(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置推定装置であって、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する算出手段と、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段と、
前記算出手段により算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
当該位置推定装置の変位の規則性を特定する特定手段を更に備え、
前記変更手段は、前記特定手段により特定された装置の変位が不規則的である場合に、前記算出手段により算出された観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更することを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記特定手段により特定された装置の変位が規則的である場合に、カルマンフィルタと同等の計算ができるように前記フィルタの制御パラメータを変更することを特徴とする請求項２に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記フィルタのシステムモデルが等速運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が等速運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項２又は３に記載の位置推定装置。
【請求項５】
前記推定手段は、前記フィルタのシステムモデルが直線運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が直線運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項２又は３に記載の位置推定装置。
【請求項６】
前記推定手段は、前記フィルタのシステムモデルが等速直線運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が等速直線運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項２又は３に記載の位置推定装置。
【請求項７】
前記取得手段は、装置の変位に関連する情報として、当該装置の現在位置、移動速度及
び移動方向を取得することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置推定装置。
【請求項８】
前記フィルタは、Ｈ∞フィルタであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の位置推定装置。
【請求項９】
位置推定装置を用いた位置推定方法であって、
装置の変位に関連する情報を取得する処理と、
取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する処理と、
取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する処理と、
算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する処理と、
を含むことを特徴とする位置推定方法。
【請求項１０】
位置推定装置のコンピュータを、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する算出手段、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段、
前記算出手段により算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する変更手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置推定装置、位置推定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動するユーザの位置や移動速度を測定し、これらの測定結果からカルマンフィルタを用いてユーザの現在の状態、すなわち、位置や移動経路を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、カルマンフィルタを用いた状態推定は、システムモデルが線形であり、且つ、ノイズ（雑音、誤差）の統計的性質が白色性及びガウス性を有すると仮定しているため、システムモデルやノイズの統計的性質が不確かな場合には、ユーザの現在の状態を適正に推定することができないといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、ユーザの現在の状態を適正に推定することができる位置推定装置、位置推定方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る位置推定装置は、
位置推定装置であって、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する算出手段と、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段と、
前記算出手段により算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する変更手段と、
を備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る位置推定方法は、
位置推定装置を用いた位置推定方法であって、
