(57)【要約】  ポータブル・デバイスにおいてナビゲーション情報を計算する方法であって、複数のナビゲーション衛星からナビゲーション信号を受信するよう構成されたＧＮＳＳ受信機と、ナビゲーション信号からＧＮＳＳポジション情報を抽出するＧＮＳＳプロセッサとを備える方法。このＧＮＳＳ受信機は更に、カメラ・モジュールから画像データを取得するよう構成されている。この方法は、カメラ・モジュールからポジション情報のセットを導出することと、カメラによって導出されたポジション情報を、ナビゲーション・プロセッサに提供することと、ＧＮＳＳ受信機のポジション・フィックスを生成するために、カメラによって導出されたポジション情報のセットとナビゲーション信号とを使用することと、生成されたポジション・フィックスに基づいて、ナビゲーション情報を計算することとから成る各ステップを備える。
2011508190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル・デバイス（１０１）においてナビゲーション情報を計算する方法であって、前記デバイス（１０１）が、ＧＮＳＳ受信機（１０４）を備え、前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）は、複数のナビゲーション衛星からナビゲーション信号（１１２）を受信するよう構成され、前記ナビゲーション信号（１１２）からＧＮＳＳポジション情報を抽出するためにＧＮＳＳプロセッサ（１０５）を備え、前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）はカメラ・モジュール（１０２）からデータを取得するよう更に構成されており、前記方法は、
前記カメラ・モジュール（１０２）からポジション情報のセットを導出すること（２０５）と、
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報を、ナビゲーション・プロセッサに提供することと、
前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）のポジション・フィックスを生成するために、前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットと前記ナビゲーション信号とを使用することと、
前記生成されたポジション・フィックスに基づいて、ナビゲーション情報を計算することと
から成る各ステップを備える方法。
【請求項２】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットは、前記カメラ・モジュール（１０２）によって記録された画像のシーケンスから入手され、前記画像のシーケンスから前記ＧＮＳＳ受信機の動きを推定するステップを備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットの前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）の均一な動きとの一貫性に基づいて、デッド・レコニング・ポジション推定モードがアクノレッジされる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報に基づいて、前記複数のナビゲーション衛星から受信されたナビゲーション信号（１１２）の取得のためのサーチ空間を制限するステップを更に備える請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のナビゲーション衛星からのナビゲーション信号（１１２）の受信が不十分あるいは存在しない場合に、前記ナビゲーション・プロセッサ内の、前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットが選択的にアクティベートされる（２０４）請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記カメラ・モジュール（１０２）からの画像データにおけるランドマークの特徴を認識するステップを更に備え、前記カメラ・モジュール（１０２）からポジション情報のセットを導出するステップ（２０５）が、前記ランドマークの特徴の既知のポジションを検索することにおいてなされる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ランドマークの特徴を認識するステップが、前記GNSS受信機（１０４）の電源が入っている場合にのみ実行され、前記ＧＮＳＳ受信機の電源が切られている間、前記ランドマークの特徴は前記カメラ・モジュール（１０２）によって以前に撮られた