(57)【要約】      （修正有）【課題】車輪に設けたセンサーにより正確に移動体の自己位置を推定できる検出装置、検出システム及び移動体を提供する。【解決手段】検出装置５００は、移動体の車輪３５の回転情報を検出する第１のセンサーユニット８００と、車輪３５のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーユニット９００と、回転情報とヨー方向回動情報に基づいて移動体の位置情報を求める処理部へ出力される回転情報とヨー方向回動情報を記憶する記憶部と、を含む。【選択図】図１
2017090051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、
前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、
前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づき前記移動体の位置情報を求める処理部へ出力される前記回転情報と前記ヨー方向回動情報とを、記憶する記憶部と、
を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、
前記第１のセンサーは、前記車輪に設けられ、
前記第２のセンサーは、前記車輪と共に前記ヨー方向の回動軸で回動する部材に設けられることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の検出装置において、
前記第１のセンサー及び前記第２のセンサーは、ジャイロセンサーであることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記車輪は、前記ヨー方向の回動軸で３６０度の回動が可能であることを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記移動体は、非自走式の移動体であることを特徴とする検出装置。
【請求項６】
移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、
前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、
前記回転情報と前記ヨー方向回動情報を、前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて前記移動体の位置情報を求める処理部へ送信する通信部と、
を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項７】
移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、
前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、
前記車輪の前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて前記移動体の位置情報の推定処理を行う処理部と、
を含むことを特徴とする検出システム。
【請求項８】
請求項７に記載の検出システムにおいて、
前記第１のセンサーは、前記車輪の回転の角速度情報又は角度情報を前記回転情報として検出するセンサーであり、
前記処理部は、
前記推定処理において、前記回転情報の前記角速度情報を積分処理した角度情報又は前記回転情報の前記角度情報に基づいて前記車輪の移動距離を求め、前記ヨー方向回動情報の前記角速度情報を積分処理した角度情報又は前記ヨー方向回動情報の前記角度情報に基づいて前記車輪の各移動距離での移動方向を求め、前記移動距離と前記移動方向から前記移動体の前記位置を推定することを特徴とする検出システム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の検出システムにおいて、
前記第１のセンサーは、前記車輪の前記回転の角速度情報又は角度情報を前記回転情報として検出するセンサーであり、
前記移動体が第１位置から第２位置に移動した場合において、
前記処理部は、
前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて推定した前記第２位置での前記位置情報と、前記第２位置に対応する所定の位置情報との差分に基づいて、前記推定処理におけるゼロ点補正値及び感度補正値の少なくとも一方である補正値を求めることを特徴とする検出システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の検出システムにおいて、
前記処理部は、
前記第１位置から前記第２位置までの経路に沿った複数の前記位置情報である経路情報を取得し、前記経路情報に基づいて前記補正値を求め、前記補正値に基づいて前記経路情報を修正することを特徴とする検出システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の検出システムにおいて、
前記補正値を記憶する記憶部を含み、
前記処理部は、
前記記憶部に記憶された前記補正値に基づいて、前記位置情報の前記推定処理を行うことを特徴とする検出システム。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の検出システムにおいて、
前記処理部は、
前記位置情報に基づいて前記移動体が所定領域に移動したと判断された場合に、前記所定領域に関する情報を提示する処理を行うことを特徴とする検出システム。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の検出システムにおいて、
前記処理部は、
各移動体が前記第１のセンサーと前記第２のセンサーを有する複数の移動体のうち、所定数以上の移動体が所定領域内に存在すると判断した場合に、通知処理を行うことを特徴とする検出システム。
【請求項１４】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載された検出装置を含むことを特徴とする移動体。
【請求項１５】
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載された検出システムを含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、検出システム及び移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ等により移動体の外部から位置情報を取得できない場合に移動体の自己位置を推定する手法として、デッドレコニング或いはオドメトリと呼ばれる手法が知られている。これらの手法では、移動体に設けられた種々のセンサーからの出力に基づいて、移動体の自己位置を推定する。
【０００３】
例えば特許文献１には、移動体の鉛直軸回り回転角速度と、駆動輪の回転速度とを検出し、検出された移動体の鉛直軸回り回転角速度と、駆動輪の回転速度から推定される移動体の鉛直軸回り回転角速度とのいずれかを、駆動輪に印加される駆動力に応じて選択する方位角計測装置が開示されている。
【０００４】
或いは特許文献２には、ショッピングカートに取り付けた撮像手段により床面画像を撮像し、その床面画像からショッピングカートの走行状態及び走行速度を検出する顧客移動経路情報収集装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４９３９９号公報
【特許文献２】特開２００７−５８７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような自己位置推定において、移動体のどこにセンサーを設けるかによって、必ずしも正確に移動体の自己位置を推定できない場合があるという課題がある。例えば、自動車等では一般的に車速パルスと車体のジャイロセンサー出力により自己位置を推定するが、これをショッピングカート等に適用しても正確な自己位置を推定できない。ショッピングカート等では、いわゆるキャスターにより車輪が移動体の本体に対して自由に回動できるように取り付けられている。そのため、移動方向と本体の向きの間に相関がなく（例えばショッピングカートを前に向けたまま横や後ろに移動できる）、車速パルスと車体のジャイロセンサー出力から自己位置を知ることができない。
