(57)【要約】【課題】測位端末において、測位結果の表示にかかる時間や通信コストを削減し、異なる測位方式であっても単一の端末で測位可能とする。【解決手段】測位端末１は、自律測位部１１、無線測位部１２、推測航法部１３、位置補正部１４、測位演算部１５、位置情報表示部１６および測位ソフトウェア記憶部１８を備える。自律測位部１１が測位端末１の所持者の歩行動作に応じて慣性データを出力し、推測航法部１３がその慣性データから位置情報を推定する。一方、無線測位部１２および測位演算部１５は、測位ソフトウェア記憶部１８からロードされた測位ソフトウェアをＣＰＵが実行することによって動作し、無線信号の周波数、変調方式、測位方式に応じて無線信号の受信、復調、測位演算などを行う。位置補正部１４は、推測航法部１３および測位演算部１５から入力した位置などから位置情報を補正する。そして、位置情報表示部１６が、位置情報を表示する。【選択図】図１
2007163297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用無線信号を受信し、その受信した無線信号を復調し、その復調した測位データを出力する無線測位部と、
前記無線測位部から前記測位データを入力し、その入力した測位データに従って測位演算を行い、その測位演算の結果として位置情報を出力する測位演算部と、
前記測位演算部から前記位置情報を入力し、表示する位置情報表示部と、
を備える測位端末であって、
前記無線信号の周波数および変調方式に対応する第１のソフトウェアおよび前記測位データに係る測位方式に対応する第２のソフトウェアを記憶するソフトウェア記憶部をさらに備え、
前記無線測位部では、ＣＰＵが前記第１のソフトウェアを、前記ソフトウェア記憶部から所定のメモリにロードし、前記無線信号の周波数および変調方式に応じて実行し、
前記測位演算部では、前記ＣＰＵが前記第２のソフトウェアを、前記ソフトウェア記憶部から所定のメモリにロードし、前記測位データに係る測位方式に応じて実行する
ことを特徴とする測位端末。
【請求項２】
前記ソフトウェア記憶部は、前記第１のソフトウェアおよび前記第２のソフトウェアを配信するサーバに接続され、そのサーバから前記第１のソフトウェアおよび前記第２のソフトウェアを受信し、更新する
ことを特徴とする請求項１に記載の測位端末。
【請求項３】
前記測位演算部は、利用者によって設定された測位条件を入力し、その測位条件に適した測位方法を特定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測位端末。
【請求項４】
前記測位端末は、
加速度センサ、角速度センサおよび磁気方位センサからなり、各センサによる計測データを出力する自律測位部と、
前記自律測位部から前記計測データを入力し、その計測データから前記測位端末の位置を推定し、その位置情報を出力する推測航法部と、
前記測位演算部から位置情報を入力し、前記推測航法部から位置情報を入力して、それらの位置情報から位置誤差を推定し、その位置誤差によって位置情報を補正し、その補正した位置情報を前記位置情報表示部に出力する位置補正部と、
をさらに備え、
前記加速度センサは、前記測位端末の所持者の歩行動作に応じて加速度データを前記推測航法部に出力し、
前記角速度センサは、前記測位端末の所持者の歩行動作に応じて角速度データを前記推測航法部に出力し、
前記推測航法部は、
前記加速度センサから前記加速度データを入力し、その加速度データから移動距離を推定し、その移動距離を出力する移動距離推定部と、
前記角速度センサから前記角速度データを入力し、前記磁気方位センサからそのときの絶対方位を入力して、その角速度データおよび絶対方位から移動方位を推定し、その移動方位を出力する移動方位推定部と、
前記移動距離推定部から前記移動距離を入力し、前記移動方位推定部から前記移動方位を入力して、その移動距離および移動方位から移動位置を推定し、その移動位置を前記位置補正部に出力する位置推定部と、
を備え、
前記位置情報表示部は、前記位置補正部から前記位置情報を入力し、表示する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の測位端末。
【請求項５】
前記位置補正部は、前記推定した位置誤差を前記位置情報表示部に出力し、
前記位置情報表示部は、前記位置補正部から前記位置情報および位置誤差を入力し、前記位置誤差に応じて選択された縮尺の地図データ上に前記位置情報を表示する
