(57)【要約】【課題】進行方位を精度良く算出できるようにする。【解決手段】本開示の進行方位算出装置は、使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出部と、鉛直加速度のゼロクロス点を基に、使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定部と、歩行周期内において、水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定部と、加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定部と、減速区間では水平加速度が表す方位に基づき、加速区間では水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、使用者の進行方位を決定する進行方位決定部とを設けるようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出部と、
上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定部と、
上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定部と、
上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定部と、
上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定部と
を有する進行方位算出装置。
【請求項２】
上記加減速切替位相設定部は、
上記歩行周期内において上記水平加速度の大きさが極小となる頻度が高い位相を上記加減速切替位相に設定する
請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項３】
上記加減速切替位相設定部は、
上記水平加速度を基に上記加速度が作用する方位を極座標により表す方位角及び当該方位角の微分値を算出し、上記水平加速度の大きさが極小となる位相のうち上記方位角の微分値が大きい順に所定数を上記頻度の加算対象とする
請求項２に記載の進行方位算出装置。
【請求項４】
上記加減速切替位相設定部は、
上記歩行周期内において上記水平加速度の大きさが極小となる頻度が最も高い位相から順次上記加減速切替位相に設定し、既に設定した上記加減速切替位相から所定間隔未満の位相を新たな上記加減速切替位相の設定対象から除外する
請求項２に記載の進行方位算出装置。
【請求項５】
上記加減速切替位相設定部は、
上記歩行周期内において上記加減速切替位相を４点設定する
請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項６】
上記歩行周期設定部は、
上記鉛直加速度において所定部分に類似する波形が再度出現するまでの期間を基に上記歩行周期の長さを設定する
請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項７】
上記歩行周期設定部は、
上記鉛直加速度について位相差を順次増加させながら自己相関度を算出し、当該自己相関度が高くなる極値が２回目に出現するときの位相差を上記歩行周期の長さとする
請求項６に記載の進行方位算出装置。
【請求項８】
上記歩行周期設定部は、
上記自己相関度の高さに応じて値が小さくなる自己相関値により上記自己相関度を算出し、当該自己相関値の１回目の極小値がその直前に出現した極大値のｊ倍（ただし０＜ｊ＜１）以下であり、且つ当該自己相関値の２回目の極小値がその直前に出現した極大値のｋ倍（ただし０＜ｋ＜ｊ）以下であるときに、当該２回目の極小値が出現する時の位相差を上記歩行周期の長さとする
請求項７に記載の進行方位算出装置。
【請求項９】
上記歩行周期設定部は、
上記歩行周期を設定すると共に、上記歩行周期内において上記鉛直加速度の互いに隣接する極大値と極小値との落差が最大となる下りのゼロクロス点を位相の基準となる基準位相に設定する
請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項１０】
上記検出部は、
上記進行方位算出装置に加えられる加速度を検出し、固有の３次元でなる検出座標系で表された加速度検出値とする加速度センサと、
上記加速度検出値を基に鉛直方向を算出する鉛直方向算出部と、
上記加速度検出値のうち上記鉛直方向成分を上記鉛直加速度とすると共に、上記加速度検出値のうち上記鉛直方向と直交する水平面に含まれる２次元の成分を上記水平加速度とする変換部と
をさらに有する請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項１１】
上記検出部は、
上記進行方位算出装置における磁北の方向を検出する地磁気センサ
をさらに有し、
上記変換部は、
上記水平加速度が表す方位を、上記磁北を基準とした絶対方位に変換する
請求項１０に記載の進行方位算出装置。
【請求項１２】
上記変換部は、
上記加速度検出値を、上記検出座標系から、上記鉛直方向及び上記磁北に相当する方向をそれぞれ１つの軸方向とする地上座標系に変換する
請求項１１に記載の進行方位算出装置。
【請求項１３】
上記水平加速度の大きさに応じた係数を上記進行方位に乗じて加算平均を算出する進行方位平滑化部
をさらに有する請求項１に記載の進行方位算出装置。
【請求項１４】
検出部により、使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出ステップと、
歩行周期設定部により、上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定ステップと、
加減速切替位相設定部により、上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定ステップと、
加減速区間推定部により、上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定ステップと、
進行方位決定部により、上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定ステップと
を有する進行方位算出方法。
【請求項１５】
情報処理装置に対し、
使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出ステップと、
上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定ステップと、
上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定ステップと、
上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定ステップと、
上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定ステップと
を実行させるための進行方位算出プログラム。
【請求項１６】
使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出部と、
上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定部と、
上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定部と、
上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定部と、
上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定部と、
所定の位置検出部により検出した現在位置と上記進行方位とに基づいた案内を所定の提示部により上記使用者に提示させる提示制御部と
を有するナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は進行方位算出装置、進行方位算出方法及び進行方位算出プログラム並びにナビゲーション装置に関し、例えばナビゲーション機能を有するスマートフォンに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンと呼ばれる携帯型電話機が普及しつつある。このスマートフォンは、小型に構成され高い携帯性を維持しながら、通信機能に加えて、高い演算処理機能、大型の表示画面及びタッチパネル等を備えており、種々のアプリケーションプログラムを実行できるようになされている。
【０００３】
またスマートフォンのなかには、加速度センサや地磁気センサ等の各種センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ等を内蔵し、所定のナビゲーションプログラムを実行することにより携帯型のナビゲーション装置として機能するものもある。
【０００４】
この場合スマートフォンは、一般的なナビゲーション装置と同様、ＧＰＳ衛星からの無線信号をＧＰＳアンテナにより受信して現在位置を算出し、その近傍の地図画面や所望の目的地への経路等、様々な案内を提示することができる。
【０００５】
またナビゲーション装置のなかには、ＧＰＳ信号を受信できない場合に、加速度センサによる加速度の検出結果や地磁気センサによる磁北の検出結果等を基に、使用者の進行方位及び移動距離を算出して現在位置を推定するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このナビゲーション装置では、加速度センサにより検出された加速度のうち垂直成分の波形及び水平成分の波形のピーク等の関係を用いることにより、使用者の進行方位を算出するようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２６３８８号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで使用者は、歩行する際、スマートフォンを上着のポケットやズボンのポケット、鞄等の中に入れ、或いは手に把持する等、様々な箇所に携帯する可能性がある。
【０００９】
するとスマートフォンでは、使用者の携帯箇所に応じて、歩行に伴う外力の加わり方が大きく異なるため、加速度センサによる検出値の垂直成分の波形や水平成分の波形も大きく異なり、例えば想定していたピークが現れない可能性もある。
【００１０】
このためスマートフォンでは、使用者の携帯箇所によっては垂直成分の波形及び水平成分の波形のピーク等の関係を利用することができず、進行方位を正しく算出できない場合があるという問題があった。
【００１１】
本開示は以上の点を考慮してなされたもので、進行方位を精度良く算出し得る進行方位算出装置、進行方位算出方法及び進行方位算出プログラム、並びに進行方位を精度良く算出し適切な案内を提示し得るナビゲーション装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するため本開示の進行方位算出装置、進行方位算出方法及び進行方位算出プログラムにおいては、使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出し、鉛直加速度のゼロクロス点を基に、使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定し、歩行周期内において、水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定し、加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定し、減速区間では水平加速度が表す方位に基づき、加速区間では水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、使用者の進行方位を決定するようにした。
【００１３】
本開示では、鉛直加速度のゼロクロス点を基に歩行周期の基準を良好に設定できると共に、水平加速度の極小点を用いることにより加減速切替位相を精度良く判別でき、これを基に加速区間及び減速区間を適切に設定できるので、順次得られる加速度の方向と使用者の進行方向との関係を正しく対応付けることができる。
【００１４】
また本開示のナビゲーション装置においては、使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出部と、上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定部と、上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定部と、上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定部と、上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定部と、所定の位置検出部により検出した現在位置と上記進行方位とに基づいた案内を所定の提示部により上記使用者に提示させる提示制御部とを設けるようにした。
【００１５】
本開示のナビゲーション装置は、鉛直加速度のゼロクロス点を基に歩行周期の基準を良好に設定できると共に、水平加速度の極小点を用いることにより加減速切替位相を精度良く判別でき、これを基に加速区間及び減速区間を適切に設定できるので、順次得られる加速度の方向と使用者の進行方向との関係を正しく対応付けることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、鉛直加速度のゼロクロス点を基に歩行周期の基準を良好に設定できると共に、水平加速度の極小点を用いることにより加減速切替位相を精度良く判別でき、これを基に加速区間及び減速区間を適切に設定できるので、順次得られる加速度の方向と使用者の進行方向との関係を正しく対応付けることができる。かくして本開示は、進行方位を精度良く算出し得る進行方位算出装置、進行方位算出方法及び進行方位算出プログラム、並びに進行方位を精度良く算出し適切な案内を提示し得るナビゲーション装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スマートフォンの外観構成を示す略線的斜視図である。