【０００７】
また、特許文献２のような手法では、撮像手段の設置や床面画像の画像処理が必要となるため、装置の大型化、或いは処理の複雑化等の課題がある。
【０００８】
本発明の幾つかの態様によれば、車輪に設けたセンサーにより正確に移動体の自己位置を推定できる検出装置、検出システム及び移動体等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または態様として実現することが可能である。
【００１０】
本発明の一態様は、移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づき前記移動体の位置情報を求める処理部へ出力される前記回転情報と前記ヨー方向回動情報とを、記憶する記憶部と、を含む検出装置に関係する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、第１のセンサーにより車輪の回転情報が検出され、第２のセンサーにより車輪のヨー方向回動情報が検出される。そして、その検出された車輪の回転情報とヨー方向回動情報が処理部に出力され、処理部により移動体の位置情報が取得される。これにより、車輪に設けたセンサーにより正確に移動体の自己位置を推定することが可能となる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記第１のセンサーは、前記車輪に設けられ、前記第２のセンサーは、前記車輪と共に前記ヨー方向の回動軸で回動する部材に設けられてもよい。
【００１３】
車輪は、移動体が走行する面に接しているため、車輪の向きや回転は移動体の移動方向や移動速度を正確に反映している。そのため、車輪に第１のセンサーを設け、車輪と共にヨー方向の回動軸で回動する部材に第２のセンサーを設けることで、正確な自己位置推定が可能となる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記第１のセンサー及び前記第２のセンサーは、ジャイロセンサーであってもよい。
【００１５】
ジャイロセンサーを用いることによって、車輪等に取り付け可能な小型の検出装置や、高精度な自己位置推定や、処理負荷が小さい自己位置推定を実現できる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記車輪は、前記ヨー方向の回動軸で３６０度の回動が可能であってもよい。
【００１７】
移動体の本体に対して車輪がヨー方向の回動軸で自由に回動する場合、移動体の移動方向と本体の向きの間に相関が無い。そのため、本体にジャイロセンサー等のセンサーを取り付けても正確に自己位置を推定できない。この点、本発明の一態様によれば、第１のセンサーが車輪の回転情報を検出し、第２のセンサーが車輪のヨー方向回動情報を検出することで、正確に移動体の自己位置を推定できる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記移動体は、非自走式の移動体であってもよい。
【００１９】
非自走式の移動体において自己位置推定を行うことによって、ユーザーに対して種々の情報を提供することが可能となる。例えば、店舗や工場、図書館、書庫等において、カートや台車の経路情報を取得することで、顧客や利用者の経路、立ち止まった場所、通過時間等の情報や、それらの情報を解析した情報を得ることができる。
【００２０】
また本発明の他の態様は、移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、前記回転情報と前記ヨー方向回動情報を、前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて前記移動体の位置情報を求める処理部へ送信する通信部と、を含む検出装置に関係する。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、第１のセンサーにより車輪の回転情報が検出され、第２のセンサーにより車輪のヨー方向回動情報が検出される。そして、その検出された車輪の回転情報とヨー方向回動情報が処理部に送信され、処理部により移動体の位置情報が取得される。これにより、車輪に設けたセンサーにより正確に移動体の自己位置を推定することが可能となる。
【００２２】
また本発明の更に他の態様は、移動体の車輪の回転情報を検出する第１のセンサーと、前記車輪のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、前記車輪の前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて前記移動体の位置情報の推定処理を行う処理部と、を含む検出システムに関係する。
【００２３】
本発明の更に他の態様によれば、第１のセンサーにより車輪の回転情報が検出され、第２のセンサーにより車輪のヨー方向回動情報が検出され、その検出された車輪の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて、処理部により移動体の位置情報が取得される。これにより、車輪に設けたセンサーにより正確に移動体の自己位置を推定することが可能となる。
【００２４】
また本発明の更に他の態様では、前記第１のセンサーは、前記車輪の回転の角速度情報又は角度情報を前記回転情報として検出するセンサーであり、前記処理部は、前記推定処理において、前記回転情報の前記角速度情報を積分処理した角度情報又は前記回転情報の前記角度情報に基づいて前記車輪の移動距離を求め、前記ヨー方向回動情報の前記角速度情報を積分処理した角度情報又は前記ヨー方向回動情報の前記角度情報に基づいて前記車輪の各移動距離での移動方向を求め、前記移動距離と前記移動方向から前記移動体の前記位置を推定してもよい。
【００２５】
このような推定処理を行うことにより、第１のセンサーにより検出された車輪の回転情報と第２のセンサーにより検出された車輪のヨー方向回動情報とに基づいて、移動体の自己位置を推定できる。また、このような簡素な処理により、低処理負荷の自己位置推定を実現できる。
【００２６】
また本発明の更に他の態様では、前記第１のセンサーは、前記車輪の前記回転の角速度情報又は角度情報を前記回転情報として検出するセンサーであり、前記移動体が第１位置から第２位置に移動した場合において、前記処理部は、前記回転情報と前記ヨー方向回動情報に基づいて推定した前記第２位置での前記位置情報と、前記第２位置に対応する所定の位置情報との差分に基づいて、前記推定処理におけるゼロ点補正値及び感度補正値の少なくとも一方である補正値を求めてもよい。
【００２７】
このようにすれば、推定した位置情報と、本来得られるべき位置情報（所定の位置情報）との誤差（差分）に基づいて補正値を求めることができる。
【００２８】
また本発明の更に他の態様では、前記処理部は、前記第１位置から前記第２位置までの経路に沿った複数の前記位置情報である経路情報を取得し、前記経路情報に基づいて前記補正値を求め、前記補正値に基づいて前記経路情報を修正してもよい。
【００２９】
このようにすれば、第１位置から第２位置までの経路情報が一旦求められ、その経路情報を使って補正値が求められ、その補正値により事後的に経路情報が修正される。これにより、より正確な経路情報を取得できる。
【００３０】
また本発明の更に他の態様では、前記補正値を記憶する記憶部を含み、前記処理部は、前記記憶部に記憶された前記補正値に基づいて、前記位置情報の前記推定処理を行ってもよい。
【００３１】
このようにすれば、例えば移動体の使用を開始する前の初期化作業等において第１位置から第２位置までの経路情報が求められ、その経路情報を使って補正値が求められ、その補正値が記憶部に記憶される。そして、それ以降に移動体を使用する場合において、記憶部に記憶された補正値に基づいて位置情報が取得される。これにより、より正確な位置情報を取得できる。
【００３２】