ことを特徴とする請求項４に記載の測位端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位機能を有する携帯情報端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯情報端末には、多様なセンサやＧＰＳ（Global Positioning Systems）受信機が搭載され、測位機能を含む多機能化や高性能化が加速されつつある。また、次世代衛星測位システム（近代化ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、準天頂衛星（ＱＺＳ、Quasi-Zenith Satellite））や、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ、センサネットなどの位置関連インフラも整備されつつある。国内においても、「２００７年４月以降、第三世代携帯電話にすべて位置検出機能を搭載すること」（総務省、２００４年６月）が決定されており、今後、位置関連サービスを提供する事業が活発化することが予想され、使い勝手のよいサービスが期待されている。なお、特許文献１には、複数のＧＰＳ測位モードから任意の測位モードを選択設定可能なネットワークアシスト対応ＧＰＳ位置検出システムについて開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１９６０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の測位機能を有する携帯情報端末（以下、測位端末という）には、次のような問題があった。
（１）測位結果を表示するまでに時間がかかる上、通信コストがかかる。
（２）衛星測位システムや屋内外によって測位方式や変調方式が異なるので、それぞれの方式に対応するためには、個別のハードウェアを搭載することが必要である。
（３）メーカは、新たな測位信号が登場するたびに、その信号に対応するハードウェアを開発する必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、前記問題に鑑み、測位端末において、測位結果の表示にかかる時間や通信コストを削減するとともに、異なる測位方式であっても単一の端末で測位可能とする手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する本発明は、測位用無線信号を受信し、その受信した無線信号を復調し、その復調した測位データを出力する無線測位部と、無線測位部から測位データを入力し、その入力した測位データに従って測位演算を行い、その測位演算の結果として位置情報を出力する測位演算部と、測位演算部から位置情報を入力し、表示する位置情報表示部とを備える測位端末であって、無線信号の周波数および変調方式に対応する第１のソフトウェアおよび測位データに係る測位方式に対応する第２のソフトウェアを記憶するソフトウェア記憶部をさらに備え、無線測位部では、ＣＰＵが第１のソフトウェアを、ソフトウェア記憶部から所定のメモリにロードし、無線信号の周波数および変調方式に応じて実行し、測位演算部では、ＣＰＵが第２のソフトウェアを、ソフトウェア記憶部から所定のメモリにロードし、測位データに係る測位方式に応じて実行することを特徴とする。なお、本発明は、他の測位端末（自律測位を行う測位端末など）を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、測位端末において、測位結果の表示にかかる時間や通信コストを削減することができる。また、異なる測位方式であっても単一の端末で測位することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
≪ソフトウェア無線測位≫
まず、本発明の実施の形態における特徴であるソフトウェア無線測位について説明する。従来の無線測位においては、周波数、変調方式や信号構造ごとに個別のハードウェアが必要だった。例えば、測位端末の構成において、Ｌ１Ｃ／Ａ信号、Ｌ２Ｃ信号、Ｇａｌｉｌｅｏ信号、ＲＦＩＤ信号などに対応するために、無線周波信号受信部と、測位演算部との間にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）といった個別の専用ハードウェアが必要だった。
【０００９】
そこで、本発明の実施の形態では、従来専用ハードウェアで行っていた信号捕捉処理や信号追尾処理をプログラム化して、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で高速処理することにより、様々な周波数、変調方式や信号構造に対応できるようにする。衛星測位システムや地上無線測位については、今後新たな測位方式が次々と登場してくることが予想される。その場合、新しい衛星信号処理や精度改善アルゴリズムを実現するプログラムなど、必要なソフトウェアを無線受信機にダウンロードし、ＣＰＵがそれらのソフトウェアを実行することによって、一台のハードウェア（無線受信機）であっても複数の測位機能を実現することができる。このような無線受信機をソフトウェア無線受信機という。
【００１０】
≪測位端末の構成と概要≫
