスの読み取り値を提供することができる。項目/技法の効果の対について説明しているが、言及したもの以外の手段によって言及した効果を達成することが可能であり得、言及した項目/技法が必ずしも言及した効果をもたらすとは限らない場合もある。
【００１４】
図面において、同様の要素は同様の参照番号を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】天体を含む相対的に静止したオブジェクトにさらされる環境におけるモバイルデバイスを示す簡略図である。
【図２】モバイルデバイスの簡略機能ブロック図である。
【図３】天体に基づくセンサキャリブレータの簡略機能ブロック図である。
【図４】モバイルデバイスにおいてセンサを較正する方法を示す簡略フローチャートである。
【図５】モバイルデバイスにおいてコンパスエミュレーションを提供する方法を示す簡略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
モバイルデバイスにおける1つまたは複数の方位センサは、モバイルデバイスにとって利用可能であるまたはアクセス可能である情報を使用して、較正し直す、または補正することができる。たとえば、1つまたは複数の方位センサを較正するために、オブジェクトの位置を使用することができる。好ましくは、オブジェクトは、相対的に静止しており、既知の位置のものである。しかしながら、オブジェクトは、たとえば、携帯電話などのモバイルデバイスの動きを決定するために使用されるなど、その実際の場所がわかっていない場合でも使用され得る。既知の位置の相対的に静止したオブジェクトの一例は、太陽や月などの天体である。下記の説明は、天体の使用に焦点を当てているが、たとえば建築物、建築部の一部分(たとえば窓、ドアなど)、景観(たとえば山)など、他のオブジェクトが使用されてもよい。
【００１７】
ナビゲータは、1つまたは複数の天体に照準を定め、マップ、アルマナック、または他のテーブルを参照することによって、方向のコースを決定することができる。位置認識型モバイルデバイス(position aware mobile device)は、基準マップ、アルマナック、またはテーブルとの組合せでその位置の知識を使用して、天体の位置を決定することができる。モバイルデバイスの方位センサは、この情報に基づいて較正され、または場合によっては補正され得る。
【００１８】
天体は、アルマナックが生成され得る任意のオブジェクトとすることができる。「天体」という用語は一般的に、太陽、月、または星などの自然物を指すが、その位置のアルマナックを決定することができるという条件で、人工のオブジェクトも天体と考えることができる。
【００１９】
カメラなどの画像キャプチャデバイスは、モバイルデバイスの方位センサの天体の較正のため、およびコンパスエミュレーションのために使用することができる。方向を決定し、方位センサを較正する方法は、たとえば空にある太陽、月、惑星、または星などの天体のような相対的に静止したオブジェクトの角度の測定を決定することに基づき得る。
【００２０】
モバイルデバイスを識別された天体に向けることができ、モバイルデバイスが天体に向けられている間に、方位センサ信号の読み取り値、たとえば方位角および高度を決定することができる。たとえば、天体の画像をモバイルデバイスによってキャプチャし、方位センサの値を画像キャプチャ時に決定することができる。デバイスの場所および時刻もわかっているとき、モバイルデバイスに対する天体の「本当の」または実際の方位角および高度も、天体のアルマナックに基づいて計算することができる。天体のアルマナックは、現在時刻が与えられると、たとえば、地球に対するオブジェクトの本当のまたは実際の場所を提供し、そこからモバイルデバイスに対する本当のまたは実際の方位角および高度がモバイルデバイスの位置に基づいて導出され得る。デバイスの場所および時刻の不確実さは、計算された方位角および高度の誤差が、キャプチャされた画像における天体の場所についての画像キャプチャデバイスの1画素未満に変換されるほど十分に小さいことが好ましい。「本当の」パラメータと測定されたパラメータとの間の差が決定され、保存される。差、あるいは1つまたは複数の差に基づく補正は、補正として方位センサ測定に適用することができる。
【００２１】
天体ベースの較正の様々な実施形態は、たとえば船および航空機におけるコンパスの較正から弾道ミサイルおよび宇宙ロケットにおける慣性航法システムの較正まで、様々な用途に実装することができる。実際の実装は、較正の所望の精度のレベルならびに測定センサから取得可能な精度のレベルに依存することができる。
【００２２】
ローエンドの用途では、デバイスの光軸(または他の基準軸)は、較正の前に天体に手動で向けられ得る。ハイエンドのシステムは、実質的に、特殊な光学機械センサが天体を見つけ、追跡し、角度の測定を実行する全較正プロセスを自動的に実行するように構成することができる。
【００２３】
ひとたび較正されると、方位センサを、画像キャプチャデバイスとの組合せで様々な用途に使用することができる。たとえば、画像キャプチャデバイスを、加速度計および画像安定化ジャイロスコープとの組合せで使用して、コンパスをエミュレートすることができる。さらに、モバイルデバイスの位置が不明の状況で、画像キャプチャデバイスを天体アルマナックとの組合せで使用して、モバイルデバイスの場所を推定することができる。天体から取得される位置推定値を直接使用することができ、または他の位置ロケーション技法との組合せで使用することができる。たとえば、画像キャプチャおよび天体アルマナックから決定される位置ロケーションを、反復的な位置ロケーション技法の初期位置推定値として使用することができる。代わりに、初期位置推定値を、GNSS位置決めのための取得支援情報を決定するために使用することができる。
【００２４】
本明細書で説明する実施形態は、モバイルデバイスセンサの較正のために、写真用カメラなどの画像キャプチャデバイスを使用することに関する。モバイルデバイスは写真用カメラをすでに組み込んでいてもよく、写真用カメラを使用して写真をキャプチャすることに加えて、デバイスはその光センサを使用して、モバイルデバイスの加速度計、コンパス、およびジャイロセンサを較正する。
【００２５】