【図２】スマートフォンの回路構成を示す略線的ブロック図である。
【図３】現在位置算出処理の実行時における制御部の機能ブロック構成を示す略線図である。
【図４】進行方位算出部の機能ブロック構成を示す略線図である。
【図５】使用者の進行方向ベクトルを示す略線図である。
【図６】スマートフォンの携帯箇所を示す略線図である。
【図７】座標系の変換の説明に供する略線図である。
【図８】帯域抽出処理による加速度の変化を示す略線図である。
【図９】歩行時における使用者の体の動きと鉛直加速度との関係を示す略線図である。
【図１０】水平加速度の分布（胸ポケット）を示す略線図である。
【図１１】水平加速度の分布（上着右ポケット）を示す略線図である。
【図１２】水平加速度の分布（尻ポケット）を示す略線図である。
【図１３】歩行時における加速度及び方位角（胸ポケット）を示す略線図である。
【図１４】歩行時における加速度及び方位角（上着右ポケット）を示す略線図である。
【図１５】歩行時における加速度及び方位角（尻ポケット）を示す略線図である。
【図１６】自己相関関数評価値（胸ポケット）を示す略線図である。
【図１７】自己相関関数評価値（上着右ポケット）を示す略線図である。
【図１８】自己相関関数評価値（尻ポケット）を示す略線図である。
【図１９】自己相関関数評価値（手）を示す略線図である。
【図２０】自己相関関数評価値（鞄）を示す略線図である。
【図２１】自己相関評価値における極小値の判定の説明に供する略線図である。
【図２２】採用条件の適用による歩行周期の変化を示す略線図である。
【図２３】鉛直加速度におけるゼロクロス点を示す略線図である。
【図２４】位相基準点の選定の説明に供する略線図である。
【図２５】水平加速度における極小点の出現頻度（胸ポケット）を示す略線図である。
【図２６】水平加速度における極小点の出現頻度（上着右ポケット）を示す略線図である。
【図２７】水平加速度における極小点の出現頻度（尻ポケット）を示す略線図である。
【図２８】水平加速度における極小点の出現頻度（手）を示す略線図である。
【図２９】水平加速度における極小点の出現頻度（鞄）を示す略線図である。
【図３０】近接位相除外処理による極小点の出現頻度の変化を示す略線図である。
【図３１】加減速の判別結果（胸ポケット（１））を示す略線図である。
【図３２】加減速の判別結果（胸ポケット（２））を示す略線図である。
【図３３】加減速の判別結果（上着右ポケット（１））を示す略線図である。
【図３４】加減速の判別結果（上着右ポケット（２））を示す略線図である。
【図３５】加減速の判別結果（尻ポケット（１））を示す略線図である。
【図３６】加減速の判別結果（尻ポケット（２））を示す略線図である。
【図３７】進行方位算出処理手順を示すフローチャートである。
【図３８】歩行周期算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図３９】加減速切替位相学習サブルーチンを示すフローチャートである。
【図４０】歩行時における進行方位の算出結果（胸ポケット）を示す略線図である。
【図４１】歩行時における進行方位の算出結果（上着右ポケット）を示す略線図である。
【図４２】歩行時における進行方位の算出結果（尻ポケット）を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．他の実施の形態
【００１９】
＜１．実施の形態＞
［１−１．スマートフォンの構成］
図１に示すように、スマートフォン１は、本体部２の操作部３を介して使用者の操作指示を受け付けてナビゲーションプログラム等の各種アプリケーションを実行し、その実行結果に応じた表示画面を表示部４に表示するようになされている。
【００２０】
ここで表示部４の短手方向及び長手方向、並びに表示画面と直交する方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向並びにｚ方向と定義すると、本体部２は、ｘ、ｙ及びｚの各方向にそれぞれ約６３［ｍｍ］、約１２５［ｍｍ］及び約１１［ｍｍ］となっており、全体として薄板状に構成されている。すなわちスマートフォン１は、使用者が片手で把持し、或いは上着やズボン等のポケットに収納し得るように構成されている。
【００２１】
図２に示すように、スマートフォン１は、制御部１０を中心として各部が接続された構成となっており、当該制御部１０によって全体を統括制御するようになされている。
【００２２】
制御部１０のＣＰＵ（Central Processing Unit）１１は、バス１５を介してＲＯＭ（Read Only Memory）１２や不揮発性メモリ１４等から基本プログラムや各種アプリケーションプログラム等を読み出し、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３を作業領域として用いながら実行する。またＣＰＵ１１は、バス１５を介して供給される各種データや指示等を取得し、取得したデータや指示に基づいた処理を実行する。
【００２３】
データベース（DB）１６は、例えばフラッシュメモリ等でなり、電話帳データ、楽曲データ、画像データ及び地図データ等の各種データがそれぞれ所定のデータベース形式で格納されている。
【００２４】
操作部３は、図１に示したように表示部４の表示パネルの表面に一体化されたタッチパネル３Ａや各種の操作ボタン３Ｂ等により構成されており、使用者の操作指示を受け付けて操作信号をＣＰＵ１１へ供給する。
【００２５】
表示部４は、例えば液晶パネルでなり、バス１５を介して供給される表示データに基づいて表示画面を生成して表示する。
【００２６】
音声処理部２１は、マイクロホン５により集音した音声をディジタル形式の音声データに変換してバス１５へ供給すると共に、当該バス１５を介して取得した音声データを音声信号に変換してスピーカ６へ供給することにより、音声として出力する。
【００２７】
通信処理部２２は、アンテナ７を介して基地局（図示せず）との間で無線接続し、バス１５を介して供給される各種データを基地局へ送信すると共に、基地局から送信されてきた各種データを受信してバス１５へ供給する。
【００２８】
外部インタフェース（I/F）２３は、例えばｍｉｃｒｏＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子でなり、ＵＳＢケーブル（図示せず）を介して接続されるコンピュータ装置（図示せず）等との間でデータを授受するようになされている。
【００２９】
ＧＰＳ回路２４は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から送信されるＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナ２５により受信し、所定の復調処理や復号化処理等を施して得られた測位データをバス１５へ供給する。
【００３０】
加速度センサ２７は、ｘ、ｙ及びｚ方向の３軸方向について加速度をそれぞれ検出して加速度信号を生成する。Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路２７Ａは、この加速度信号を５０［Ｈｚ］のサンプリングレートでサンプリングすることによりディジタル形式でなる３次元の加速度Ａ１に変換し、これをバス１５へ供給する。この加速度Ａ１は、スマートフォン１が使用者により携帯されている場合には、当該使用者の行動に応じて生じた加速度を表す値となる。
【００３１】
地磁気センサ２８は、地磁気により形成される磁界の方向を検出し、ｘ、ｙ及びｚ方向の３軸方向を成分とする地磁気信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路２８Ａは、この地磁気信号を５０［Ｈｚ］のサンプリングレートでサンプリングすることによりディジタル形式でなる３次元の地磁気値Ｍに変換し、これをバス１５へ供給する。
【００３２】
かかる構成により制御部１０は、例えば使用者から操作部１１を介して通話機能の実行指示を受け付けると、所定の通話プログラムを実行すると共に、通信処理部２２により基地局と無線接続し、マイクロホン５により集音した音声をデータ化して相手方へ送信すると共に、相手方から送信されてきた音声データをスピーカ６から出力させる。
【００３３】
また制御部１０は、使用者から操作部３を介して楽曲再生機能の実行指示を受け付けると、所定の楽曲再生プログラムを実行すると共に、データベース１６から圧縮状態の楽曲データを読み出し、音声処理部２１により所定の復号化処理等を施して、その音声をスピーカ５から出力させる。
【００３４】
さらに制御部１０は、各アプリケーションプログラムについて、例えば使用者から操作部３を介して実行指示を受け付け、或いは自動的に実行するよう設定されると、不揮発性メモリ１４から当該アプリケーションプログラムを読み出して実行する。そして制御部１０は、その実行内容に応じて演算処理を行い、通信処理を行い、所定の表示画面を表示部４に表示し、或いは所定の音声をスピーカ６から出力する。
【００３５】
このようにスマートフォン１は、使用者の操作指示に従って種々のプログラムを実行することにより、通話機能及び楽曲再生機能並びにアプリケーションプログラムによる種々の機能を実現するようになされている。
【００３６】
［１−２．ナビゲーション処理］
ところで制御部１０は、例えば使用者から操作部３を介してナビゲーション機能の実行指示を受け付けると、不揮発性メモリ１４からナビゲーションプログラムを読み出して実行する。
【００３７】
このナビゲーション機能では、使用者の操作指示により動作モードを切り換え得るようになされており、動作モードの一つとして使用者が徒歩で移動する場合を想定した歩行モードが用意されている。
【００３８】
制御部１０は、この歩行モードにおいて、屋内や高層ビルの近傍などＧＰＳ信号の受信状況が悪い場合を想定し、使用者の歩行動作により生じる加速度や地磁気の値を用いて、歩行速度や進行方位を算出する現在位置算出処理を実行するようになされている。
【００３９】
このとき制御部１０は、ナビゲーションプログラムに従い、図３に示すように歩数算出部３１、速度算出部３２、進行方位算出部３３、方位フィルタ３４及び位置フィルタ３５の各機能ブロックを実現するようになされている。
【００４０】
制御部１０は、加速度センサ２７から得られる加速度Ａ１を歩数算出部３１及び進行方位算出部３３へ供給すると共に、地磁気センサ２８から得られる地磁気値Ｍを算出方位算出部３３へ供給する。
【００４１】
また制御部１０は、ＧＰＳ回路２４から得られる測位データのうち位置を表すＧＰＳ位置データＧＰを進行方位算出部３３及び位置フィルタ３５へ、速度を表すＧＰＳ速度データＧＶを速度算出部３２へ、方位を表すＧＰＳ方位データＧＣを方位フィルタ３４へそれぞれ供給する。
【００４２】
歩数算出部３１は、加速度Ａ１を基に、使用者の１歩毎の周期を表す歩行ピッチ及びその歩数を算出し、これらを歩数データＳ１として速度算出部３２へ供給する。
【００４３】
速度算出部３２は、所定の学習処理で得た歩幅に歩数データＳ１の歩行ピッチを乗じることにより歩行速度を算出し、この歩行速度とＧＰＳ速度データＧＶとを基に速度信号Ｖ１を算出して、これを位置フィルタ３５及び後段の処理ブロック（図示せず）へ供給する。
【００４４】
進行方位算出部３３は、歩行時の加速度Ａ１に現れる加速度の方向と地磁気値Ｍが示す磁北の方向とを基に進行方位を算出し、ＧＰＳ位置データＧＰを用いてこれを補正することにより進行方位データＣ１を算出して（詳しくは後述する）、これを方位フィルタ３４へ供給する。
【００４５】
方位フィルタ３４は、いずれも方位を表すＧＰＳ方位データＧＣ及び進行方位データＣ１について現在の速度やＧＰＳ信号の受信状況等を基に重み付けを行うことにより、現在の進行方位を表す進行方位データＣ２を生成し、これを位置フィルタ３５及び後段の処理ブロック（図示せず）へ供給する。
【００４６】
位置フィルタ３５は、歩行速度Ｖ１、進行方位データＣ２及びＧＰＳ位置データＧＰを基に、現在の速度及びＧＰＳ信号の受信状況等を基に重み付けを行って利用することにより、位置データＰ１を生成し、これを後段の処理ブロック（図示せず）へ供給する。
【００４７】
そして制御部１０は、図示しない後段の処理ブロックにおいて、徒歩速度Ｖ１、位置データＰ１及び進行方位データＣ２（以下これらをまとめて現在位置データＤ１と呼ぶ）に応じた範囲の地図データをデータベース１６（図１）から読み出し、所定の現在位置マークや指定された目的地への経路と共にナビゲーション画面として表示部４に表示する。
【００４８】
このようにスマートフォン１は、現在位置算出処理により加速度Ａ１及び地磁気値Ｍ等を基に歩行速度データＶ１及び進行方位データＣ１等を算出し、ＧＰＳ信号の受信状況に応じた重み付けを行うことにより現在位置データＤ１を生成するようになされている。
【００４９】
［１−３．進行方位の算出］
ところでスマートフォン１の制御部１０は、ナビゲーションプログラムの実行中に、使用者から歩行モードに切り換える指示を受けると、不揮発性メモリ１４から進行方位算出プログラムを読み出して実行する。
【００５０】
このとき制御部１０は、図４に示すような複数の機能ブロックを進行方位算出処理部３３内に実現して、進行方位を算出するようになされている。
【００５１】
以下では、進行方位算出処理部３３により、加速度Ａ１等を基に進行方位を表す進行方位データＣ１を生成するまでの各機能ブロックによる詳細な演算処理について、その原理と共に詳細に説明する。
【００５２】
［１−３−１．使用者の歩行と進行方位との関係］
一般に歩行者が所望の進行方向へ移動する場合、この進行方向を向いている歩行者が右足と左足とを交互に前へ踏み出すことにより、１歩ずつ進行方向へ移動していく。
【００５３】
ここで歩行者の詳細な進行方向について検討してみると、図５に模式的な平面図を示すように、歩行者が右足を踏み出す時の進行方向ベクトルＶＣ１と左足を踏み出す時の進行方向ベクトルＶＣ２とが、全体的な進行方向に対し互いに反対方向へ傾いている。
