(57)【要約】【課題】加速度センセの設置方向の固定を必要とせずに移動状態であるか静止状態であるかを判定すると共に、その判定精度を向上させた移動検出装置を得ることを目的とする。【解決手段】図１において、加速度センサ１は、移動体にかかる加速度を検出する。ベクトル演算部２は、加速度センサ１で検出された加速度から加速度ベクトルノルムを算出する。統計演算部３は、ベクトル演算部２にて算出された加速度ベクトルノルムから、例えば標準偏差等の統計量を算出する。判定部４は、統計演算部３にて算出された統計量に基づいて静止状態にあるか移動状態にあるかを判定する。【選択図】図１
2007278983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の加速度検出軸を備えた少なくとも１つ以上の加速度センサと、
前記加速度センサにより検出した加速度から加速度ベクトルを算出するベクトル演算部と、
前記ベクトル演算部にて算出された複数個の前記加速度ベクトルから統計量を算出する統計演算部と、
前記統計演算部にて算出された統計量から移動状態にあるか静止状態にあるかを判定する判定部とを備えた移動検出装置。
【請求項２】
不要な周波数成分を抑圧するフィルタ部を少なくとも１つ以上備えたことを特徴とする請求項１記載の移動検出装置。
【請求項３】
前記判定部において、判定結果と前記統計演算部からの入力とに応じて、前記加速度センサ、前記ベクトル演算部、前記統計演算部、前記判定部のうちのいずれか１つまたは複数における処理を適応的に変更させることを特徴とする請求項１記載の移動検出装置。
【請求項４】
前記判定部において、判定結果と前記統計演算部からの入力とに応じて、前記加速度センサ、前記ベクトル演算部、前記統計演算部、前記フィルタ部、前記判定部のうちのいずれか１つまたは複数における処理を適応的に変更させることを特徴とする請求項２記載の移動検出装置。
【請求項５】
前記統計量として、分散または標準偏差を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の移動検出装置。
【請求項６】
前記統計演算部が、前記複数個のベクトルの平均化処理をローパスフィルタを用いて行い、前記統計量として前記分散または前記標準偏差を求めることを特徴とする請求項５記載の移動検出装置。
【請求項７】
少なくとも１つ以上の加速度検出軸について加速度を検出する加速度検出処理と、
この加速度検出処理により検出した加速度から加速度ベクトルを算出するベクトル演算処理と、
このベクトル演算処理において演算された複数個の前記加速度ベクトルから統計量を算出する統計演算処理と、
この統計演算処理により演算した統計量を用いて移動状態にあるか静止状態にあるかを判定する移動状態判定処理を含む移動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体の移動／静止状態を検出する移動検出装置及び移動検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサを用いた移動検出方法では、静止と判定する基準状態を移動検出開始に先立って定めておき、その状態において検出された加速度と、ある時間に検出された加速度とを比較する方法や、一定時間間隔毎に加速度を検出し、前回の検出値と今回の検出値との差分を閾値判定する方法が用いられていた。
【０００３】
一例として、移動に伴う振動によって生ずる加速度のために、加速度センサの出力電圧が静止状態において観測される値から変化することを利用して、静止状態から移動状態に遷移したことを検出する移動電話機が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０７７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の移動検出装置及び移動検出方法は以上のように構成されていたので、これらの方法では、基準状態を定めるために加速度センサの設置方向を固定したり、加速度センサの設置方向を変更する度に基準状態を再度設定し直したりする必要があるという課題があった。
また、加速度センサの検出値をそのまま用いているため、アイドリング中の自動車車内等のように定常的な振動がある環境では、静止状態であるにも関わらず移動状態であるという、誤判定が生じる課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、加速度センセの設置方向の固定を必要とせずに移動状態であるか静止状態であるかを判定すると共に、定常的な振動がある環境においてもその影響を受けることなく高い精度で判定を行うことができる移動検出装置及び移動検出方法を与えるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る移動検出装置は、少なくとも１つ以上の加速度検出軸を備えた少なくとも１つ以上の加速度センサと、加速度センサにより検出した加速度から加速度ベクトルを算出するベクトル演算部と、ベクトル演算部にて算出された複数個の加速度ベクトルから統計量