また本発明の更に他の態様では、前記処理部は、前記位置情報に基づいて前記移動体が所定領域に移動したと判断された場合に、前記所定領域に関する情報を提示する処理を行ってもよい。
【００３３】
このようにすれば、移動体のユーザーに対して、位置情報に基づいて所定領域に関する情報が提示される。これにより、ユーザーの移動経路に応じて、その移動経路に関する種々の情報を提供することが可能となり、利便性が向上する。
【００３４】
また本発明の更に他の態様では、前記処理部は、各移動体が前記第１のセンサーと前記第２のセンサーを有する複数の移動体のうち、所定数以上の移動体が所定領域内に存在すると判断した場合に、通知処理を行ってもよい。
【００３５】
このようにすれば、複数の移動体を運用するユーザーに対して、位置情報に基づいて所定数以上の移動体が所定領域内に存在するか否かを通知できる。これにより、複数の移動体の位置に応じた種々の情報を提供することが可能となり、利便性が向上する。
【００３６】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された検出装置を含む移動体に関係する。
【００３７】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された検出システムを含む移動体に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】検出装置の構成例。
【図２】検出装置、検出システムの構成例。
【図３】検出システム、情報処理システムの構成例。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、移動体の構成例。
【図５】ショッピングカートを例にとった場合の検出システムの動作説明図。
【図６】補正値の取得処理、補正処理の概念的な説明図。
【図７】キャリブレーション処理のフローチャート。
【図８】経路情報をオフタイムで補正する場合の処理フローチャート。
【図９】オフタイム補正を実際の走行データに適用した例。
【図１０】オフタイム補正を実際の走行データに適用した例。
【図１１】経路情報をオンタイムで補正する場合の処理フローチャート。
【図１２】補正値を事前に求める場合の処理フローチャート。
【図１３】ジャイロセンサーの詳細な構成例。
【図１４】回路装置の駆動回路、検出回路の詳細な構成例。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４０】
１．検出装置、検出システム
図１に本実施形態の検出装置５００の構成例を示す。図２に、本実施形態の検出装置５００、検出システム６００の構成例を示す。検出システム６００は、検出装置５００、処理部３００を含む。検出装置５００は、第１のセンサーユニット８００、第２のセンサーユニット９００を含む。第１のセンサーユニット８００は、ジャイロセンサー８１０（第１のセンサー）、記憶部８２０、通信部８３０を含む。第２のセンサーユニット９００は、ジャイロセンサー９１０（第２のセンサー）、記憶部９２０、通信部９３０を含む。処理部３００は、ＣＰＵ３１０、通信部３２０、記憶部３３０、操作部３４０、表示部３５０を含む。
【００４１】
第１のセンサーユニット８００は、移動体の車輪３５に設けられ、車輪３５の回転と共に回転する。移動体としては、例えば小売店の店舗内で利用されるショッピングカートや、或いは倉庫や工場内で利用される台車等の、非自走式の（人間等の外部動力が動力となる）移動体を想定できる。ジャイロセンサー８１０の検出軸は、車輪３５の回転軸Ｌ１に平行であり、ジャイロセンサー８１０は回転軸Ｌ１回りの車輪３５の回転角速度を検出する。或いはジャイロセンサー８１０は、回転角速度を積分した回転角度を出力する。検出された回転角速度又は回転角度（車輪３５の回転情報）は記憶部８２０に記憶される。通信部８３０は、記憶部８２０に記憶された回転角速度又は回転角度を処理部３００の通信部３２０へ送信する。
【００４２】
なお、ジャイロセンサー８１０は、回転軸Ｌ１回りの角速度を検出できればよいので、その検出軸が回転軸Ｌ１に平行でなくてもよい。検出軸と回転軸Ｌ１の成す角が９０度よりも小さければよいが、望ましくは１０度以内、更に望ましくは０度である。
【００４３】
第２のセンサーユニット９００は、移動体の本体２５と車輪３５を接続するキャスター部１５（広義には接続部材）に設けられ、本体２５に対するキャスター部１５の回動（即ち本体２５に対する車輪３５の回動）と共に回動する。キャスター部１５は、回動軸Ｌ２の回りに自由に（３６０度）時計回り及び反時計回りに回転できる。移動体の通常の走行状態（使用状態）において、回動軸Ｌ２はヨー方向（移動体が走行する面に垂直な方向）の軸である。また回動軸Ｌ２は回転軸Ｌ１に直交（広義には交差）する軸である。ジャイロセンサー９１０の検出軸は、キャスター部１５の回動軸Ｌ２に平行であり、ジャイロセンサー９１０は回動軸Ｌ２回りのキャスター部１５の回動角速度を検出する。或いはジャイロセンサー９１０は、回動角速度を積分した回動角度を出力する。検出された回動角速度又は回動角度（車輪３５のヨー方向回動情報）は記憶部９２０に記憶される。通信部９３０は、記憶部９２０に記憶された回動角速度又は回動角度を処理部３００の通信部３２０へ送信する。
【００４４】
なお、ジャイロセンサー９１０は、回動軸Ｌ２回りの角速度を検出できればよいので、その検出軸が回動軸Ｌ２に平行でなくてもよい。検出軸と回動軸Ｌ２の成す角が９０度よりも小さければよいが、望ましくは１０度以内、更に望ましくは０度である。
【００４５】
処理部３００は、例えばＰＣ（Personal Computer）やサーバー装置、携帯情報端末等の情報処理装置、或いは専用の演算装置等である。処理部３００は、移動体に搭載されてもよいし、移動体とは別の場所に設置されていてもよい。
【００４６】
通信部３２０は、第１のセンサーユニット８００からの車輪３５の回転角速度又は回転角度と、第２のセンサーユニット９００からのキャスター部１５の回動角速度又は回動角度とを受信する。それらの情報は記憶部３３０に記憶される。ＣＰＵ３１０（広義にはプロセッサー、処理装置）は、車輪３５の回転角速度又は回転角度とキャスター部１５の回動角速度又は回動角度とに基づいて、移動体の位置や移動経路を推定し、位置情報や経路情報を記憶部３３０に記憶させる。
【００４７】
処理部３００が車輪３５の回転角速度を受信した場合、ＣＰＵ３１０が、その回転角速度を積分して回転角度に変換する。処理部３００が車輪の回転角度を受信した場合、ＣＰＵは、その回転角度を用いる。ＣＰＵ３１０は、回転角度を車輪３５の移動距離に換算する。例えば回転角度が車輪３５の回転数（角度を３６０度（又は２π）で割ったもの）である場合、その回転数に車輪３５の円周を乗じて移動距離を求める。
【００４８】
また処理部３００がキャスター部１５の回動角速度を受信した場合、ＣＰＵ３１０が、その回動角速度を積分して回動角度に変換する。処理部３００がキャスター部１５の回動角度を受信した場合、ＣＰＵは、その回動角度を用いる。例えば回動角度は、キャスター部１５の初期角度を基準とする相対的な角度である。ＣＰＵ３１０は、その回動角度をキャスター部１５の向き（車輪３５の向き、車輪３５の移動方向）として用いる。
【００４９】
ＣＰＵ３１０は、車輪３５の移動距離とキャスター部１５の向きから位置情報を求める。例えば移動距離と向きは、離散的な各時刻において求められる。位置情報は初期位置に対する相対的なものであり、初期位置から移動を開始して最初の時刻で得られた移動距離と向きから、初期位置の次の位置が得られ、それを各時刻で順次に繰り返すことで各時刻での位置情報が得られる。一連の移動経路における各時刻での位置情報が、経路情報として記憶部３３０に記憶される。
【００５０】
操作部３４０は、ユーザーが処理部３００に対して操作入力を行うものであり、例えばボタンやタッチパネル、マウス、キーボード等の種々の操作デバイスを用いることができる。
【００５１】
表示部３５０は、ＣＰＵ３１０による処理結果等を表示するものであり、例えば液晶表示装置等で構成される。例えば、リアルタイムに移動体の位置情報を取得する場合には、その位置に応じた情報を表示してユーザーに提供してもよい。