本明細書で使用するモバイルデバイスは、セルラーまたは他のワイヤレス通信デバイス、パーソナル通信システム(PCS)デバイス、パーソナル航法デバイス(PND)、個人情報マネージャ(PIM)、携帯情報端末(PDA)、ラップトップ、またはワイヤレス通信および/または航法信号を受信することができる他の適したモバイルデバイスなどのデバイスを指す。「モバイルデバイス」という用語はまた、衛星信号受信、支援データ受信、および/または位置に関係する処理がそのデバイスにおいて行われるか、PNDにおいて行われるかにかかわらず、短距離ワイヤレス、赤外線、有線接続、または他の接続などによって、パーソナル航法デバイス(PND)と通信するデバイスを含むものである。また、「モバイルデバイス」は、衛星信号受信、支援データ受信、および/または位置に関係する処理がそのデバイスにおいて行われるか、サーバにおいて行われるか、またはネットワークに関連する別のデバイスにおいて行われるかにかかわらず、インターネット、WiFi、または他のネットワークなどを介してサーバとの通信が可能である、ワイヤレス通信デバイス、コンピュータ、ラップトップなどを含むすべてのデバイスを含むものとする。
【００２６】
図1を参照すると、モバイルデバイス110は、オブジェクト120、122にさらされる。モバイルデバイス110は、写真用カメラなどの画像キャプチャデバイスを有する携帯電話とすることができる。モバイルデバイス110は、ケース112によってドッキングされ、含まれ、受け台に置かれ、またはサポートされ得る。ケース112は、ケース112に置かれている間、モバイルデバイス110による画像キャプチャを可能にするために、開口または光学的に透過な窓を有することができる。オブジェクト120、122は、天体120、ここでは太陽、および建築物122であるが、たとえば山、道、景観など他のオブジェクトが存在し、本明細書で説明するように使用されてもよい。
【００２７】
モバイルデバイス110は、1つまたは複数の位置ロケーションシステムのうちの1つまたは複数のカバレージエリアに位置することができる。たとえば、モバイルデバイス110は、セルラー電話システムなどのワイヤレス通信システムのカバレージエリア内にあってもよい。モバイルデバイス110は、たとえば、ワイヤレス通信システムの1つまたは複数の基地局150のカバレージエリア内にあってもよい。追加または代替として、モバイルデバイス110は、1つまたは複数のワイヤレスローカルエリアネットワークの1つまたは複数のアクセスポイント140のカバレージエリア内にあってもよい。同様に、モバイルデバイス110は、全地球航法衛星システム(GNSS)の1つまたは複数の衛星130-1および130-2のカバレージエリア内にあってもよい。
【００２８】
ワイヤレス通信システムは、一般的に、2つ以上の基地局150を含むが、簡潔および明快のために、1つのみの基地局150が示されている。ワイヤレス通信システムは、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交周波数分割多元接続(OFDMA)ネットワーク、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)ネットワークなどであり得る。CDMAネットワークは、cdma2000、広帯域CDMA(W-CDMA)などの1つまたは複数の無線アクセス技術(RAT)を実装することができる。cdma2000は、IS-95、IS-2000、およびIS-856基準を含む。TDMAネットワークは、Global System for Mobile Communications(GSM(登録商標))、Digital Advanced Mobile Phone System(D-AMPS)または何らかの他のRATを実装することができる。GSM(登録商標)およびW-CDMAは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名称の組織からの文書で説明される。Cdma2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の組織からの文書で説明される。3GPPおよび3GPP2の文書は、公に利用可能である。
【００２９】
WLANは、たとえば、IEEE802.11xベースのネットワーク、IEEE802.15xベースのネットワーク、またはワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)とすることができる。WPANは、たとえば、Bluetooth（登録商標）ネットワーク、または何らかの他のタイプのネットワークでもよい。
【００３０】
GNSSは、米国の全地球測位システム(GPS)、ロシアのGlonassシステム、欧州のGalileoシステム、衛星システムの組合せからの衛星を使用する任意のシステム、または将来開発される任意の衛星システムなど、1つまたは複数の衛星測位システムを含み得る。さらに、開示する方法および装置は、擬似衛星または衛星と擬似衛星との組合せを利用する、位置判断システムとともに用いられ得る。擬似衛星は、たとえばGPSの時間と同期され得るPNコードまたは他のレンジングコード(GPSまたはCDMAセルラー信号と類似)をブロードキャストする地上ベースの送信機である。そのような送信機の各々は、遠隔の受信機による識別を可能にするために、固有のPNコードを割り当てられ得る。擬似衛星は、軌道衛星からのGNSS信号が利用できない可能性がある状況、たとえば、トンネル、鉱山、建物、アーバンキャニオン、または他の閉鎖された領域の中で有用である。擬似衛星の別の実装形態は、無線ビーコンとして知られている。本明細書で使用する「衛星」という用語は、擬似衛星、擬似衛星の等価物、および他のものを含むものとする。
【００３１】
モバイルデバイス110は、ワイヤレス通信システム、GNSS、またはWLANのうちの1つまたは複数からの信号に基づいてその位置または位置推定値を決定することができ得る。たとえば、モバイルデバイス110は、アドバンストフォワードリンクトリラテラレーション(AFLT)、セルサイト位置、セルセクタ位置、到着時間、到達時間差などのうちの任意の1つ、またはそれらのいくつかの組合せに基づいて、その位置または位置推定値を、基地局150と連動して決定することができ得る。モバイルデバイス110は、アクセスポイント140のカバレージエリア、または基地局150との関連で実行されるものに類似した位置ロケーション技法に基づいて、その位置または位置推定値を決定することもでき得る。同様に、モバイルデバイス110は、1つまたは複数のGNSSにおいてサポートされるロケーション技法に基づいて、その位置または位置推定値を決定することができ得る。
【００３２】
モバイルデバイス110は、ワイヤレス通信システム基地局150、WLANアクセスポイント140、およびGNSS衛星130-1および130-2の何らかの組合せからの信号を使用するハイブリッド位置決め技法に基づいてその位置または位置推定値を決定することもでき得る。モバイルデバイス110は、位置決めソリューションを単独で決定することができ、または位置判断エンティティ(PDE)など、1つまたは複数のネットワーク要素との組合せで、位置決めソリューションを決定することができる。