を算出する統計演算部と、統計演算部にて算出された統計量から移動状態にあるか静止状態にあるかを判定する判定部とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係る移動検出方法は、少なくとも１つ以上の加速度検出軸について加速度を検出する加速度検出処理と、この加速度検出処理により検出した加速度から加速度ベクトルを算出するベクトル演算処理と、このベクトル演算処理において演算された複数個の加速度ベクトルから統計量を算出する統計演算処理と、この統計演算処理により演算した統計量を用いて移動状態にあるか静止状態にあるかを判定する移動状態判定処理を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、加速度ベクトルを用いることにより、加速度センサを任意の方向に設置することができ、また、定常的な振動等の影響を除いて判定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る移動検出装置の構成図である。図１において、加速度センサ１は、移動体にかかる加速度を検出する。ベクトル演算部２は、加速度センサ１で検出された加速度から加速度ベクトルノルムを算出する。統計演算部３は、ベクトル演算部２にて算出された加速度ベクトルノルムから、例えば標準偏差等の統計量を算出する。判定部４は、統計演算部３にて算出された統計量に基づいて静止状態にあるか移動状態にあるかを判定する。
なお、上記では加速度ベクトルノルムを用いた場合の例を説明したが、加速度ベクトルノルムと同様に、角度成分を用いたり、加速度ベクトルノルムと角度成分の両方を用いたりすることもできる。即ち、ベクトル演算部２は、加速度センサ１で検出された加速度から加速度ベクトルを算出した後、所定のデータ（加速度ベクトルノルムや角度成分等）を得るものである。
【００１１】
図１のような構成を採ることにより、加速度センサ１の設置方向を固定したり、予め設定した初期状態からの差分を補正したりすることなく、移動体の状態判定を行うことができる。
【００１２】
図１では、加速度センサ１として３軸型のセンサを１個用いる構成を示しているが、１つまたは複数の検出軸を備える加速度センサを、１個または複数個、任意に組み合わせて用いる構成としてもよい。
【００１３】
次に、動作について説明する。図１の移動検出装置における、移動検出手順の例を示す。ここでは、互いに直交して配置されたｘ、ｙ、ｚの３つの加速度検出軸を持つ３軸型の加速度センサ１を利用する場合の例を示す。
【００１４】
加速度センサ１において、各検出軸方向の加速度を検出する。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれにおいて検出した加速度をｘ1、ｙ1、ｚ1とする。
【００１５】
ベクトル演算部２において、加速度センサ１で検出した加速度ｘ1、ｙ1、ｚ1に対してベクトル加算を行い、加速度ベクトルノルムを算出する。このベクトル加算は、例えば数１で実行される。ここで、ｒ1は加速度ベクトルノルムとする。
【数１】
2007278983.tif 000003
【００１６】
統計演算部３において、ベクトル演算部２で算出した加速度ベクトルノルムｒiの集合から、統計情報を算出する。例えば、Ｎ個の加速度ベクトルノルムの集合から統計情報として分散を求める場合には、数２を実行する。ここで、varは分散とする。
【数２】
2007278983.tif 000004
【００１７】
判定部４において、統計演算部３で算出した統計情報（ここでは分散var）を閾値判定することにより移動検出を行う。閾値判定による移動検出は、例えば、移動状態と判定する閾値をthreshold1、静止状態と判定する閾値をthreshold2とすると、下記の（１）及び（２）のように判定を行う。但し、threshold1≧threshold2とする。
（１）var＞threshold1であれば、「移動」と判定する。
（２）var≦threshold2であれば、「静止」と判定する。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、加速度ベクトルノルムを用いることにより、加速度センサを任意の方向に設置することができ、また、定常的な振動等の影響を除いて判定精度を向上させることができる。
【００１９】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る移動検出装置の構成図である。図２の移動検出装置は、図１の移動検出装置の構成に加えて、不要な周波数成分を抑圧するためのフィルタ部５を備えている。図１と同一の構成については説明を省略する。
【００２０】
図２のような構成を採ることにより、例えば、アイドリング状態の自動車車内等定常的な振動がある環境において、その定常的な振動の周波数成分を抑圧するフィルタを用いてその影響を低減することができ、ひいては静止状態を正しく検出することができる。
【００２１】
