(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星から送信される測位用信号を受信する少なくとも１つの受信部と、
移動体速度を算出する速度算出部と、
移動体の進行方向に対する運動加速度を検出する加速度センサと、
移動体の前進、後退を判定する移動状態判定部と、
前記受信部で受信した測位用信号に基づいて移動体の進路方向を計算し、前記移動状態判定部の判定結果が前進ならば該算出した進路方向を方位とみなし、判定結果が後退ならば該算出した進路方向の反対方向を方位とする方位検出部とを備え、
前記移動状態判定部は、前記検出した運動加速度の単位時間における積分値を算出する加速度積分部と、前記算出した移動体速度に基づいて前記単位時間の開始から終了時までの移動体速度の大きさの差分を算出する速度差分部と、前記加速度積分部の出力結果と前記速度差分部の出力結果に基づいて、移動体の前進、後退を判定する判定部とを有することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動状態検出装置において、
前記方位検出部は、前記速度検出部で算出した移動体速度の大きさが所定の閾値以上である場合にのみ移動体の方位を出力することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項３】
移動体速度を算出する速度算出部と、
移動体の進行方向に対する運動加速度を検出する加速度センサと、
移動体の前進、後退を判定する移動状態判定部とを備え、
前記移動状態判定部は、前記検出した運動加速度の単位時間における積分値を算出する加速度積分部と、前記算出した移動体速度に基づいて前記単位時間の開始から終了時までの移動体速度の大きさの差分を算出する速度差分部と、前記加速度積分部の出力結果と前記速度差分部の出力結果に基づいて、移動体の前進、後退を判定する判定部とを有することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項４】
移動体速度を算出する速度算出部と、
移動体の進行方向に対する運動加速度を検出する加速度センサと、
移動体の前進、後退を判定する移動状態判定部とを備え、
前記移動状態判定部は、前記検出した運動加速度の単位時間における積分値を算出する加速度積分部と、前記算出した移動体速度に基づいて前記単位時間の開始から終了時までの移動体速度の大きさの差分を算出する速度差分部と、前記加速度積分部の出力結果と前記速度差分部の出力結果とからそれらの積を算出する積算部と、前記積算部で得た積の符号から移動体の前進、後退を判定する判定部とを有することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項５】
移動体速度を算出する速度算出部と、
移動体の進行方向に対する運動加速度を検出する加速度センサと、
移動体の前進、後退を判定する移動状態判定部とを備え、
前記移動状態判定部は、単位時間における前記検出した運動加速度の積分値を算出する加速度積分部と、前記算出した移動体速度に基づいて前記単位時間の開始から終了時までの移動体速度の大きさの差分を算出する速度差分部と、前記加速度積分部の出力結果及び前記速度差分部の出力結果をそれぞれ少なくとも１つの閾値と比較し、その比較結果より移動体の前進、後退を判定する判定部とを有することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の移動状態検出装置において、
移動体速度の大きさから移動体が移動中であるか否かを判断する静止判定部を備え、
前記判定部は、前記静止判定部により移動体が移動中であると判断された場合に、移動体の前進、後退を判定することを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の移動状態検出装置において、
前記判定部は、前記積算部で得た積の大きさ、或いは前記加速度積分部及び前記速度差分部の出力結果の大きさが所定の閾値以上の場合に、移動体の状態判定を行うことを特徴とする移動状態検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の移動状態検出装置において、
前記移動状態判定部は、前記積算部で得た積の大きさ、或いは前記加速度積分部及び前記速度差分部の出力結果の大きさが所定の閾値以上になるまで前記積算部で得た積、或いは前記加速度積分部及び前記速度差分部の出力結果を累積加算する加算部を有し、