【００３３】
モバイルデバイス110は、一般的に、何らかのタイプのクロックまたは時間基準を含む、またはクロックにアクセスすることができる、もしくは場合によっては時刻を導出することができる。しばしば、モバイルデバイス110は、位置ロケーションプロセスの一部としてクロックを利用する。モバイルデバイス110は、天体120の画像をキャプチャし、位置推定値を時刻とともに使用して、モバイルデバイス110内の方位センサによってなされる測定を較正、補正し、または場合によっては修正することができる。
【００３４】
モバイルデバイス110は、天体120の画像がキャプチャされたとき、モバイルデバイス110の方位角162および仰角164を決定するために、内部方位センサを使用することができる。図1には、方位角162は時計回りの方法で測定されるものとして示されているが、方位角162は時計回りまたは反時計回りに測定することができ、方位角162の方向および基準方向は、アルマナックまたは天体120の位置のルックアップ表との比較を可能にするような方法で測定される。
【００３５】
図2を参照すると、モバイルデバイス110は、写真用カメラとすることができる画像キャプチャデバイス230を含む。画像キャプチャデバイス230は、可視光スペクトル、非可視光スペクトル、またはそれらの何らかの組合せにおける信号をキャプチャするように構成することができる。画像キャプチャデバイス230は、たとえば、電荷結合デバイス(CCD)、CMOSカメラ、光学検出器など、またはそれらの何らかの組合せとすることができる。
【００３６】
プロセッサ220、250は、好ましくは、たとえばIntel(商標登録)社またはAMD(商標登録)によって作られるものなどの中央処理装置(CPU)、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)などのインテリジェントデバイスである。プロセッサ220、250は、互いに異なっていてもよく、または同じでもよく、物理的に別々でもよく、または、単一のデバイスの一部分でもよい。メモリ270は、ランダムアクセスメモリ(RAM)および/または読取り専用メモリ(ROM)を含むことができる。メモリ270は、(説明にはソフトウェア270が機能を実行すると書かれているが)以下で説明する機能を実行するようにプロセッサ220、250を制御するための命令を含むコンピュータ可読、コンピュータ実行可能(プロセッサ可読、プロセッサ実行可能)ソフトウェアコード278を記憶する。ソフトウェア278は、たとえば、ネットワーク接続を介してダウンロードされる、ディスクからアップロードされるなどによってコンソールモバイルデバイス110にロードすることができる。
【００３７】
ケース112にある間に画像キャプチャデバイス(ICD)230の操作を可能にするために、モバイルデバイス110のケース112には光学的に透過な窓113が配置されている。窓113は、たとえば、ケース112の穴、または光学的に透過な材料を有する部分とすることができる。窓113は、画像キャプチャデバイス230によって感知されるスペクトル全体にわたって完全に透過である必要はない。しかし、窓113のスペクトル反応は、モバイルデバイス110に知られている、もしくは場合によっては提供されるものとする、または自動的または半自動的に実行される場合、モバイルデバイス110が天体を認識し、位置を特定するのを防止しないものとする。たとえば、モバイルデバイス110がキャプチャされた画像の当該のオブジェクト、たとえば天体などを識別することができる場合、バッグまたは布はモバイルデバイスを含むことができる(たとえば、ユーザのポケットに入れる)。
【００３８】
モバイルデバイス110は、1つまたは複数の方位センサ240を含むこともできる。方位センサ240は、たとえば、1つまたは複数の加速度計242、ジャイロスコープ244、およびコンパス246を含むことができる。加速度計242は、たとえば、モバイルデバイス110の向きを決定するように構成することができる。コンパス246は、モバイルデバイス110のヘッディングまたは基準方向を決定するように構成することができる。
【００３９】
モバイルデバイス110は、画像キャプチャデバイス230を使用して天体の画像をキャプチャするように構成することができる。画像キャプチャデバイス230は、キャプチャされた画像を方位プロセッサ250に通信する、または場合によっては結合することができる。画像キャプチャと同時に行われる方位センサ240からの測定を、方位プロセッサ250に結合することができる。クロック280は、画像キャプチャの時刻を提供するために、方位プロセッサ250に結合される。方位プロセッサ250は、方位測定、時刻、および天体のキャプチャされた画像をモバイルデバイス110の位置との組合せで利用して方位センサ240を較正する。
【００４０】
モバイルデバイス110は、位置ロケーションを可能にするための1つまたは複数のワイヤレスデバイスを含む。図2のモバイルデバイス110の実施形態では、モバイルデバイス110は、GNSS受信機212ならびに通信トランシーバ210に結合されたアンテナ202を含む。GNSS受信機212は、たとえば、1つまたは複数のGNSS衛星までの疑似レンジを決定し、GNSS衛星によって送信され得るナビゲーションメッセージを受信することによって、位置ロケーションに貢献することができる。
【００４１】
通信トランシーバ210は、たとえば、セルラー電話トランシーバとすることができる。通信トランシーバ210は、たとえば、いくつかの位置ロケーション技法のうちの任意の1つをサポートするように構成することができる。たとえば、通信トランシーバ210は、セルラー基地局によって送信される信号から疑似レンジまたは到着時間を決定するように構成することができる。
【００４２】
GNSS受信機212であろうと、通信トランシーバ210であろうと、または両方であろうと、位置ロケーション受信機からの信号は、位置ロケーションプロセッサ220に結合される。位置ロケーションプロセッサ220は、モバイルデバイス110の位置または位置推定値を決定するように構成することができる。位置ロケーションプロセッサ220は、たとえばモバイルベースの位置ロケーション、またはモバイル支援の位置ロケーションを実行するように構成することができる。モバイル支援の位置ロケーションでは、位置ロケーションプロセッサ220は、ワイヤレス通信ネットワークの一部である位置判断エンティティなどの1つまたは複数のデバイスととともに、位置または位置推定値を決定する。