画像内に含まれている請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記カメラ・モジュールからポジション情報のセットを導出するステップ（２０５）が、電力管理機能を含む請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報を校正するステップ（２０３）を更に備える請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記校正するステップが、前記複数のナビゲーション衛星から受信されたナビゲーション信号（１１２）から導出された衛星ベースのポジション情報に結合すること（２０６）によって実行される請求項１０に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載のステップを実行するためのコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載のステップを実行するナビゲーション・ソフトウェア（１１０）によって使用されるナビゲーション・バックアップ・モジュール（１１１）に、インタフェース（１０７）を通して接続されたカメラ・モジュール（１０２）及びＧＮＳＳモジュール（１０４）を備える、カメラによって支援されるＧＮＳＳナビゲーションのためのデバイス。
【請求項１３】
前記ナビゲーション・バックアップ・モジュール（１１１）が、前記カメラ・モジュール（１０２）及び前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）のセンサー（１０３，１０６）を管理するためのセンサー管理モジュール（１０８）を更に備える請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ナビゲーション・プロセッサが、前記ＧＮＳＳプロセッサ（１０５）である請求項１２又は請求項１３に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、汎用コンピュータ、ＰＤＡあるいはセル電話のような、別のホスト・システムへと統合されるポータブル信号無線ローカリゼーション受信機に関する。これら別のホスト・システムは、ローカリゼーション処理を助けるために、カメラによって提供されるデータを使用する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（全地球ポジショニング・システム）、ＧＬＯＮＡＳＳあるいはガリレオのような全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）は多くの軌道衛星からブロードキャストされた無線信号の受信に依存しており、これらの信号に含まれる情報を使用して、受信機から受信衛星の各々までの距離、あるいは範囲を判定する。これらの衛星の軌道が既知となると、ＧＰＳ受信機の絶対的な時間及び位置が幾何学的に判定されうる。
【０００３】
ＧＮＳＳ無線ローカリゼーション・システムに対抗して、速度方向及び速度を導出することを可能にする埋込センサー情報に基づいて独立型形式でポジショニング情報を提供するために、慣性ナビゲーション・システム（ＩＮＳ）が発展された。ＩＮＳシステムは一般に、加速度計及びジャイロスコープのような専用慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を含む。通常、ＩＮＳシステムはより信頼性のあるポジショニング情報を提供しうるが、多くの処理電力を必要とし、かなり高価でもある。
【０００４】
以下の説明は、主としてＧＮＳＳシステムとしてのＧＰＳ全地球ポジショニング・システムに関する。しかし、本発明はこの特定のシステムに限定されず、例えば、ＧＬＯＮＡＳＳシステムあるいはガリレオ・システムのような、同じ原理に基づく無線ローカリゼーション・システムのための受信機においても使用されうるし、本発明を適用できる更なるその他の無線ローカリゼーション・システムへ拡張されうる。
【０００５】
オリジナルのＧＰＳ無線ローカリゼーション・システムの場合において、空間ビークルあるいはＳＶとも称される動作中のＧＰＳ衛星の各々は、２つの搬送波周波数でナビゲーション無線信号を発信している。この２つの搬送波周波数は、“Ｌ１”及び“Ｌ２”として示され、それぞれが１５７２．４２ＭＨｚ及び１２２７．６０ＭＨｚに定められているこのＬ１及びＬ２搬送波は、Ｃ／Ａ（粗捕捉）符号及びＰ（Ｙ）符号と呼ばれる２つのディジタル測距符号シーケンスによって変調される。後者の符号は主として、米国の政府及び軍以外には公開されていない。
【０００６】