前記判定部は、前記加算部の出力結果が前記所定の閾値以上になった時に、該累積加算した値を用いて移動体の状態判定を行うことを特徴とする移動状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）と加速度センサとを用いて移動体の状態を検出する移動状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体の位置、速度、姿勢角（ロール，ピッチ，および方位）を算出する装置として、ＧＰＳとＩＭＵ（角速度センサおよび加速度センサ）とを組み合わせたＧＰＳ／ＩＭＵ統合装置が開発されている。このＧＰＳ／ＩＭＵ統合装置における演算には、位置，速度，姿勢角の観測値が必要である。これらの観測値のうち、位置，速度の観測値はＧＰＳから得ることができる。また、姿勢角のうち、ロールとピッチの観測値は重力（加速度センサが検出）から得ることができる。しかしながら、姿勢角のもう一つのパラメータである方位の観測値を得ることは容易ではない。
【０００３】
例えば、高精度なＲＬＧ（Ring Laser Gyro）やＦＯＧ（Fiber Optic Gyro）を角速度センサとして用い、静止時に地球自転を検出し、これを用いて方位を計算する方法では、高価な角速度センサが必要となるため特にコスト面において実用的ではない。また、ＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報を用いて移動体の進路方向を算出し、その進路方向を方位と見なす方法（以下、ＧＰＳによる方位検出とする。）では、移動体が後退した時に方位を誤って検出してしまうという問題がある。また、磁気センサを使用する方法では、磁気外乱の影響を受けやすく方位誤差が大きくなってしまうという問題がある。さらに、移動体上に複数個のＧＰＳアンテナを固定設置してアンテナ間の位置関係から方位を検出する方法では、正確に方位を検出することができるが、コスト面や設置場所の都合等により実施できない場合がある。
【０００４】
このように、移動体の方位の観測量を得ることは困難であるが、これらの技術のうち、ＧＰＳ測位装置で得られる速度情報を用いて方位を検出する技法は、最も簡易且つ低コストで方位を検出することができるものであると考えられる。
【０００５】
ところで、特許文献１の発明の名称「ロケータ装置」には、車両が前進したか後退したかを判断するための技術が開示されている。特許文献１の図５に示すように、特許文献１は、加速度センサの出力信号と停止時の出力信号との差に着目し、その差が正の値であれば移動体が前進していると判定し、負の値であれば移動体が後退していると判定するものである。そのため、この手法を用いれば前述のＧＰＳによる方位検出の欠点である、移動体が後退した時に方位を誤検出するという欠点を解決できる効果が期待できる。
【特許文献１】特開平０９−２８７９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１は、加速度センサの出力信号と停止時の出力信号との差に応じて車両の前進、後退を判定しているため、車両の加速時には問題は発生しないが、車両の減速時には問題が生じる。すなわち、車両の減速時には、車両が前進しているにもかかわらず加速度が負の値となり、移動体の前進、後退の判定を誤ってしまう。従って、この特許文献１の技法は、移動体が発進した直後にしか正確な判定を行うことができず、移動体が移動中に前進、後退の判定を行うと、仮に移動体が減速しているような場合にはその判定を誤ってしまう。
【０００７】
特に、ＧＰＳによる方位検出を行う場合には、建物やトンネル等の障害物によって衛星からの電波が遮断されることがあり、電波を再受信後に再度方位検出を行う必要性が生じる。この時、移動体は走行中であるため、この特許文献１の技法では正確な前進、後退の判定を行うことができない。そのため、特許文献１の技法を用いたとしても前述したＧＰＳによる方位検出の欠点を十分に解決することができない。
【０００８】
さらに、特許文献１に開示された方法は自動車等の走行速度では使用可能であるが、歩行や耕運機等の速度では加速度センサの雑音成分のために判定を誤る恐れがある。そのため、これらの用途においては実用のための十分な信頼性を得ることができない。
【０００９】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、移動体の加速、減速にかかわらず、常に正確に移動体の移動状態を判定することができる移動状態検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、ＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報から正確に移動体の方位を検出することができる移動状態検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、移動体速度を算出する速度算出部と、移動体の進行方向に対する運動加速度を検出する加速度センサと、移動体の前進、後退を判定する移動状態判定部とを備え、前記移動状態判定部が、移動体の運動加速度を単位時間だけ積分した値と前記単位時間における移動体速度の大きさの差分とに基づいて移動体の前進、後退を判定することを特徴とする。これにより、移動体の加速、減速にかかわらず、常に正確に移動体の移動状態を判定することができる。
【００１２】