【００４３】
モバイルデバイス110の位置または位置推定値は、方位プロセッサ250に結合され、または場合によっては方位プロセッサ250に利用可能となる。方位プロセッサ250は、天体の予測された場所を決定するために、天体のアルマナック275にアクセスすることができる。アルマナック275は、ここではたとえば、メモリ270に記憶される。
【００４４】
天体のアルマナック275は、天体の位置決めを可能にする1つまたは複数のテーブルを記憶するように構成することができる。たとえば、メモリ270に記憶されるアルマナック275は、地球上の複数の基準位置の各々についての1日にわたる太陽の場所を記憶することができる。地球上の基準位置は、たとえば、地球の赤道に沿った異なる場所とすることができる。方位プロセッサ250は、位置ロケーションプロセッサ220によって決定されるモバイルデバイスの場所を補償するために、アルマナック275に記載された天体の場所を補正またはオフセットすることができる。たとえば、方位プロセッサ250は、モバイルデバイス110の位置に最も近いアルマナック基準位置を突き止め、メモリ270から対応するアルマナック275を取り出すことができる。方位プロセッサ250は、モバイルデバイス110の場所に対する天体の場所を決定するために、アルマナックデータを補償することができる。デバイスの場所についてアルマナックにおける項目を補償するプロセス、またはその補足は、天体航法の文脈では周知である。
【００４５】
方位プロセッサ250は、方位センサ240のための較正情報を較正メモリ260から取り出す。ここで、較正メモリ260は、メモリ270と別であるが、メモリ260は、メモリ270の一部分とすることができる。方位プロセッサ250は、センサ測定、特に、天体の画像キャプチャ時に行われる方位角および仰角の測定を補正する。他の実施態様では、方位プロセッサ250は、補正されてないセンサ測定値に作用することができる。
【００４６】
方位プロセッサ250は、位置ロケーション、時刻、およびアルマナックから導出された天体の場所を、画像キャプチャおよび方位センサの測定から決定された天体の場所と比較して、残余誤差を決定する。方位プロセッサ250は、残余誤差に基づいて較正メモリ260内の較正表を更新することができる。
【００４７】
モバイルデバイス110における方位センサの較正では、写真用カメラの解像度ならびにモバイルデバイス110のクロック(時刻)および位置精度に対する要求はそれほど大きくないことが決定されている。
【００４８】
画像キャプチャデバイス230のカメラ光センサは、何分の一のレベルの解像度で天体画像の角位置を測定することができなければならない。このレベルの精度は、約1メガ画素以上の解像度を有するカメラで、容易に達成することができる。このレベルの解像度を有するカメラは、現代のモバイルデバイスではまれでない。
【００４９】
天体が太陽または月である場合、0.5〜1分のクロック誤差ほどの大きさのタイミング誤差は許容することができる。これは、空の太陽/月で計算された位置の偏差が、太陽/月の方位角および高度の非常に遅い変更レート、すなわち平均して24時間当たり360度、0.25度/分に比例するからである。
【００５０】
同様に、2、3キロメートルの位置の誤差は、空の天体の位置の正確な計算には十分である。これは、平均して、可視の太陽/月の方位角および高度は、ユーザの緯度/経度の1度の変化当たり、1度だけ変化し、これは(赤道の領域において)110キロメートル当たり約1度を構成するからである。
【００５１】
方位センサ240の較正は、天体の手動の画像キャプチャ、または天体の自動または半自動の画像キャプチャに基づき得る。手動の較正モードの一実施形態では、ユーザは、天体画像が画像キャプチャデバイス230の光学センサによって検出され、キャプチャされ得るように、ほぼ天体(太陽または月)の方向にモバイルデバイス110を向ける。次いで、ユーザは、たとえば、ボタンを押すことによって、またはボイス認識機能を有するモバイルデバイスにおける可聴命令によって、較正を開始することができる。
【００５２】
自動較正モードの一実施形態では、モバイルデバイス110の光学センサは常にまたは定期的に開き(他のオブジェクトによって完全には妨げられない)、アクティブであり、太陽または月など天体の鮮明な画像を探索することができる。オブジェクトを識別することができ、画像におけるその位置を決定することができるように、オブジェクトを画像から識別可能な場合、自動モードであっても手動モードであっても、画像キャプチャデバイス230からの画像を使用して、方位パラメータを決定または補正することができる。
【００５３】
ひとたび手動または自動の較正モードで画像が検出され、キャプチャされると、方位プロセッサ250は、天体からのものとして画像を検証し、確実に識別するために、画像の向き、輝度、サイズ、スペクトル、および他のパラメータを処理することができる。方位プロセッサ250は、キャプチャされた天体画像を任意の反映された画像および/または人工的な光源と区別するための処理を実行することができる。画像キャプチャデバイス230によってキャプチャされる画像のスペクトル範囲が可視光スペクトルの外に、赤外線または紫外線の方に延びる場合、太陽/月スペクトルのキャプチャされた非可視スペクトル部分を天体画像識別のために使用することができる。
【００５４】
手動で開始されようと、半自動的に、または自動的に開始されようと、画像検出および識別を、いくつかの後続の処理イベントのトリガとして使用することができる。モバイルデバイス110は、光センサとの組合せで、画像キャプチャ時に光センサ光軸に対する太陽/月の画像角度位置を測定することができる。
【００５５】
方位プロセッサ250は、クロック280から時刻を決定することができ、メモリ270から天体アルマナック情報を取り出すことができ、位置ロケーションプロセッサ220から現在ロケーションを受信することができる。方位プロセッサ250は、現在のデバイスロケーションおよび時刻に基づいて天体の「本当の」高度および方位角を計算することができる。
【００５６】
方位プロセッサ250は、たとえば、加速度計242および/またはコンパス246から方位センサ240のデータを読み取り、処理し、地平線および/またはデバイスの方位角に対するモバイルデバイスの向きを決定することができる。方位プロセッサ250は、光センサ測定、方位センサ測定、および計算された太陽/月の方位角および高度を使用して、方位センサ240を較正することができる。