図１は、本発明の実施の形態に係る測位端末とその周辺の構成を示す図である。ここで、測位端末１は、携帯情報端末を測位機能に特化した構成であり、実際には、測位端末単体として実現してもよいし、携帯情報端末の一機能として他機能と併せて実現してもよい。また、測位端末１は、車両などに搭載するよりむしろ歩行者が携帯して利用することを想定している。というのは、車道に沿ったナビゲーションを意図したものではなく、利用者の目的や好みに応じて、測位時間、精度、消費電力などが選択可能であり、屋内外、測位方式を問わず単一の端末で高精度、高効率な多機能測位を実現するものだからである。
【００１１】
図１に示すように、測位端末１は、自律測位部１１、無線測位部１２、推測航法部１３、位置補正部１４、測位演算部１５、位置情報表示部１６、衛星軌道記憶部１７および測位ソフトウェア記憶部（ソフトウェア記憶部）１８を含んで構成される。
【００１２】
自律測位部１１は、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２および磁気方位センサ１１３からなる。それらの各センサは、自身が計測したデータを推測航法部１３に出力する。その詳細は後記する。
【００１３】
無線測位部１２は、無線周波信号処理部１２１およびソフトウェア信号処理部１２２からなる。無線周波信号処理部１２１は、外部からの無線周波信号（測位用無線信号）を受信し、その受信した信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、そのＡ／Ｄ変換後のデータをソフトウェア信号処理部１２２に出力する。ソフトウェア信号処理部１２２は、無線周波信号処理部１２１からデータを入力し、その入力したデータに対してＬ１Ｃ、Ｌ２Ｃ、Ｌ５などの信号に応じた変調方式によって捕捉および同期の処理を行った後、復調し、その復調したデータ（測位データ）を測位演算部１５に出力する。具体的には、無線周波信号処理部１２１およびソフトウェア信号処理部１２２は、受信した無線周波信号に係る周波数や変調方式に対応する測位ソフトウェア（第１のソフトウェア）がＣＰＵによって実行されることで実現される。その測位ソフトウェアについては、測位端末１の電源投入のときまたは必要なときに、測位ソフトウェア記憶部１８から最新コードが所定のメモリにロードされる。
【００１４】
推測航法部１３は、自律測位部１１および測位演算部１５（特に、衛星測位処理部１５１）から入力したデータを用いて、推測航法によって位置の推定を行い、その位置データを位置補正部１４に出力する。なお、推定した位置データを位置情報表示部１６に直接出力してもよい。推測航法の詳細は後記する。位置補正部１４は、推測航法部１３および測位演算部１５から入力したデータにより位置の補正を行い、その位置データを位置情報表示部１６に出力する。位置補正の詳細は後記する。なお、推測航法部１３および位置補正部１４は、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。
【００１５】
測位演算部１５は、測位方式に応じて測位演算を行う機能を備え、衛星測位処理部１５１、ＲＦＩＤ測位処理部１５２および無線ＬＡＮ測位処理部１５３を含んで構成される。各測位処理部は、無線測位部１２から入力したデータ（測位データ）に係る測位方式に応じて起動されて測位演算や精度計算などを行い、それらの結果を位置補正部１４に出力する。なお、演算した位置データを位置情報表示部１６に直接出力してもよい。各測位処理部は、そのデータに係る測位方式に対応する測位ソフトウェア（第２のソフトウェア）がＣＰＵによって実行されることで実現される。その測位ソフトウェアについては、測位端末１の電源投入のときまたは必要なときに、測位ソフトウェア記憶部１８から最新コードが所定のメモリにロードされる。また、測位演算部１５は、測位演算の前段階として、測位端末１の所持者によって設定された測位条件を入力し、その測位条件に適した測位方法を特定する機能を備える。
【００１６】
衛星測位処理部１５１は、ＧＰＳ衛星などの測位衛星からのデータを受けて測位演算を行う。衛星測位処理部１５１は、所定の時間（例えば、２時間）ごとに衛星測位を実行し、衛星概略軌道および各衛星の精密軌道を求め、それらの衛星軌道データを衛星軌道記憶部１７に出力する。また、必要に応じて衛星測位を実行し、その測位による位置データを推測航法部１３に出力する。ＲＦＩＤ測位処理部１５２は、所定の位置に設置された１以上のＲＦＩＤからのデータを受けて測位演算を行う。無線ＬＡＮ測位処理部１５３は、無線ＬＡＮ測位のために設置された無線ＬＡＮ基地局からのデータを受けて測位演算を行う。この無線ＬＡＮ測位の技術には、日立ＡｉｒＬｏｃａｔｉｏｎ（登録商標）がある。なお、測位演算部１５は、ここで説明した以外の測位方式に対応する測位処理部を備えてもよい。
【００１７】