装置の変位に関連する情報を取得する処理と、
取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する処理と、
取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する処理と、
算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する処理と、
を含むことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るプログラムは、
位置推定装置のコンピュータを、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する算出手段、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするフィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段、
前記算出手段により算出された前記観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記フィルタの制御パラメータを変更する変更手段、
として機能させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ユーザの現在の状態を適正に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した一実施形態の位置推定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の位置推定装置による位置推定処理に係る動作の一例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】
【００１１】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
本実施形態の位置推定装置１００は、例えば、ユーザに携帯所持（例えば、腕に装着）され、ＧＰＳによる測位（ＧＰＳ測位）と、自律航法用センサを用いた測位（自律航法測位）とを併用して、ユーザの移動経路の軌跡を表わす一連の位置データを逐次記憶していく。また、位置推定装置１００は、例えば、スマートフォンや携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）などの移動体通信網で用いられる移動局、ＰＤＡ（Personal Data Assistants）等から構成されている。
【００１２】
図１は、本発明を適用した一実施形態の位置推定装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、位置推定装置１００は、中央制御部１と、メモリ２と、ＧＰＳ処理部３と、センサ部４と、自律航法制御処理部５と、推定処理部６と、データ記憶部７と、表示部８と、操作入力部９等を備えている。
また、中央制御部１、メモリ２、ＧＰＳ処理部３、センサ部４、自律航法制御処理部５、推定処理部６、データ記憶部７及び表示部８は、バスライン１０を介して接続されている。
【００１３】
中央制御部１は、位置推定装置１００の各部を制御するものである。具体的には、中央制御部１は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、位置推定装置１００用の各種処理プログラム（図示略）に従って各種の制御動作を行う。
【００１４】
メモリ２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等により構成され、中央制御部１や推定処理部６等の各部によって処理されるデータ等を一時的に記憶するものである。
【００１５】
ＧＰＳ処理部３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星Ｓから送信された信号を受信して、当該装置本体の位置を測位する（ＧＰＳ測位）。
すなわち、ＧＰＳ処理部３は、ＧＰＳ衛星Ｓから送信されたデータを受信アンテナ３ａを介して受信する。具体的には、受信アンテナ３ａは、地球低軌道に打ち上げられた複数のＧＰＳ衛星（測位衛星；図１には一つのみ図示）Ｓから送信されるＧＰＳ信号（例えば、アルマナック（概略軌道情報）やエフェメリス（詳細軌道情報）など）を所定のタイミングで受信する。そして、受信アンテナ３ａは、受信したＧＰＳ信号をＧＰＳ処理部３に出力する。
【００１６】
ＧＰＳ処理部３は、受信アンテナ３ａを介して受信されるＧＰＳ信号の復調処理を行って、ＧＰＳ衛星Ｓの各種送信データを取得する。そして、ＧＰＳ処理部３は、取得された送信データに基づいて、所定の測位演算を行うことで、当該装置本体の絶対的な２次元の現在位置（緯度、経度）を測位して当該位置に係る位置データ（例えば、緯度、経度の座標情報）を測位結果として取得する。
ここで、ＧＰＳ処理部３は、取得手段として、当該装置本体の現在位置（装置本体の変位に関連する情報）を取得する。
【００１７】
センサ部４は、自律航法用センサとして、３軸地磁気センサ４ａ、３軸加速度センサ４ｂ及び３軸角速度センサ４ｃを備えている。
【００１８】
３軸地磁気センサ４ａは、互いに直交する３軸方向の地磁気の大きさをそれぞれ検出する。そして、３軸地磁気センサ４ａは、検出された各軸の地磁気の検出信号を自律航法制御処理部５に出力する。
３軸加速度センサ４ｂは、互いに直交する３軸方向の加速度をそれぞれ検出する。そして、３軸加速度センサ４ｂは、検出された各軸の加速度の検出信号を自律航法制御処理部５に出力する。