【００５７】
較正は、様々な方法で実行することができる。第1の実施形態では、方位センサデータおよび光センサ角度測定から計算されるデバイスの向き(方位角および/または傾斜)を使用して、「測定された」太陽/月の方位角および/または高度を決定することができる。「測定された」太陽/月の方位角または/および高度は、時刻、場所、およびアルマナック情報に基づく「計算された」太陽/月の方位角および高度から減算される。方位プロセッサ250は、測定されたパラメータと計算されたパラメータとの間の差を決定することができ、方位センサ測定に対する補正または較正係数として差を保存することができる。方位プロセッサ250は、たとえば、較正表260に補正または較正係数を保存することができる。
【００５８】
第2の実施形態では、方位プロセッサ250は、時刻およびデバイスロケーションから導出された「計算された」太陽/月の方位角および高度と共に光センサ角度測定を使用して、デバイスの向き(たとえば方位角または傾斜)を計算することができる。方位プロセッサ250は、デバイス方位センサ240によって測定されるデバイスの向き(たとえば方位角および/または傾斜)に対して、計算されたデバイスの向きを比較することができる。方位プロセッサ250は、較正表260における2つのパラメータの間の差を方位センサ測定に対する補正係数として記憶することができる。
【００５９】
方位プロセッサ250は、センサ読み取り値を再較正し、天体の各画像キャプチャの後、または複数の画像キャプチャの後、較正表260を更新するように構成することができる。方位プロセッサ250は、天体の単一の画像キャプチャまたは天体の複数の画像キャプチャに基づいて較正値を再較正することができる。さらに、複数の画像は同じ天体のものである必要はないが、一般的に、そのようになる。
【００６０】
単一の較正を使用して較正表260を更新することはできるが、可能な場合、太陽/月の画像検出から開始し、新しい測定を行って、上記の再較正プロセスの複数の反復を実行することができる。たとえば、測定異常値を削除するために、同じパラメータ(画像ロケーション、方位センサの読み取り値)の複数の測定をフィルタ処理して、較正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００６１】
天体の画像をキャプチャし、異なるデバイスの向きで方位測定を行うことによって、より正確な較正を取得することができる。多くのパラメータは、正確な定誤差を有しておらず、較正表260に提供される補正は向きに依存し得る。たとえば、コンパス246の方位誤差は、方向に依存し得、デバイス測定は、方向に基づいた誤差を考慮に入れるために、複数の方向で補正されなければならない。
【００６２】
センサパラメータは、一般的に、たとえば温度変化のために、時間とともに流動する。したがって、較正表260の入力は、いくつかの制約について有効であり得る。時間の制約を使用して、しきい時間よりも古い較正結果を廃棄することができる。
【００６３】
そのようなセンサがモバイルデバイス110に存在する場合、複数の測定は、角速度ジャイロ244の較正にも有利であり得る。角速度ジャイロ244の較正は、静的な測定に使用されるセンサの較正とは異なり得る。たとえば、モバイルデバイス110は、天体の複数の画像をキャプチャすることができる。方位プロセッサ250は、いくつかの連続的な天文測定から、モバイルデバイス110が回転していない(たとえば、太陽の画像が光センサ上で移動しない場合)ことを決定した場合、ジャイロ244の出力がジャイロのオフセットを構成することを決定することができ、このオフセット値は、オフセット補正として較正表260に保存することができる。
【００６４】
あるいは、方位プロセッサ250が、いくつかの連続的な天文測定から、モバイルデバイス110が向きを変えた、または場合によってはある時間間隔にわたって回転したことを決定した場合、方位プロセッサ110は、転向角を計算することができ、転向角および時間間隔を使用して、ジャイロスケールファクタを較正することができる。
【００６５】
図3を参照すると、モバイルデバイス300は、センサ較正のための自動または半自動の画像キャプチャおよび識別のために構成される。モバイルデバイス300は、天体の手動画像キャプチャのために構成することもできる。さらに、図3の要素は異なる参照指示子を含むが、要素のうちのいくつかは、図2の実施形態に示される同様に名づけられた要素と同じであり得る。
【００６６】
モバイルデバイス300は、天体の画像をキャプチャするように構成された画像キャプチャデバイス330を含む。画像キャプチャデバイス330は、たとえば、天体の画像を常に探索しているように制御することができる。あるいは、画像キャプチャデバイス330は、画像を選択的にキャプチャするように構成することができ、次いで画像は、天体の画像を含む可能性のために処理される。
【００６７】
画像キャプチャデバイス330は、画像を光学フィルタ332に提供する。光学フィルタ332は、オプションであるが、含まれるとき、キャプチャされた画像のスペクトルを選択的にフィルタ処理するように構成され得る。一実施形態では、光学フィルタ332は、キャプチャされた画像の一部を天体のものであると区別することを容易にするために、キャプチャされた画像をフィルタ処理して、スペクトルの一部分を取り除く。たとえば、光学フィルタ332を、可視光スペクトルの一部分または非可視光スペクトルの一部分を取り除くように構成することができる。
【００６８】
光学フィルタ332は、画像キャプチャデバイス330における実際の光学信号に作用する必要はなく、代わりに、キャプチャされた画像のスペクトルに対応する画像キャプチャデバイスからの電気出力で動作し得る。
【００６９】
光学フィルタ332からの出力は、画像プロセッサ340に結合される。画像プロセッサ340は、キャプチャされた画像内の天体の区別および識別を可能にするために、1つまたは複数のフィルタに結合することができる。フィルタは、ここでのように、輝度フィルタ342、サイズフィルタ344、方位フィルタ346、スペクトルフィルタ348など、またはキャプチャされた画像をフィルタ処理するための何らかの他の手段を含み得る。フィルタ342、344、346、および348の各々は、代わりに、制約または判断基準と解釈することができる。
【００７０】
画像プロセッサ340は、フィルタ342、344、346、および348のうちの1つまたは複数を使用して、キャプチャされた画像を処理し、画像が太陽、月、または特定の星など特定の天体の画像を含むかどうかを決定することができる。以下で説明する例では、画像プロセッサ340は、フィルタ342、344、346、348を使用して、キャプチャされた画像が太陽の画像を含むかどうかを決定する。