位置情報表示部１６は、位置補正部１４から入力した位置データを表示する。その場合、画面に表示された地図データ上に位置を示すこともできるが、そのとき、位置データの推定誤差によって表示地図の縮尺を自動的に選択することを可能とする。すなわち、推定誤差が小さければ、縮尺を小さくして地図を詳細表示する。一方、推定誤差が大きければ、縮尺を大きくして地図を概略表示する。なお、位置情報表示部１６は、液晶ディスプレイなどによって実現される。衛星軌道記憶部１７は、衛星測位処理部１５１から入力した衛星軌道データを記憶する。この衛星軌道データは、位置補正部１４が位置補正を行う場合に用いられる。なお、衛星軌道記憶部１７は、フラッシュメモリやハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって実現される。
【００１８】
測位ソフトウェア記憶部１８は、無線測位部１２の無線周波信号処理部１２１およびソフトウェア信号処理部１２２、ならびに測位演算部１５の衛星測位処理部１５１、ＲＦＩＤ測位処理部１５２および無線ＬＡＮ測位処理部１５３に係る測位ソフトウェアを記憶する。その測位ソフトウェアは、例えば、信号処理、復調方式、相関処理などに関する。図１に示すように、測位ソフトウェア記憶部１８は、ネットワーク２を介して測位ソフトウェア配信サーバ（サーバ）３に接続され、その測位ソフトウェア配信サーバ３から随時測位ソフトウェアの最新コードの配信を受ける。そして、測位端末１の電源投入のときまたは必要なときに、無線測位部１２および測位演算部１５に最新コードを供給する。なお、測位ソフトウェア記憶部１８は、フラッシュメモリやハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって実現される。
【００１９】
≪推測航法≫
図２は、推測航法の推定方法の原理を示す図である。歩行者（測位端末１の所持者）の位置については、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２などから時系列に得られる慣性データ（計測データ）を用いて、一歩ごとに（歩行動作に応じて）移動方位Ψｋおよび移動位置Ｐｋを推定する。これが推測航法であり、推測航法部１３（図１または図３参照）で用いられる方法である。以下に、その手順を示す。
【００２０】
（１）まず、初期移動位置Ｐ０は、ＧＰＳ衛星などからの衛星測位データを用いる。また、初期移動方位Ψ０は、磁気方位センサ１１３からの方位データを用いる。
【００２１】
（２）一周期の歩行動作で発生する加速度の鉛直成分の振幅と、その歩幅との間には統計的に線形関係が成り立つことが実験的に知られている。ここでは、加速度センサ１１１からの加速度データを解析することによって歩行周期（一歩ごとの開始から終了まで）を検出して、移動距離（歩幅）ｓｋを推定する。
【００２２】
（３）歩行者の移動方位Ψｋについては、一歩ごとの歩行動作によって角速度センサ１１２から得られる角速度ωｉの積分（方位変化量）Σωｉを前回の移動方位に加えて推定する。その計算式を式１に示す。
【数１】
2007163297.tif 000003
【００２３】
（４）そして、歩行者の移動位置Ｐｋ（ｘｋ，ｙｋ）については、移動距離（歩幅）ｓｋのｘ方向（東方向）の成分およびｙ方向（北方向）の成分をそれぞれ前回の移動位置のｘ座標、ｙ座標に加えて推定する。その計算式を式２に示す。
【数２】
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【００２４】
ここで、角速度センサ１１２（ジャイロ）は、磁気的外乱の影響を受けず、かつ、短時間であれば相対回転角を精度良く計測することができる。しかしながら、時間の経過とともにドリフト誤差が蓄積するという欠点をもつ。測位端末１で利用可能な低コストの角速度センサ１１２では、特にドリフト誤差、ひいてはドリフト誤差による方位誤差が顕著になる。従って、方位の誤差と、歩幅の誤差とが同時に積分されるため、推測航法だけでは、歩行時間や歩行距離に比例して位置誤差が累積する。この誤差の増大を抑える方法がハイブリッド測位および位置補正方法であり、それらについて次に説明する。
【００２５】
≪ハイブリッド測位と位置補正方法≫
図３は、測位端末においてハイブリッド測位による位置補正を行うための構成を示す図である。推測航法の誤差の増大を抑える方法として、磁気方位センサ１１３により得られる絶対方位や、ソフトウェア無線受信機１９によって世界的航法衛星システム（ＧＮＳＳ、Global Navigation Satellite System）や位置情報付ＲＦＩＤから得られる絶対位置などの観測データを、カルマンフィルタ１４２によって統合する。つまり、推測航法と異なる観測データを用いて、角速度センサ１１２のドリフト誤差、移動方位誤差、移動距離誤差および位置誤差を同時に推定し、これらを補正する。このような補正によって、磁気方位センサ１１３の方位精度やＧＮＳＳ測位精度が高くなり、測位端末１の歩行者ナビゲーションとしての性能を向上させることができる。
【００２６】