商業用ＧＰＳ受信機によって使用されるＣ／Ａ符号は、Ｌ１搬送波において、及びＬ２搬送波において変調される。各ＧＰＳ衛星に独特であるＣ／Ａ符号は、１．０２３ＭＨｚの遷移レートを持ち、１０２３ビットの反復を備える擬似ランダム・ゴールド符号、あるいは「チップ」を備え、ＰＲＮと省略して示されることが多い。このように、このＣ／Ａ符号はミリ秒毎に反復する。測距符号シーケンスは、一般的に正確な時間である「ＧＰＳ時間」と同期される。「ＧＰＳ時間」は、各衛星のボード上の正確な時間によって保たれ、マスター時計に合わせて同期される。Ｃ／Ａ符号を用いたＰＳＫ変調による効果は、１ＭＨｚ帯域幅にわたって変調信号のスペクトルを拡散することである。
【０００７】
Ｌ１及びＬ２搬送波は、更に５０ｂｐｓのナビゲーション・メッセージ、すなわちＮＡＶ符号、を搬送する。ナビゲーション・メッセージは、時間、クロック補正、及び大気データに応じたＧＰＳ衛星の座標をその他の情報とともに含む。ＮＡＶメッセージは、ＮＡＶビットが１の場合はいつでも、Ｃ／Ａ符号の論理値の逆数をとることによって符号化され、その他は変わらないままにしておく。
【０００８】
これらの符号を捕捉し、ポジション・フィックスを実行するために、ＧＰＳ受信機は、各受信衛星のために、１．０２３ＭＨｚに近い周波数で動作する局所的なＮＣＯに対して調整されたＣ／Ａ符号の局所的なレプリカ、すなわちＰＲＮ符号、を生成する。この符号はその後、相関値のピークが、受信機と衛星との間の距離に左右される時間シフトの特定の値のために入手されるまで、雑音レベル次第でより長いあるいは短い時間の間に、時間偏移され、受信機の相関エンジンにおける受信信号と相関付けられ、統合される。
【０００９】
最適な相関付けを達成するのに必要とされる時間シフト量、すなわち擬似範囲は、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を示すものである。通常、ＧＰＳの内部クロックは、ＧＰＳ衛星クロックに関する大きな誤差によって影響を受ける。この誤差を解決するために、ＧＰＳ受信機は、３つの空間座標ｘ，ｙ，ｚ及び時間ｔを備えるポジション・フィックスを提供するために、少なくとも４つの衛星を捕捉しなければならない。
【００１０】
ＧＰＳ受信機が位相オフセットにおける十分な数の衛星信号をローカライズしようと努めている位相、すなわちそれらのポジションに関する知識をほとんど持たない、あるいは全く持たないドップラーシフト空間は、通常「捕捉」状態と呼ばれる。ピークが発見されると、それらのドップラー周波数及び位相オフセットが、空間ビークル及び受信機の動きにより、コンスタントに変化する。「トラッキング」状態において、有効なポジション・フィックスを提供するために、システムは相関ピークのドリフトに従わなければならない。
【００１１】
ＧＰＳ及びその他のＧＮＳＳシステムで生じる１つの問題は、空の視界が遮られる、特に建物内である場合は必ず、信号強度が更に減じられ、微弱になりすぎるということである。この信号強度は通常、地表上のＧＰＳ信号のノミナルな信号強度である−１３０ｍＢｍＷである。到達されたレベルは、雑音フロアをはるかに下回る。故に、信号は統計的技術の使用によってのみ受信されうるために、更なる処理電力を必要とする。都市の谷間としても知られる、ＧＰＳ信号受信の質が悪いために信号対雑音比（ＳＮＲ）が高すぎる地域では、ＧＰＳ信号は喪失されうる。
【００１２】
この問題を克服するために、ＧＰＳ信号が一時的に利用不可能になることに対処するために、シームレス・ナビゲーション・システムが提案されている。
【００１３】
国際特許出願ＷＯ２００４／０７０は、緊密なＧＰＳ／ＩＮＳ統合に基づいたナビゲーションによる解決策を開示している。このＧＰＳ／ＩＮＳ統合では、関連センサー・システム（例えば慣性測定ユニット、すなわちＩＭＵ）からのデータ、及び共有のクロック・ユニットによって予め同期されているＧＰＳからのデータを、カルマン・フィルタが処理する。この解決策は実際に、より優れたナビゲーションの正確性及びレジリエンシー（resiliency）を提供するが、その一方で、同期のためにかなりのハードウェア・オーバヘッドを内在的に包含し、著しい処理電力を必要とする。故に、この解決策は、制限された処理電力及びスペースしか持たない小さなポータブル・デバイスには適切でない。
【００１４】
米国特許出願ＵＳ６８７６９４５は、ＩＮＳ／ＧＰＳ統合システムの別例を提供している。ここでは、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）と超音波ドップラー速度測定センサー（ＵＶＭ）との結合は、ＧＰＳ信号が利用不可能な場合に、向上したシームレス・ナビゲーション能力を提供する。ＵＶＭは、統合されたナビゲーション・システムの正確性レベルを維持するために、ＧＰＳ信号妨害の間ＩＭＵを支援するためのものでる。この解決策は、ＧＰＳ支援のためのバックアップ・データ・サプライヤとして、未だいずれの視覚手段をも使用していない。