この移動状態判定部による移動体の前進、後退の判定は、移動体の運動加速度を単位時間だけ積分した値と前記単位時間における移動体速度の大きさの差分との積の符号から移動体の前進、後退を判定する手法、及び移動体の運動加速度を単位時間だけ積分した値と前記単位時間における移動体速度の大きさの差分とをそれぞれ所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて移動体の前進、後退を判定する手法がある。
【００１３】
また、本発明は、移動体速度の大きさから移動体が移動中であるか否かを判断する静止判定部を備え、前記判定部が前記静止判定部により移動体が移動中であると判断された場合に限り、移動体の前進、後退を判定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、衛星からの測位用信号を受信し、受信した測位用信号に基づいて移動体の進路方向を計算し、前記移動状態判定部の判定結果が前進ならば該算出した進路方向を方位とみなし、判定結果が後退ならば該算出した進路方向の反対方向を方位とする方位検出部を備えることを特徴とする。これにより、移動体の前進、後退の判定結果を用いてＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報から正確な移動体方位を検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、移動体の運動加速度を単位時間だけ積分した値と前記単位時間におけるＧＰＳ速度の大きさの差分を用いて移動体の前進、後退を判定することにより、移動体の加速、減速にかかわらず常に正確に移動体の移動状態を判定することができる。また、この判定結果を用いてＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報から正確な移動体方位を検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
【００１７】
以下、本発明の実施の形態１による移動状態検出装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の構成を示すブロック図であり、図２は本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、本発明の実施の形態１による移動状態検出装置は、ＧＰＳアンテナ１と、ＧＰＳ受信機２と、加速度センサ３と、角速度センサ４と、静止判定部５と、移動状態判定部６と、方位検出部７とからなる。
【００１９】
ＧＰＳアンテナ１は、衛星から送信される測位用信号を受信する受信部である。なお、本発明の実施形態では、ＧＰＳを例に挙げて説明するが、アンテナが受信する電波はＧＰＳ衛星から送信される測位用信号に限らず、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星、或いは、準天頂衛星等の測位用衛星から送信される測位用信号であればよく、他のＧＮＳＳシステムにおいても本発明を同様に適用することが可能である。
【００２０】
ＧＰＳ受信機２は、受信部１で受信した測位用信号に基づいて、移動体の位置や速度を算出する演算処理部である。なお、このＧＰＳ受信機２で得られる移動体速度は移動体の速度に関するベクトル情報であり、移動体速度の大きさとその方向を含む。なお、以下の説明ではＧＰＳ受信機２で得られる移動体速度を適宜ＧＰＳ速度と表現する。
【００２１】
加速度センサ３は、移動体の進行方向に対する運動加速度を検出するためのものであり、ここでは、前進方向に加速した場合を正、減速した場合を負、また、後進方向に加速した場合を負、減速した場合を正の加速度値として検出するものとする。
【００２２】
角速度センサ４は、移動体の進行方向に対する角速度を検出するためのものである。ここで検出される角速度情報は、移動体が回転運動した時や、ＧＰＳアンテナ１により衛星からの測位用信号が受信できない時に、後述する方位検出部７で方位追従を行うために使用される。そのため、このような機能が要求されない場合には角速度センサ４は省略可能である。
【００２３】
静止判定部５は、移動体速度の大きさに基づいて移動体が移動中であるか否かを判断するものである。なお、静止判定部５が使用する移動体速度の大きさは、公知の種々の技法で検出される移動体の速度情報を用いることができ、例えば、前述のＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度の大きさの他、加速度センサ出力の積分値や車輪速センサから得られる移動体速度の大きさ等を用いることができる。また、本移動状態検出装置がＧＰＳ／ＩＭＵ統合装置に組み込まれている場合には、静止判定部５はＧＰＳ／ＩＭＵの統合のメリットを生かして加速度センサ出力に含まれる加速度バイアス値を除去した移動体速度を取得することができる。そのため、このようなＧＰＳ／ＩＭＵ統合装置においては、衛星からの信号が受信できている間はＧＰＳ速度を利用し、それ以外の場合には、加速度センサ出力を積分して得られる正確な移動体速度を用いることが好ましいと考えられる。