【００７１】
画像プロセッサ340は、輝度フィルタ342を使用して、太陽の画像をキャプチャしたと考えられるのに十分な輝度を有していない画像を除去することができる。画像プロセッサ340は、サイズフィルタ344を使用して、キャプチャされた画像が天体、この例では太陽を表すのに十分なサイズの画像を含むかどうかを決定することができる。
【００７２】
画像プロセッサ340は、方位フィルタ346を使用して、モバイルデバイスまたは画像キャプチャの測定された向きが計算された天体の向きについて何らかのあらかじめ決定された窓内にあるかどうかを決定することができる。すなわち、方位フィルタ346は、太陽または他の天体の画像をキャプチャするとき、モバイルデバイス300の向きが予想される向きと違いすぎるキャプチャされた画像を除去することができる。
【００７３】
画像プロセッサ340は、スペクトルフィルタ348を使用して、キャプチャされた画像が天体からの予想されるスペクトル反応と類似したスペクトル反応を含むかどうかを決定することができる。一実施形態において、スペクトルフィルタ348は、予想されるスペクトル反応のマスクを含み、キャプチャされた画像のスペクトルがマスクと比較されて、キャプチャされた画像が天体の画像を含むかどうかを決定する。
【００７４】
画像プロセッサ340は、フィルタ342、344、346、348を使用して、使用される画像キャプチャが自動であるか、半自動であるか、手動であるかにかかわらず、キャプチャされた画像における天体の存在を決定することができる。
【００７５】
画像プロセッサ340は、キャプチャされた画像が天体の画像を含むかどうかを決定することができ、探索器/トラッカ350を制御することができる。探索器/トラッカ350は、たとえば、自動の画像キャプチャが実施されたとき、天体の追跡を維持するために、画像キャプチャデバイス330の向きを配列する、または場合によっては制御するように構成することができる。プロセッサ340は、既知のオブジェクトについての情報、およびデバイス110の現在の推定された向きを使用して、画像がオブジェクトを含んでいるかどうかを決定し、含んでいる場合、どのオブジェクトを含むかを決定する。メモリ270は、オブジェクトの外観および場所に関する情報を記憶することができ、メモリ270に現在記憶されている情報は、デバイスの現在の場所および/または向きに依存し得る。
【００７６】
画像プロセッサ340は、妥当性検査されたキャプチャされた画像に関する情報をセンサ較正モジュール390に伝える。たとえば、画像プロセッサ340は、キャプチャされた画像全体を転送することができる。センサ較正モジュール390は、1つまたは複数の方位センサ360にアクセスすることができ、センサ測定に基づいて測定された向きを決定することができる。モジュール390は、たとえば、測定された向きを計算された向きと比較することによって、較正パラメータを決定するために、測定された向きを使用することができる。
【００７７】
センサ較正モジュール390は、太陽など天体のアルマナックを含む天体のルックアップ表392にも結合される。さらに、画像プロセッサ340は、モバイル端末300の位置推定値を提供する位置推定器380に結合される。位置推定値は、端末300の予想される向きを計算し、アクセスし使用すべきアルマナック情報を決定するために、モジュール390によって使用することができる。
【００７８】
磁力計情報のないコンパス
モバイルデバイス300は、方位センサ360のうちの1つとして、(傾斜補償のために)加速度計と連動して、単一の天文測定を使用して、測定時(瞬間のコンパス)のデバイスの方位角についての情報を提供することができる。
【００７９】
カメラなどの画像キャプチャモジュール330がもはや天体を指していない場合、またはカメラの目標が妨げられており、磁力計情報が利用できない(たとえば、磁力計が存在しない、壊れている、または動作不可能であるなど)場合、ジャイロスコープ(角速度センサ)を使用することができる。ジャイロスコープは、たとえば、画像安定化のためにデバイスに配置されるものなどとすることができる。ジャイロは、絶対的な方向ではなく、転向角(デルタ方向)を提供するので、センサ較正モジュール390は、初期化値、およびジャイロスコープによって提供される初期化値に対する方向デルタを使用して絶対的な方向を決定する。
【００８０】
モバイルデバイスの方向の初期化は、天文測定を使用して実行される。このために、モバイルデバイス300と類似のモバイルデバイスは、画像をキャプチャすることができ、場所/時刻を認識し、ジャイロスコープ244および加速度計242を含むが、必ずしも磁力計を含むというわけではない。コンパスエミュレーションは、センサ較正モジュール390が、天文測定および加速度計の測定、ならびに既知のデバイスロケーションおよび時間から、初期デバイス方位角を決定し、記憶することによって達成される。初期値を使用して、モジュール390は、記憶された初期方位角プラス初期化時点に対するジャイロスコープからのデルタ方位角情報を使用して現在の方位角を計算することができる。デバイスの初期方位値Az0が初期化時刻T0に測定された後、任意の将来の時刻Tでのデバイスの方位角は、Az0プラス時刻T0から時刻Tまでのジャイロによって決定された方位角(転向角)の変化によって与えられる。
【００８１】
磁力計またはジャイロのないコンパス
モバイルデバイスは、モバイルデバイス300と同様に、画像をキャプチャすることができ、場所/時刻を認識し、画像キャプチャデバイス230、加速度計242を含むが、コンパス246またはジャイロスコープ244は含まないように構成され得る。このモバイルデバイスは、光センサベースの仮想/エミュレートされたジャイロを使用し、静止したオブジェクトの画像がカメラターンレートと比例した速度でカメラの視野を横断するにつれて、プロセッサが静止したオブジェクトの光センサ画像を処理することによってターンレートが決定される。上記の説明と同様に、コンパスをエミュレートするために、天文測定と加速度計およびエミュレートされたジャイロとの組合せが使用される。光センサは、(静止したオブジェクトを連続的に追跡することによって)ジャイロをエミュレートし、随時の天文測定を実行して、コンパスを絶対的な方位角に初期化するために使用される。天体画像は、地上ベースの静止オブジェクト画像と同じ方法で処理することができる。言い換えれば、ジャイロ(角速度センサ)エミュレーションとコンパスエミュレーションの両方には、太陽または月の画像の追跡で十分である。一方、太陽/月の画像が光センサによって連続的に追跡される限り、デバイス角速度についての知識なしに、瞬間の方位角を天文観察から任意の時間に直接計算することができるので、ジャイロエミュレーションはコンパスには不要である。エミュレートされたジャイロは、オフセット(ドリフト)またはスケールファクタ誤差をほとんど有していない。少しの誤差は、空の天体の動きによってもたらされ、補償することができる。