【００１５】
よって、効率の観点から前述の従来技術の問題を克服する、視覚手段を使用したナビゲーション・システム及び方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の目的は、利用可能なリソースを最大限に利用するナビゲーション方法及びシステムのための、より優れたレジリエンシーを提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、カメラから導出されたポジション・データを使用するナビゲーション方法及びシステムを提供することである。
【００１８】
本発明によると、これらの目的は、ポータブル・デバイスにおいてナビゲーション情報を計算する方法によって達成される。このポータブル・デバイスは、複数のナビゲーション衛星からナビゲーション信号を受信するよう構成されたＧＮＳＳ受信機と、前述のナビゲーション信号からＧＮＳＳポジション情報を抽出するＧＮＳＳプロセッサとを備える。このＧＮＳＳ受信機は更に、カメラ・モジュールから画像データを入手するよう構成されている。この方法は、
カメラ・モジュールからポジション情報のセットを導出することと、カメラによって導出されたポジション情報を、ナビゲーション・プロセッサに提供することと、ＧＮＳＳ受信機のポジション・フィックスを生成するために、前述のカメラによって導出されたポジション情報のセットと前述のナビゲーション信号とを使用することと、前述の生成されたポジション・フィックスに基づいて、ナビゲーション情報を計算することとから成る各ステップを備える。
【００１９】
これらの目的は、カメラによって支援されるＧＮＳＳナビゲーションのためのデバイスによっても達成されうる。このデバイスは、ナビゲーション・ソフトウェアによって使用されるナビゲーション・バックアップ・モジュールに、インタフェースを通して接続されているカメラ・モジュール及びＧＮＳＳモジュールを備える。
【００２０】
本発明に従うデバイス及び方法は、ＧＰＳ信号が、微弱あるいは利用不可能である場合に、処理電力の観点において制限された要件を伴って、バックアップ・ポジション情報サプライヤと共に提供されるシームレス・ナビゲーション・システムを提供する。これらは容易に統合されうるし、新世代モバイル電話のような、カメラと共に提供される既存のポータブル・デバイスにおいて使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、例として与えられ図によって例示される実施形態の説明の助けを借りて、より理解されるだろう。
【図１】図１は、本発明に従うＧＮＳＳ、カメラ、及び補足的なナビゲーション・モジュールを備えるシステムの論理図を示している。
【図２】図２は、本発明に従う標準的なナビゲーション及びカメラによって支援されるナビゲーションの諸段階を伴う状態図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、ナビゲーション・システム及びそれに関連するナビゲーション方法に関する。このナビゲーション方法は、ポータブル・デバイス、あるいは図１で説明されるようなホスト・システム１０１上で動作する。ホスト・システム１０１は、ＧＮＳＳ受信機１０４、望ましくは、衛星によって送られるナビゲーション信号１１２を受信するＲＦフロント・エンド１０６と、ＧＮＳＳプロセッサ１０５とを統合したＧＰＳ受信機１０４を含む。ＧＮＳＳ受信機１０４は、ＰＤＡ（情報携帯端末)やセルラ電話内のモジュールでありうる。しかし、例えばＧＰＳ  ＰＣカードのような適切なバスを使用して、ホスト・デバイス１０１へと接続されうるプラグ可能なモジュールから成りうる。
【００２３】
図１において例示される好適な実施形態によると、「ＧＰＳ受信機」１０４は、通信インタフェース１０７を通してホスト・システムのカメラ・モジュール１０２へと結合される。カメラ・モジュール１０２は、レンズ１１３を伴って示され、更に、例えばＣＣＤ画像センサーあるいはＣＭＯＳ画像センサーのようなセンサー１０３を含む。
【００２４】