なおここでは、静止判定部５にＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度が与えられるものとして説明する。
【００２４】
移動状態判定部６は、移動体が停止、前進、後退の何れの状態にあるかを判定する演算処理部であり、図２に示すように移動状態判定部６ａは、加速度積分部２１と、速度差分部２２と、積算部２３と、判定部２４とからなる。
【００２５】
加速度積分部２１は、加速度センサ３から出力される運動加速度の単位時間（例えば０．２秒）あたりの積分値を算出する。
【００２６】
速度差分部２２は、加速度積分部２１が積分値を算出した単位時間（例えば０．２秒）の開始から終了時までの移動体速度の大きさの差分、すなわち、（終了時点の移動体速度）−（開始時点の移動体速度）を算出する。なお、速度差分部２２が使用する移動体速度は、静止判定部５で使用する移動体速度と同様に、公知の種々の技法で検出される移動体の速度情報を用いることができ、例えば、前述のＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度の大きさの他、加速度センサ出力の積分値や車輪速センサから得られる移動体速度の大きさやＧＰＳ／ＩＭＵ統合装置から得られる速度情報等を用いることができる。
なおここでは、速度差分部２２にＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度が与えられるものとして説明する。
【００２７】
積算部２３は、加速度積分部２１の出力結果と速度差分部２２の出力結果とからそれらの積を算出する。判定部２４は、静止判定部５の出力から移動体が停止しているか否かを判定するとともに、積算部２３で得た積の符号から移動体の前進、後退を判定する。
【００２８】
図３は、移動状態判定部６における移動体の前進、後退判定処理を説明するための説明図である。図３において、向かって左側は移動体が前進中に加速、減速した場合の加速度積分部２１、速度差分部２２、及び積算部２３から出力される値の符号を示し、向かって右側は移動体が後退中に加速、減速した場合の加速度積分部２１、速度差分部２２、及び積算部２３から出力される値の符号を示す。
【００２９】
図３に示すように、移動体が前方向に加速している際には、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」及び速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」はともに正の値となる。そのため、積算部２３から出力される積算値は正の値となる。また、移動体が前方向に減速している際には、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」及び速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」はともに負の値となる。そのため、積算部２３から出力される積算値は正の値となる。すなわち、移動体が前進中には、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積が常に正の値となる。
【００３０】
一方で、移動体が後ろ方向に加速している際には、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」は負の値となるが、速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」は正の値となる。そのため、積算部２３から出力される積算値は負の値となる。また、移動体が後ろ方向に減速している際には、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」は正の値となるが、速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」は負の値となる。そのため、積算部２３から出力される積算値は負の値となる。すなわち、移動体が後退中には、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積が常に負の値となる。
【００３１】
このように、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積の符号を見ることにより移動体の前進、後退を判定することができる。
【００３２】
方位検出部７は、ＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度情報から進路方向を計算し、移動状態判定部６の判定結果が前進ならば該算出した進路方向を方位とする。一方で、判定結果が後退ならば該算出した進路方向の反対方向を方位とする。また、判定結果が静止ならば方位は変化しなかったものとする。また、方位検出部７は、角速度センサ４からの出力を受け、移動体が回転運動した時や、ＧＰＳアンテナ１により衛星からの測位用信号が受信できない時に、検出された角速度情報に基づいて方位追従を行う。