【００５４】
この場合、連続する２歩分の進行方向ベクトルを合成すれば、全体的な進行方向とほぼ同じ方向を向く合成ベクトルを得られると考えられる。
【００５５】
またスマートフォン１は、使用者が歩行する際、着用している被服のポケットに収容され、或いは使用者の手に把持される等して携帯されることが想定される。このためスマートフォン１は、加速度センサ２７により、使用者の歩行に伴いその体に作用する加速度を加速度Ａ１として検出することができる。このとき検出された加速度Ａ１が示す方向は、歩行する使用者の進行方向と深い関連性があると考えられる。
【００５６】
さらにスマートフォン１は、地磁気センサ２８による地磁気値Ｍを利用することにより、加速度センサ２７により検出した加速度の方向を、磁北を基準とした進行方位として表すことができる。
【００５７】
そこでスマートフォン１では、連続する２歩の歩行期間に得られる加速度Ａ１及び地磁気値Ｍを基に、使用者の進行方位を算出するものとした。
【００５８】
［１−３−２．座標系の変換及び鉛直方向の検出］
ところでスマートフォン１は、使用者に携帯される場合、図６に示すように、例えば上着の胸ポケットＷ１、上着の右ポケットＷ２やズボンの尻ポケットＷ３のように被服の各ポケットに収納され、或いは使用者の手Ｗ４に把持され、さらには使用者が手に持つ鞄Ｗ５に収納される場合がある。
【００５９】
このときスマートフォン１は、様々な向きでポケット等に収納され、或いは使用者の手に把持される（以下、このときスマートフォン１が携帯されている箇所を携帯箇所と呼ぶ）。すなわちスマートフォン１は、図７（Ａ）に示すように、任意の角度で使用者に携帯されることになる。
【００６０】
このため、スマートフォン１の本体部２について規定したｘ軸、ｙ軸及びｚ軸により表される３次元の座標系（以下これを検出座標系と呼ぶ）は、地上における鉛直方向を１つの軸とする座標系（以下これを地上座標系と呼ぶ）とは異なる。
【００６１】
ところで加速度センサ２７により検出される加速度Ａ１には、歩行に伴い使用者の体が動くことに起因した成分（以下これを歩行加速度と呼ぶ）と、重力加速度の成分（以下これを重力加速度Ｇと呼ぶ）とが含まれる。
【００６２】
歩行加速度は、使用者が左右の足を交互に前へ出し、着地し、後ろへ蹴り出す動作（以下これを歩行動作と呼ぶ）に伴い、進行方向である前方向及び後方向に加えて、進行方向に対する左右方向や上下方向にも現れる。
【００６３】
ここで使用者がほぼ一定の速度で一定の進行方向へ歩行している場合、ある程度の期間全体で考えると、この使用者は定速運動していると見なすことができる。このため、歩行加速度の前後方向成分、左右方向成分、及び上下方向成分をそれぞれある程度の期間に渡って積算すると、いずれもほぼ０になる。これに対し重力加速度は、図中に重力ベクトルＶＧとして示すように、常に鉛直下向きに作用する。
【００６４】
すなわち進行方位算出部３３は、加速度Ａ１の積算値を基に重力加速度の方向を算出すれば、図７（Ｂ）に示すように、この方向を地上座標系のｚ軸方向とすることができる。
【００６５】
また地磁気センサ２８により検出される地磁気値Ｍは、磁北の方向を示す地磁気ベクトルＶＭ（図７（Ａ））を、検出座標系による３次元の値として生成する。この地磁気値Ｍが示す磁北の方向を水平面、すなわち地上座標系のｘｙ平面に投影した方向（以下これを投影磁北方向と呼ぶ）は、水平面における北（磁北）方向を指すことになる。
【００６６】
ここで、例えば図７（Ｃ）に示すように、投影磁北方向を地上座標系のｙ軸方向と定義すると、このｙ軸方向及びこれと直交するｘ軸方向は、それぞれ北方向及び東方向を指すことになり、検出座標系と地上座標系との関係が定まることになる。
【００６７】
そこで進行方位算出部３３は、まず鉛直方向検出部４１（図４）によってある程度の期間（例えば２秒間）に渡って加速度Ａ１の値を積算することにより、歩行加速度の成分を相殺して重力加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を生成し、これを変換行列生成部４２へ供給する。
【００６８】
変換行列生成部４２は、次の（１）式、（２）式及び（３）式に従った演算を行うことにより、検出座標系から見た地上座標系のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の単位ベクトルｅｘ、ｅｙ及びｅｚをそれぞれ算出する。
【００６９】
【数１】
2012242179.tif 000003
【００７０】
【数２】
2012242179.tif 000004
【００７１】
【数３】
2012242179.tif 000005
【００７２】
ここで変換行列生成部４２は、次の（４）式に示すように、地上座標系の単位ベクトル（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）をまとめて３次元の単位ベクトルＵとする。
【００７３】
【数４】
2012242179.tif 000006
【００７４】
この単位ベクトルＵが表す行列は、検出座標系から地上座標系への変換行列を表すことになる。そこで変換行列生成部４２は、この変換行列Ｕを座標変換部４３へ供給する。
【００７５】
座標変換部４３は、次の（５）式に従った演算処理を行うことにより、検出座標系の加速度Ａ１を地上座標系の加速度Ａ２（Ａ２ｘ，Ａ２ｙ，Ａ２ｚ）へ座標変換し、これをＢＰＦ（Band Pass Filter：帯域通過フィルタ）４４へ供給する。
【００７６】
【数５】
2012242179.tif 000007
【００７７】
このようにしてスマートフォン１の制御部１０における進行方位算出部３３は、加速度Ａ１の積算値から得られる重力加速度の方向と、地磁気値Ｍが示す磁北の方向とを基に、検出座標系から地上座標系への変換行列Ｕを算出した上で、検出座標系の加速度Ａ１を地上座標系の加速度Ａ２に変換するようになされている。
【００７８】
［１−３−３．周波数帯域の抽出］
次に、加速度Ａ２の周波数特性について検討する。一般に、人が徒歩で移動するときの歩行速度は、１秒間に約２歩であることが知られている。このため、検出座標系の加速度Ａ１には、約２［Ｈｚ］を中心とした帯域に歩行に起因した成分が現れると考えられる。
【００７９】
一方、加速度Ａ１には、スマートフォン１に外部から加えられる振動のように、歩行以外の様々な要因による成分、すなわちノイズ成分が含まれると考えられる。このようなノイズ成分は、一般的に、比較的高い周波数であると考えられる。
【００８０】
さらに加速度Ａ１には、重力加速度Ｇに起因した成分や加速度センサ２７のオフセット成分も含まれる。このうち重力加速度Ｇに起因した成分は直流成分となり、オフセット成分は温度変化等に伴い極めてゆっくり（例えば数秒から数分のオーダーで）変化する低域成分となる。
【００８１】
またこのような検出座標系の加速度Ａ１についての周波数特性は、座標変換により変化するものではないため、地上座標系に変換した加速度Ａ２についてもそのまま当てはまる。
【００８２】
そこで本実施の形態では、加速度Ａ２について、ＢＰＦ（帯域抽出フィルタ）４４により、主に歩行による成分として、２［Ｈｚ］を含む帯域成分を抽出するものとした。
【００８３】
具体的に進行方位算出部３３のＢＰＦ４４は、加速度Ａ２について、約１〜１０［Ｈｚ］を抽出する帯域抽出処理を施すことにより加速度Ａ３（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ，Ａ３ｚ）を生成し、これを歩行周期算出部４５及び加減速区間切替位相学習部４６へ供給する。
【００８４】
この加速度Ａ３は、各種ノイズ成分、重力加速度Ｇの成分やオフセット成分が大幅に低減され、主に使用者の歩行動作に起因した成分を表すものとなる。
【００８５】
またＢＰＦ４４は、加速度Ａ３のうち水平成分（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）を進行方位算出部４９へ供給する。
【００８６】
ここで、帯域抽出処理前における加速度Ａ２の水平成分と帯域抽出処理後における加速度Ａ３の水平成分とについて、約１０秒分をそれぞれｘｙ平面上にプロットしたところ、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すような分布特性が得られた。この図８（Ａ）及び（Ｂ）から、高周波成分が低減されていることがわかる。
【００８７】
以下では、次の（６）式により算出される水平方向の加速度（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）の大きさを、水平加速度Ａｈと呼ぶ。
【００８８】
【数６】
2012242179.tif 000008
【００８９】
さらにＢＰＦ４４は、加速度Ａ３のうち鉛直成分（Ａ３ｚ）を加減速区間推定部４７へ供給する。以下では、加速度Ａ３のうち鉛直成分を特に鉛直加速度Ａｖとも呼ぶ。
【００９０】
このように進行方位算出部３３のＢＰＦ４４は、加速度Ａ２の水平成分のうち１〜１０［Ｈｚ］の周波数帯域を抽出することにより、主に歩行動作に起因した成分でなる加速度Ａ３を生成するようになされている。
【００９１】
［１−３−４．水平加速度の加速区間及び減速区間と進行方向との関係］
ここでは、まずスマートフォン１の使用者が歩行動作をする際における体の動きと、そのときに発生する加速度との関係について説明する。
【００９２】
図９は、使用者が歩行により２歩進む期間（以下これを歩行周期ＰＷと呼ぶ）における体勢の様子を、左から右へ向かう時間軸上の時点ｔ０〜ｔ４についてそれぞれ模式的に表したものである。
【００９３】
図９における使用者は、時点ｔ０において右足を前に踏み出した状態であり、この状態から上体を前へ移動させながら左足を後ろから持ち上げて前方へ持っていき、時点ｔ１において左足を右足よりも前方へ出そうとしている。
【００９４】
続いて使用者は、時点ｔ１の状態からさらに状態を前へ移動させながら左足を前方へ蹴り出し、時点ｔ２において左足を接地させる。このとき使用者は、時点ｔ０の状態から１歩前へ進んだことになる。
【００９５】
その後使用者は、時点ｔ２からｔ４にかけて、時点ｔ０から時点ｔ２の場合と左右反対に、すなわち左足を接地させたまま右足を後ろから前へ持っていくことにより、もう１歩前へ進む。
【００９６】
また図９には、時点ｔ０〜ｔ４と対応付けて、使用者の体に作用する上下方向（すなわち鉛直方向）への鉛直加速度Ａｖの波形と、鉛直速度Ｖｖの波形を示す。さらに図９には、各時点の間における体が上下に動く方向を表す上下方向の矢印ＶＵ及びＶＤと、前後方向に関する加速又は減速を表す左右方向の矢印ＨＡ及びＨＲと、鉛直加速度Ａｖの増加又は減少の傾向を表す上下方向の矢印ＴＵ及びＴＤとを併せて示している。
【００９７】
使用者は、左右の足を前後に開いて両方とも着地した状態となる時点ｔ０、ｔ２及びｔ４において、体（主に上体）の高さが最も低くなる。一方使用者は、左右いずれかの足が接地しており、且つその接地している足から頭までほぼ一直線上に延びた状態となる時点ｔ１及びｔ３において、体の高さが最も高くなる。
【００９８】
すなわち使用者は、上下方向への矢印ＶＵ及びＶＤにより示したように、２歩進む歩行周期ＰＷにおいて、体が上下方向に２往復するように動いていることが分かる。
【００９９】
ここで鉛直加速度Ａｖに着目すると、時点ｔ０において極大値となり、その後時点ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４と進むにつれて、極小値、極大値、極小値及び極大値となっており、歩行周期ＰＷの間に２回の極大値及び２回の極小値が出現することが分かる。
【０１００】
因みに使用者の体の鉛直方向への速度である鉛直速度Ｖｖは、鉛直加速度Ａｖとの関係から、時点ｔ０からｔ１の間及び時点ｔ２からｔ３の間において、０から増加した後減少して再び０に戻り、時点ｔ１からｔ２の間及び時点ｔ３からｔ４の間において、０から減少した後増加して再び０に戻る。
【０１０１】
次に、使用者の体の水平方向への速度（以下これを水平速度Ｖｈと呼ぶ）の変化、すなわち進行方向への加速及び減速について着目する。
【０１０２】
歩行中の使用者の体は、着地している足を後ろに動かすと共に上体を前へ押し出す間に加速する一方、前に蹴り出した足が着地してから上体をその足の位置付近まで前進させる間に減速している。
【０１０３】
すなわち歩行周期ＰＷ内に、矢印ＨＲとして示したように進行方向に関して減速する区間（以下これを減速区間ＳＲと呼ぶ）があり、それ以外の区間は矢印ＨＡとして示したように進行方向に関して加速する区間（以下これを加速区間ＳＡと呼ぶ）がある。
【０１０４】
減速区間ＳＲでは、進行方向に対し減速していることから、使用者の体には、水平加速度Ａｈが進行方向へ向けて作用すると考えられる。一方、加速区間ＳＡでは、進行方向に対し加速していることから、使用者の体には、水平加速度Ａｈが進行方向と反対の方向へ向けて作用すると考えられる。
【０１０５】
また、人が歩行するときの連続する２歩を１周期と見なした場合、体の各部は周期的な動作を繰り返すことになる。すなわち、使用者によるスマートフォン１の携帯箇所（図６）がいずれであっても、加速度センサ２７により検出される加速度の値は周期性を持つ。
【０１０６】
ここで、使用者がスマートフォン１を携帯して実際に歩行したときに得られた水平加速度Ａｈをｘｙ座標平面上にプロットしたところ、図１０〜図１２のような分布特性が得られた。
【０１０７】
図１０、図１１及び図１２は、それぞれスマートフォン１の携帯箇所（図６）を胸ポケットＷ１、上着の右ポケットＷ２及びズボンの尻ポケットＷ３として、ほぼ北方向へ向かって歩行したときの分布特性である。また図１０〜図１２は、使用者がある程度の時間に渡って歩行したときに得られた水平加速度Ａｈのうち約４秒間分を切り出し、時間的に連続する点同士を線により結んでいる。因みに検出周期は５０［Ｈｚ］であるため、連続するプロット同士の間隔は０．０２［ｓ］に相当する。
【０１０８】