３軸角速度センサ４ｃは、互いに直交する３軸方向を中心とする角速度をそれぞれ検出する。そして、３軸角速度センサ４ｃは、検出された各軸を中心とする角速度の検出信号を自律航法制御処理部５に出力する。
【００１９】
自律航法制御処理部５は、３軸地磁気センサ４ａ、３軸加速度センサ４ｂ及び３軸角速度センサ４ｃ等により検出された検出データに基づいて、自律航法の測位演算を連続的に行う（自律航法測位）。
すなわち、自律航法制御処理部５は、例えば、所定のサンプリング周期で３軸地磁気センサ４ａ及び３軸加速度センサ４ｂにより検出された検出データを取得して、これらの検出データから当該装置本体の移動速度及び移動方向（速度ベクトル）を算出していく。
ここで、自律航法制御処理部５は、取得手段として、当該装置本体の移動速度及び移動方向（装置本体の変位に関連する情報）を取得する。
【００２０】
推定処理部６は、位置推定部６ａと、算出部６ｂと、規則性特定部６ｃと、パラメータ変更部６ｄとを具備している。
なお、推定処理部６の各部は、例えば、所定のロジック回路から構成されているが、当該構成は一例であってこれに限られるものではない。
【００２１】
位置推定部６ａは、装置本体の現在位置を推定する。
すなわち、位置推定部（推定手段）６ａは、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の変位に関連する情報（例えば、当該装置本体の現在位置、移動速度及び移動方向等）を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置本体の現在位置を推定する。具体的には、位置推定部６ａは、Ｈ∞フィルタのシステムモデルが等速運動や直線運動であると仮定して、装置本体の現在位置を推定する。
また、後述するように、装置本体の変位の規則性に基づいてＨ∞フィルタの制御パラメータが変更され、位置推定部６ａは、変更された制御パラメータの内容で装置本体の現在位置を推定する。
【００２２】
以下に、Ｈ∞フィルタについて説明する。
状態空間モデルは、一般に、下記の式（１）及び式（２）で与えられる。
【数１】
0006540219.tif 000002
【数２】
0006540219.tif 000003
ここで、Ｓｔはｎ次元状態ベクトル、ｙｔはｐ次元観測ベクトル、Ｆｔ、Ｇｔ、Ｈｔはそれぞれｎ×ｎ、ｎ×ｒ、ｐ×ｎの行列であり、ｗｔ及びｖｔはそれぞれｒ次元誤差ベクトル、ｐ次元誤差ベクトルである。
【００２３】
そして、下記の式（３）で表されるｎ次元状態ベクトルの線形結合を推定する。
【数３】
0006540219.tif 000004
ここで、Ｚｔはｎ次元ベクトル、Ｌｔはｎ×ｎ行列である。
【００２４】
有限時間Ｈ∞フィルタリング問題は、与えられたγ＞０に対して、下記の式（４）を満足する推定値Ｚ＾ｔを求める。
【数４】
0006540219.tif 000005
ただし、Σ０＞０、システム誤差ｗｔの共分散Ｑｔ＞０、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔ＞０は、初期値ｘ０、誤差ｗｔ、ｖｔに対する重み行列である。また、パラメータγは、システム誤差の共分散Ｑｔ及び観測誤差の共分散Ｒｔに基づいて経験的に与えられる。
【００２５】
また、位置推定問題において、上のモデルを以下のように設定する。
【数５】
0006540219.tif 000006
ここで、ｘｔは緯度の絶対座標、ｙｔは経度の絶対座標、ωｘは緯度方向の移動速度、ωｙは経度方向の移動速度である。また、Δｔは観測の時間間隔を表している。
【００２６】
また、Ｈ∞フィルタリング問題のミニマックス問題の一意的な解が存在するための必要十分条件は、下記の式（５）及び式（６）で表されるリカッチ方程式が正定値解をもち、且つ、下記の式（７）及び式（８）が成立することである。
【数６】
0006540219.tif 000007
【数７】
0006540219.tif 000008
【数８】
0006540219.tif 000009
【数９】
0006540219.tif 000010
【００２７】
ここで、パラメータγ＞０を達成するＨ∞フィルタは、下記の式（９）〜式（１１）で与えられる。
【数１０】
0006540219.tif 000011
【数１１】
0006540219.tif 000012
【数１２】
0006540219.tif 000013
【００２８】
算出部６ｂは、観測値の誤差の共分散を算出する。
すなわち、算出部（算出手段）６ｂは、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の変位に関連する情報（例えば、当該装置本体の現在位置、移動速度及び移動方向等）に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する。具体的には、算出部６ｂは、例えば、ＧＰＳ処理部３により取得された装置本体の現在位置や、自律航法制御処理部５により取得された装置本体の移動速度及び移動方向に基づいて観測ベクトルｙｔを算出し、その観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔを算出する。
【００２９】
規則性特定部６ｃは、装置本体の変位の規則性を特定する。
すなわち、規則性特定部（特定手段）６ｃは、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の変位に関連する情報（例えば、当該装置本体の現在位置、移動速度及び移動方向、観測値の誤差の共分散Ｒｔ等）に基づいて、装置本体の変位の規則性を特定する。