【００３３】
次に、本発明の動作について説明する。
ＧＰＳアンテナ１で受信された衛星からの測位用信号は、ＧＰＳ受信機２に出力される。ＧＰＳ受信機２では、受信した測位用信号を用いて演算処理が行われ、ＧＰＳ速度が算出される。算出されたＧＰＳ速度は、静止判定部移５、動状態判定部６及び方位検出部７にそれぞれ出力される。なお、静止判定部移５及び動状態判定部６がＧＰＳ速度以外の移動体速度を使用する場合には、他の速度算出部から移動体速度の大きさを取得する。
【００３４】
静止判定部５は取得した移動体速度の大きさに基づいて移動体が移動中であるか否かの判断を行う。
【００３５】
図４は、静止判定部５の処理内容を説明するためのフローチャートである。
図４に示すように、静止判定部５は、先ずＧＰＳ速度が計算できているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ＧＰＳアンテナ１による電波の受信状況が悪く、衛星からの信号が受信できない場合には、ＧＰＳ受信機２によりＧＰＳ速度を算出することができない。この様な場合には静止判定フラグを未決定とする（ステップＳ１０６）。なお、速度差分部２２がＧＰＳ速度に加えて他の方法により算出した移動体速度を使用する場合、或いはＧＰＳ速度以外の移動体速度を使用する場合には、他の方法により移動体速度を得ることができるか否かを判定し、移動体速度を得ることができない場合には静止判定フラグを未決定（ステップＳ１０６）にする。
【００３６】
次に、静止判定部５は、ＧＰＳ速度を取得する（ステップＳ１０２）と、取得した移動体速度の大きさが所定の閾値（以下、第１の閾値とする。）より小さいか否かを判断する（ステップＳ１０３）。判断の結果、取得したＧＰＳ速度の大きさが第１の閾値より小さい場合には移動体が停止していると判定して静止判定フラグをＯＮ（ステップＳ１０４）にする。一方で、ＧＰＳ速度の大きさが第１の閾値以上の場合には、移動体が移動していると判定して静止判定フラグをＯＦＦ（ステップＳ１０５）にする。
【００３７】
なお、この静止判定部５で行うステップＳ１０２の判定は、検出された移動体速度の速度誤差の影響を除去するためのものであり、ここで用いる第１の閾値は静止時の速度誤差の範囲を超えない程度の値、例えば０．０１ｍ／ｓに設定する。
【００３８】
移動状態判定部６は、ＧＰＳ受信機１で算出されたＧＰＳ速度及び加速度センサ２で検出された移動体の進行方向に対する運動加速度、及び静止判定部５で判定された静止判定フラグを受け、移動体が停止、前進、後退の何れの状態にあるかを判定する。以下に移動状態判定部６ａの加速度積分部２１、速度差分部２２、積算部２３及び判定部２４が行う処理内容について図５を用いて詳細に説明する。
【００３９】
図５は移動状態判定部の処理内容を説明するためのフローチャートである。
先ず、判定部２４はＧＰＳ速度が計算できているか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
【００４０】
ＧＰＳアンテナ１による電波の受信状況が悪く、衛星からの信号が受信できない場合には、ＧＰＳ受信機２によりＧＰＳ速度を算出することができない。この様な場合には、移動体の状態を未決定とする（ステップＳ２１３）。なお、速度差分部２２がＧＰＳ速度に加えて他の方法により算出した移動体速度を使用する場合、或いはＧＰＳ速度以外の移動体速度を使用する場合には、他の方法により移動体速度を得ることができるか否かを判定し、移動体速度を得ることができない場合には移動体の状態を未決定（ステップＳ２１３）とすればよい。
【００４１】
次に、加速度積分部２１と速度差分部２２が動作する。加速度積分部２１は、加速度センサ３から出力される運動加速度の単位時間あたりの積分値を算出し（ステップＳ２０２）、算出した「運動加速度の積分値」を積算部２３に出力する。一方で、速度差分部２２は、加速度積分部２１が積分値を算出した単位時間の開始時点から終了時点までのＧＰＳ速度の大きさの差分を算出（ステップＳ２０３）し、算出した「ＧＰＳ速度の時間差分」を積算部２３に出力する。
【００４２】
次に、積算部２３によってそれぞれ対応する時間の「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積が算出される（ステップＳ２０４）。この算出結果は判定部２４に出力される。
【００４３】
判定部２４では、ステップＳ２０５からステップＳ２１３までの処理が行われる。先ず、判定部２４は、静止判定部５から出力された静止判定フラグに基づいて移動体が停止しているか否かの判断を行う（ステップＳ２０５）。この時、静止判定フラグがＯＮの場合には、移動体が停止していると判定し、その旨を方位検出部７に出力する（ステップＳ２０６）。
【００４４】