【００８２】
オブジェクトは、カメラの視野角および解像度に基づいてジャイロエミュレーションのために追跡することができる。カメラの絞りがN度であり、カメラの光センサ行列がP画素(列)幅である場合、1画素の(自動的に)追跡されたオブジェクト画像シフトは、N/P度のカメラの回転に対応する。同じことは、垂直の動きについても当てはまる。これは、天体および遠隔の静止したオブジェクト(たとえば、遠く離れた建築物、景観など)について当てはまる。オブジェクトの動きによって生じる光センサに対する画像の動きを処理するために、より複雑な処理を使用することができる(たとえば、動いている車両の画像をキャプチャする、または、近いオブジェクトに対するカメラの直線運動によって画像をキャプチャする(たとえば、動いている車両から画像をキャプチャする))。
【００８３】
ストレージバッグおよび/または車載用クレードル
再び図1を参照すると、たとえば、モバイルデバイス110を含むために、クレードルまたはバッグなどの容器114が設けられている。容器114は、デバイス110を保持し、デバイス110を便利に搬送できるように構成される。たとえば、容器114は、車または自転車などの車両に接続される、またはたとえばユーザの肩にかける、またはユーザのベルトに付けるように構成されたものなど、ユーザによって携帯されるように構成されたバッグでもよい。
【００８４】
手動の較正モードでは、デバイス110のユーザは、モバイルデバイスのカメラを定期的に太陽/月に向け、光センサが画像を取得することができるように、カメラの目標が妨げられないことを確認する。しかしながら、自動モードは、はるかに便利であり、デバイスカメラの目標が太陽/月の方を指している任意のとき、天文測定が自動的に起こる。自動的な較正は、車両内/上のデバイスにとって特に重要であり、写真測定は、自動的に、連続的に起こる。
【００８５】
自動的な天文測定を援助するために、容器114は、透明な材料から製造されている。材料は、たとえば、スペクトルの視覚の、赤外線の、および/または紫外線の部分など、デバイス110によって使用されるスペクトルの任意の部分について透明である。あるいは、材料は、本明細書で説明するように、向きおよび/または動きを決定するために、計算を実行する際に、オブジェクトの画像を識別し、使用できるようにしながら、透明未満、たとえば、部分的に不透明または不明瞭であってもよい。たとえば、容器114は、建築物、景観、または天体などのオブジェクトの外形が識別され得る布から製造されてもよい。
【００８６】
センサ較正
次に、図1〜図3をさらに参照しながら図4を参照すると、モバイルデバイスにおける較正センサを構成するプロセス400は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス400は例にすぎず、限定的ではない。プロセス400は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００８７】
段階410で、モバイルデバイス110によって画像がキャプチャされる。画像キャプチャデバイス230は、天体120の画像をキャプチャするために、たとえば、自動的に、またはユーザによって手動で作動する。
【００８８】
段階412で、天体120が画像に存在するかどうかを決定するために、画像が分析される。存在する場合、画像は、光学フィルタ332を使用してフィルタ処理される。画像は、天体120が画像に存在するかどうかを決定するために、画像プロセッサ340によってさらに分析される。画像プロセッサ340は、輝度フィルタ342、サイズフィルタ344、方向フィルタ346、および/またはスペクトルフィルタ348をさらに使用して、天体120が画像に存在するかどうかを画像プロセッサ340が決定するのを助けるために、画像の特性をフィルタ処理する。
【００８９】
段階416で、天体120または他の天体が画像に存在するかどうかに関しての問合せがなされる。画像プロセッサ340は、画像が天体120または他の天体の画像を含んでいるかどうかを見分けるために、フィルタ処理された画像を分析する。画像内に天体が検出されない場合、プロセス400は、段階410に戻る。そうでない場合、プロセス400は、段階420に進む。
【００９０】
段階420で、モバイルデバイス、および特に画像キャプチャデバイス230の向きが決定される。方位プロセッサ250は、方位センサ242、244、246と通信して、たとえば、x軸およびy軸が地表と平行し、z軸が地表と直角をなす基準座標系に対するモバイルデバイス110の向きを決定する。
【００９１】
段階424で、天体120の画像位置が補正される。方位センサ242、244、246からの情報を使用して、これらの軸に対する向きを正確に決定することができる。
【００９２】
段階430で、モバイルデバイス110に対する天体120の高度および方位角が決定される。画像プロセッサ340は、モバイルデバイス110に対する天体120の仰角を決定するために、画像を分析する。さらに、画像プロセッサ340は、方位プロセッサ250との組合せで、モバイルデバイス110に対する方位角162を決定するために、画像を分析する。
【００９３】
段階440で、モバイルデバイス110の位置の推定値が決定される。位置ロケーションプロセッサ220は、適宜にGNSS受信機212および通信トランシーバ210と通信し、モバイルデバイス110の位置推定値を決定する。
【００９４】
段階450で、天体120の天体位置データは、画像から、およびアルマナック情報から決定される。センサ較正モジュール390は、位置推定器380からの位置推定値を使用して、天体アルマナックデータデータを決定するためにアクセスし使用すべきアルマナック情報を決定する。センサ較正モジュール390は、方位センサ360およびクロック370からの入力をさらに使用して、たとえばアルマナックデータに基づいて、仰角164および方位角162など、天体120のアルマナックデータを決定する。
【００９５】