ここで、装置本体の変位が規則的であるとは、位置推定部６ａのＨ∞フィルタのシステムモデルやノイズの統計的性質が確かであることを言い、その一方で、装置本体の変位が不規則的であるとは、Ｈ∞フィルタのシステムモデルやノイズの統計的性質が不確かであることを言う。
【００３０】
例えば、Ｈ∞フィルタのシステムモデルが等速運動であると仮定した場合に、規則性特定部６ｃは、装置本体の変位の規則性として、当該装置本体が等速運動をしているか否かを特定する。つまり、規則性特定部６ｃは、当該装置本体が等速運動をしている場合には、装置本体の変位が規則的である（システムモデルが確かである）と特定し、その一方で、当該装置本体が等速運動をしていない場合には、装置本体の変位が不規則的である（システムモデルが不確かである）と特定する。
具体的には、規則性特定部６ｃは、自律航法制御処理部５により取得された装置本体の速度ベクトルの絶対値を算出し、事前に推定した速度ベクトルの絶対値との差を求める。そして、規則性特定部６ｃは、求めた速度ベクトルの絶対値の差が大きければ等速移動性が失われていると判断し、システムモデルが不確かであると特定する。
このとき、規則性特定部６ｃは、速度ベクトルの絶対値の差が大きいかどうかは、想定した正規分布に対してどれだけ外れているかという点を考慮しても良い。また、規則性特定部６ｃは、例えば、加速度振動の大きさや加速度振動の周期的な成分から、移動状態が歩行状態や走行状態や停止状態であることを特定し、特定された移動状態に変化が生じた場合に、等速移動性が失われていると判断しても良い。
なお、上記の判定においては、速度の事前推定値の誤差共分散が十分小さい（確からしい）ことが前提となる。
【００３１】
また、Ｈ∞フィルタのシステムモデルが直線運動であると仮定した場合に、規則性特定部６ｃは、装置本体の変位の規則性として、当該装置本体が直線運動をしているか否かを特定する。つまり、規則性特定部６ｃは、当該装置本体が直線運動をしている場合には、装置本体の変位が規則的であると特定し、その一方で、当該装置本体が直線運動をしていない場合には、装置本体の変位が不規則的であると特定する。
具体的には、例えば、規則性特定部６ｃは、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の現在位置と事前に推定した装置本体の推定位置との差を求める。そして、規則性特定部６ｃは、求めた現在位置と推定位置との差が大きければ直線移動性が失われていると判断し、システムモデルが不確かであると特定する。
また、例えば、規則性特定部６ｃは、自律航法制御処理部５により取得された装置本体の速度ベクトルの方向と事前に推定した速度ベクトルの方向との角度差を求める。そして、規則性特定部６ｃは、求めた速度ベクトルの方向の角度差が大きければ直線移動性が失われていると判断し、システムモデルが不確かであると特定する。このとき、規則性特定部６ｃは、速度ベクトルの方向の角度差が大きいかどうかは、想定した正規分布に対してどれだけ外れているかという点を考慮しても良い。
なお、上記の判定においては、事前推定値の誤差共分散が十分小さい（確からしい）ことが前提となる。
また、例えば、規則性特定部６ｃは、３軸角速度センサ４ｃにより検出されて自律航法制御処理部５により取得された装置本体の重力軸を中心とする回転角度が所定の閾値よりも大きければ直線移動性が失われていると判断し、システムモデルが不確かであると特定する。
【００３２】
また、規則性特定部６ｃは、事前に推定した装置本体の推定位置が不確かな場合、すなわち、位置の事前推定誤差共分散の固有値が所定の閾値よりも大きい場合、システムモデルが不確かであると特定しても良い。
なお、規則性特定部６ｃは、装置本体の変位の規則性として、当該装置本体が等速直線運動をしているか否かを特定しても良い。すなわち、位置推定部６ａは、Ｈ∞フィルタのシステムモデルが等速直線運動であると仮定して、装置本体の現在位置を推定し、規則性特定部６ｃは、上記した各処理を組み合わせて、装置本体の変位の規則性として、当該装置本体が等速直線運動をしているか否かを特定する。
【００３３】
また、カルマンフィルタリング理論におけるノイズの統計的性質は予め共分散が分かっている白色性及びガウス性を有すると仮定した場合に、規則性特定部６ｃは、装置本体の変位の規則性として、ノイズの統計的性質が白色性及びガウス性を有するか否かを特定する。つまり、規則性特定部６ｃは、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の変位に関連する情報に基づいてノイズの統計的性質が白色性及びガウス性を有するか否かを特定する。そして、規則性特定部６ｃは、当該ノイズの統計的性質が白色性及びガウス性を有する場合には、装置本体の変位が規則的である（ノイズの統計的性質が確かである）と特定し、その一方で、ノイズの統計的性質が白色性及びガウス性を有していない場合には、装置本体の変位が不規則的である（ノイズの統計的性質が不確かである）と特定する。
【００３４】
パラメータ変更部６ｄは、Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更する。
すなわち、パラメータ変更部（変更手段）６ｄは、規則性特定部６ｃにより特定された装置本体の変位の規則性に基づいて、位置推定部６ａのＨ∞フィルタの制御パラメータを変更する。具体的には、パラメータ変更部６ｄは、規則性特定部６ｃにより特定された装置本体の変位が不規則的である場合に、算出部６ｂにより算出された観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの大きさに応じてＨ∞フィルタの制御パラメータを変更する。例えば、パラメータ変更部６ｄは、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値が十分大きければ制御パラメータＬｔ≒０となるように、その一方で、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値が十分小さければ、上記式（７）の固有値が０に近づくように制御パラメータＬｔを設定する。