一方で、静止判定フラグがＯＮでない場合には、前回の判定において移動体の前進・後退の判定が済んでいるか否かの判断を行う（ステップＳ２０７）。すなわち、前回の前進、後退の判定に誤りがないとすると、移動体の状態が前進から後退、或いは後退から前進に変移する際には必ず一度停止状態を挟むため、前回の判定が前進、或いは後退の判定を維持しても移動体の状態判定に誤りは生じない。そこでこの判断ステップでは、判定部２４の処理負担を軽減すべく前回の判定において移動体の前進、後退を判定済みの場合には、前回の判定結果を維持するようにしている。
【００４５】
ステップＳ２０７の判断の結果、既に判定済みの場合には、前回の判定を維持する（ステップＳ２０８）。もちろん、このステップＳ２０７、ステップＳ２０８の処理を行わず、移動体が停止以外の場合には毎回移動体の前進、後退を判定するようにしてもよい。また、前進または後退との判定が連続して所定回数（例えば、５回）続いた場合に、前進、後退の判定を確定させるようにしても良い。
【００４６】
次に、判定部２４は、積算部２３で算出した「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積が所定の閾値（以下、第２の閾値とする。）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。判断の結果、積算部２３で算出した積が第２の閾値以上の場合には、移動体が前進していると判定する（ステップＳ２１０）。
【００４７】
積算部２３で算出した積が第２の閾値より小さい場合には、さらに、積算部２３で算出した積にマイナス１を乗じた値と第２の閾値を比較する（ステップＳ２１１）。比較した結果、積算部２３で算出した積にマイナス１を乗じた値が第２の閾値以上の場合には、移動体が後退していると判定する（ステップＳ２１２）。一方で、積算部２３で算出した積にマイナス１を乗じた値が第２の閾値より小さい場合には、移動体の進行方向を判定できないとして未決定との判定を行う（ステップＳ２１３）。
【００４８】
なお、この判定部２４で使用する第２の閾値は、観測誤差等の影響を除去するためのものであり、静止時における「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積を超えない程度の値、すなわち「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の雑音成分の積を超えない程度の値（例えば０．０２（ｍ／ｓ）２）に設定する。
【００４９】
このようにして移動状態判定部６で得られた移動状態の判定結果は、方位検出部７に出力される。
【００５０】
方位検出部７では、移動状態判定部６の判定結果が未決定の場合を除き、移動体の停止、前進、後退のいずれかの判定結果に基づいて、移動体の方位を検出する。すなわち、ＧＰＳ受信機２で算出したＧＰＳ速度情報から進路方向を計算し、方位検出部７は移動状態判定部６の判定結果が前進ならば該算出した進路方向を方位とする。一方で、判定結果が後退ならば該算出した進路方向の反対方向を方位とする。また、判定結果が静止ならば方位は変化しなかったものとする。また、移動体が回転運動した時や、ＧＰＳアンテナ１により衛星からの測位用信号が受信できない時には、方位検出部７は、角速度センサ４からの出力を受け、検出された角速度情報に基づいて方位追従を行う。
【００５１】
ところで、ＧＰＳ受信機２で得られるＧＰＳ速度は、前述のように移動体の速度に関するベクトル情報であり移動体速度の方向に関する情報を含む。しかし、この方向に関する情報は移動体速度が低速の場合には正確な方向が得られないという欠点を有する。そのため、移動体速度が低速の場合には、ＧＰＳ速度を利用した方位検出部７による方位の検出結果に誤りが発生する可能性がある。
【００５２】
そこで、図５を用いて説明した移動状態判定部６の判定部２４の処理に図６のステップＳ３１１で示す判断ステップを追加し、ＧＰＳ速度が所定の閾値（第３の閾値）以上の場合にのみ移動体の前進、後退を判定させ、それ以外の場合には移動体の進行方向を判定できないとして未決定の判定を行うようにしてもよい。これにより、方位検出部７は、所定のＧＰＳ速度が得られた場合にのみ方位検出を行って方位検出結果を出力するようになり、より正確な方位検出を行うことが可能になる。なお、この判定部２４で使用する第３の閾値は、ＧＰＳ速度から方位情報が正確に得られる値、例えば歩行時の速度を超えない程度の値（例えば０．５ｍ／ｓ）に設定する。
【００５３】
以上のように、本発明の実施の形態１による移動状態検出装置によれば、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積の符号に基づいて移動体の前進、後退を判定することにより、移動体の加速、減速にかかわらず、常に正確に移動体の移動状態を判定することができる。また、この判定結果を用いてＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報から正確な移動体方位を検出することが可能になる。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２による移動状態検出装置について説明する。本発明の実施の形態２による移動状態検出装置は、図２で示した移動状態判定部６ａに加算部３１を追加したものであり、他の部分については前記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。