段階460で、段階430から決定された方位角162および仰角164の差と、段階450で決定された天体データとが比較される。モバイルデバイス110の位置推定値、および画像キャプチャデバイス230によってキャプチャされた画像の処理を使用して決定された方位角および仰角162、164の差がアルマナック情報から決定された天体データと比較される。これらの2つの方法で決定された角度の間の差は、センサ較正モジュール390によって決定される。段階430から測定された/決定された角度162、164を補正して、段階450で提供され、決定されたような角度162、164を達成するために、方位センサ242、244、246を補正するための補正値が決定される。アルマナックデータは、本当のデータと考えられ、決定されたデータは、本当のアルマナックデータを達成するために補正される。
【００９６】
段階470で、方位センサ242、244、246の補正値がフィルタ処理される。較正の精度および信頼性を向上させるために、測定異常値がフィルタ処理され、または取り除かれる。
【００９７】
段階480で、方位センサ242、244、246に、フィルタ処理された補正値が適用される。これらの補正係数は、天体120がモバイルデバイス110と関連しているはずであることを天体120のアルマナックデータが示す場合、モバイルデバイスによってキャプチャされた画像に天体120が現れるように、モバイルデバイスの位置が与えられると、方位センサが測定データを提供するように、モバイルデバイス110による方位決定を調整する。
【００９８】
コンパスエミュレーション
次に、図1〜図3をさらに参照しながら図5を参照すると、モバイルデバイスにおけるコンパスエミュレーションを提供するプロセス500は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス500は例にすぎず、限定的ではない。プロセス500は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００９９】
段階510で、モバイルデバイス110の位置の推定値が決定される。推定値は、モバイルデバイス110が現在あるセルセクタまたはセルの中心であってもよい。これは、モバイルデバイス110が通信している基地局150を識別することによって決定することができる。
【０１００】
段階520で、モバイルデバイス110によって画像がキャプチャされる。画像キャプチャデバイス230は、天体120の画像をキャプチャするために、たとえば、自動的に、またはユーザによって手動で作動する。
【０１０１】
段階530で、モバイルデバイス、および特に画像キャプチャデバイス230の向きが決定される。方位プロセッサ250は、方位センサ242、244、246と通信して、たとえば、x軸およびy軸が地表と平行し、z軸が地表と直角をなす基準座標系に対するモバイルデバイス110の向きを決定する。
【０１０２】
段階540、550で、モバイルデバイス110に対する天体120の方位角が決定され、記憶される。段階540で、画像プロセッサ340は、方位プロセッサ250との組合せで、モバイルデバイス110に対する方位角162を決定するために、画像を分析する。段階550で、決定された方位角162は、基準値としてメモリ270に記憶される。
【０１０３】
段階560、570で、方位角の変化が決定され、モバイルデバイス110の現在の方位角を更新するために使用される。段階560で、方位プロセッサ250は、画像キャプチャデバイス230からの画像を分析して、静止したオブジェクトの画像、および画像において静止したオブジェクトが現れる場所の変化(およびレート計算のための画像のタイミング)を分析することによって、モバイルデバイス110の動きの方向および量、ならびに場合によってはレートを決定する。段階570で、方位プロセッサ250は、決定された方向、および最後に記憶された方位値からの方位角の変化の量を使用して、メモリ270における現在の方位角情報を更新する。
【０１０４】
実施形態に記載の機能は、ハードウェア、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装する場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとして、有形の非一時的プロセッサ可読媒体上に記憶され、または場合によっては符号化され得る。プロセッサ可読媒体は、物理的なコンピュータ記憶媒体を含む。
【０１０５】
記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく、一例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で記憶するのに使用することができ、かつコンピュータディスクからアクセスすることのできる任意の他の媒体を備えてよく、本明細書で使用するディスク(diskおよびdisc)には、コンパクトディスク(CD)、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フレキシブルディスク、およびブルーレイディスクが含まれ、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生し、一方、ディスク(disc)はデータをレーザによって光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【符号の説明】
【０１０６】
110  モバイルデバイス
112  ケース
113  窓
114  容器
120  オブジェクト
122  オブジェクト
130-1  衛星
130-2  衛星
140  アクセスポイント
150  基地局
162  方位角
164  仰角
202  アンテナ
210  通信トランシーバ
212  GNSS受信機
220  プロセッサ
230  画像キャプチャデバイス
240  方位センサ
242  加速度計
244  ジャイロスコープ
246  コンパス
250  プロセッサ
260  較正メモリ、較正表
270  メモリ
275  アルマナック
278  ソフトウェアコード
280  クロック
300  モバイルデバイス
330  画像キャプチャデバイス
332  光学フィルタ
340  画像プロセッサ
342  輝度フィルタ
344  サイズフィルタ
346  方位フィルタ
348  スペクトルフィルタ
350  探索器/トラッカ
360  方位センサ
370  クロック
380  位置推定器
390  センサ較正モジュール
392  ルックアップ表
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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