【００５２】
なお、記憶部８２０、９２０は、例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリー、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリー、レジスター（例えばジャイロセンサー８１０内の集積回路装置に含まれるレジスターでもよい）等を想定できる。記憶部３３０は、例えば揮発性メモリーや不揮発性メモリー等の半導体メモリー、レジスター、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置等を想定できる。
【００５３】
通信部８３０、９３０と通信部３２０が行う通信は、無線通信（例えば無線ＬＡＮや近距離無線通信、移動通信等）であってもよいし、無線通信と有線通信（例えばＵＳＢや有線ＬＡＮ等）の組み合わせであってもよい。例えば、通信部８３０、９３０が無線ルーター等を介して通信網（例えばインターネット通信網）に接続され、その通信網と通信部３２０が有線接続されてもよい。通信部８３０、９３０と通信部３２０が有線接続されてもよいが、キャスター部１５が自由に回動することを考えると無線接続が望ましい。処理部３００が移動体とは別の場所に設置される場合、処理部３００は複数の移動体の経路情報を処理することが想定される。この場合、処理部３００は複数の検出装置５００との通信を行う。
【００５４】
以上に説明したように、本実施形態の検出装置５００は、移動体の車輪３５の回転情報を検出する第１のセンサーと、車輪３５のヨー方向における回動の角速度情報又は角度情報をヨー方向回動情報として検出する第２のセンサーと、回転情報とヨー方向回動情報を記憶する記憶部８２０、９２０と、を含む。記憶部８２０、９２０に記憶される回転情報とヨー方向回動情報は処理部３００へ出力され、処理部３００は、回転情報とヨー方向回動情報に基づいて移動体の位置情報を求める。
【００５５】
上述したように、本体２５に対して自由に回動するキャスター部１５等によって移動体の移動方向と本体２５の向きの間に相関が無い場合、本体２５にジャイロセンサーを取り付けても自己位置を推定できない。この点、本実施形態によれば、第１のセンサーにより車輪３５の回転情報が検出され、第２のセンサーにより車輪３５のヨー方向回動情報が検出される。そして、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて移動体の位置情報が取得される。これにより、車輪３５が本体２５に対してどのように取り付けられていたとしても、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報から正確な自己位置を推定できる。
【００５６】
なお、図１、図２の実施形態において、第１のセンサーはジャイロセンサー８１０に対応し、回転情報は、車輪３５の車軸を回転軸Ｌ１とする回転角速度又は回転角度を表す情報に対応する。なお、第１のセンサーはジャイロセンサー８１０に限定されず、例えばロータリーエンコーダーや車速センサー（車速パルスを出力するセンサー）等を用いてもよい。第２のセンサーはジャイロセンサー９１０に対応し、ヨー方向の角速度情報は、キャスター部１５の回動角速度又は回動角度の情報に対応する。
【００５７】
回転角速度、回動角速度は、例えばｄｐｓ（degree per second）で表され、その値に対応するデジタルコードが、回転角速度、回動角速度を表す情報である。回転角度、回動角度は、例えば角度やラジアン、回転数（角度を３６０度で割ったもの、ラジアンを２πで割ったもの）で表され、その値に対応するデジタルコードが、回転角度、回動角度を表す情報である。
【００５８】
ヨー方向は、移動体が走行する面に垂直な方向である。例えば移動体が床面を走行する場合にはヨー方向は鉛直方向に対応し、或いは移動体が壁面を走行するような場合にはヨー方向は壁面に垂直な方向に対応する。
【００５９】
ここで、上述の実施形態では、非自走式の移動体を想定しているが、本実施形態の自己位置推定手法は、自走式の移動体における自己位置推定や自律航法にも適用できる。また、上述の実施形態ではキャスター部１５を介して本体２５と車輪３５が接続される場合を想定しているが、本実施形態の自己位置推定手法は、例えば自動車のように所定角度範囲内で車体（本体）に対して車輪が回動する場合にも適用できる。
【００６０】
また本実施形態では、第１のセンサーは、車輪３５に設けられ、第２のセンサーは、車輪３５と共にヨー方向の回動軸Ｌ２で回動する部材に設けられる。具体的には、第２のセンサーはキャスター部１５（広義には、本体２５と車輪３５を接続する部材）に設けられる。
【００６１】
車輪３５は、移動体が走行する面（床面等）に接しているため、車輪３５の向きや回転は移動体の移動方向や移動速度を正確に反映している。そのため、本実施形態のように車輪３５及びキャスター部１５にセンサーを設けることで、車輪３５の回転情報及びヨー方向回動情報を検出し、それらの情報から正確な自己位置推定が可能となる。
【００６２】
また本実施形態では、第１のセンサー及び第２のセンサーは、ジャイロセンサーである。ジャイロセンサーとしては、例えば水晶振動子を利用した振動ジャイロやＭＥＭＳを用いた振動ジャイロ等を用いることができる。
【００６３】
ジャイロセンサーの出力は角速度や角度であり、それらの出力を簡素な演算で距離や方向に換算することが可能である。また、ジャイロセンサーは加速度センサー等に比べて比較的安定した信号が得られ、床面の凹凸等により振動する車輪に用いても高精度な測定が可能となる。また、上記の振動ジャイロ等のジャイロセンサーは小型化されたものが実用化されている。そのため、ジャイロセンサーを用いることによって、車輪３５やキャスター部１５に取り付け可能な小型の検出装置５００や、高精度な自己位置推定が可能な検出装置５００や、自己位置推定の処理負荷が小さい検出システム６００を実現できる。
【００６４】
また本実施形態では、車輪３５は、ヨー方向の回動軸Ｌ２で３６０度の回動が可能である。
【００６５】
このような場合、上述したような課題が生じるが、本実施形態によれば車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報を検出することで、移動体の位置情報を正確に推定できる。
【００６６】
また本実施形態では、移動体は、非自走式の移動体である。非自走式とは、移動体が車輪３５を駆動するのではなく、移動体の外部から例えば人間等により移動体に力が加えられることによって移動体が走行する方式のことである。
【００６７】
オドメトリやデッドレコニングは自走式の移動体において自律航法に用いられることが多い。一方、非自走式の移動体では自律航法は行わないが、自己位置推定を行うことによってユーザーに対して種々の情報を提供することが可能となる。例えば、店舗や工場、図書館、書庫等においてカートや台車を用いることが想定されるが、そのようなカートや台車の経路情報を取得することで、顧客や利用者の経路、立ち止まった場所、通過時間等を知ることができる。例えば店舗ではＰＯＳ（Point Of Sale）データによって買った商品を知ることができるが、経路情報と組み合わせることで、実際には買わなかったが、立ち止まって検討した商品を知ることができる。或いは、工場において、経路情報を用いて作業効率を解析できる。また、移動中にリアルタイムに経路情報を取得する場合には、顧客や利用者に対して例えば店舗の商品や工場での作業、図書館の蔵書、書庫の書類等の情報を、推定した位置情報に応じて提供することが可能である。
【００６８】
なお、検出装置５００は以下のような構成であってもよい。即ち、検出装置５００は、第１のセンサーと、第２のセンサーと、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報を処理部３００へ送信する通信部８３０、２３０と、を含んでもよい。
【００６９】
この場合、通信部８３０、９３０が、記憶部８２０、９２０に一旦記憶された情報を処理部３００へ送信してもよいし、或いは、通信部８３０、９３０が第１のセンサー、第２のセンサーから（記憶部８２０、９２０を経由せずに）情報を取得して処理部３００へ送信してもよい。