図２において、フィルタ部５をベクトル演算部２と統計演算部３との間に設置することにより、不要な周波数成分を抑圧しているため、統計演算部３に入力される加速度ベクトルノルムデータの周波数帯域が制限される。これにより、加速度ベクトルノルムデータのデータレートを削減することができるため、統計演算のために必要となる計算量及び消費電力が低減される。
【００２２】
図３に、図２中のフィルタ部５の構成の一例を示す。図３において、重み係数テーブル５１、乗算器５２、加算器５３、遅延器５４によりフィルタが構成されている。セレクタ５５によってＤサンプル毎（Ｄは正の整数）に上側、または下側のフィルタ出力を交互に出力することにより、デジタル信号のサンプリングレートを１／Ｄ倍にして、信号の間引き（デシメーション）を行うことができる。ここにおいて、重み係数テーブル５１にはフィルタのタップ係数が格納されており、例えばハニング窓やハミング窓等の窓関数を用いることができる。フィルタ係数の総数は２Ｄ個であり、上側の乗算器に与えられるフィルタ係数と、下側の乗算器に与えられるフィルタ係数は半位相（Ｄ個）だけずれたものになっている。
以下、具体的な動作について説明する。１〜Ｄ−１サンプル目までは、セレクタ５５は中立状態にあるので出力は現れない。Ｄサンプル目にセレクタ５５が上側の接点に接続され、フィルタ結果が出力される。そして、Ｄ＋１サンプル目にはセレクタ５５は中立状態に戻り、出力は停止される。この動作が２Ｄ−１サンプル目まで繰り返される。２Ｄサンプル目にセレクタ５５は下側の接点に接続され、フィルタ結果が出力される。
【００２３】
なお、図３では、フィルタ部５をベクトル演算部２と統計演算部３との間に１つ備える構成を示しているが、フィルタ部５を統計演算部３と判定部４との間等、任意の部分に１つまたは複数備える構成としてもよい。
【００２４】
また、加速度センサ１として３軸型のセンサを１個用いる構成を示しているが、１つまたは複数の検出軸を備える加速度センサを１個または複数個、任意に組み合わせて用いる構成としてもよい。
【００２５】
次に、動作について説明する。図２の移動検出装置における移動検出手順の例を示す。ここでは、互いに直交して配置されたｘ、ｙ、ｚの３つの加速度検出軸を持つ３軸型の加速度センサ１を利用し、フィルタ部５をベクトル演算部２と統計演算部３の間に挿入した場合の例を示す。なお、加速度センサ１、ベクトル演算部２の動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
フィルタ部５において、ベクトル演算部２で算出した加速度ベクトルノルムに対して、不要な周波数帯域の周波数成分を抑圧する。例えば、不要な周波数帯域が比較的高い周波数にある場合には、ローパスフィルタを用いることによって高周波成分を抑圧すればよい。
【００２７】
統計演算部３において、フィルタ部５を適用して得た加速度ベクトルノルムｒiの集合から、統計情報を算出する。例えば、Ｎ個の加速度ベクトルノルムの集合から統計情報として分散を求める場合には、数２で実行される。ここで、varは分散とする。以降の判定部４の処理については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、フィルタ部５を用いて不要な周波数成分を抑圧することにより、定常な振動がある環境においてその振動の影響を低減することができる。
【００２９】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。図４は、この発明の実施の形態３に係る移動検出装置の構成図である。実施の形態３では、判定部４は、移動／静止判定の結果に応じて加速度センサ１、ベクトル演算部２、統計演算部３及び判定部４のうちの１つまたは複数の部分における処理を適応的に変更する。
【００３０】
次に、動作について説明する。図４において、判定部４は、判定結果に応じて統計演算部３及び判定部４の動作を変更する。例えば、判定結果に応じて、統計演算部３の統計演算に用いるデータ数や判定部４での判定処理に用いる判定閾値を変更する。
【００３１】
以上のように、判定部４は、判定結果と入力とから、任意の各部における処理を適応的に制御する。特に、この実施の形態３によれば、移動中または静止中のそれぞれの状態で適切なパラメータを選択することにより、状態判定の精度を向上することができる。
【００３２】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係る移動検出装置の構成図である。実施の形態４では、判定部４は、移動／静止判定の結果に応じて加速度センサ１、ベクトル演算部２、フィルタ部５、統計演算部３及び判定部４のうちの１つまたは複数の部分における処理を適応的に変更する。
【００３３】
次に、動作について説明する。図５において、判定部４は、判定結果に応じてフィルタ部５及び判定部４の動作を変更する場合を示している。例えば、判定結果に応じて、フィルタ部５のフィルタ処理を有効とするか無効とするかを変更したり、判定部４での判定処理に用いる判定閾値を変更する。
【００３４】
以上のように、判定部４は、判定結果と入力とから、任意の各部における処理を適応的に制御する。特に、この実施の形態４によれば、移動中または静止中のそれぞれの状態で適切なパラメータを選択することにより、状態判定の精度を向上することができる。