ここで、磁気方位センサ１１３は、安定して一定の方位を指し絶対方位を計測することができるが、ビルの鉄筋、線路などの人工構造物の近傍では地磁気が乱されるため大きな誤差が発生する。一方、ＧＮＳＳとして、現在ＧＰＳとＧＬＯＮＡＳＳがあり、近い将来（２０１０年頃）Ｇａｌｉｌｅｏおよび準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ、Quasi-Zenith Satellite System）によるサービスが開始されるが、歩行者ナビゲーションにおいて、どの衛星システムを利用するか、どの信号を利用するか、補正情報サービスを利用するか否かで測位利用率（例えば、測位が可能である確率）や測位精度が大きく異なってくる。また、特に、都市のビル街では測位を可能とする十分な衛星数や補正情報サービスが確保できたとしても、ＧＮＳＳ衛星からの電波が建物に反射して無線受信機に届くため、測位精度が大きく低下する。
【００２７】
そこで、それらの個々の問題を解決し、高精度な測位を実現するための、ハイブリッド測位による位置補正について詳細に説明する。
【００２８】
図３に示すように、推測航法部１３は、移動距離推定部１３１、移動方位推定部１３２、絶対方位推定部１３３および位置推定部１３４を含んで構成される。移動距離推定部１３１は、加速度センサ１１１から加速度データを取得し、移動距離を推定し、その移動距離を位置推定部１３４に出力する。移動距離の推定方法は、≪推測航法≫の（２）で説明した通りである。移動方位推定部１３２は、角速度センサ１１２から角速度データを取得し、磁気方位センサ１１３から絶対方位を取得して、移動方位を推定し、その移動方位を推定方位として位置推定部１３４および位置補正部１４に出力する。移動方位の推定方法は、≪推測航法≫の（１）、（３）で説明した通りである。
【００２９】
絶対方位推定部１３３は、磁気方位センサ１１３から絶対方位を取得し、また、必要に応じて角速度センサ１１２から角速度データを取得して絶対方位を推定し、その絶対方位を観測方位として位置補正部１４に出力する。位置推定部１３４は、移動距離推定部１３１から移動距離を入力し、移動方位推定部１３２から移動方位を入力して、移動位置を推定し、その移動位置を推定位置として位置補正部１４に出力する。なお、その推定位置を位置情報表示部１６に直接出力してもよい。移動位置の推定方法は、≪推測航法≫の（１）、（４）で説明した通りである。
【００３０】
ソフトウェア無線受信機１９は、無線周波信号処理部１２１およびソフトウェア信号処理部１２２（無線測位部１２）ならびに測位演算部１５からなる。既に説明したように、図１の無線測位部１２および測位演算部１５、すなわち、ソフトウェア無線受信機１９では、測位ソフトウェア記憶部１８から測位ソフトウェアを所定のメモリにロードし、ＣＰＵが実行することにより、ＧＮＳＳ測位を含む様々な無線測位機能に容易に対応できる。そこで、位置の観測誤差の共分散行列（以下、位置誤差共分散行列という）を測位方式ごとに生成し、ＧＮＳＳ位置やＲＦＩＤ位置、無線ＬＡＮ位置などのデータとともに位置補正部１４に出力する。
【００３１】
位置補正部１４は、推測航法部１３から推定位置、推定方位、観測方位などのデータを入力し、ソフトウェア無線受信機１９から位置誤差共分散行列、ＧＮＳＳ位置などのデータを入力して、それらのデータから高精度にドリフト誤差、移動方位誤差および移動位置を推定する。位置補正部１４は、減算器１４１、カルマンフィルタ１４２および減算器１４３を含んで構成される。
【００３２】
減算器１４１は、ソフトウェア無線受信機１９から入力したＧＮＳＳ位置、ＲＦＩＤ位置または無線ＬＡＮ位置に対して、推定航法部１３の位置推定部１３４から入力した推定位置を減算し、その減算値を観測残差としてカルマンフィルタ１４２に出力する。また、減算器１４１は、推定航法部１３の移動方位推定部１３２によって前回の移動方位と角速度データの積分とから求められた推定方位と、今回計測された磁気方位センサ１１３による観測方位とを比較して、磁気方位センサ１１３による方位の観測誤差の共分散行列（以下、方位誤差共分散行列という）を求めて、カルマンフィルタ１４２に出力する。これによれば、磁気方位センサ１１３の誤差を低減するために、移動方位推定部１３２による推定方位および磁気方位センサ１１３による観測方位を、カルマンフィルタ１４２の観測方程式に設定する観測データとして利用することができる。
【００３３】
カルマンフィルタ１４２は、減算器１４１から観測残差を入力し、位置誤差を推定し、その誤差を減算器１４３に出力する。一方、ソフトウェア無線受信機１９から位置誤差共分散行列を入力し、また、減算器１４１から方位誤差共分散行列を入力し、それらを観測方程式の観測データに設定する。これによって、位置誤差を推定する精度を上げることができる。減算器１４３は、推定航法部１３の位置推定部１３４から入力した推定位置に対して、カルマンフィルタ１４２から入力した推定誤差を減算し、その減算値を補正位置として位置情報表示部１６に出力する。
【００３４】