図１０〜図１２では、歩行者の進行方位がほぼ北であること、すなわちｙ軸の正方向であることが判っているため、主にｙの値が正となる第１象限及び第２象限に分布しているプロットが減速区間ＳRに相当し、主にｙの値が負となる第３象限及び第４象限に分布しているプロットが加速区間ＳＡに相当すると考えられる。
【０１０９】
さらに時間的な変化、すなわちプロット同士を結ぶ線の様子も考慮すると、図１０〜１２では、破線で囲った部分が減速区間ＳＲに相当し、一点鎖線で囲った部分が加速区間ＳＡに相当すると考えられる。
【０１１０】
ここで図１０〜図１２における水平加速度Ａｈの分布と使用者の進行方位との関係から、使用者の進行方位が未知であっても、ｘｙ平面座標において水平加速度Ａｈのうち減速区間ＳＲの部分及び加速区間ＳＡの部分それぞれの分布を区別することができれば、使用者の進行方位を類推することができると考えられる。
【０１１１】
ところで図１１では、減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡのいずれもが比較的わかりやすく分離している。しかしながら、図１０では加速区間ＳＡに相当する部分が顕著には表れておらず、図１２では減速区間ＳＲに相当する部分が顕著には表れていない。また図１２から、人が歩行する際には、腰が回転するように動いており、加速度にその影響が現れ得ることも分かる。
【０１１２】
すなわち水平加速度Ａｈは、使用者によるスマートフォン１の携帯箇所によって、その特性が大きく異なっている。
【０１１３】
このため、水平加速度Ａｈの分布から使用者の進行方位を算出するには、得られた各加速度が加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲのいずれに属しているのかを判別すること、すなわち水平加速度Ａｈを減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとに正しく区分することが重要といえる。
【０１１４】
そこで以下では、最終的に進行方位を得るために、水平加速度Ａｈを減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとに区分することについて検討する。
【０１１５】
［１−３−５．歩行周期の算出］
ここでは、水平加速度Ａｈを減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとに区分するための事前準備として、加速度Ａ３から使用者の歩行周期ＰＷを算出することを検討する。
【０１１６】
使用者がスマートフォン１の携帯箇所（図６）を胸ポケットＷ１、上着の右ポケットＷ２及びズボンの尻ポケットＷ３として実際に歩行したところ、図１３、図１４及び図１５の各特性曲線が得られた。
【０１１７】
図１３（Ａ）〜図１５（Ａ）はそれぞれ鉛直加速度Ａｖを表し、図１３（Ｂ）〜図１５（Ｂ）はそれぞれ水平加速度Ａｈを表す。また図１３（Ｃ）〜図１５（Ｃ）は、水平加速度Ａｈが示す方位を、北方向を「０」とする極座標で表した場合の方位角Ｃｍ（図７（C））を表す。
【０１１８】
因みに図１３〜図１５における横軸は、加速度センサ２７に接続されたＡ／Ｄ変換回路２７Ａによるサンプル数を表しており、そのサンプリングレートが５０［Ｈｚ］であるため、１サンプルが０．０２［ｓ］に相当する。
【０１１９】
図９と図１３〜図１５とを比較すると、実際の鉛直加速度Ａｖの波形は、必ずしも模式化した波形（図９）のような正弦波形とはならないことが判る。また実際の鉛直加速度Ａｖの波形は、スマートフォン１の携帯箇所により大きく異なることも判る。
【０１２０】
例えば携帯箇所が胸ポケットＷ１の場合、鉛直加速度Ａｖの波形のうち右足による波形と左足による波形とが比較的類似している。これに対し携帯箇所が上着の右ポケットＷ２又はズボンの尻ポケットＷ３の場合、鉛直加速度Ａｖの波形のうち右足による波形と左足による波形とが（すなわち連続する２歩分の波形が）互いに大きく異なっている。
【０１２１】
しかしながら鉛直加速度Ａｖは、携帯箇所がいずれであっても、２歩に相当する歩行周期ＰＷごとであれば比較的類似した波形が繰り返し出現している。このことは、模式化した波形（図９）において、歩行周期ＰＷの間、すなわち使用者が歩行により２歩進む間に、鉛直加速度Ａｖに極大値及び極小値がそれぞれ２回現れることとも符合する。
【０１２２】
そこで、鉛直加速度Ａｖについて、波形が周期性を有するものの携帯箇所により大きく異なることを考慮し、閾値等を用いるのではなく、ある部分の波形と類似する波形が再度出現するまでの時間（位相差）を求めた。
【０１２３】
具体的には、鉛直加速度Ａｖのうち任意の部分を関数ｆ（ｔ）として、次の（７）式に示す自己相関評価関数ｇ（ｔ）により関数ｆ（ｔ）の自己相関度を表すものとした。
【０１２４】
【数７】
2012242179.tif 000009
【０１２５】
この自己相関評価関数ｇ（ｔ）は、自己相関度が高いほど値が小さくなり、完全に一致する場合にはその値（評価値）が「０」となる。また定数Ｔはウィンドウサイズ、すなわち自己相関度を算出する位相差ｔの範囲を表す。また位相差ｔは、図１３〜図１５におけるサンプル数であり、時間差に相当するものである。
【０１２６】
そして、位相差ｔを１サンプル（すなわち０．０２［ｓ］）から徐々に増加させたときの自己相関評価関数ｇ（ｔ）の値を自己相関評価値として順次算出し、位相差ｔとの関係をグラフ化した。
【０１２７】
図１６、図１７、図１８、図１９及び図２０は、携帯箇所（図６）を胸ポケットＷ１、上着の右ポケットＷ２、ズボンの尻ポケットＷ３、使用者の手Ｗ４及び鞄の中Ｗ５とした場合における、位相差ｔに対する自己相関評価値のグラフを表す。因みに図１６〜２０では、鉛直加速度Ａｖのうち関数ｆ（ｔ）として採用する部分を少しずつ変化させて得られた複数の算出結果を重ねて表示している。
【０１２８】
図１６〜２０のいずれにおいても、重なった波形の殆どにおいて、位相差ｔが約２０〜２４サンプルごと（約０．４〜０．４８［ｓ］ごと）に、すなわち使用者の１歩に相当する時間ごとに極小値が現れている。
【０１２９】
また、１歩目については、携帯箇所により極小値が極めて小さくなる場合とそれほど小さくならない場合とがあるものの、２歩目については、いずれの携帯箇所においても極小値が極めて小さい値となっている。
【０１３０】
これは、歩行において左右の足を交互に動かすという原理上、１歩目は他方の足による波形であるため相関性がやや低くなっており、２歩目は同一の足による波形であるため相関性が高くなっていると考えられる。
【０１３１】
これらを踏まえると、歩行周期ＰＷについては、算出開始タイミング等を特に定めることなく、自己相関評価関数ｇ（ｔ）により得られる自己相関評価値において、２回目の極小値が出現する位相差ｔを歩行周期ＰＷとすれば良いと考えられる。
【０１３２】
ここで、図２０に示した自己相関評価値のうち一の波形を取り出して図２１に示す。図２１では、位相差ｔが約２０〜２４サンプルとなるときに極小値ｍｉｎ１Ａ及びｍｉｎ１Ｂが２回出現しており、その後位相差ｔが約４６サンプルとなる時に３回目の極小値ｍｉｎ２が出現している。
【０１３３】
このため、図２１のような自己相関評価値の場合、単純に２回目の極小値が出現する位相差ｔを採用してしまうと、本来採用したい極小値ｍｉｎ２ではなく、１歩目に相当する極小値ｍｉｎ１Ｂをとるときの位相差ｔを誤って採用してしまうことになる。
【０１３４】
このように単純に２回目の極小値が出現するときの位相差ｔを歩行周期ＰＷとする場合、図２２（Ａ）に示すように、正しい２歩目に相当する値（約４６〜５０サンプル）付近の他に、１歩目に相当する値（約２４〜３２サンプル）を比較的高い頻度で誤検出してしまう。
【０１３５】
ここで、図２１における各極小値と、その直前に出現する極大値との落差に着目すると、１歩目における極大値ｍａｘ１と極小値ｍｉｎ１Ａ（又はｍｉｎ１Ｂ）との落差ｄ１は、比較的小さい。一方、２歩目における極大値ｍａｘ２と極小値ｍｉｎ２との落差ｄ２は、比較的大きい。また図１６及び１９に示したように、携帯箇所によっては、１歩目の落差ｄ１が２歩目の落差ｄ２とほぼ同等の比較的大きな値となる場合もある。
【０１３６】
これらを踏まえて、１回目の極小値ｍｉｎ１については次の（８）式を満たすこと、２回目の極小値ｍｉｎ２については次の（９）式を満たすことを、それぞれの採用条件とした。
【０１３７】
【数８】
2012242179.tif 000010
【０１３８】
【数９】
2012242179.tif 000011
【０１３９】
ただし極大値ｍａｘ１及びｍａｘ２については、１歩に相当する間に複数回出現する可能性があることを踏まえて、採用しようとしている各極小値ｍｉｎ１及びｍｉｎ２の直前に出現した極大値をそれぞれ用いるものとした。
【０１４０】
ここで（８）式における係数「０．９」は、歩行時の鉛直加速度Ａｖにおける他方の足との相関性がそれほど高くはない可能性があることを考慮し、極小値が比較的大きい値であっても１歩目として確実に検出するべく定めた。
【０１４１】
また（９）式における係数「０．５」は、歩行時の鉛直加速度Ａｖにおける同一の足との相関性が比較的高くなることを考慮し、極小値がある程度小さくなるときを２歩目として検出するよう、すなわち他方の足である１歩目により複数の極小値が生じた場合にこれを２歩目として誤検出しないよう、（８）式の係数「０．９」よりも小さな値とした。
【０１４２】
これらの採用条件を適用することにより、図２２（Ａ）と対応する図２２（Ｂ）に示すように、最初の約１５サンプルを除いた全ての範囲で、２歩に相当する値（約４６〜５０サンプル）を正しく歩行周期ＰＷとすることが確認された。
【０１４３】
以上を踏まえて、進行方位算出部３３の歩行周期算出部４５（図４）は、鉛直方向検出部４１Ｂから供給された鉛直加速度Ａ２ｚのうち任意の部分を関数ｆ（ｔ）とし、（７）式に従って自己相関評価値を算出する。
【０１４４】
そして歩行周期算出部４５は、（８）式及び（９）式を満たすような極小値ｍｉｎ１及びｍｉｎ２を採用し、極小値ｍｉｎ２となるときの位相差ｔを歩行周期ＰＷとする。
【０１４５】
このように歩行周期算出部４５は、使用者の歩行に応じた周期的な波形を表す鉛直加速度Ａ２ｚを基に、当該鉛直加速度Ａ２ｚについての自己相関度が２回目に高まる位相差ｔを２歩分の歩行周期ＰＷとして検出するようになされている。
【０１４６】
［１−３−６．位相基準点の選定］
次に、水平加速度Ａｈを基に減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡを区別するための事前準備として、当該水平加速度Ａｈを歩行周期ＰＷごとに区切る場合の基準とすべき位相（以下これを位相基準点ＰＳと呼ぶ）について検討する。
【０１４７】
図９を再度参照すると、歩行時における減速区間ＳＲは、鉛直加速度Ａｖが極大値となった後に現れている。このため位相基準点ＰＳについては、鉛直加速度Ａｖの波形を基に定め得ると考えられる。また波形において特定しやすい位相としては、検出の容易さ等を考慮すると、ゼロクロスする位相（以下これをゼロクロス点と呼ぶ）が挙げられる。
【０１４８】
ここで、スマートフォン１の携帯箇所（図６）を鞄Ｗ５としたときに得られた鉛直加速度Ａｖのうち、任意の４歩分（すなわち歩行周期ＰＷで２周期分）の波形を図２３に示す。
【０１４９】
本来であれば、４歩分、すなわち歩行周期ＰＷで２周期分の間には、極大点と極小点とが４回ずつ出現し、負から正へ、又は正から負へそれぞれ変わるゼロクロス点（以下それぞれ上りゼロクロス点及び下りゼロクロス点と呼ぶ）が４箇所ずつ存在する。
【０１５０】
しかしながら図２３には、適切な上りゼロクロス点ＳＵ及び下りゼロクロス点ＳＤ以外に、余分な上りゼロクロス点ＥＵ及び下りゼロクロス点ＥＤが出現している。さらに、本来出現すべき下りゼロクロス点が消滅してしまった箇所（便宜上、これを消滅した下りゼロクロス点ＬＤと呼ぶ）も存在する。
【０１５１】
このため位相基準点ＰＳとしては、各歩行周期ＰＷにおいて消滅することなく確実に出現し、且つ余分なゼロクロス点とは明確に区別し得るようなゼロクロス点を採用することが望ましい。
【０１５２】
ここで再度図２３を参照すると、２歩の間に１回の割合で、比較的大きな極大値と比較的小さな極小値とが連続して出現する箇所、すなわち極大値と極小値との落差が比較的大きくなる箇所があることがわかる。また図１３〜図１５を参照しても、これと同様に、少なくとも２歩の間に１回の割合で、極大値と極小値との落差が比較的大きくなる箇所がある。
【０１５３】
そこで鉛直加速度Ａｖについては、歩行周期ＰＷ分の範囲に着目し、この範囲内に含まれる極大値とその直後に出現する極小値との落差が最大となるときを、歩行周期ＰＷの基準に用いることが考えられる。
【０１５４】
以上を踏まえて、進行方位算出部３３の歩行周期算出部４５（図４）は、図２４に示すように、ＢＰＦ４４から供給された鉛直加速度Ａｖのうち任意の時点から歩行周期ＰＷ分の範囲を抽出する。因みに図２４は、６歩分、すなわち歩行周期ＰＷで３周期分の鉛直加速度Ａｖを示す。
【０１５５】
続いて歩行周期算出部４５は、この範囲内に存在する各極大値について、その直後に出現する極小値との間の落差をそれぞれ算出し、この落差が最大となるときの極大点及び極小点に挟まれた下りゼロクロス点を位相基準点ＰＳとして採用する。
【０１５６】
また歩行周期算出部４５は、位相基準点ＰＳとして採用した下りゼロクロス点の次に出現する上りゼロクロス点を基準上りゼロクロス点ＰＵとする。因みにこの基準上りゼロクロス点ＰＵは、後の処理において利用する。
【０１５７】
そして歩行周期算出部４５は、位相基準点ＰＳを加減速区間切替位相学習部４６へ供給すると共に、位相基準点ＰＳ及び基準上りゼロクロス点ＰＵを加減速区間推定部４７へ供給する。
【０１５８】
このように歩行周期算出部４５は、歩行周期ＰＷ分の鉛直加速度Ａｖにおいて、極大値とその直後に出現する極小値との間の落差が最大となるときの極大点及び極小点に挟まれた下りゼロクロス点を位相基準点ＰＳとするようになされている。
【０１５９】
［１−３−７．加減速切替位相の検出］
次に、位相基準点ＰＳを開始点とする歩行周期ＰＷにおいて、加速区間ＳＡと減速区間ＳＲとが切り替わる箇所を検出することについて検討する。