【００５５】
図７は、本発明の実施の形態２による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図である。なお、前述した図２と同一の構成要素については同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００５６】
加算部３１は、積算部２３で得た解の大きさが所定の閾値（第２の閾値）以上になるまで累積加算するものである。
【００５７】
図８は、移動状態判定部６ｂの処理内容を示すフローチャートである。なお、前記図５又は図６で示した処理ステップと同様の処理内容については同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００５８】
本発明の実施の形態２では、ステップＳ２０４の処理の後、加算部３１が、該加算部３１内のメモリに記憶している保持値に対して今回算出された積の大きさを加算する処理を行う（ステップＳ４０１）。そして、この加算処理後の値を用いて図５又は図６で示したステップＳ２０５以降の処理が行われる（ステップＳ４０２）。
【００５９】
すなわち、このステップＳ４０２の処理は、一回分の「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積が図５、図６で示す第２の閾値より小さい場合であっても、複数回分の積の累積加算値が第２の閾値を超えるような時には、その値を用いて移動体の前進、後退の判定を行うようにしたものである。これにより、例えば、連続して同一符号の積の値が得られるような場合には、得られた積の値が小さい場合であっても移動体の前進、後退の判定が行われ、より高頻度に移動体の前進、後退の判定が行えるようになる。
【００６０】
次に、加算部３１は、図５又は図６で示したステップＳ２０５以降の処理（ステップＳ４０２）によって、判定部２４が「停止」、「前進」、或いは「後退」のいずれかの判定を行ったか否かを判断する（ステップＳ４０３）。判断の結果、判定部２４が「停止」、「前進」、或いは「後退」のいずれかの判定を行った場合には、加算部３１が保持する保持値をクリア（ゼロにリセット）する（ステップＳ４０４）。これにより、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積の値が無限に累積加算されることを防ぐことができる。一方で、判定部２４において「停止」、「前進」、或いは「後退」のいずれの判定も得られなかった場合、すなわち判定部２４が「未決定」の判定を行った場合には、ステップＳ４０１で加算部３１が加算処理を行った後の加算結果を加算部３１が保持する保持値として更新する（ステップＳ４０５）。
【００６１】
以上のように、本発明の実施の形態２による移動状態検出装置によれば、移動状態判定部６に、積算部２３で得た解の大きさが第２の閾値以上になるまで、積算部２３の解を累積加算する加算部３１を設け、判定部２４が、加算部３１の解が第２の閾値以上になった時に加算部３１の解の符号から移動体の状態を判定するようにしてことにより、観測誤差等の影響により判断を誤ることを防止するとともに、より高頻度で移動状態の判断を行うことが可能になる。
【００６２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３による移動状態検出装置について説明する。本発明の実施の形態３による移動状態検出装置は、図２で示した移動状態判定部６において、判断部４１が「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積を用いないで移動体の前進、後退を判断するものである。
【００６３】
図９は、本発明の実施の形態３による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図である。なお、前記図２で示した移動状態判定部６ａと同一の構成要素については同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００６４】
判定部４１は、静止判定部５の出力から移動体が停止しているか否かを判定するとともに、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」と速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」とをそれぞれ少なくとも１つの閾値と比較し、その比較結果から移動体の前進、後退を判定するものである。
【００６５】
以下、この判定部４１が行う判定処理の一例について図１０を用いて説明する。
図１０は、移動状態判定部６ｃの処理内容を示すフローチャートである。なお、前記図５で示した処理ステップと同様の処理内容については同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００６６】