【００３５】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５について説明する。図６は、この発明の実施の形態５に係る移動検出装置の統計演算部の構成図である。図６において、統計演算部３は、入力される複数個の加速度ベクトルノルムの平均化処理を行うローパスフィルタ（第１ローパスフィルタ部３１、第２ローパスフィルタ３４）を備えている。
【００３６】
図６の統計演算部３は以下の考察に基づいて構成されている。一般にあるデータの集合において、分散varは数３で求められる。
【数３】
2007278983.tif 000005
ここで、平均化は各要素に含まれる変動成分（周波数軸上では高周波成分に相当する）を除去する操作であるため、一種のローパスフィルタであると考えることができる。また、このときの平均値は低周波成分であると考えることができる。従って、分散を求める処理において、平均化をローパスフィルタによって行う構成とすることができる。
【００３７】
2007278983.tif 000006
【００３８】
以上のように、この実施の形態５によれば、複数個の加速度ベクトルノルムを逐次ローパスフィルタに入力することによって平均化を行うことができ、これによって、複数の加速度ベクトルノルムを記憶するためのメモリを必要とすることなく分散を求めることができるようになる。
【００３９】
また、ローパスフィルタをＩＩＲフィルタ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ−ｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて構成することもできる。この場合には、小さな計算量で分散を求めることが可能となるだけでなく、フィルタ係数を変更することにより、平均化するデータ数及び分散を計算するために利用するデータ数を容易に調整できるようになる。
【００４０】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６について説明する。図７は、この発明の実施の形態６に係る移動検出装置の統計演算部の構成図である。図７の統計演算部３は、実施の形態５の統計演算部３と同様の考察に基づいて構成されており、図６の統計演算部３に平方根演算部３５を付加した構成となっている。
【００４１】
次に、動作について説明する。平方根演算部３５は、第２ローパスフィルタ部３５から出力される分散varを入力し、加速度ベクトルノルムの統計量として標準偏差を出力する。その他の動作については、実施の形態５と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
以上のように、この実施の形態６によれば、標準偏差の計算において、平均化処理をローパスフィルタを用いて構成することで、複数個の加速度ベクトルノルムを保持するためのメモリが不要となり、計算量も削減できる。
また、フィルタ係数を変更することにより、平均化を行うデータ数を容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る移動検出装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る移動検出装置の構成図である。
【図３】図２中のフィルタ部５の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る移動検出装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る移動検出装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係る移動検出装置の統計演算部の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６に係る移動検出装置の統計演算部の構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  加速度センサ、２  ベクトル演算部、３  統計演算部、４  判定部、５  フィルタ部、３１  第１ローパスフィルタ部、３２  演算部、３３  自乗演算部、３４  第２ローパスフィルタ部、３５  平方根演算部、５１  重み係数テーブル、５２  乗算器、５３  加算器、５４  遅延器、５５  セレクタ。
【図１】
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【図２】
2007278983.tif 000008
【図３】
2007278983.tif 000009
【図４】
2007278983.tif 000010
【図５】
2007278983.tif 000011
【図６】
2007278983.tif 000012
【図７】
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