【０１６０】
図９に示したように、歩行周期ＰＷの間、すなわち使用者が歩行により２歩進む間には、減速区間ＳＲが２回出現する。このことは、歩行周期ＰＷの間に加速区間ＳＡと減速区間ＳＲとが４回切り替わることを意味している。
【０１６１】
一方、加速区間ＳＡと減速区間ＳＲとが切り替わるとき、原理上、水平加速度Ａｈは極小値をとる可能性が極めて高い。すなわち水平加速度Ａｈには、歩行周期ＰＷの間に、加速区間ＳＡと減速区間ＳＲとの切り替わりに起因した極小点（以下これを加減速切替点ＣＨと呼ぶ）が４回出現すると考えられる。
【０１６２】
そこで再び図１３〜図１５を参酌すると、水平加速度Ａｈには、加減速切替点ＣＨ（図中丸印で示す）の他に、他の要因による極小点（以下これを他要因点ＯＴと呼び、図中三角印で示す）も出現していることがわかる。
【０１６３】
このため、水平加速度Ａｈに出現する極小点を基に加速区間ＳＡ及び減速区間ＳＲをそれぞれ検出するには、この極小点のなかから加減速切替点ＣＨを適切に選定する必要がある。
【０１６４】
そこで、水平加速度Ａｈに極小点が出現する位相を基に、統計的手法により、加減速切替点ＣＨに相当する位相（以下これを加減速切替位相ＰＣと呼ぶ）を学習することを検討する。
【０１６５】
具体的な処理としては、水平加速度Ａｈを位相基準点ＰＳごとに（すなわち歩行周期ＰＷごとに）区切り、この位相基準点ＰＳを開始点として位相を正規化し、この位相ごとに各歩行周期ＰＷにおいて極小点の出現頻度（累積値）を算出するものとする。
【０１６６】
また、加速及び減速が切り替わる時には、方位角Ｃｍも大きく変化すると考えられる。換言すれば、水平加速度Ａｈに極小点が出現するときに、方位角Ｃｍの変化がそれほど大きくなければ、この極小点は他要因点ＯＴである可能性が高い。この場合、この位相については統計処理から除外することが望ましい。
【０１６７】
そこで、１の歩行周期ＰＷ内に極小点が５回以上出現した場合には、そのときの方位変化が大きい順、具体的には方位角Ｃｍの微分値が大きい順に４箇所の位相を累積加算の対象とすることとした。
【０１６８】
このような方針に従い、スマートフォン１の携帯箇所（図６）を胸ポケットＷ１及び上着の右ポケットＷ２とした場合のそれぞれについて極小点の出現頻度を集計したところ、それぞれ図２５（Ｄ）及び図２６（Ｄ）に示すようなグラフが得られた。
【０１６９】
また図２５（Ａ）〜（Ｃ）及び図２６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれと対応する鉛直加速度Ａｖ、水平加速度Ａｈ及び方位角Ｃｍの波形の例を示す。水平加速度Ａｈについては、既知の加減速切替点ＣＨ（図中丸印で示す）及び他要因点ＯＴ（図中三角印で示す）も示している。
【０１７０】
この図２５及び図２６から、胸ポケットＷ１及び上着の右ポケットＷ２については、加減速切替点ＣＨと対応する位相付近において極小点の出現頻度が高くピークが形成されており、それ以外の位相では極小点の出現頻度が低く殆どピークも形成されていないことが分かる。
【０１７１】
このことは、ピークが形成された位相のうち極小点の出現頻度が高い順に４箇所を、加減速切替位相ＰＣとして採用し得ることを表している。
【０１７２】
次に、スマートフォン１の携帯箇所（図６）をズボンの尻ポケットＷ３、使用者の手Ｗ４及び鞄Ｗ５とした場合についても同様に極小点の出現頻度を集計したところ、それぞれ図２７（Ｄ）、図２８（Ｄ）及び図２９（Ｄ）のようなグラフが得られた。
【０１７３】
また図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）及び図２９（Ａ）〜（Ｃ）は、図２５（Ａ）〜（Ｃ）及び図２６（Ａ）〜（Ｃ）と同様、それぞれと対応する鉛直加速度Ａｖ、水平加速度Ａｈ及び方位角Ｃｍの波形の例を示す。
【０１７４】
この図２７、図２８及び図２９から、ズボンの尻ポケットＷ３、使用者の手Ｗ４及び鞄Ｗ５については、加減速切替点ＣＨと対応する位相付近において極小点の出現頻度がある程度高くピークが形成されている。しかしながら、それ以外の位相においても、極小点の出現頻度が高くピークが形成されている箇所がある。
【０１７５】
特にズボンの尻ポケットＷ３（図２７）の場合、加減速切替点ＣＨ以外の位相において形成されたピークよりも他の位相において形成されたピークの方が大きく（すなわち出現頻度が高く）なっている。
【０１７６】
このことは、ピークが形成された位相のうち極小点の出現頻度が高い順に４箇所を採用するだけでは、加減速切替位相ＰＣを正しく選択できないことを意味している。
【０１７７】
ここで、スマートフォン１の携帯箇所（図６）をズボンの尻ポケットＷ３として、図２７で用いたデータとは異なるデータを基に、各歩行周期ＰＷにおいて水平加速度Ａｈに極小点が出現した位相の累積値を改めて算出したところ、図３０（Ａ）のようなグラフが得られた。
【０１７８】
図３０（Ａ）では、図２７（Ｂ）の場合と同様、６箇所に極小点の出現頻度が高い箇所、すなわちピークが現れている。ここでは、位相順にピークＰＫ１、ＰＫ２、ＰＫ３、ＰＫ４、ＰＫ５及びＰＫ６とする。
【０１７９】
ピークＰＫ１、ＰＫ３、ＰＫ４及びＰＫ６は加減速切替点ＣＨと対応しており、残りのピークＰＫ２及びＰＫ５は他要因点ＯＴと対応している。また、各ピークの大きさを比較すると、大きい順にピークＰＫ１、ＰＫ６、ＰＫ４、ＰＫ２、ＰＫ３及びＰＫ５となる。すなわちこの場合も、図２７の場合と同様、極小点の出現頻度が高い順に４箇所を採用するだけでは、加減速切替点ＣＨを正しく選択できない。
【０１８０】
ここでピークＰＫ１及びＰＫ２に着目すると、両者の位相間隔は約４サンプル、すなわち約０．０８［ｓ］となっている。しかしながら、スマートフォン１の使用者が実際に歩行する際に、水平方向に関して加速と減速とを僅か０．０８［ｓ］程度の短時間に切り換えることは考えにくい。
【０１８１】
そこで、水平加速度Ａｈに極小点が出現した位相の累積値を算出する際に、各歩行周期ＰＷにおいて既に累積加算の対象として採用した位相との間隔が小さすぎる位相、例えばこの間隔が歩行周期ＰＷの１／１０以下となる位相については、その歩行周期ＰＷ内では以降の採用候補から除外することとした。以下、このような処理を近接位相除外処理と呼ぶ。
【０１８２】
ここで歩行周期ＰＷの１／１０という間隔は、路面の状況等により歩行者の歩幅が一時的に狭まった等の理由により加減速の切替が比較的短時間に行われた際の、加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲが最小限取り得る長さを考慮して定めたものである。
【０１８３】
この近接位相除外処理を行いながら極小点の出現頻度を集計したところ、図３０（Ａ）と対応する図３０（Ｂ）に示すように、各ピークの大きさが、大きい順にピークＰＫ６、ＰＫ１、ＰＫ４、ＰＫ３、ＰＫ２及びＰＫ５となった。
【０１８４】
すなわち図３０（Ｂ）では、大きい順に４箇所のピークが現れる位相が、全て加減速切替点ＣＨとなった。このことは、水平加速度Ａｈに出現する極小点について近接位相除外処理を行いながら方位変化の大きな順に４箇所の出現頻度を集計すれば、形成されるピークのうち大きい順に４箇所の位相をそのまま加減速切替点ＣＨとして採用し得ることを表している。
【０１８５】
これらを踏まえて、進行方位算出部３３の加減速区間切替位相学習部４６（図４）は、鉛直方向検出部４１Ｂから供給された加速度Ａ３から（６）式により水平加速度Ａｈを算出し、歩行周期ＰＷ毎の極小点の出現頻度を累積する。
【０１８６】
このとき加減速区間切替位相学習部４６は、各歩行周期ＰＷ内に出現する極小点のうち方位角Ｃｍの微分値が大きいものから順に４箇所を累積加算の対象とするが、既に累積加算の対象として採用した位相からの間隔が歩行周期ＰＷの１／１０以下の極小点については、その歩行周期ＰＷにおける累積加算の対象から除外する。
【０１８７】
そして加減速区間切替位相学習部４６は、極小点の出現頻度の集計結果に現れる複数のピークのうち、大きいものから順に４箇所の位相を加減速切替位相ＰＣとして採用し、これを加減速区間推定部４７へ供給する。
【０１８８】
このように加減速区間切替位相学習部４６は、近接位相除外処理を行いながら水平加速度Ａｈの極小値の出現頻度を集計し、そのピークが大きい順に４箇所の位相を加減速切替位相ＰＣとして検出するようになされている。
【０１８９】
［１−３−８．加減速区間の推定］
次に、歩行周期ＰＷ内で４箇所の加減速切替位相ＰＣにより区切られた各区間が、それぞれ加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲのいずれであるかを推定する処理（以下これを加減速区間推定処理と呼ぶ）について検討する。
【０１９０】
図１３〜図１５及び図２５〜図２９の各波形を再度参照すると、鉛直加速度Ａｖの波形が上に凸である期間中に、極大点が２回出現する場合が多いことがわかる。また、その１回目の極大点の出現後に減速区間ＳＲが開始される場合が多いこともわかる。
【０１９１】
しかしながら、鉛直加速度Ａｖの波形が上に凸であるとき、その形状が乱れることも多いため、１回目の極大点を確実に検出することは難しいと考えられる。
【０１９２】
ここで、鉛直加速度Ａｖの波形が上に凸である期間と減速区間ＳＲとの関係に着目する。この期間中に加減速切替位相ＰＣが２回含まれるときは、これらの加減速切替位相ＰＣにより挟まれた区間を減速区間ＳＲとすれば良い。また、この期間中に加減速切替位相ＰＣが１回含まれるときは、この加減速切替位相ＰＣの直後の区間を減速区間ＳＲとすれば良い。
【０１９３】
これらをまとめると、位相基準点ＰＳから始まる歩行周期ＰＷ内の鉛直加速度Ａｖにおいて最初に出現する上りゼロクロス点、すなわち基準上りゼロクロス点ＰＵ（図２４）の後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣを、減速区間ＳＲの開始点とすれば良いことになる。
【０１９４】
その後の２歩分については、加減速切替位相ＰＣが出現する度に減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとを交互に切り換えれば良い。
【０１９５】
これらを踏まえて、進行方位算出部３３の加減速区間推定部４７（図４）は、まずＢＰＦ４４から鉛直加速度Ａｖの供給を受けると共に、歩行周期算出部４５から位相基準点ＰＳ及び基準上りゼロクロス点ＰＵの供給を受け、さらに加減速区間切替位相学習部４６から加減速切替位相ＰＣの供給を受ける。
【０１９６】
そして加減速区間推定部４７は、位相基準点ＰＳを開始点とする歩行周期ＰＷにおいて、基準上りゼロクロス点ＰＵの後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣからその次に出現する加減速切替位相ＰＣまでの区間を減速区間ＳＲとする。
【０１９７】
続いて加減速区間推定部４７は、それ以降の加減速切替位相ＰＣごとに区切られる各区間を、交互に加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲとして順次推定していく。
【０１９８】
さらに加減速区間推定部４７は、現時点が加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲのいずれに属するかを表す加減速情報ＩＡＲを生成し、これを進行方位算出部４９へ供給する。
【０１９９】
ここで、加減速区間推定部４７により加減速情報ＩＡＲを推定した結果の一例を、鉛直加速度Ａｖ、水平加速度Ａｈ及び方位角Ｃｍの各波形と共に図３１〜図３６に示す。
【０２００】
図３１及び図３２はスマートフォン１の携帯箇所（図６）を胸ポケットＷ１とした場合、図３３及び図３４は上着の右ポケットＷ２とした場合、図３５及び図３６は尻ポケットＷ３とした場合の、それぞれ歩き始め及びその続きの波形を表す。
【０２０１】
また図３１（Ｄ）〜図３６（Ｄ）に示す加減速情報ＩＡＲの波形は、ハイレベルが減速区間ＳＲであることを表し、ローレベルが加速区間ＳＡであることを表している。
【０２０２】
図３１〜図３６から、スマートフォン１の携帯箇所がいずれであっても、おおむね歩き始めから十数歩進行した時点ＴＳ以降において、減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとを良好に推定できていることが分かる。
【０２０３】
すなわち加減速区間推定部４７は、極小点の出現頻度を十分に蓄積し学習処理がある程度進んだ時点ＴＳ以降においては、加減速区間切替位相学習部４６による加減速切替位相ＰＣの検出精度が高まることにより、減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとを精度良く安定的に推定できている。
【０２０４】
このように加減速区間推定部４７は、加減速区間推定処理として、基準上りゼロクロス点ＰＵの後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣを減速区間ＳＲの開始点とし、以降の加減速切替位相ＰＣごとに区切られる各区間を交互に加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲとして順次推定するようになされている。
【０２０５】
［１−３−９．進行方位の算出］
最後に、水平方向の加速度（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）と加減速情報ＩＡＲ（すなわち加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲの推定結果）とを基に、最終的な使用者の進行方位を算出する処理について説明する。
【０２０６】
上述したように、スマートフォン１を携帯する使用者が前向きに歩行する場合、このスマートフォン１に対し、減速時には加速度が前向きに作用し、加速時には加速度が後ろ向きに作用する。すなわち減速区間ＳＲでは、加速度の作用する方向が使用者の進行方向を表し、加速区間ＳＡでは、加速度の作用する方向と反対の方向が使用者の進行方向を表す。