インタフェース１０７は、カメラ・モジュール１０２とＧＮＳＳ受信機モジュール１０４との間の接続のためだけでなく、モジュール１０２、１０４の両方を、いわゆるナビゲーション・バックアップ・モジュール１１１に接続することもする。本発明に従うナビゲーション・バックアップ・モジュール１１１は、標準的な衛星ナビゲーション信号１１２が適切かつ信頼できるポジショニングを提供し損ねた場合に、それらを除くその他のローカリゼーション入力のソースによってナビゲーション・ソフトウェア１１０のナビゲーション処理を支援するモジュールである。このナビゲーション・バックアップ・モジュールは望ましくは、例えば、衛星信号の信号強度をモニタする、センサー・マネージャ・ユニット１０８と、更にセンサー・データ出力を処理しポジション情報を導出するマッピング・モジュール１０９とを含む。
【００２５】
本発明によると、衛星信号１１２とは別に使用される入力のソースは、カメラ・モジュール１０３によって提供される画像データである。ＧＮＳＳ受信機１０４を含むポータブル・デバイス１０１が現在動いているか静止しているかを知るために、画像データ出力が優先的に処理される。ポジション情報のセットは例えば、カメラ・モジュールによって記録された画像のシーケンスから導出されうる。これによって、その後、これらの画像のシーケンスに基づいて、移動速度を推定することが可能となる。ポジショニング情報を導出するこのステップが、いわゆるマッピング・モジュール１０９によって実行されうるが、画像データ処理アルゴリズムが動作する物理的な位置の制約はないため、このアルゴリズムが、カメラ・モジュール１０２に埋め込まれたハードウェア上で動作することも考えられる。これは、マッピング・モジュール１０９がこの場合、カメラ・モジュール内に物理的に含まれていることを意味している。よって、図１に例示された実施形態は、ハードウェア実装の観点から限定的であると考えられるべきではなく、その目的は主に、機能とモジュールとの間の論理区分を示すことである。
【００２６】
画像出力からポジション情報を導出するための別のオプションはまた、ランドマークの特徴を利用することである。例えば、必要とされた特徴を抽出する画像処理アルゴリズムのおかげでランドマークが画像上に認識されると、この特徴が正確な位置あるいは地理的座標に既に関連付けられていれば、例えば、このランドマークは、予め認識され、ＧＰＳによって判定されたポジション・フィックスに関連付けられているので、抽出されたランドマークの特徴によって正確なポジションを検索することが可能になる。この場合、ポジション情報を導出するステップは単純に、デバイス１０１のメモリ内に、あるいは直接カメラ・モジュール１０２内に格納された既知の位置のセットを用いて、抽出された特徴をマッピングすることから成る。効率化のために、ポジション座標を用いてランドマークをマッピングするステップはオフラインで行われる。
【００２７】
ランドマークの特徴の認識は、恐らくは、ＧＰＳ受信機１０４の電源が入れられた場合にのみ実行されうる。それに対して、電力節約のためにＧＰＳ受信機１０４の電源が切られている間、ランドマークの特徴は、カメラによって撮られた画像内に含まれている。
【００２８】
移動速度、方向のようなポジション情報のセットを導出するステップは、ジャイロスコープ及び加速器あるいは任意の慣性測定ユニットのためのものと似た種類の支援を提供することである。提案された支援による解決策は、慣性センサーによって提供される精度には及ばない。しかし、特に受信機をホストしているデバイスが、多くの場合そうであるように既に画像センサーを含んでいる場合、この解決策は既存のリソースを有効に使用するため追加のハードウェアを必要としない。画像に基づく支援は、機能的にも使用し易い。必要条件は、カメラをホストするデバイス１０１がポケット、すなわち画像スナップショットを撮れない場所に位置していないということのみである。
【００２９】
カメラ・モジュール１０２から導出されたポジション情報のセットは、ナビゲーション・プロセッサへと供給される。このナビゲーション・プロセッサは、ＧＮＳＳ受信機１０４のＧＮＳＳプロセッサ１０５、例えばＤＳＰ、でありうるが、必ずしもそうである必要ではない。様々な実施形態において、これは例えばカメラ及びＧＮＳＳモジュール１０２、１０４の両方と共通バスを通して接続されているホスト・システム１０１のプロセッサでありうる。このナビゲーション・プロセッサは、ＧＮＳＳ受信機１０４のポジション・フィックス及び位置座標を計算するために、カメラによって導出された情報のセット及びナビゲーション信号１１２の両方を使用する。ローカリゼーション処理のために使用される利用可能な情報の２つのセットは、情報の冗長を提供する。この情報の冗長は、例えば、ＧＮＳＳナビゲーション信号１１２が断続的にしか利用できない場合に、システムの信頼性とレジリエンシーを強化するために、最大限のフレキシビリティを与える。このように、カメラによって導出されたポジション情報のセットは、バックアップとして及び補助としての両方に使用されうる。
【００３０】