【００７０】
このような構成においても、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて移動体の位置情報を取得でき、正確な自己位置を推定できる。
【００７１】
上述したように、本実施形態の検出システム６００は、第１のセンサーと、第２のセンサーと、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて移動体の位置情報の推定処理を行う処理部３００と、を含む。
【００７２】
本実施形態によれば、第１のセンサーと第２のセンサーによって検出された車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて処理部３００により移動体の位置情報が推定される。このような検出システムを構成することで、正確な自己位置推定を実現できる。
【００７３】
上述したように、処理部３００は移動体に設けられてもよいし、移動体の外部に設けられてもよい。例えばカートや台車を押すユーザーに情報を提供したい場合には処理部３００を移動体に設けてもよいし、携帯情報端末等の外部装置に情報を表示させてもよい。或いは、カートの経路情報から購買情報等を分析したいような場合には、処理部３００を移動体とは別個に構成してもよい。
【００７４】
また本実施形態では、第１のセンサー（ジャイロセンサー８１０）は、車輪３５の回転の角速度情報（回転角速度の情報）又は角度情報（回転角度の情報）を回転情報として検出するセンサーである。処理部３００は、位置情報の推定処理において、回転情報の角速度情報を積分処理した角度情報又は回転情報の角度情報に基づいて車輪３５の移動距離を求める。また処理部３００は、ヨー方向回動情報の角速度情報を積分処理した角度情報又はヨー方向回動情報の角度情報に基づいて車輪３５の各移動距離での移動方向を求める。そして処理部３００は、移動距離と移動方向から移動体の位置を推定する。
【００７５】
このような推定処理を行うことにより、第１のセンサーにより検出された車輪３５の回転情報と第２のセンサーにより検出された車輪３５のヨー方向回動情報とに基づいて、移動体の自己位置を推定できる。角速度情報の積分処理や、角度情報を移動距離に換算する処理、角度情報を移動方向に換算する処理（或いは、角度情報を移動方向の情報として、そのまま用いる）等の簡素な処理により、低処理負荷で正確な自己位置推定を実現できる。
【００７６】
また本実施形態では、移動体が第１位置から第２位置に移動した場合において、処理部３００は、車輪３５の回転情報とヨー方向回動情報に基づいて推定した第２位置での位置情報と、第２位置に対応する所定の位置情報との差分に基づいて、推定処理におけるゼロ点補正値及び感度補正値の少なくとも一方である補正値を求める。
【００７７】
このようにすれば、推定した位置情報と、本来得られるべき位置情報（所定の位置情報）との誤差（差分）に基づいて補正値を求めることができる。例えば、その補正値により事後的に経路情報を修正したり、或いは補正値を次の経路情報の取得に適用することによって、リアルタイムに補正された位置情報を取得したりできる。
【００７８】
ここで、第１位置と第２位置は同じ位置であってもよいし、異なる位置であってもよい。少なくとも第２位置の位置情報として本来得られるべき位置情報（所定の位置情報）が、予め分かっていればよい。第１位置から第２位置までの移動は任意の経路であってよい。例えば図８で後述するように、スタート地点から移動を開始して再びスタート地点に戻る場合、第１位置と第２位置は同一位置（スタート地点）である。第２位置として推定された位置（ゴール地点の推定値）は、スタート地点（ゴール地点の期待値）とは異なる場合がある。この差分から補正値を求める。或いは、図１１で後述するように、複数の基準点の間でキャリブレーションを行う場合、第１基準点が第１位置であり、次の第２基準点が第２位置であり、この２点間の経路情報を使って補正値を求める。そして、次のキャリブレーションでは、第２基準点が第１位置となり、次の第３基準点が第２位置となる。各基準点で本来得られるべき位置情報（所定の位置情報）は、例えば記憶部３３０に記憶されている。
【００７９】
ゼロ点補正値は、ジャイロセンサーのゼロ点ドリフトを補正する補正値である。ゼロ点ドリフトは、実際には検出軸での角速度がゼロであるにも関わらず、ジャイロセンサーがゼロでない角速度を出力することである。この誤って検出される角速度をゼロ点オフセットと呼び、そのゼロ点オフセットをキャンセルするのがゼロ点補正値である。感度補正値は、ジャイロセンサーの検出感度（（角速度）／（検出データのコード値））を補正する補正値である。角速度を角度（回転数）に変換する際に検出感度を用いるが、その演算に用いた検出感度と実際の検出感度に誤差があると、演算で求めた角度と実際の角度の間に誤差が出る。この誤差を補正するのが感度補正値である。なお、ジャイロセンサー８１０、９１０の内部でゼロ点補正や感度補正を行う場合に、上記で求めた補正値を用いてもよいし、或いは、それとは別に処理部３００において更にゼロ点補正や感度補正を行い、位置情報（経路情報）を補正してもよい。
【００８０】
また本実施形態では、処理部３００は、第１位置から第２位置までの経路に沿った複数の位置情報である経路情報を取得し、経路情報に基づいて補正値を求め、補正値に基づいて経路情報を修正する。この処理は、図８や図１１で後述する事後的な経路情報の修正に対応する。
【００８１】
本実施形態によれば、第１位置から第２位置までの経路情報が一旦求められ、その経路情報を使って補正値が求められ、その補正値により事後的に経路情報が修正される。これにより、取得した経路情報を使って、その経路情報に最適な補正値を求めて経路情報を修正できる。これにより、より正確な経路情報を取得できる。
【００８２】
なお、経路情報の修正は、例えば図８の処理のように、スタート地点からゴール地点までの経路情報全体を取得した後に行ってもよい。或いは図１１の処理のように、スタート地点からゴール地点の間に設けられた複数の基準点を通過する度に、基準点間での経路情報を逐次に修正してもよい。
【００８３】
また検出システム６００は、補正値を記憶する記憶部（記憶部８２０、９２０、又は記憶部３３０）を含む。そして処理部３００は、記憶部に記憶された補正値に基づいて、位置情報の推定処理を行う。この処理は、図１２で後述する事前に取得した補正値に基づく位置情報の取得に対応する。
【００８４】
本実施形態によれば、例えば移動体の使用を開始する前の初期化作業等において第１位置から第２位置までの経路情報が求められ、その経路情報を使って補正値が求められ、その補正値が記憶部に記憶される。そして、それ以降に移動体を使用する場合において、記憶部に記憶された補正値に基づいて位置情報が取得される。これにより、事前に取得した補正値を使って、補正された位置情報（経路情報）を取得できる。これにより、より正確な位置情報（経路情報）を取得できる。
【００８５】
また本実施形態では、処理部３００は、位置情報に基づいて移動体が所定領域に移動したと判断された場合に、所定領域に関する情報を提示する処理を行う。提示処理は、例えば表示部３５０に情報を表示する処理等である。
【００８６】
例えば、小売店の店舗において、顧客が立ち止まった場所に陳列されている商品の情報を表示する。或いは、工場や倉庫において、作業員が各位置において行うべき作業の内容を表示する。或いは、店舗や工場、倉庫において、顧客や作業員が求める商品や物品が置いてある位置を表示してもよい。或いは、その位置へのナビゲーション情報を表示してもよい。
【００８７】
所定領域は、その領域に関して移動体の使用者に提供する情報が存在する領域である。例えば上記の例では、店舗における商品陳列棚の配置エリアや、工場や倉庫における作業エリアに相当する。
【００８８】
本実施形態によれば、移動体のユーザーに対して、位置情報に基づいて所定領域に関する情報が提示される。これにより、ユーザーの移動経路に応じて、その移動経路に関する種々の情報を提供することが可能となり、利便性が向上する。
【００８９】