【０２０７】
また地上座標系の加速度Ａ３は、地磁気値Ｍにより表される磁北の方向をｙ軸方向としているが、一般に地磁気が示す磁北は、地球の地軸が示す真北との間に偏角と呼ばれる誤差がある。この偏角は、緯度及び経度により異なる値となることが知られている。
【０２０８】
このため、地上座標系で表される方位、すなわち磁北を基準とした方位については、現在地の緯度及び経度を基に得られる偏角に応じて補正することにより、真北を基準とした方位に変換することが可能となる。
【０２０９】
ところで加速度Ａ３は、ＢＰＦ４４により歩行に起因した帯域成分が抽出されているものの、歩行以外の要因により発生した加速度もある程度は含まれていると考えられる。
【０２１０】
このため加速度Ａ３が表す方位は、当該加速度Ａ３の大きさが比較的大きい場合には、歩行に起因した加速度の相対的な割合が高いため、使用者の進行方位又はその反対の方位を表す精度が高いと考えられる。
【０２１１】
しかしながら加速度Ａ３が表す方位は、当該加速度Ａ３の大きさが比較的小さい場合には、歩行以外の要因により発生する加速度の相対的な割合が高まることから、使用者の進行方位又はその反対の方位を表す精度が低下すると考えられる。
【０２１２】
そこで得られた進行方位については、平滑化処理として、加速度の値が大きいほど比重を高めること、具体的には加速度Ａ３の大きさに応じた係数を乗じて加算平均をとることにより、歩行以外の要因による加速度の影響を低減することができ、その精度を高め得ると考えられる。
【０２１３】
以上を踏まえて進行方位算出部３３は、まず偏角取得部４８により、ＧＰＳ回路２４から緯度及び経度を表すＧＰＳ緯度経度データＧＬの供給を受け、これを基に現在位置の偏角を取得して偏角データＤＡを生成し、これを進行方位算出部４９へ供給する。
【０２１４】
進行方位算出部４９は、加減速区間推定部４７から供給される加減速情報ＩＡＲを基に、現時点が加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲのいずれに属するかを識別する。
【０２１５】
そして進行方位算出部４９は、ＢＰＦ４４から供給される水平方向の加速度（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）が示す方位を、現時点が減速区間ＳＲに属していればそのまま進行方位とし、現時点が加速区間ＳＡに属していればその反対方向を進行方位とする。
【０２１６】
さらに進行方位算出部４９は、偏角データＤＡを基に進行方位を補正することにより、進行方位を表す進行方位データＣ０を生成し、これを進行方位平滑化部５０へ供給する。
【０２１７】
また進行方位算出部４９は、水平方向の加速度（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）の大きさを表す水平加速度値Ａｈｓを算出し、これも進行方位平滑化部５０へ供給する。
【０２１８】
進行方位平滑化部５０は、平滑化処理として、進行方位データＣ０に対し水平加速度値Ａｈｓの大きさに応じた係数を乗じた上で、ある程度の期間（例えば１秒間）に渡って加算平均を算出することにより進行方位データＣ１を生成し、これを方位フィルタ３４（図３）へ供給する。
【０２１９】
このように進行方位算出部４９は、加減速情報ＩＡＲを基に現時点が加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲのいずれに属するかを識別し、偏角に応じた補正処理を行った上で、進行方位を表す進行方位データＣ０を生成するようになされている。
【０２２０】
また進行方位平滑化部５０は、進行方位データＣ０が表す方位を加速度Ａ３の大きさに応じた比重で平滑化処理することにより、精度を高めた進行方位データＣ１を生成するようになされている。
【０２２１】
このようにして進行方位算出処理部３３は、加速度Ａ１及び地磁気値Ｍを基に、歩行する使用者の進行方位を表す進行方位データＣ１を生成することができる。
【０２２２】
［１−４．処理手順］
次に、進行方位算出処理部３３（図３、図４）により進行方位を算出する際に行う一連の処理手順について、図３７、図３８及び図３９のフローチャートに分けてそれぞれ説明する。
【０２２３】
［１−４−１．進行方位算出処理手順］
スマートフォン１の制御部１０（図１）は、不揮発性メモリ１４から進行方位算出プログラムを読み出して実行することにより進行方位算出処理手順ＲＴ１（図３７）を開始し、ステップＳＰ１へ移る。
【０２２４】
ステップＳＰ１において制御部１０は、鉛直方向検出部４１（図４）により加速度Ａ１の値を２秒間に渡って積算することにより重力加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を生成し、次のステップＳＰ２へ移る。
【０２２５】
ステップＳＰ２において制御部１０は、変換行列生成部４２（図４）により（４）式に従って検出座標系から見た地上座標系の単位ベクトルＵ（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）算出し、次のステップＳＰ４３へ移る。
【０２２６】
ステップＳＰ３において制御部１０は、座標変換部４３（図４）により（５）式に従って検出座標系の加速度Ａ１を地上座標系の加速度Ａ２（Ａ２ｘ，Ａ２ｙ，Ａ２ｚ）に座標変換し、次のステップＳＰ４へ移る。
【０２２７】
ステップＳＰ４において制御部１０は、ＢＰＦ４４（図４）により、加速度Ａ２のうち約１〜１０［Ｈｚ］の帯域成分を抽出することにより加速度Ａ３（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ，Ａ３ｚ）を生成し、次のステップＳＰ５へ移る。
【０２２８】
ステップＳＰ５において制御部１０は、歩行周期算出部４５（図４）によりサブルーチンＳＲＴ１（詳しくは後述する）に従った処理手順で歩行周期ＰＷを算出し、次のステップＳＰ６へ移る。
【０２２９】
ステップＳＰ６において制御部１０は、引き続き歩行周期算出部４５により、鉛直加速度Ａｖのうち任意の時点から歩行周期ＰＷ分の範囲において、落差が最大となる極大点及び極小点に挟まれた下りゼロクロス点を位相基準点ＰＳとする。さらに制御部１０は、その次に出現する上りゼロクロス点を基準上りゼロクロス点ＰＵとして、次のステップＳＰ７へ移る。
【０２３０】
ステップＳＰ７において制御部１０は、加減速区間切替位相学習部４６により、サブルーチンＳＲＴ２（詳しくは後述する）に従った処理手順で近接位相除外処理を行いながら加減速切替位相ＰＣを選定し、次のステップＳＰ８へ移る。
【０２３１】
ステップＳＰ８において制御部１０は、加減速区間推定部４７（図４）により、位相基準点ＰＳを開始点とする歩行周期ＰＷ内で、基準上りゼロクロス点ＰＵの後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣからその次に出現する加減速切替位相ＰＣまでの区間を減速区間ＳＲと推定する。
【０２３２】
また制御部１０は、加減速区間推定部４７により、以降の加減速切替位相ＰＣごとに区切られる各区間を交互に加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲと推定して、次のステップＳＰ９へ移る。
【０２３３】
ステップＳＰ９において制御部１０は、進行方位算出部４９（図４）により、現時点が減速区間ＳＲに属していれば水平方向の加速度（Ａ３ｘ，Ａ３ｙ）が示す方位をそのまま進行方位とし、現時点が加速区間ＳＡに属していればその反対方向を進行方位として、次のステップＳＰ１０へ移る。
【０２３４】
ステップＳＰ１０において制御部１０は、進行方位平滑化部５０によって、水平加速度値Ａｈｓの大きさに応じた係数を進行方位データＣ０に乗じて１秒間の加算平均を算出することにより進行方位データＣ１を算出する。
【０２３５】
続いて制御部１０は、進行方位データＣ１を方位フィルタ３４（図３）へ供給した後、次のステップＳＰ１１へ移って一連の進行方位算出処理手順ＲＴ１を終了する。
【０２３６】
［１−４−２．歩行周期算出処理手順］
スマートフォン１の制御部１０（図１）は、進行方位算出処理手順ＲＴ１（図３７）においてステップＳＰ５へ移ると、歩行周期算出部４５（図４）による演算処理として歩行周期算出サブルーチンＳＲＴ１（図３８）を開始し、ステップＳＰ２１へ移る。
【０２３７】
ステップＳＰ２１において制御部１０は、鉛直加速度Ａｖのうち任意の部分を関数ｆ（ｔ）とし、（７）式に従い自己相関評価関数ｇ（ｔ）を用いて自己相関評価値を算出して、次のステップＳＰ２２へ移る。
【０２３８】
ステップＳＰ２２において制御部１０は、自己相関評価値について位相差ｔを１から順次増加させる方向へ変化させながら極小点を検出し、次のステップＳＰ２３へ移る。
【０２３９】
ステップＳＰ２３において制御部１０は、ステップＳＰ２２において検出した極小点の直前に出現した極大点を検出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
【０２４０】
ステップＳＰ２４において制御部１０は、１回目の極小点を既に採用したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、制御部１０は次のステップＳＰ２５へ移る。
【０２４１】
ステップＳＰ２５において制御部１０は、（８）式に従い、現在着目している極小点の値（すなわち極小値）が、その直前に出現した極大点の値（すなわち極大値）の０．９倍以下であるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは極大値と極小値との落差が極めて小さく、現在着目している極小点が１歩目を表すものではない可能性が高いことを表している。このとき制御部１０は再度ステップＳＰ２２へ戻り、次の極小点を検出する。
【０２４２】
一方ステップＳＰ２５において肯定結果が得られると、このことは現在着目している極小点が１歩目を表していると見なし得ることを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ２６へ移る。
【０２４３】
ステップＳＰ２６において制御部１０は、現在着目している極小点を１回目の（すなわち１歩目に相当する）極小点として採用した後、２歩目に相当する極小点を検出するべく再度ステップＳＰ２２へ戻る。
【０２４４】
ところでステップＳＰ２４において肯定結果が得られた場合、すなわちステップＳＰ２６において１回目の極小点を採用した後に再度ステップＳＰ２４へ移ってきた場合、制御部１０は次のステップＳＰ２７へ移る。
【０２４５】
ステップＳＰ２７において制御部１０は、（９）式に従い、現在着目している極小点の値（すなわち極小値）が、その直前に出現した極大点の値（すなわち極大値）の０．５倍以下であるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは極大値と極小値との落差が比較的小さく、現在着目している極小点が２歩目を表すものではないと見なし得ることを表している。このとき制御部１０は再度ステップＳＰ２２へ戻り、次の極小点を検出する。
【０２４６】
一方ステップＳＰ２７において肯定結果が得られると、このことは現在着目している極小点が２歩目を表していると見なし得ることを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ２８へ移る。
【０２４７】
ステップＳＰ２８において制御部１０は、現在着目している極小点を２回目の（すなわち２歩目に相当する）極小点として採用し、このときの位相差ｔを歩行周期ＰＷとする。その後制御部１０は、次のステップＳＰ２９へ移って歩行周期算出サブルーチンＳＲＴ１を終了し、進行方位算出サブルーチンＲＴ１（図３７）のステップＳＰ５へ戻る。
【０２４８】
［１−４−３．加減速切替位相学習処理手順］
スマートフォン１の制御部１０（図１）は、進行方位算出処理手順ＲＴ１（図３７）においてステップＳＰ７へ移ると、加減速区間切替位相学習部４６（図４）による演算処理として加減速切替位相学習サブルーチンＳＲＴ２（図３９）を開始し、ステップＳＰ３１へ移る。
【０２４９】
ステップＳＰ３１において制御部１０は、ある歩行周期ＰＷに着目し、この歩行周期ＰＷにおける各位相について加速度Ａ３を基に（６）式に従って水平加速度Ａｈを算出する。さらに制御部１０は、この水平加速度Ａｈに現れる極小点を検出し、次のステップＳＰ３２へ移る。
【０２５０】
ステップＳＰ３２において制御部１０は、極小点を検出した各位相について、方位角Ｃｍの微分値をそれぞれ算出し、次のステップＳＰ３３へ移る。
【０２５１】
ステップＳＰ３３において制御部１０は、未着目の極小点のうち方位角Ｃｍの微分値が最も大きい極小点に着目し、次のステップＳＰ３４へ移る。
【０２５２】
ステップＳＰ３４において制御部１０は、既に採用済みの極小点があるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは現在着目している極小点が最初に着目した極小点であることを表している。このとき制御部１０は、現在着目している極小点については他の極小点との間隔を考慮せず無条件に採用するべく、次のステップＳＰ３５へ移る。
【０２５３】
ステップＳＰ３５において制御部１０は、現在着目している極小点を採用し、次のステップＳＰ３６へ移る。
【０２５４】
ステップＳＰ３６において制御部１０は、極小点の採用数が４に達したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは他にも極小点を採用する必要があることを表しており、このとき制御部１０は次の極小点に着目するべく再度ステップＳＰ３３へ戻る。
【０２５５】
一方、ステップＳＰ３４において肯定結果が得られると、このことは既に採用済みの極小点と現在着目している極小点との間隔を考慮する必要があることを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ３７へ移る。
【０２５６】