図２は、本発明に従う方法の好適な実施形態を例示した状態図を、レジリエンシーを強調して示している。ナビゲーションが開始されると（ステップ２０１）、ＧＮＳＳ受信機１０４が信号取得モードに入る（ステップ２０２）。このステップの間、例えば前述されたランドマークを使用する独立型モードにおいて、カメラは校正される（ステップ２０３）。衛星ナビゲーション信号１１２から導出された衛星ベースのポジション情報に基づいて、校正ステップ２０３を実行することもありうる。ＧＮＳＳ受信機１０４とカメラ・モジュール１０２との結合２０６によって、計算されたＧＮＳＳベースのポジション・フィックスを考慮してカメラによって導出された情報を処理し、必要なマッピングと調整を実行することが可能になる。
【００３１】
校正に対する結合２０６のパターンは、ポジション座標がこの段階の間に別々に計算されるという意味において、好ましくは疎である。図２に例示された好適な実施形態によると、ＧＮＳＳのローカリゼーション情報のセットは、カメラによって導出された情報より優先される。よって、カメラによるナビゲーション支援がパッシブ・モードにあるということを示すために、校正ステップ２０３が破線で示されている。しかしながら、カメラ・モジュール１０２及びＧＮＳＳ受信機が密なパターンに従って結合されており、モジュール１０２、１０４のうちのいずれかによって提供される最も正確かつ信頼できる情報に従ってローカリゼーション・ポジション・フィックスを選択的に調節する際、結果の精度を高めるために相互の校正を実行しうる、ということも考えられうる。故に、画像ベースの支援は、衛星信号から導出されたポジションをクロスチェックするために使用されうる。
【００３２】
図２の図解によると、ローカリゼーション処理がＧＮＳＳ信号のみを使用して(ステップ２０２)実行されるモード２１０において、ナビゲーション処理が開始する。ステップ２０４は、ナビゲーション・プロセッサにおける、カメラによって導出されたポジション情報の使用の選択的なアクティベーションに対応している。このアクティベーションは、前述の複数のナビゲーション衛星からのナビゲーション信号１１２の受信が不十分、あるいは存在しない場合になされる。これによって、例えばＳＮＲ比の特定のレベルのようなしきい値が前もって決定される。アクティベーションは、例えば、ナビゲーション・モード（ステップ２０７）において切換を実行するセンサー管理モジュール１０８によって引き起こされ、段階２１１を開始しうる。段階２１１では、カメラによって導出されたポジション情報が、ナビゲーション・プロセッサによって積極的に使用される。
【００３３】
このモード２１１において、カメラによって支援されるナビゲーションは、利用可能な衛星信号１１２がもう存在しない場合、デッド・レコニング・モード（例示されず）に入る。しかし、デッド・レコニング・モードは、均一に保たれる必要があるＧＮＳＳ受信機１０４の動きの一貫性に基づいて、アクノレッジされる必要がある。カメラ・モジュール１０２からポジショニング情報のセットを導出するステップ２０５は、このようにデッド・レコニング・モードのためのスリーピング・モード・ループを伴う電力管理機能を備える。カメラ・モジュール１０２は、速度あるいは方向における変化が検出されない限り、スリーピング・モードに留まる。例えばセンサー管理モジュール１０８によるアクティベーションは、ＧＮＳＳ受信機１０４の経路をたどりながらポジション情報を導出するために、例えばマッピング・モジュール１０９からの、更なる処理を必要とする。通行人による動きの場合において、あるいは信号受信が一般的に屋外より困難である屋内での使用に対して、本発明に従うデッド・レコニング・バックアップ・ナビゲーション機能はとても便利でありうる。次の段落において説明されるような新しい信号取得段階を再開させる場合において、カメラ・モジュール１０２が、例えば１つの部屋の同じ環境であると認識した場合に、ポジションは変わっていない、と表示することは、ＧＮＳＳナビゲーション処理を助ける有用な情報の一部である。
【００３４】
カメラによって支援されるモードは、例えば、十分な数の衛星信号が取得され、確実にトラッキングされている場合にディアクティベートされうる。切換復帰する前のチェッキング・ステップが、衛星信号１１２の品質トラッキングに基づいて、以前使用された選択的アクティベーション・ステップ２０４と同じように例示されている。ナビゲーション・モードがＧＮＳＳ標準モードへと切換復帰された（ステップ２０８）後、衛星ナビゲーション信号１１２のみが使用される別の段階２１０’が開始する。この新しい段階２１０’のために、カメラによって導出されたポジション情報のセットに基づいて、カメラによって支援される段階２１１が衛星信号１１２の新しい取得（ステップ２０２’）のためのサーチ空間を制限することを可能にし、よって、そのために必要とされる取得時間及び処理電力の両方を短縮するサーチ処理における支援を提供する。デッド・レコニング・ステップ、あるいは単純にカメラによって支援されるステップの後に、取得時間に関するこの利得は重要視される。しかし、この種の支援が、ナビゲーション処理の開始２０１すぐからでも提供されうるということ、更に具体的に言えば、必ずしもモード・スイッチ２０７，２０８の後である必要はないということが、正しく理解されるだろう。