【００３５】
以下に、制御パラメータＬｔの設定方法にいて説明する。
先ず、パラメータ変更部６ｄは、上記式（８）の固有値を算出して、それぞれλ１、λ２、λ３、λ４とする。制御パラメータＬｔを対角行列とし、Ｌｔ＝ｄｉａｇ（ｃ１√λ１、ｃ２√λ２、ｃ３√λ３、ｃ４√λ４）とする。
ここで、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４はそれぞれ比例定数であり、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値の大きさに基づいて決定する。
そして、パラメータ変更部６ｄは、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値が十分小さければ、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４がγ２に近づくように、すなわち、式（７）の固有値が０に近づくようにｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４を決定する。一方、パラメータ変更部６ｄは、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値が十分大きければ、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４が０に近づくように設定する。
具体的には、パラメータ変更部６ｄは、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４としたとき、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの固有値を引数にとる関数ｆ（ｍｘ）を準備し、比例定数ｃｘをｃｘ＝ｆ（ｍｘ）として決定する。
ｍｘ→０のとき  ｆ（ｍｘ）→γ２×Ａ（０＜Ａ＜１であり、Ａは１に近い定数であり、経験的に決定される。）
ｍｘ→∞のとき  ｆ（ｍｘ）→０
なお、関数ｆ（ｍｘ）内の数式は、経験的に与えられる。
【００３６】
一方、パラメータ変更部６ｄは、規則性特定部６ｃにより特定された装置本体の変位が規則的である場合に、カルマンフィルタと同等の計算ができるようにＨ∞フィルタの制御パラメータを変更する。例えば、パラメータ変更部６ｄは、Ｈ∞フィルタの制御パラメータＬｔをＬｔ＝０に設定する。
【００３７】
また、推定処理部６は、位置推定部６ａにより所定期間内に推定された複数の装置本体の現在位置を平滑化して（スムージング処理）、各時点の装置本体の位置を推定しても良い。
【００３８】
データ記憶部７は、例えば、不揮発性メモリなどにより構成され、地図データベース７ａ、移動履歴データ７ｂ等が記憶されている。
が記憶されている。
【００３９】
地図データベース７ａは、例えば、所定範囲内の地図を表示部８に表示するための地図データが位置座標と対応付けて記憶されている。すなわち、地図データベース７ａは、都道府県や市町村等の行政区画、番地等の住所情報や、建物、施設、店舗、公園、鉄道に関する情報、地形情報、道情報等を表す地図データと、緯度、経度、高度等の座標情報とが対応付けられている。
なお、上記した地図データベース７ａは、一例であってこれに限られるものではなく、当該データベースに記憶される情報の内容等は適宜任意に変更可能である。
【００４０】
移動履歴データ７ｂは、装置本体の移動の際の測位処理によって取得された一連の位置データが順次登録されるものである。すなわち、ＧＰＳ測位や自律航法測位等により測定された各地点や、推定処理部６により推定された地点等が地図データベース７ａの道上で照合されることで移動履歴データ７ｂが形成される。
また、移動履歴データ７ｂには、例えば、各地点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．」、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等がそれぞれ登録されるようになっている。
【００４１】
表示部８は、表示パネル８ａと、表示制御部８ｂとを具備している。
表示パネル８ａは、例えば、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル等から構成され、表示制御部８ｂから出力された画像信号に応じてアプリケーション画面（例えば、地図等）を表示領域内に表示する。
表示制御部８ｂは、中央制御部１のＣＰＵによる各種のアプリケーションプログラム（例えば、地図表示プログラム；図示略）の実行に基づいて、アプリケーション画面を生成し、生成されたアプリケーション画面に従った画像信号を表示パネル８ａに出力する。
【００４２】
操作入力部９は、ユーザによる所定操作に基づいて、当該位置推定装置１００本体に対して各種指示を入力する。具体的には、操作入力部９は、例えば、電源ボタン、上下左右のカーソルボタン、決定ボタン（何れも図示略）等を備えている。
【００４３】
＜位置推定処理＞
次に、本実施形態の位置推定装置１００による位置推定処理について図２を参照して説明する。
図２は、位置推定処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
なお、以下に説明する位置照合処理では、当該装置本体の移動の際に、自律航法制御処理部５による自律航法測位が常時行われる一方で、ＧＰＳ処理部３によるＧＰＳ測位が所定の時間間隔毎に行われる。