以上によれば、測位端末１による歩行者ナビゲーションのハイブリッド測位において、ソフトウェア無線測位を用いることにより、カルマンフィルタ１４２の観測方程式の誤差共分散値を、移動方位の精度や測位方式に応じて柔軟に提供することができる構造をもつことで、高精度にドリフト誤差、移動方位誤差および移動位置を推定することができるので、位置精度を向上させることができる。
【００３５】
≪カルマンフィルタによる誤差補正≫
カルマンフィルタによる誤差補正で用いられる誤差状態ベクトルを式３に示す。
【数３】
2007163297.tif 000005
【００３６】
また、カルマンフィルタモデルを式４に示す。
【数４】
2007163297.tif 000006
【００３７】
誤差を補正するための構成としては、歩行者の運動パターンから歩行動作を検出する加速度センサ１１１と、歩行者の方位変化量に応じた信号を出力する角速度センサ１１２と、角速度センサ１１２のドリフト量を推定し方位変化量を求めるとともに、その方位変化量により歩行者の方位を特定し、この方位と歩幅に基づいて歩行者の位置を推定する推測航法部１３と、歩行者の絶対方位を計測する磁気方位センサ１１３と、各種ＧＮＳＳ衛星からに衛星電波を受信して歩行者の絶対位置を計測するソフトウェア無線受信機１９と、推定された位置と絶対位置との差に基づいて位置誤差を推定し補正する位置補正部１４とを含んで構成される。
【００３８】
図４は、誤差補正のためのモデルを示す図である。このモデルは、ドリフト誤差、方位誤差、東西方向位置誤差および南北方向位置誤差を時刻ｔｋにおける状態ベクトルｘｋとし、この誤差の時間的変化を与える状態遷移行列Φｋおよび信号生成過程で発生する雑音ｗｋを用いて、状態ベクトルｘｋ＋１およびｘｋをΦｋｘｋ＋ｗｋにより関係づける信号生成過程と、観測行列Ｈｋおよび観測過程で発生する雑音ｖｋを用いて、状態ベクトルｘｋおよび観測ベクトルｙｋをＨｋｘｋ＋ｖｋにより関係づける観測過程とを有する。それらをもとに、推測航法演算における歩行者の位置、方位に関する情報と、ソフトウェア無線受信機１９から得られる位置と、磁気方位センサ１１３から得られる方位との各々の差により、観測ベクトルｙｋを演算するとともに、その演算値をもとに前記モデルから状態ベクトルｘｋを演算する。
【００３９】
≪測位端末の処理≫
図５は、測位端末のセンサやソフトウェア受信機の割込に対する処理を示すフローチャートである。適宜図１、図３を参照しながら、各処理について説明する。最初に、歩行検出割込処理について説明する。この処理は、歩行者の一歩一歩に対応した加速度センサ１１１の検出タイミングで発生する割込に対する処理である。まず、歩行検出割込処理からの指示により、推定航法部１３の移動距離推定部１３１が移動距離を推定し、移動方位推定部１３２が移動方位を推定する（ステップＳ５０１）。次に、位置推定部１３４が現在位置を推定し、測位精度を推定する計算を行う（ステップＳ５０２）。その計算結果は、位置誤差共分散行列として用いられる。そして、絶対方位推定部１３３が絶対方位を推定する（ステップＳ５０３）。なお、ステップＳ５０１およびステップＳ５０２の処理を推測航法による自律測位という。
【００４０】
続いて、歩行検出割込処理が無線ＬＡＮ測位の更新情報があるか否かをチェックする（ステップＳ５０４）。これは、所定のメモリに測位精度の推定に反映していない無線ＬＡＮ測位情報があるか否かを判断することによって行う。更新情報があれば（ステップＳ５０４のＹｅｓ）、その更新情報から測位精度を推定する計算を行う（ステップＳ５０５）。これは、無線ＬＡＮ測位においては、基地局と測位端末１との位置関係によって測位精度、すなわち、位置誤差にばらつきがあるので、その位置誤差の分散値を計算するものである。その計算結果が、位置誤差共分散行列である。更新情報がなければ（ステップＳ５０４のＮｏ）、ステップＳ５０６に進む。
【００４１】
続いて、歩行検出割込処理がＲＦＩＤ測位の更新情報があるか否かをチェックする（ステップＳ５０６）。これは、所定のメモリに測位精度の推定に反映していないＲＦＩＤ測位情報があるか否かを判断することによって行う。更新情報があれば（ステップＳ５０６のＹｅｓ）、その更新情報から測位精度を推定する計算を行う（ステップＳ５０７）。これは、ＲＦＩＤ測位においては、ＲＦＩＤと測位端末１との位置関係によって測位精度、すなわち、位置誤差にばらつきがあるので、その位置誤差の分散値を計算するものである。その計算結果が、位置誤差共分散行列である。更新情報がなければ（ステップＳ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０８に進む。
【００４２】