また本実施形態では、処理部３００は、各移動体が第１のセンサーと第２のセンサーを有する複数の移動体のうち、所定数以上の移動体が所定領域内に存在すると判断した場合に、通知処理を行う。通知処理は、例えばランプの点灯や音声による通知を行う処理、表示部３５０に通知情報を表示する処理等である。
【００９０】
例えば、小売店の店舗において会計場所（会計レジスターの配置エリア）に多数のショッピングカートが存在すると判断した場合に、それを店員に通知する。或いは、工場において、部品を積んだ台車が作業領域に多数存在すると判断した場合、その作業領域での作業が遅れていることを作業員に通知する。
【００９１】
所定領域は、複数の移動体を運用するユーザー（例えば店舗のマネージャーや、工場の管理者）が、その領域に移動体が集積しているか否かに関心をもっている領域である。例えば上記の例では、店舗における会計場所や、工場における作業領域に相当する。
【００９２】
本実施形態によれば、複数の移動体を運用するユーザーに対して、位置情報に基づいて所定数以上の移動体が所定領域内に存在するか否かを通知できる。これにより、複数の移動体の位置に応じた種々の情報を提供することが可能となり、利便性が向上する。
【００９３】
２．検出システムの変形例
なお、検出システム６００の構成は図２に限定されない。例えば図３に検出システム６００の変形構成例と、その検出システム６００を含む情報処理システム７００の構成例を示す。
【００９４】
情報処理システム７００は、検出システム６００、情報処理装置４００を含む。検出システム６００は、第１のセンサーユニット８００、第２のセンサーユニット９００を含む。第１のセンサーユニット８００は、ジャイロセンサー８１０（第１のセンサー）、記憶部８２０、通信部８３０、処理部３００（ＣＰＵ。広義にはプロセッサー、処理装置）を含む。第２のセンサーユニット９００は、ジャイロセンサー９１０（第２のセンサー）、記憶部９２０、通信部９３０を含む。情報処理装置４００は、ＣＰＵ４１０、通信部４２０、記憶部４３０、操作部４４０、表示部４５０を含む。なお、図２で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９５】
この変形構成例では、第１のセンサーユニット８００が処理部３００を含み、処理部３００が自己位置推定を行う。具体的には、ジャイロセンサー９１０が検出した車輪３５のヨー方向回動情報が通信部９３０を介して通信部８３０に送信される。処理部３００は、ジャイロセンサー８１０が検出した車輪３５の回転情報と、通信部８３０が受信したヨー方向回動情報とに基づいて移動体の位置情報を推定する。通信部８３０は、推定された位置情報を情報処理装置４００の通信部４２０へ送信する。ＣＰＵ４１０は、受信された位置情報に基づいて種々の処理（例えば経路の解析等）を行う。情報処理装置４００は、移動体の外部に設けられており、複数の検出システム６００から経路情報を取得して、情報処理を行う。
【００９６】
なお、図３では処理部３００が第１のセンサーユニット８００に含まれる場合を説明したが、これに限定されず、例えば処理部３００は第２のセンサーユニット９００に含まれてもよい。
【００９７】
３．移動体
図４Ａ、図４Ｂに、本実施形態の移動体の構成例を示す。図４Ａはショッピングカートの例であり、図４Ｂは台車の例である。
【００９８】
図４Ａ、図４Ｂの移動体は、４つの車輪部１１〜１４、本体２５を含む。車輪部１１〜１４の各車輪部は、車輪３５とキャスター部１５で構成される。図４Ａのショッピングカートでは、本体２５には、例えば車輪部１１〜１４を取り付ける車台や、ユーザーがショッピングカートを操作するためのハンドル、商品等を入れるためのカゴ等が含まれる。図４Ｂの台車では、本体２５には、例えば車輪部１１〜１４を取り付ける（及び荷物を積載する）車台や、ユーザーが台車を操作するためのハンドル等を含む。
【００９９】
検出装置５００は、車輪部１１〜１４のいずれか１に取り付ける。或いは、車輪部１１〜１４の２以上の車輪部に取り付け、複数の検出装置５００の検出結果から１つの移動体の位置推定を行ってもよい。
【０１００】
移動体には検出装置５００のみを搭載してもよいし、移動体に処理部３００を搭載して検出システム６００全体を移動体に搭載してもよい。後者の場合、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ユーザーに情報を提供するための表示部３５０を移動体に取り付けてもよい。或いは、移動体に検出装置５００と通信部と表示部３５０を設け、処理部３００を移動体の外部に設け、処理部３００の演算結果を移動体の通信部に送信して、移動体の表示部３５０に処理結果を表示させてもよい。
【０１０１】
複数の移動体を運用する場合、次のような構成が考えられる。処理部３００を移動体の外部に設ける場合、処理部３００は、複数の移動体の検出装置５００（即ち複数の検出装置５００）との通信を行い、各移動体の経路情報の取得や、それを利用した情報処理等を行う。或いは、処理部３００を移動体に設ける場合、移動体の外部に情報処理装置４００を設け、情報処理装置４００が、複数の移動体の処理部３００（即ち複数の処理部３００）との通信を行い、各移動体の経路情報の取得や、それを利用した情報処理等を行う。
【０１０２】
なお、本実施形態の自己位置推定手法は、上記の移動体に限らず、車輪によって走行する種々の移動体に適用できる。そのような移動体として、例えば自転車、走行ロボット（自走、非自走）、ベビーカー、手押し車、車、バイク等を想定できる。
【０１０３】
４．検出システムの動作
以下、本実施形態の検出システム６００の動作を詳細に説明する。図５は、ショッピングカートを例にとった場合の検出システム６００の動作説明図である。
【０１０４】
図５に示すように、ショッピングカートＳＨはカート置き場（スタート位置、所定位置）に置かれており、ユーザーはカート置き場からショッピングカートＳＨを取り出し、商品棚Ａ〜Ｃの配置場所へ移動し、商品を選び、レジＡ〜Ｃ（会計場所）のいずれかを通過し、ショッピングカートＳＨをカート置き場に戻す。
【０１０５】
例えば、ユーザーが開始操作をする（例えばボタンを押す）、或いは、カート置き場のゲートを通過する（通信により開始指示が検出システム６００に送られる）等により、検出システム６００が経路情報の取得を開始する。そして、ユーザーが終了操作をする（例えばボタンを押す）、或いは、カート置き場のゲートを通過する（通信により終了指示が検出システム６００に送られる）等により、検出システム６００が経路情報の取得を終了する。
【０１０６】
経路情報からは、店舗内でユーザーが通過した経路、その経路の各位置を通過した時間や速度等の情報が得られる。例えば、商品棚Ａ付近の位置ＰＡと、商品棚Ｃ付近の位置ＰＢとでユーザーが立ち止まったことが経路情報から分かったとする。レジＡ〜ＣではＰＯＳデータが取得されており、そのＰＯＳデータに、商品棚Ａの位置ＰＡ付近に陳列される商品が購入された記録が残っていたとする。この場合、商品棚Ｃの位置ＰＢ付近に陳列される商品は、ユーザーが購入を検討したが最終的には購入しなかったことが分かる。このような解析データは、ＰＯＳデータのみから得ることはできず、ショッピングカートＳＨの位置推定を組み合わせることによって得ることが可能となる。
【０１０７】
上述した所定領域として、商品棚Ｂ付近に領域ＡＡ、ＡＢが設定されていたとする。この設定情報は、例えば処理部３００の記憶部３３０に記憶されている。処理部３００は、ショッピングカートＳＨが領域ＡＡ、ＡＢにあることを検出した場合、表示部３５０に商品棚Ｂの商品の情報を表示する。また所定領域として、レジＡ〜Ｃ付近に領域ＡＣが設定されていたとする。処理部３００は、領域ＡＣに所定数以上のショッピングカートＳＨがあることを検出した場合、会計担当の増員を店員等に通知する。
【０１０８】
図６〜図１２を用いて、補正値の取得処理や補正処理について説明する。図６に、補正値の取得処理、補正処理の概念的な説明図を示す。
【０１０９】