【００３５】
カメラ支援が積極的に使用される、されないに関わらず、矢印２１０、２１０’、２１１は、ナビゲーション・モードの時間シーケンスに対応し、フィードバック・ループは各段階におけるロッキングをそれぞれ示している、ということも正しく理解されるだろう。
【００３６】
開示された方法及びナビゲーション・システムは、ＧＰＳ受信機を装備する新世代モバイル電話のように、カメラが備えられた一般的な任意のポータブル・デバイスとの容易な統合が意図されている。ハードウェア実装のために例示された例は、依然として、構造選択の観点から限定的だと考えられるべきではない。当業者は、インタフェース１０７、モジュール１０８、１０９及びプロセッサ１０５が、サポートされた規格及び通信プロトコルのみならず回路構成選択の観点からいかなる限定をも伴って解釈されるべきではないということを容易に理解するだろう。モジュールのほとんどがハードウェア・ベースよりもむしろソフトウェア・ベースでナビゲーション方法を実行することが必要とされる解決策が考え出されるということも考えられるので、ナビゲーション・ソフトウェアとのコラボレーションは容易になされる。
【００３７】
特に、ＧＮＳＳ受信機１０４のポジション・フィックスの生成及びナビゲーション情報の計算を含む、カメラによって支援されるナビゲーション処理に含まれる任意のステップ、及び本明細書において先に述べられた任意のステップと同様に、開始することによってカメラ・モジュール１０２からポジション情報を導出するステップ２０５を実行するソフトウェア・モジュールを提供することが有利だろう。このようなモジュールは、例えば、ＧＰＳモジュールと共に送られるナビゲーション・ソフトウェア１１１用のアドオンとして、供給される。
【００３８】
本発明は、前述の例に限定されず、添付の特許請求の範囲内でいくつかの変形例及び実施形態を可能にする。例えば、白線のポジションを認識することによってレーンの変更を検出するような、例えば、道路パターンの認識から動きを検出するために、カメラが使用される。本発明は、単一カメラの場合あるいは単一レンズ画像システムの場合の、いずれにも限定されない。本発明における方法は、ステレオ画像システムが使用される場合も含んでいる。
【００３９】
本発明の別の変形例によると、カメラ・モジュールから導出されたポジション情報は、画像の形成を必要としない。例えば運転中、カメラは周囲の明かりの突然の変化を検出し、車両がトンネルに入った、あるいはトンネルから出たと推定しうる。カメラによって導出されたポジション情報は、ポジション・フィックスを向上するために、あるいはナビゲーション情報を計算するために使用されうる。
【表１】
2011508190.tif 000003
【図１】
2011508190.tif 000004
【図２】
2011508190.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル・デバイス（１０１）においてナビゲーション情報を計算する方法であって、前記デバイス（１０１）が、ＧＮＳＳ受信機（１０４）を備え、前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）は、複数のナビゲーション衛星からナビゲーション信号（１１２）を受信するよう構成され、前記ナビゲーション信号（１１２）からＧＮＳＳポジション情報を抽出するためにＧＮＳＳプロセッサ（１０５）を備え、前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）はカメラ・モジュール（１０２）からデータを取得するよう更に構成されており、前記方法は、
前記カメラ・モジュール（１０２）からポジション情報のセットを導出すること（２０５）と、
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報を、ナビゲーション・プロセッサに提供することと、
前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）のポジション・フィックスを生成するために、前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットと前記ナビゲーション信号とを使用することと、