続いて、歩行検出割込処理が衛星測位の更新情報があるか否かをチェックする（ステップＳ５０８）。これは、所定のメモリに測位精度の推定に反映していない衛星測位情報があるか否かを判断することによって行う。更新情報があれば（ステップＳ５０８のＹｅｓ）、その更新情報から測位精度を推定する計算を行う（ステップＳ５０９）。これは、衛星測位においては、測位衛星と測位端末１との位置関係によって測位精度、すなわち、位置誤差にばらつきがあるので、その位置誤差の分散値を計算するものである。その計算結果が、位置誤差共分散行列である。更新情報がなければ（ステップＳ５０８のＮｏ）、ステップＳ５１０に進む。なお、ステップＳ５０４ないしステップＳ５０９の処理をソフトウェア無線測位という。
【００４３】
そして、歩行検出割込処理からの指示により、位置補正部１４のカルマンフィルタ１４２が位置補正を行う（ステップＳ５１０）。これにより、歩行検出割込処理が終了し、割込を受けた処理にプログラム制御が戻る。
【００４４】
次に、無線ＬＡＮ検出割込処理について説明する。この処理は、測位演算部１５が無線測位部１２から入力したデータが無線ＬＡＮ測位に係るものである場合に発生する割込に対する処理である。まず、無線ＬＡＮ検出割込処理からの指示により、無線ＬＡＮ測位処理部１５３が無線ＬＡＮ測位を行う（ステップＳ５２１）。そして、その無線ＬＡＮ測位情報を所定のメモリに記憶する（ステップＳ５２２）。これが、ステップＳ５０４の判断に関係する。これにより、無線ＬＡＮ検出割込処理が終了し、割込を受けた処理にプログラム制御が戻る。
【００４５】
続いて、ＲＦＩＤ検出割込処理について説明する。この処理は、測位演算部１５が無線測位部１２から入力したデータがＲＦＩＤ測位に係るものである場合に発生する割込に対する処理である。まず、ＲＦＩＤ検出割込処理からの指示により、ＲＦＩＤ測位処理部１５２がＲＦＩＤ測位を行う（ステップＳ５３１）。そして、そのＲＦＩＤ測位情報を所定のメモリに記憶する（ステップＳ５３２）。これが、ステップＳ５０６の判断に関係する。これにより、ＲＦＩＤ検出割込処理が終了し、割込を受けた処理にプログラム制御が戻る。
【００４６】
さらに、タイマ割込処理について説明する。この処理は、所定の時間ごとに発生するタイマ割込に対する処理である。このタイマ割込に係る時間は、後記するメニュー設定内容（測位条件）などから適宜設定される。例えば、測位精度を高くするためには、時間が短く設定される。また、消費電力を低く抑えるためには、時間が長く設定される。まず、タイマ割込処理からの指示により、衛星測位処理部１５１が衛星測位を行う（ステップＳ５４１）。そして、その衛星測位情報を所定のメモリに記憶する（ステップＳ５４２）。これが、ステップＳ５０８の判断に関係する。これにより、ＲＦＩＤ検出割込処理が終了し、割込を受けた処理にプログラム制御が戻る。
【００４７】
ここで、無線ＬＡＮ検出割込、ＲＦＩＤ検出割込およびタイマ割込のレベルは、お互い同じであるが、歩行検出割込のレベルより高くなるように設定される。これにより、無線ＬＡＮ検出割込処理、ＲＦＩＤ検出割込処理およびタイマ割込処理の間では、一の処理が終了してから他の処理が行われることになる。また、歩行検出割込処理の実行中に、さらに割込が発生して、無線ＬＡＮ検出割込処理、ＲＦＩＤ検出割込処理またはタイマ割込処理が行われることがある。これによれば、タイムリーに各測位情報を更新して、最新の状態にしておくことができるので、最新の測位情報を測位精度の推定に極力反映させることができる。
【００４８】
図６は、測位端末の利用者の指示をトリガとする割込に対する処理を示すフローチャートである。現在位置要求割込処理は、測位端末１の所持者が現在位置の表示を指示する操作をした場合に、その操作によって発生する割込に対する処理である。まず、測位結果がすぐに表示されるように、現在位置要求割込処理からの指示により、推測航法部１３が自律測位を行い、位置情報表示部１６がその測位結果を表示する（ステップＳ６０１）。そのとき、測位精度（位置誤差）に応じた縮尺の地図を画面に表示する（ステップＳ６０２）。これによれば、測位端末１が、自らが常に保持し、随時更新している現在の位置情報を用いるので、利用者からの指示に対して瞬時の位置表示が可能になる。また、他との通信を行うことがないので、低電力で位置情報の表示が可能になる。
【００４９】
続いて、現在位置要求割込処理からの指示により、測位演算部１５が測位方法を特定する（ステップＳ６０３）。測位方法の特定には、測位端末１がそのとき受信可能なデータに応じて最適な測位方法を選択する場合や、利用者が好みの測位方法を選択する場合などがあるが、ここでは、利用者がメニュー設定を行い、それに適した測位方法を測位端末１が特定する場合について説明する。図６に示すように、メニュー設定画面によって、測位時間、測位精度、測位範囲および消費電力を含むパラメータについて好みの程度を設定する。そして、この設定内容（測位条件）に応じて最適な測位方法が決定され、実行される。この場合、例えば、測位精度が高く、かつ、消費電力が低いという設定は無効であり、同時に満たすことができないトレードオフになるので、いずれかを優先するように条件を設定する必要がある。
【００５０】