【００４４】
図２に示すように、先ず、自律航法制御処理部５は、当該装置本体の移動方向及び移動量を連続的に検出し、ＧＰＳ処理部３により測位済みの所定地点の位置データに装置本体の移動方向及び移動量を積算していくことで、自律航法測位処理及びＧＰＳ測位処理により装置本体の存する各地点（観測地点）の位置データを算出する（ステップＳ１）。
【００４５】
次に、推定処理部６の算出部６ｂは、ＧＰＳ処理部３により取得された装置本体の現在位置や、自律航法制御処理部５により取得された装置本体の移動速度及び移動方向に基づいて観測ベクトルｙｔを算出し、その観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔを算出する（ステップＳ２）。
続けて、規則性特定部６ｃは、ＧＰＳ処理部３により取得された装置本体の現在位置や、自律航法制御処理部５により取得された装置本体の移動速度及び移動方向や、算出部６ｂにより算出された観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔ等に基づいて、装置本体の変位の規則性を特定する（ステップＳ３）。
【００４６】
次に、パラメータ変更部６ｄは、規則性特定部６ｃにより特定された装置本体の変位の規則性に基づいて、位置推定部６ａのＨ∞フィルタの制御パラメータを変更する（ステップＳ４）。例えば、パラメータ変更部６ｄは、装置本体の変位が不規則的である場合に、算出部６ｂにより算出された観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの大きさに応じてＨ∞フィルタの制御パラメータを変更し、その一方で、装置本体の変位が規則的である場合に、カルマンフィルタと同等の計算ができるようにＨ∞フィルタの制御パラメータを変更する。
【００４７】
そして、位置推定部６ａは、パラメータ変更部６ｄにより変更された制御パラメータの内容で、ＧＰＳ処理部３や自律航法制御処理部５により取得された装置本体の変位に関連する情報を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置本体の現在位置を推定する（ステップＳ５）。
上記の各処理を逐次繰り返し実行する。
【００４８】
以上のように、本実施形態の位置推定装置１００によれば、装置本体の変位の規則性を特定し、特定された装置本体の変位の規則性（例えば、装置本体が等速運動をしているか否かや直線運動をしているか否か等）に基づいて、Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更するので、例えば、ＧＰＳ測位や自律航法測位等により測位することができない地点の位置推定を適正に行うことができ、ユーザの現在の状態を適正に推定することができる。すなわち、装置本体の変位に関連する情報（例えば、当該装置本体の現在位置、移動速度及び移動方向等）を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより位置推定する問題において、システムモデル、ノイズの統計的性質の不確かさ等を考慮してＨ∞フィルタの制御パラメータを調節した計算を行うことができ、位置推定精度の向上を図ることができる。
具体的には、特定された装置本体の変位が不規則的である場合には、観測誤差ｖｔの共分散Ｒｔの大きさに応じてＨ∞フィルタの制御パラメータを変更することができ、一方、装置本体の変位が規則的である場合には、カルマンフィルタと同等の計算ができるようにＨ∞フィルタの制御パラメータを変更することができ、それぞれの特性を活かした推定処理を行うことができる。つまり、システムモデル、ノイズの統計的性質が不確かな場合に、Ｈ∞フィルタのフィルタリングにより確からしいと推定される位置への収束をより高速に、且つ、より適正に行うことできる。一方、システムモデル、ノイズの統計的性質が確かな場合には、カルマンフィルタと同等の計算を行うことで、位置推定の精度を向上させることができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【００５０】
さらに、位置推定装置１００の構成は、上記実施形態に例示したものは一例であり、これに限られるものではない。例えば、自律航法制御処理部５を備えずにＧＰＳ処理部３によりＧＰＳ測位のみを行うようにしても良いし、逆に、ＧＰＳ処理部３を備えずに自律航法制御処理部５により自律航法測位のみを行うようにしても良い。
【００５１】
加えて、上記実施形態にあっては、取得手段、推定手段、特定手段、変更手段としての機能を、中央制御部１のＣＰＵの制御下にて、ＧＰＳ処理部３及び自律航法制御処理部５、位置推定部６ａ、規則性特定部６ｃ、パラメータ変更部６ｄが駆動することにより実現される構成としたが、これに限られるものではなく、中央制御部１によって所定のプログラム等が実行されることにより実現される構成としても良い。
すなわち、プログラムを記憶するプログラムメモリ（図示略）に、取得処理ルーチン、推定処理ルーチン、特定処理ルーチン、変更処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、取得処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、装置の変位に関連する情報を取得する手段として機能させるようにしても良い。また、推定処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、取得された装置の変位に関連する情報を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する手段として機能させるようにしても良い。また、特定処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、装置の変位の規則性を特定する手段として機能させるようにしても良い。また、変更処理ルーチンにより中央制御部１のＣＰＵを、特定された装置の変位の規則性に基づいて、Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更する手段として機能させるようにしても良い。