前記生成されたポジション・フィックスに基づいて、ナビゲーション情報を計算することと
から成る各ステップを備える方法。
【請求項２】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットは、前記カメラ・モジュール（１０２）によって記録された画像のシーケンスから入手され、前記画像のシーケンスから前記ＧＮＳＳ受信機の動きを推定するステップを備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットの前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）の均一な動きとの一貫性に基づいて、デッド・レコニング・ポジション推定モードがアクノレッジされる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報に基づいて、前記複数のナビゲーション衛星から受信されたナビゲーション信号（１１２）の取得のためのサーチ空間を制限するステップを更に備える請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のナビゲーション衛星からのナビゲーション信号（１１２）の受信が不十分あるいは存在しない場合に、前記ナビゲーション・プロセッサ内の、前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報のセットが選択的にアクティベートされる（２０４）請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記カメラ・モジュール（１０２）からの画像データにおけるランドマークの特徴を認識するステップを更に備え、前記カメラ・モジュール（１０２）からポジション情報のセットを導出するステップ（２０５）が、前記ランドマークの特徴の既知のポジションを検索することにおいてなされる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ランドマークの特徴を認識するステップが、前記GNSS受信機（１０４）の電源が入っている場合にのみ実行され、前記ＧＮＳＳ受信機の電源が切られている間、前記ランドマークの特徴は前記カメラ・モジュール（１０２）によって以前に撮られた画像内に含まれている請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記カメラ・モジュールからポジション情報のセットを導出するステップ（２０５）が、電力管理機能を含む請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記カメラ・モジュールによって導出されたポジション情報を校正するステップ（２０３）を更に備える請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記校正するステップが、前記複数のナビゲーション衛星から受信されたナビゲーション信号（１１２）から導出された衛星ベースのポジション情報に結合すること（２０６）によって実行される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載のステップを実行するためのコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載のステップを実行するナビゲーション・ソフトウェア（１１０）によって使用されるナビゲーション・バックアップ・モジュール（１１１）に、インタフェース（１０７）を通して接続されたカメラ・モジュール（１０２）及びＧＮＳＳモジュール（１０４）を備える、カメラによって支援されるＧＮＳＳナビゲーションのためのデバイス。
【請求項１３】
前記ナビゲーション・バックアップ・モジュール（１１１）が、前記カメラ・モジュール（１０２）及び前記ＧＮＳＳ受信機（１０４）のセンサー（１０３，１０６）を管理するためのセンサー管理モジュール（１０８）を更に備える請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ナビゲーション・プロセッサが、前記ＧＮＳＳプロセッサ（１０５）である請求項１２又は請求項１３に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2011508190.tif 000006
2011508190.tif 000007
2011508190.tif 000008