図６では、スタート地点（第１の位置）とゴール地点（第２の位置）が同じである場合を例に説明する。例えばジャイロセンサーの感度が、期待する感度（演算で用いる感度）より低い場合、推定された経路情報においてスタート地点とゴール地点が一致しない。この場合、スタート地点とゴール地点を一致させるような感度を求め、その感度を使って経路情報を補正することで、スタート地点とゴール地点が一致する正しい経路情報を得ることができる。
【０１１０】
なお、ゼロ点オフセットがある場合にもスタート地点とゴール地点が一致しないので、ゼロ点オフセットを補正することで、スタート地点とゴール地点を一致させる補正を行ってもよい。感度補正とゼロ点補正は、いずれか一方を行ってもよいし、両方を行ってもよい。
【０１１１】
図７に、キャリブレーション処理のフローチャートを示す。まず、移動体を第１位置から任意のルートを走行させた後、第２位置に到達させる（Ｓ１）。図６の例では第１位置がスタート地点であり、第２位置がゴール地点（スタート地点）であるが、第１位置と第２位置は異なってもよい。次に、第１位置から第２位置までの経路（軌跡）を算出し、第２位置として推定した位置と、第２位置として得られるはずの位置（期待位置）との距離誤差（例えば差分）を求める（Ｓ２）。次に、距離誤差が最小となったか否かを判定する（Ｓ３）。距離誤差が最小となっていないと判定した場合、感度とゼロ点オフセットを変更（Ｓ４）してステップＳ２に戻り、ステップＳ３で距離誤差が最小となったと判定されるまで補正値の探索を繰り返す。
【０１１２】
図８に、経路情報をオフタイムで補正する場合の処理フローチャートを示す。まず、移動体をスタート地点から任意のルートを走行させた後、元のスタート地点に戻す（Ｓ６１）。次に、キャリブレーション処理（Ｓ６２）として、図７のステップＳ２〜Ｓ４を実行し、補正値を求める。次に、求めた補正値で経路情報を修正する（Ｓ６３）。即ち、補正値を求めるために使った経路情報を、その求めた補正値で修正する。この修正は、移動体がスタート地点に戻った後、即ち経路情報の全体を取得した後に（オフタイムに）、行われる。
【０１１３】
図９、図１０に、上記オフタイム補正を実際の走行データに適用した例を示す。図９は、補正前の経路情報であり、図１０は補正後の経路情報である。図９に示すように、推定された経路情報におけるスタート地点ＳＰとゴール地点ＧＰは、ジャイロセンサーの感度誤差やゼロ点ドリフトによって一致していない。図１０に示すように、図８の補正処理を適用して経路情報を補正することで、スタート地点ＳＰと、補正された経路情報のゴール地点ＧＰ’を一致させると共に、経路全体の位置情報が修正され、経路全体にわたって、より正確な経路情報を得ることができている。
【０１１４】
図１１に、経路情報をオンタイムで補正する場合の処理フローチャートを示す。まず、基準点を通過した際に基準点から基準点信号を受信する（Ｓ４１）。経路には複数の基準点が設けられている。基準点は、例えばゲート等であり、移動体がゲートを通過したときに検出システム６００とゲートが通信を行って検出システム６００が基準点信号を受信し、基準点を通過したことを検出する。次に、キャリブレーション処理（Ｓ４２）を行う。即ち、今回通過した基準点を第２位置とし、前回通過した基準点を第１位置として、図７のステップＳ２〜Ｓ４を実行する。次に、求めた補正値で、今回通過した基準点と前回通過した基準点との間の経路情報を修正する（Ｓ４３）。次に、補正値を記憶部に記憶させ（Ｓ４４）、ステップＳ４１に戻る。次の基準点までの経路情報は、ステップＳ４４で記憶した補正値を使って推定する。例えば、検出装置５００の記憶部８２０、９２０に補正値を記憶させて、その補正値に基づいてジャイロセンサー８１０、９１０が角速度情報や角度情報を出力し、それらの情報を使って処理部３００が位置情報を取得してもよい。或いは、処理部３００の記憶部３３０に補正値を記憶させ、その補正値でジャイロセンサー８１０、９１０からの角速度情報や角度情報を補正し、その補正した情報を使って位置情報を取得してもよい。この補正処理は、移動体が経路を走行中に（オンタイムに）、各基準点を通過した際に行われる。
【０１１５】
図１２に、補正値を事前に求める場合の処理フローチャートを示す。まず、カートの静止状態においてジャイロセンサー８１０、９１０の出力からゼロ点オフセットを測定する（Ｓ２１）。次に、測定されたゼロ点オフセットを補正するゼロ点補正値を求めるキャリブレーション処理を行う（Ｓ２２）。次に、求めたゼロ点補正値を記憶部に記憶させる（Ｓ２３）。例えば、検出装置５００の記憶部８２０、９２０に補正値を記憶させて、その補正値に基づいてジャイロセンサー８１０、９１０が角速度情報や角度情報を出力し、それらの情報を使って処理部３００が位置情報を取得してもよい。或いは、処理部３００の記憶部３３０に補正値を記憶させ、その補正値でジャイロセンサー８１０、９１０からの角速度情報や角度情報を補正し、その補正した情報を使って位置情報を取得してもよい。この処理は、移動体を実使用に提供する前に行われ、この処理で取得された補正値は、移動体の実使用において位置推定を行うときに利用される。
【０１１６】
５．ジャイロセンサーの詳細な構成
図１３に、本実施形態のジャイロセンサー５１０の詳細な構成例を示す。
【０１１７】
なおジャイロセンサー５１０は図１３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。また以下では、物理量トランスデューサー（角速度センサー素子）が圧電型の振動片（振動ジャイロ）であり、センサーがジャイロセンサーである場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限定されない。例えばシリコン基板などから形成された静電容量検出方式の振動ジャイロや、角速度情報と等価な物理量を検出する物理量トランスデューサー等にも本発明は適用可能である。
【０１１８】
ジャイロセンサー５１０（物理量検出装置）は、振動片１０と回路装置２０を含む。振動片１０（広義には物理量トランスデューサー、角速度センサー素子）は、水晶などの圧電材料の薄板から形成される圧電型振動片である。具体的には、振動片１０は、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ字型の振動片である。
【０１１９】
回路装置２０は、駆動回路３０、検出回路６０、記憶部２２、インターフェース部２４、制御部１４０を含む。なお、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。
【０１２０】
記憶部２２は、例えばレジスターやＲＡＭ、不揮発性メモリー等であり、回路装置２０の設定情報や、物理量検出に用いる各種パラメーター等を記憶する。なお、記憶部２２を、検出装置５００の記憶部８２０や記憶部９２０として用いてもよい。
【０１２１】
インターフェース部２４は、回路装置２０と外部の回路装置（例えば図２の通信部８３０、２３０、記憶部８２０、９２０、図３の処理部３００（ＣＰＵ）等）の間で制御信号やデータを通信するためのものである。
【０１２２】
駆動回路３０は、駆動信号ＤＱを出力して振動片１０を駆動する。例えば振動片１０からフィードバック信号ＤＩを受け、これに対応する駆動信号ＤＱを出力することで、振動片１０を励振させる。検出回路６０は、駆動信号ＤＱにより駆動される振動片１０から検出信号ＩＱ１、ＩＱ２（検出電流、電荷）を受け、検出信号ＩＱ１、ＩＱ２から、振動片１０に印加された物理量に応じた所望信号（コリオリ力信号）を検出（抽出）する。
【０１２３】
振動片１０は、基部１と、連結腕２、３と、駆動腕４、５、６、７と、検出腕８、９を有する。矩形状の基部１に対して＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方向に検出腕８、９が延出している。また基部１に対して−Ｘ軸方向、＋Ｘ軸方向に連結腕２、３が延出している。そして連結腕２に対して＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方向に駆動腕４、５が延出しており、連結腕３に対して＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方向に駆動腕６、７が延出している。
【０１２４】