ステップＳＰ３７において制御部１０は、採用済みの極小点の位相と、現在着目している極小点の位相との間隔のうち最も小さいもの（以下これを最小間隔と呼ぶ）を算出し、次のステップＳＰ３８へ移る。
【０２５７】
ステップＳＰ３８において制御部１０は、算出した最小間隔が歩行周期ＰＷの１／１０以下であるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは現在着目している極小点が採用済みの極小点から十分に離れており、両者に挟まれた区間を加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲとした場合にも歩行者の動作として不自然ではないことを表している。このとき制御部１０は、上述したステップＳＰ３５へ移って現在着目している極小点を採用する。
【０２５８】
一方、ステップＳＰ３８において肯定結果が得られると、このことは現在着目している極小点が採用済みの極小点と近すぎることから、両者に挟まれた区間を加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲとした場合、歩行者の動作として不自然となってしまうことを表している。このとき制御部１０は、近接位相除外処理として、現在着目している極小値を採用することなく、次の極小点に着目するべく再度ステップＳＰ３３へ戻る。
【０２５９】
その後、ステップＳＰ３６において肯定結果が得られると、このことは現在着目している歩行周期ＰＷについて有効な４箇所の極小点を採用し終えたことを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ３９へ移る。
【０２６０】
ステップＳＰ３９において制御部１０は、採用した各極小点の位相について、その出現頻度をそれぞれ加算し、次のステップＳＰ４０へ移る。
【０２６１】
ステップＳＰ４０において制御部１０は、所定の集計期間に含まれる全ての歩行周期ＰＷについて、各極小点の位相を出現頻度として加算し終えたか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは未だ着目していない、すなわち極小点の位相を加算していない歩行周期ＰＷが残っていることを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ４１へ移る。
【０２６２】
ステップＳＰ４１において制御部１０は、未着目の歩行周期ＰＷを新たに着目する歩行周期ＰＷとして、この歩行周期ＰＷについても極小点の位相を出現頻度に加算するべく、再度ステップＳＰ３１へ戻る。
【０２６３】
一方、ステップＳＰ４０において肯定結果が得られると、このことは極小点の出現頻度について十分な集計結果が得られたことを表しており、このとき制御部１０は次のステップＳＰ４２へ移る。
【０２６４】
ステップＳＰ４２において制御部１０は、最終的に極小点の出現頻度が最も高い位相から順に４箇所を加減速切替位相ＰＣとして採用する。その後制御部１０は、次のステップＳＰ４３へ移って加減速切替位相学習サブルーチンＳＲＴ２を終了し、進行方位算出処理手順ＲＴ１（図３７）のステップＳＰ７へ戻る。
【０２６５】
［１−５．進行方位の算出結果］
次に、使用者が実際に歩行した際に得られた加速度等のデータを基に、一連の方位算出処理により生成された進行方位データＣ１と、ＧＰＳ回路２４により得られたＧＰＳ位置データＧＰとを組み合わせ、地図上における移動の軌跡としたものを図４０、図４１及び図４２として示す。
【０２６６】
図４０〜図４２では、使用者の歩行の軌跡を二等辺三角形の軌跡マークにより地図データ上にプロットしており、その頂角が指す方向により各プロットにおける進行方位を表している。また使用者は、実際の道路を区画に沿って矩形状に反時計回りに歩行している。
【０２６７】
図４０〜図４２を参照すると、一部の区間において本来の進行方向よりもやや右向きとなっているものの、使用者の歩行時における進行方位を良好に算出できていることがわかる。
【０２６８】
また、携帯位置が尻ポケットＷ３の場合（図４２）には、胸ポケットＷ１の場合（図４０）及び上着の右ポケットＷ２の場合（図４１）よりも誤差がやや大きくなる傾向にあるものの、十分に信頼できる程度に進行方位を算出できていることもわかる。
【０２６９】
［１−６．動作及び効果］
以上の構成において、スマートフォン１の制御部１０は、歩行モードでナビゲーション機能を実行する際、ナビゲーションプログラム及び進行方位算出プログラムを実行することにより、図３及び図４に示した各機能ブロックを実現する。
【０２７０】
このとき進行方位算出部３３は、まず加速度Ａ１の積算値を基に重力加速度Ｇを算出して鉛直方向を定め、（４）式により検出座標系から見た地上座標系の単位ベクトルＵを生成して、検出座標系の加速度Ａ１を地上座標系の加速度Ａ２に座標変換する。
【０２７１】
続いて進行方位算出部３３は、加速度Ａ２から主に歩行に起因した周波数帯を抽出して加速度Ａ３とし、その鉛直方向成分である鉛直加速度Ａｖの自己相関評価値を用いて、自己相関の度合いが２回目に高まるときの位相差を基に歩行周期ＰＷを定める。また進行方位算出部３３は、鉛直加速度Ａｖにおいて落差が最大となる極大点及び極小点を基に位相基準点ＰＳ及び基準上りゼロクロス点ＰＵを定める。
【０２７２】
さらに進行方位算出部３３は、位相基準点ＰＳを開始点とする歩行周期ＰＷごとに、水平加速度Ａｈに極小点が出現し方位角Ｃｍの微分値が大きい位相を学習し、その学習結果を基に加減速切替位相ＰＣを選定する。
【０２７３】
そして進行方位算出部３３は、歩行周期ＰＷ内で、基準上りゼロクロス点ＰＵを基に加減速切替位相ＰＣごとに交互に減速区間ＳＲ又は加速区間ＳＡと推定し、水平方向の加速度が示す方位又はその反対の方位を進行方位として、平滑化した上で進行方位データＣ１を算出する。
【０２７４】
従ってスマートフォン１は、水平加速度Ａｈに出現する極小点を用いて加減速切替位相ＰＣを適切に定めることができるので、歩行時における減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとを高精度に切り分けることができる。これによりスマートフォン１は、水平方向の加速度が進行方向またはその反対方向のいずれに作用しているかを適切に判別することができ、最終的な使用者の進行方位を精度良く算出することができる。
【０２７５】
特にスマートフォン１は、加速区間ＳＡと減速区間ＳＲとに分けた上で最終的な進行方位を算出するため、両者を分けることなく水平面に長軸を定義するような手法と比較して、腰が回転するように動くことの影響を有効に排除することができる。
【０２７６】
このときスマートフォン１は、歩行時における使用者の動作原理を踏まえ、水平加速度Ａｈに極小点が出現する位相を基に加減速切替位相ＰＣを検出することにより、この加減速切替位相ＰＣごとに、減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとを明確に区別することができる。
【０２７７】
またスマートフォン１は、図２５〜図２９に示したように、水平加速度Ａｈの特性が使用者の携帯箇所により異なるものの、少なくとも減速区間ＳＲと加速区間ＳＡとが切り替わる位相においては高い確度で極小点が出現することから、加減速切替位相ＰＣを良好に検出することができる。
【０２７８】
さらにスマートフォン１は、水平加速度Ａｈの微小点のうち方位角Ｃｍの微分値が大きい位相を、加速と減速とが切り替わる位相として学習することにより、他要因点ＯＴを排除して加減速切替位相ＰＣを精度良く選出することができる。
【０２７９】
この学習処理を行う際、スマートフォン１は、歩行時に加速と減速とが極めて短い時間では切り替わらないことを利用した近接位相除外処理を行うことによっても、他要因点ＯＴを有効に除外することができる。
【０２８０】
またスマートフォン１は、歩行周期ＰＷを算出する際、使用者が周期的に繰り返す歩行動作に伴って鉛直加速度Ａｖが周期的に変動することを踏まえ、自己相関評価値を用いることにより、当該歩行周期ＰＷを精度良く算出することができる。
【０２８１】
特にこの場合、（８）式及び（９）式のように極大値と極小値との落差による採用条件を１歩目と２歩目とで相違させることにより、他方の足による１歩目と同一の足による２歩目とをそれぞれ適切に検出することができ、結果的に歩行周期ＰＷの算出精度を格段に高めることができる。
【０２８２】
またスマートフォン１は、歩行周期ＰＷ内で極大値と極小値との落差が最大となる下りのゼロクロス点を位相基準点ＰＳとすることにより、各歩行周期ＰＷを精度良く切り出すことができる。
【０２８３】
さらにスマートフォン１は、鉛直加速度Ａｖの波形と減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡとの関係を踏まえ、位相基準点ＰＳの次に出現する基準上りゼロクロス点ＰＵを基に最初の減速区間ＳＲを定めることにより、以降の減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡを適切に定めることができる。
【０２８４】
さらにスマートフォン１は、平滑化処理において、加速度の大きさに応じた比重で加算することにより、進行方位の信頼性が高いサンプルの比重を高めつつ、全てのサンプルを有効に利用することにより、最終的に得られる進行方位データＣ１の精度を高めることができる。
【０２８５】
特にスマートフォン１は、加速度に一時的なノイズ成分が含まれる場合にも、全てのサンプルを用いることにより、その影響を相対的に低く抑えることができる。
【０２８６】
またスマートフォン１は、座標系の変換処理において、単位ベクトルＵが表す変換行列により検出座標系を一度に地上座標系へ変換するため、演算処理量を最小限に止めると共に、回転座標系に変換する場合のような誤差を発生させずに済む。
【０２８７】
以上の構成によれば、スマートフォン１は、鉛直加速度Ａｖの自己相関評価値を用いて歩行周期ＰＷを定め、さらに位相基準点ＰＳ及び基準上りゼロクロス点ＰＵを定める。またスマートフォン１は、近接位相除外処理を行いながら水平加速度Ａｈに極小点が出現する位相を学習し、その学習結果を基に加減速切替位相ＰＣを選定する。そしてスマートフォン１は、基準上りゼロクロス点ＰＵの後に加減速切替位相ＰＣごとに区切られる区間を交互に減速区間ＳＲ又は加速区間ＳＡと推定し、水平方向の加速度が示す方位又はその反対の方位を進行方位として、平滑化した上で進行方位データＣ１を算出する。これによりスマートフォン１は、減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡそれぞれにおいて適切な進行方向を得ることができ、最終的な使用者の進行方位を精度良く算出することができる。
【０２８８】
＜２．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、水平加速度Ａｈの極小点の出現位相を基に、学習処理により加減速切替位相ＰＣを選定するようにした場合について述べた。
【０２８９】
本技術はこれに限らず、例えば水平加速度Ａｈの極小点のうち方位角Ｃｍの微分値が大きい順に４箇所をそのまま加減速切替位相ＰＣとするようにしても良い。このように学習処理を省略することにより、スマートフォン１の演算処理量を削減できるので、消費電力を低減することができる。
【０２９０】
また上述した実施の形態においては、水平加速度Ａｈの極小点のうち学習処理により出現頻度を加算すべき位相を、方位角Ｃｍの微分値の大きさを指標として選定するようにした場合について述べた。
【０２９１】
本技術はこれに限らず、例えば鉛直加速度Ａｖにおける極大点や極小点の出現位相との関係など、他の種々の指標を基に選定するようにしても良い。また学習処理において１回の歩行周期ＰＷについて出現頻度を加算すべき位相の数としては、４に限らず、５以上や３以下としても良い。特に５以上の位相を加算する場合、例えば方位角Ｃｍの微分値の大きさに応じた係数を乗じて頻度を非整数化して加算するようにしても良い。
【０２９２】
さらに上述した実施の形態においては、水平加速度Ａｈの極小点の出現位相を学習する際の近接位相除外処理において、位相同士の最小間隔が歩行周期ＰＷの１／１０以下となる場合に加算対象から除外するようにした場合について述べた。
【０２９３】
本技術はこれに限らず、歩行周期ＰＷの１／８以下や１／１５以下等、任意のしきい値を条件として加算対象から除外するようにしても良い。或いは、極小点の出現位相同士の間隔が比較的大きいことが判明している場合等に、近接位相除外処理を省略するようにしても良い。
【０２９４】
さらに上述した実施の形態においては、近接位相除外処理として、水平加速度Ａｈの極小点の出現位相を学習する際に、採用済みの位相との間隔が小さすぎる位相をその歩行周期における採用候補から除外するようにした場合について述べた。
【０２９５】
本技術はこれに限らず、例えば出現位相を学習する際には採用済みの位相との間隔が小さすぎる位相についても除外することなく頻度を加算し、加算後に頻度の高い順に４位相を採用する際に、近接位相除外処理として、採用済みの位相にとの間隔が小さすぎる位相を除外しながら順次採用するようにしても良い。
【０２９６】
さらに上述した実施の形態においては、歩行周期を使用者の２歩分に相当する期間として算出すると共に、当該歩行周期内において加減速切替位相を４点設定するようにした場合について述べた。
【０２９７】
本技術はこれに限らず、例えばスマートフォン１を収納した鞄を肩からつり下げており、この鞄が歩行中の体に周期的に当たることにより加減速が余分に切り替わることが判明している場合に、歩行周期内において加減速切替位相を６点や８点など、任意数に設定するようにしても良い。この場合であっても、加減速切替位相ＰＣごとに交互に加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲを推定することができるので、最終的に進行方位を適切に算出することが可能となる。
【０２９８】
さらに上述した実施の形態においては、基準上りゼロクロス点ＰＵの後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣを減速区間ＳＲの開始点とし、以降の加減速切替位相ＰＣごとに区切られる区間を交互に加速区間ＳＡ又は減速区間ＳＲと推定するようにした場合について述べた。