【００５２】
同様に、算出手段についても、中央制御部１のＣＰＵによって所定のプログラム等が実行されることにより実現される構成としても良い。
【００５３】
さらに、上記の各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＲＯＭやハードディスク等の他、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを所定の通信回線を介して提供する媒体としては、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
位置推定装置であって、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段と、
装置の変位の規則性を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された装置の変位の規則性に基づいて、前記Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする位置推定装置。
＜請求項２＞
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて、観測値の誤差の共分散を算出する算出手段を更に備え、
前記変更手段は、前記特定手段により特定された装置の変位が不規則的である場合に、前記算出手段により算出された観測値の誤差の共分散の大きさに応じて前記Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更することを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
＜請求項３＞
前記変更手段は、前記特定手段により特定された装置の変位が規則的である場合に、カルマンフィルタと同等の計算ができるように前記Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置推定装置。
＜請求項４＞
前記取得手段は、装置の変位に関連する情報として、当該装置の現在位置、移動速度及び移動方向を取得することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置推定装置。
＜請求項５＞
前記推定手段は、前記Ｈ∞フィルタのシステムモデルが等速運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が等速運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置推定装置。
＜請求項６＞
前記推定手段は、前記Ｈ∞フィルタのシステムモデルが直線運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が直線運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置推定装置。
＜請求項７＞
前記推定手段は、前記Ｈ∞フィルタのシステムモデルが等速直線運動であると仮定して、装置の現在位置を推定し、
前記特定手段は、装置の変位の規則性として、前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報に基づいて当該装置が等速直線運動をしているか否かを特定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置推定装置。
＜請求項８＞
位置推定装置を用いた位置推定方法であって、
装置の変位に関連する情報を取得する処理と、
取得された装置の変位に関連する情報を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する処理と、
装置の変位の規則性を特定する処理と、
特定された装置の変位の規則性に基づいて、前記Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更する処理と、
を含むことを特徴とする位置推定方法。
＜請求項９＞
位置推定装置のコンピュータを、
装置の変位に関連する情報を取得する取得手段、
前記取得手段により取得された装置の変位に関連する情報を入力とするＨ∞フィルタのフィルタリングにより、装置の現在位置を推定する推定手段、
装置の変位の規則性を特定する特定手段、
前記特定手段により特定された装置の変位の規則性に基づいて、前記Ｈ∞フィルタの制御パラメータを変更する変更手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【符号の説明】
【００５５】
１００  位置推定装置
１      中央制御部
３      ＧＰＳ処理部
４      センサ部
５      自律航法制御処理部
６      推定処理部
６ａ    位置推定部
６ｂ    算出部
６ｃ    規則性特定部
６ｄ    パラメータ変更部
【図１】
0006540219.tif 000014
【図２】
0006540219.tif 000015