駆動回路３０からの駆動信号ＤＱは、駆動腕４、５の上面に設けられた駆動電極と、駆動腕６、７の側面に設けられた駆動電極に入力される。また駆動腕４、５の側面に設けられた駆動電極と、駆動腕６、７の上面に設けられた駆動電極からの信号が、フィードバック信号ＤＩとして駆動回路３０に入力される。また検出腕８、９の上面に設けられた検出電極からの信号が、検出信号ＩＱ１、ＩＱ２として検出回路６０に入力される。なお検出腕８、９の側面に設けられたコモン電極は例えば接地される。
【０１２５】
駆動回路３０により交流の駆動信号ＤＱが印加されると、駆動腕４、５、６、７は、逆圧電効果により矢印Ａに示すような屈曲振動（励振振動）を行う。即ち、駆動腕４、６の先端が互いに接近と離間を繰り返し、駆動腕５、７の先端も互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動を行う。このとき駆動腕４、５と駆動腕６、７とが、基部１の重心位置を通るＹ軸に対して線対称の振動を行っているので、基部１、連結腕２、３、検出腕８、９はほとんど振動しない。
【０１２６】
この状態で、振動片１０に対してＺ軸を回転軸とした角速度が加わると（振動片１０がＺ軸回りで回転すると）、コリオリ力により駆動腕４、５、６、７は矢印Ｂに示すように振動する。即ち、矢印Ａの方向とＺ軸の方向とに直交する矢印Ｂの方向のコリオリ力が、駆動腕４、５、６、７に働くことで、矢印Ｂの方向の振動成分が発生する。この矢印Ｂの振動が連結腕２、３を介して基部１に伝わり、検出腕８、９が矢印Ｃの方向で屈曲振動を行う。この検出腕８、９の屈曲振動による圧電効果で発生した電荷信号が、検出信号ＩＱ１、ＩＱ２として検出回路６０に入力される。ここで、駆動腕４、５、６、７の矢印Ｂの振動は、基部１の重心位置に対して周方向の振動であり、検出腕８、９の振動は、矢印Ｂとは周方向で反対向きの矢印Ｃの方向での振動である。検出信号ＩＱ１、ＩＱ２は、駆動信号ＤＱに対して位相が９０度だけずれた信号になる。
【０１２７】
例えば、Ｚ軸回りでの振動片１０（ジャイロセンサー）の角速度をωとし、質量をｍとし、振動速度をｖとすると、コリオリ力はＦｃ＝２ｍ・ｖ・ωと表される。従って検出回路６０が、コリオリ力に応じた信号である所望信号を検出することで、角速度ωを求めることができる。そして求められた角速度ωを用いることで、手振れ補正、姿勢制御、或いはＧＰＳ自律航法等のための種々の処理を行うことができる。
【０１２８】
なお図１３では、振動片１０がダブルＴ字型である場合の例を示しているが、本実施形態の振動片１０はこのような構造に限定されない。例えば音叉型、Ｈ型等であってもよい。また振動片１０の圧電材料は、水晶以外のセラミックスやシリコン等の材料であってもよい。
【０１２９】
図１４に回路装置の駆動回路３０、検出回路６０の詳細な構成例を示す。
【０１３０】
駆動回路３０は、振動片１０からのフィードバック信号ＤＩが入力される増幅回路３２と、自動ゲイン制御を行うゲイン制御回路４０と、駆動信号ＤＱを振動片１０に出力する駆動信号出力回路５０を含む。また同期信号ＳＹＣを検出回路６０に出力する同期信号出力回路５２を含む。なお、駆動回路３０の構成は図１４に限定されず、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。
【０１３１】
増幅回路３２（Ｉ／Ｖ変換回路）は、振動片１０からのフィードバック信号ＤＩを増幅する。例えば振動片１０からの電流の信号ＤＩを電圧の信号ＤＶに変換して出力する。この増幅回路３２は、演算増幅器、帰還抵抗素子、帰還キャパシターなどにより実現できる。
【０１３２】
駆動信号出力回路５０は、増幅回路３２による増幅後の信号ＤＶに基づいて、駆動信号ＤＱを出力する。例えば駆動信号出力回路５０が、矩形波（又は正弦波）の駆動信号を出力する場合には、駆動信号出力回路５０はコンパレーター等により実現できる。
【０１３３】
ゲイン制御回路４０（ＡＧＣ）は、駆動信号出力回路５０に制御電圧ＤＳを出力して、駆動信号ＤＱの振幅を制御する。具体的には、ゲイン制御回路４０は、信号ＤＶを監視して、発振ループのゲインを制御する。例えば駆動回路３０では、ジャイロセンサーの感度を一定に保つために、振動片１０（駆動用振動片）に供給する駆動電圧の振幅を一定に保つ必要がある。このため、駆動振動系の発振ループ内に、ゲインを自動調整するためのゲイン制御回路４０が設けられる。ゲイン制御回路４０は、振動片１０からのフィードバック信号ＤＩの振幅（振動片の振動速度ｖ）が一定になるように、ゲインを可変に自動調整する。このゲイン制御回路４０は、増幅回路３２の出力信号ＤＶを全波整流する全波整流器や、全波整流器の出力信号の積分処理を行う積分器などにより実現できる。
【０１３４】
同期信号出力回路５２は、増幅回路３２による増幅後の信号ＤＶを受け、同期信号ＳＹＣ（参照信号）を検出回路６０に出力する。この同期信号出力回路５２は、正弦波（交流）の信号ＤＶの２値化処理を行って矩形波の同期信号ＳＹＣを生成するコンパレーターや、同期信号ＳＹＣの位相調整を行う位相調整回路（移相器）などにより実現できる。
【０１３５】
検出回路６０は、増幅回路６１、同期検波回路８１、フィルター部９０、Ａ／Ｄ変換部１００、ＤＳＰ部１１０を含む。増幅回路６１は、振動片１０からの第１、第２の検出信号ＩＱ１、ＩＱ２を受けて、電荷−電圧変換や差動の信号増幅やゲイン調整などを行う。同期検波回路８１は、駆動回路３０からの同期信号ＳＹＣに基づいて同期検波を行う。フィルター部９０（ローパスフィルター）は、Ａ／Ｄ変換部１００の前置きフィルターとして機能する。またフィルター部９０は、同期検波によっては除去しきれなかった不要信号を減衰する回路としても機能する。Ａ／Ｄ変換部１００は、同期検波後の信号のＡ／Ｄ変換を行う。ＤＳＰ部１１０はＡ／Ｄ変換部１００からのデジタル信号に対してデジタルフィルター処理やデジタル補正処理などのデジタル信号処理を行う。デジタル補正処理としては、例えばゼロ点補正処理や感度補正処理などがある。
【０１３６】
制御部１４０は、回路装置２０の制御処理を行う。この制御部１４０は、ロジック回路（ゲートアレイ等）やプロセッサー等により実現できる。回路装置２０での各種のスイッチ制御やモード設定等はこの制御部１４０により行われる。
【０１３７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。またジャイロセンサー、センサーユニット、処理部、検出装置、検出システム、情報処理システム、移動体の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１…基部、２，３…連結腕、４〜７…駆動腕、８，９…検出腕、１０…振動片、
１１〜１４…車輪部、１５…キャスター部、２０…回路装置、２２…記憶部、
２４…インターフェース部、２５…本体、３０…駆動回路、３２…増幅回路、
３５…車輪、４０…ゲイン制御回路、５０…駆動信号出力回路、
５２…同期信号出力回路、６０…検出回路、６１…増幅回路、
８１…同期検波回路、９０…フィルター部、１００…Ａ／Ｄ変換部、
１１０…ＤＳＰ部、１４０…制御部、２３０…通信部、３００…処理部、
３１０…ＣＰＵ、３２０…通信部、３３０…記憶部、３４０…操作部、
３５０…表示部、４００…情報処理装置、４１０…ＣＰＵ、４２０…通信部、
４３０…記憶部、４４０…操作部、４５０…表示部、５００…検出装置、
５１０…ジャイロセンサー、５２０…処理部、６００…検出システム、
７００…情報処理システム、８００…第１のセンサーユニット、
８１０…ジャイロセンサー、８２０…記憶部、８３０…通信部、
９００…第２のセンサーユニット、９１０…ジャイロセンサー、
９２０…記憶部、９３０…通信部、
Ｌ１…回転軸、Ｌ２…回動軸
【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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【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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