判定部４１は、移動体の前進、後退の判定を行うために予め定められた条件１、或いは条件２を満たすか否かの判断を行う（ステップＳ５０１、Ｓ５０２）。
【００６７】
この条件１及び条件２は、例えば、下記表１のように設定する。
【表１】
0004667226.tif 000002
なお、表中に示された第４の閾値、第５の閾値は加速度センサ３の観測誤差やＧＰＳ速度の誤差等を考慮して予め設定される所定の値であり、例えば、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」を算出する単位時間を０．２秒とする場合に、第４の閾値を０．１ｍ／ｓ、第５の閾値を０．２ｍ／ｓ程度に設定する。
【００６８】
これにより、「運動加速度の積分値」と「ＧＰＳ速度の時間差分」の積を用いないで移動体の前進、後退を判断することができるとともに、移動体の前進、後退を判断するための閾値を「運動加速度の積分値」、「ＧＰＳ速度の時間差分」毎に設定できるので、観測誤差等の誤差要因を除去したより正確な判定処理を行うことが可能になる。
【００６９】
なお、本発明の実施の形態３では、図５の処理内容を変形して判定部４１が行う処理内容を説明したが、図１１に示すように図６のステップＳ３０１の処理をさらに追加し、一定以上のＧＰＳ速度が得られた場合にのみ、移動体の状態を判定するようにしてもよい。
【００７０】
また、本発明の実施の形態３においても、前述した実施の形態２のように加算部をさらに設け、「運動加速度の積分値」及び「ＧＰＳ速度の時間差分」のそれぞれの累積加算値と所定の閾値とをそれぞれ比較するようにしても良い。
【００７１】
以上のように、本発明の実施の形態３による移動状態検出装置によれば、加速度積分部２１から出力される「運動加速度の積分値」と速度差分部２２から出力される「ＧＰＳ速度の時間差分」とをそれぞれ少なくとも１つの閾値と比較し、その比較結果から移動体の前進、後退を判定するようにしたことにより、移動体の加速、減速にかかわらず、常に正確に移動体の移動状態を判定することができる。また、この判定結果を用いてＧＰＳ等のＧＮＳＳで得られる移動体の速度情報から正確な移動体方位を検出することが可能になる。
【００７２】
なお、前述した実施形態１、２は最良の実施形態の一例であって、本発明の要旨を損なわない範囲で種々の変更が可能であり、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の移動状態判定部における移動体の前進、後退判定処理を説明するための説明図
【図４】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の静止判定部の処理内容を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の移動状態判定部の処理内容を説明するためのフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１による移動状態検出装置の移動状態判定部の他の処理内容を説明するためのフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２による移動状態検出装置の移動状態判定部の処理内容を説明するためのフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３による移動状態検出装置の移動状態判定部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３による移動状態検出装置の移動状態判定部の処理内容を説明するためのフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態３による移動状態検出装置の移動状態判定部の他の処理内容を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
【００７４】
１  ＧＰＳアンテナ
２  ＧＰＳ受信機
３  加速度センサ
４  角速度センサ
５  静止判定部
６  移動状態判定部
７  方位検出部
２１  加速度積分部
２２  速度差分部
２３  積算部
２４、４１  判定部
３１  加算部
【図１】
0004667226.tif 000003
【図２】
0004667226.tif 000004
【図３】
0004667226.tif 000005
【図４】
0004667226.tif 000006
【図５】
0004667226.tif 000007
【図６】
0004667226.tif 000008
【図７】
0004667226.tif 000009
【図８】
0004667226.tif 000010
【図９】
0004667226.tif 000011
【図１０】
0004667226.tif 000012
【図１１】
0004667226.tif 000013