測位方法には、高精度測位（ステップＳ６０４）、低電力測位（ステップＳ６０５）、高品質測位（ステップＳ６０６）、高感度の室内測位（ステップＳ６０７）などがある。高精度測位は、ＱＺＳ補強情報を利用して、ＧＰＳ／ＱＺＳの衛星（約３３機）を併用することによって可能となる。低電力測位は、ＧＰＳ信号の中でもＬ２Ｃという信号を使うことによって可能となる。高品質測位は、ＧＰＳ／Ｇａｌｉｌｅｏ／ＱＺＳの衛星（約６３機）を併用することによって、測位可能なサービス範囲を広域にすることができる。高感度の室内測位は、マルチパスの信号や微弱な信号を含めて受信することで、必ずしも精度はよくないが、とにかく測位を行うものである。なお、メニュー設定は、利用者が嗜好に応じて予め設定してもよいし、そのときの状況に応じて位置表示の指示とともに設定してもよい。
【００５１】
その測位結果に従って、位置表示を行う（ステップＳ６０８）。そのとき、測位精度に応じた縮尺の地図を画面に表示する（ステップＳ６０９）。これによれば、測位端末１が自律測位による位置表示およびその後の最適な測位方法による位置表示を行うことによって、利用者は、位置表示の指示をしてからすぐは、概略の位置情報を参照し、所定の時間後は、所望の測位条件を満たしつつ、相応の精度のある位置情報を参照することができる。
【００５２】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、ハードウェアを変更することなく、２以上の測位ソフトウェアを測位端末１にインストールすることによって、単一のハードウェアであっても２以上の無線信号の周波数や変調方式、測位方式に対応することができる。また、測位ソフトウェア配信サーバ３から測位ソフトウェアの最新コードをダウンロードすることによって、新たな無線信号の周波数や変調方式、測位方式に対応することができる。さらに、測位端末の所持者の歩行動作に応じて常時自律測位を行っているので、測位端末１の所持者の指示に対してすぐに位置情報を表示できる。また、自律測位では、外部との通信を行わないので、低電力で測位機能が実現できる。
【００５３】
以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示す測位端末１のそれぞれで実行されるプログラム（無線測位プログラムを含む）をコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行することにより、本発明の実施の形態に係る無線測位端末が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネットなどのネットワーク経由でコンピュータに提供するようにしてもよい。
【００５４】
≪その他の実施の形態≫
以上本発明の好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施の形態では、自律測位と、無線測位とを併用する構成について記載したが、無線測位のみを用いる構成であってもよい。この場合、測位端末１は、最低限の構成として、無線測位部１２、測位演算部１５、位置情報表示部１６および測位ソフトウェア記憶部１８を備える。この構成によれば、ハードウェアを変更することなく、２以上の測位ソフトウェアをインストールすることによって、単一のハードウェアであっても２以上の無線信号の周波数や変調方式、測位方式に対応する測位端末を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る測位端末とその周辺の構成を示す図である。
【図２】推測航法の推定方法の原理を示す図である。
【図３】測位端末においてハイブリッド測位による位置補正を行うための構成を示す図である。
【図４】誤差補正のためのモデルを示す図である。
【図５】測位端末のセンサやソフトウェア受信機の割込に対する処理を示すフローチャートである。
【図６】測位端末の利用者の指示をトリガとする割込に対する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１      測位端末
３      測位ソフトウェア配信サーバ（サーバ）
１１    自律測位部
１１１  加速度センサ
１１２  角速度センサ
１１３  磁気方位センサ
１２    無線測位部
１３    推測航法部
１３１  移動距離推定部
１３２  移動方位推定部
１３４  位置推定部
１４    位置補正部
１５    測位演算部
１６    位置情報表示部
１８    測位ソフトウェア記憶部（ソフトウェア記憶部）
【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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【図６】
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