【０２９９】
本技術はこれに限らず、例えば歩行周期ＰＷの開始点、すなわち位相基準点ＰＳの後に最初に出現する加減速切替位相ＰＣを減速区間ＳＲの開始点とするなど、他の指標を基に減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡを推定するようにしても良い。この場合、要は図１３〜図１５及び図２５〜図２９について説明したように、鉛直加速度Ａｖの波形に現れる特徴を指標として減速区間ＳＲ及び加速区間ＳＡを推定するようにすれば良い。
【０３００】
さらに上述した実施の形態においては、鉛直加速度Ａｖを表す自己相関関数を用いて得られる自己相関評価値を基に、歩行周期ＰＷを算出するようにした場合について述べた。
【０３０１】
本技術はこれに限らず、例えば水平加速度Ａｈや方位角Ｃｍを表す自己相関関数を用いて得られる自己相関評価値を用いるなど、他の種々の自己相関関数を用いるようにしても良い。
【０３０２】
さらに上述した実施の形態においては、自己相関評価値において２回目に極小点が現れた位相を歩行周期ＰＷとするようにした場合について述べた。
【０３０３】
本技術はこれに限らず、例えば２回目の極大点の次に現れる極小点を歩行周期ＰＷとするなど、種々の手法により歩行周期ＰＷを算出するようにしても良い。この場合、要は自己相関関数の性質に応じて、位相差を順次拡大していった時に相関度が２回目に高まる位相を歩行周期ＰＷとすれば良い。
【０３０４】
さらに上述した実施の形態においては、（８）式及び（９）式の係数をそれぞれ０．９及び０．５とする場合について述べた。
【０３０５】
本技術はこれに限らず、それぞれの係数を任意の値に定めるようにしても良い。この場合、１歩目が他方の足であり２歩目が同じ足であることを考慮し、（８）式及び（９）式の各係数をそれぞれｊ及びｋとしたときに次の（１０）式の関係を満たしていれば良い。
【０３０６】
【数１０】
2012242179.tif 000012
【０３０７】
さらに上述した実施の形態においては、鉛直加速度Ａｖの極大値と極小値との落差が最大となる時の下りのゼロクロス点を位相基準点ＰＳとし、これを歩行周期ＰＷの開始点とするようにした場合について述べた。
【０３０８】
本技術はこれに限らず、例えば鉛直加速度Ａｖの極大値と極小値との落差が最大となる時の極大点又は極小点の位相を位相基準点ＰＳとするなど、種々の選択基準に基づき位相基準点ＰＳを定めるようにしても良い。この場合、要は鉛直加速度Ａｖにおいて歩行周期ＰＷの期間内に１回のみ出現する特徴を用いて位相基準点ＰＳを定めれば良い。
【０３０９】
さらに上述した実施の形態においては、ＢＰＦ４４（図４）により抽出する周波数帯を約１〜１０［Ｈｚ］とした場合について述べた。
【０３１０】
本技術はこれに限らず、例えば約０．５〜２０［Ｈｚ］など、種々の周波数帯を抽出するようにしても良い。この場合、歩行者の２歩に相当する周波数を含み、且つ直流成分及び高周波成分を除去することができれば良い。また高周波数帯に不要な成分が少ない場合に、低周波数帯のみを除去するようにしても良い。
【０３１１】
さらに上述した実施の形態においては、座標変換の際に、水平方向に関し磁北をｙ軸とする地上座標系に変換するようにした場合について述べた。
【０３１２】
本技術はこれに限らず、例えば検出座標系のｘ軸及びｙ軸を水平面に投影した軸をそれぞれｘ軸及びｙ軸とするような座標系、すなわち磁北を考慮しない座標系に変換し、加速度を基に進行方位を算出した後に、磁北を基準とした方位に変換するようにしても良い。また座標系については、直交座標系に限らず、極座標系など任意の座標系を用いても良い。
【０３１３】
さらに上述した実施の形態においては、平滑化処理として、算出した進行方位を水平方向の加速度の大きさに応じた係数を乗じて加算平均をとるようにした場合について述べた。
【０３１４】
本技術はこれに限らず、例えば水平方向の加速度の２乗に比例した係数を乗じるなど、種々の係数を乗じて加算平均をとるようにしても良く、或いは全ての係数を同一の値（例えば「１」）とすることにより平滑化処理を省略するようにしても良い。
【０３１５】
さらに上述した実施の形態においては、現在地の緯度及び経度を基に得られる偏角に応じて進行方位を補正するようにした場合について述べた。
【０３１６】
本技術はこれに限らず、例えばＧＰＳ信号を受信できず現在地の緯度及び経度を得られない場合に、標準的な補正値を基に進行方位を補正するようにしても良く、或いは補正処理を省略しても良い。また現在地の緯度及び経度についても、ＧＰＳ信号に限らず、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）の信号等、種々の信号や情報を基に得るようにしても良い。
【０３１７】
さらに上述した実施の形態においては、方位フィルタ３４においてＧＰＳ方位データＧＣ及び進行方位データＣ１についてＧＰＳ信号の受信状況等を基に重み付けを行う場合、すなわちＧＰＳ信号の受信精度が低い場合のみ進行方位データＣ１の重みを増加する場合について述べた。
【０３１８】
本技術はこれに限らず、例えば方位フィルタ３４において進行方位データＣ１を常用するようにしても良い。これにより、ＧＰＳ回路２４によるＧＰＳ信号の受信頻度を低減させることができるので、スマートフォン１の消費電力を抑えることができる。
【０３１９】
さらに上述した実施の形態においては、ナビゲーション機能に複数の動作モードを設け、その一つである徒歩モードが選択された場合に、進行方位算出部３３により進行方位データＣ１を算出するようにした場合について述べた。
【０３２０】
本技術はこれに限らず、例えばナビゲーションプログラムの実行中に、加速度Ａ１の波形を常時監視するようにし、その特徴から歩行中であることを判断した場合に、進行方位算出部３３により進行方位データＣ１を算出するようにしても良い。
【０３２１】
さらに上述した実施の形態においては、ナビゲーション処理における案内として、表示部４に地図画面を表示するようにした場合について述べた。
【０３２２】
本技術はこれに限らず、例えば音声により目的地の方向を案内する等、種々の手法により使用者に案内を提示するようにしても良い。
【０３２３】
さらに上述した実施の形態においては、本技術をスマートフォン１に適用する場合について述べた。
【０３２４】
本技術はこれに限らず、例えば携帯型のナビゲーション装置、ディジタルビデオカメラやディジタルスチルカメラ、携帯型音楽プレーヤや携帯型ビデオプレーヤ、携帯型ゲーム機、歩数計、或いはノート型やスレート型等のコンピュータ装置など、使用者が歩行時に携帯可能であり測位機能を有する種々の電子機器に適用するようにしても良い。いずれにしても、鉛直加速度及び水平加速度を得て、これらを基に最終的に進行方位データＣ１を生成できれば良い。
【０３２５】
さらに上述した実施の形態においては、スマートフォン１の制御部１０が、予めＲＯＭ１２や不揮発性メモリ１４等に格納されているナビゲーションプログラム及び進行方位算出プログラムを実行することにより、進行方位算出処理手順ＲＴ１等に従った種々の処理を行うようにした場合について述べた。
【０３２６】
本技術はこれに限らず、スマートフォン１の制御部１０が、記憶媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたアプリケーションプログラム、その他種々の入手経路を経てインストールしたアプリケーションプログラムに従って上述した各処理を行うようにしても良い。
【０３２７】
さらに上述した実施の形態においては、検出部としての加速度センサ２７及び座標変換部４３と、歩行周期設定部としての歩行周期算出部４５と、加減速切替位相設定部としての加減速区間切替位相学習部４６と、加減速区間設定部としての加減速区間推定部４７と、進行方位決定部としての進行方位算出部４９とによって進行方位算出装置としての進行方位算出処理部３３を構成する場合について述べた。
【０３２８】
しかしながら本技術はこれに限らず、その他種々の構成でなる検出部と、歩行周期設定部と、加減速切替位相設定部と、加減速区間設定部と、進行方位決定部とによって進行方位算出装置を構成するようにしても良い。
【０３２９】
さらに、本技術は次のような構成も取ることができる。
（１）使用者の歩行に伴い発生する加速度のうち、鉛直方向の加速度を表す鉛直加速度と、水平面内における加速度の方位及び大きさを表す水平加速度とを検出する検出部と、上記鉛直加速度のゼロクロス点を基に、上記使用者の２歩に相当する期間を歩行周期として設定する歩行周期設定部と、上記歩行周期内において、上記水平加速度の大きさが極小となる位相を基に、上記使用者の進行方向への加速と減速とが切り替わる加減速切替位相を設定する加減速切替位相設定部と、上記加減速切替位相毎に区切られた各区間を交互に加速区間又は減速区間として推定する加減速区間推定部と、上記減速区間では上記水平加速度が表す方位に基づき、上記加速区間では上記水平加速度が表す方位と反対の方位に基づき、上記使用者の進行方位を決定する進行方位決定部とを有する進行方位算出装置。
【０３３０】
（２）上記加減速切替位相設定部は、上記歩行周期内において上記水平加速度の大きさが極小となる頻度が高い位相を上記加減速切替位相に設定する上記（１）に記載の進行方位算出装置。
【０３３１】
（３）上記加減速切替位相設定部は、上記水平加速度を基に上記加速度が作用する方位を極座標により表す方位角及び当該方位角の微分値を算出し、上記水平加速度の大きさが極小となる位相のうち上記方位角の微分値が大きい順に所定数を上記頻度の加算対象とする上記（１）または（２）に記載の進行方位算出装置。
【０３３２】
（４）上記加減速切替位相設定部は、上記歩行周期内において上記水平加速度の大きさが極小となる頻度が最も高い位相から順次上記加減速切替位相に設定し、既に設定した上記加減速切替位相から所定間隔未満の位相を新たな上記加減速切替位相の設定対象から除外する上記（２）または（３）に記載の進行方位算出装置。
【０３３３】
（５）上記加減速切替位相設定部は、上記歩行周期内において上記加減速切替位相を４点設定する上記（１）から（４）のいずれかに記載の進行方位算出装置。
【０３３４】
（６）上記歩行周期設定部は、上記鉛直加速度において所定部分に類似する波形が再度出現するまでの期間を基に上記歩行周期の長さを設定する上記（１）から（５）のいずれかに記載の進行方位算出装置。
【０３３５】
（７）上記歩行周期設定部は、上記鉛直加速度について位相差を順次増加させながら自己相関度を算出し、当該自己相関度が高くなる極値が２回目に出現するときの位相差を上記歩行周期の長さとする上記（５）に記載の進行方位算出装置。
【０３３６】
（８）上記歩行周期設定部は、上記自己相関度の高さに応じて値が小さくなる自己相関値により上記自己相関度を算出し、当該自己相関値の１回目の極小値がその直前に出現した極大値のｊ倍（ただし０＜ｊ＜１）以下であり、且つ当該自己相関値の２回目の極小値がその直前に出現した極大値のｋ倍（ただし０＜ｋ＜ｊ）以下であるときに、当該２回目の極小値が出現する時の位相差を上記歩行周期の長さとする上記（６）または（７）に記載の進行方位算出装置。
【０３３７】
（９）上記歩行周期設定部は、上記歩行周期を設定すると共に、上記歩行周期内において上記鉛直加速度の互いに隣接する極大値と極小値との落差が最大となる下りのゼロクロス点を位相の基準となる基準位相に設定する上記（１）から（８）のいずれかに記載の進行方位算出装置。
【０３３８】
（１０）上記検出部は、上記進行方位算出装置に加えられる加速度を検出し、固有の３次元でなる検出座標系で表された加速度検出値とする加速度センサと、上記加速度検出値を基に鉛直方向を算出する鉛直方向算出部と、上記加速度検出値のうち上記鉛直方向成分を上記鉛直加速度とすると共に、上記加速度検出値のうち上記鉛直方向と直交する水平面に含まれる２次元の成分を上記水平加速度とする変換部とをさらに有する上記（１）から（９）のいずれかに記載の進行方位算出装置。
【０３３９】
（１１）上記検出部は、上記進行方位算出装置における磁北の方向を検出する地磁気センサをさらに有し、上記変換部は、上記水平加速度が表す方位を、上記磁北を基準とした絶対方位に変換する上記（１０）に記載の進行方位算出装置。
【０３４０】
（１２）上記変換部は、上記加速度検出値を、上記検出座標系から、上記鉛直方向及び上記磁北に相当する方向をそれぞれ１つの軸方向とする地上座標系に変換する上記（１０）または（１１）に記載の進行方位算出装置。
【０３４１】
（１３）上記水平加速度の大きさに応じた係数を上記進行方位に乗じて加算平均を算出する進行方位平滑化部をさらに有する上記（１）から（１２）のいずれかに記載の進行方位算出装置。
【産業上の利用可能性】
【０３４２】
本開示は、携帯型のナビゲーション装置、ナビゲーション機能を搭載した携帯電話機、或いはディジタルスチルカメラやコンピュータ装置等の種々の電子機器でも利用できる。
【符号の説明】
【０３４３】
１……スマートフォン、１０……制御部、２７……加速度センサ、２８……地磁気センサ、３３……進行方位算出部、３４……方位フィルタ、４１……鉛直方向検出部、４２……変換行列生成部、４３……座標変換部、４４……ＢＰＦ、４５……歩行周期算出部、４６……加減速区間切替位相学習部、４７……加減速区間推定部、４９……進行方位算出部、５０……進行方位平滑化部、Ａ１、Ａ２、Ａ３……加速度、Ｍ……地磁気値、Ａｖ……鉛直加速度、Ａｈ……水平加速度、ＰＷ……歩行周期、ＰＳ……位相基準点、ＰＣ……加減速切替位相、ＰＵ……基準上りゼロクロス点、ＳＲ……減速区間、ＳＡ……加速区間、ＩＡＲ……加減速情報、Ｃ１……進行方位データ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012242179.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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