(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行者の上体に装着され、磁界を発生する磁界発生手段と、
前記歩行者の左右の足にそれぞれ装着され、前記磁界を測定する相対位置センサと、
前記歩行者の上体に装着され、前記相対位置センサでの測定結果に基づく３次元上の歩行距離および歩行方向を算出して前記歩行者の位置を検出する歩行位置検出手段と
を有することを特徴とする歩行位置検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記相対位置センサが、左右の靴にそれぞれ装着されることを特徴とする歩行位置検出装置。
【請求項３】
歩行者の上体に装着され、磁界を発生する磁界発生手段と、
前記歩行者の左右の足にそれぞれ装着され、前記磁界を測定する相対位置センサと、
前記歩行者の上体に装着され、前記相対位置センサでの測定結果に基づく３次元上の歩行距離および歩行方向を算出して前記歩行者の位置を検出する歩行位置検出手段と、
前記歩行位置検出手段により検出した前記歩行者の位置を地図上に重ねて表示するナビゲーション装置と
を有することを特徴とする歩行者用経路案内装置。
【請求項４】
歩行者の上体に装着され、磁界を発生する磁界発生手段と、
前記歩行者の左右の足にそれぞれ装着され、前記磁界を測定する相対位置センサと、
前記歩行者の上体に装着され、前記相対位置センサでの測定結果に基づく３次元上の歩行距離および歩行方向を算出して前記歩行者の位置を検出する歩行位置検出手段と、
この歩行位置検出手段により検出した歩行距離を車輪パルスに変換する距離車輪パルス変換手段と、
前記歩行位置検出手段により検出した前記歩行方向から歩行角速度を求める角速度算出手段と、
前記車輪パルスと前記歩行角速度が供給される自動車用ナビゲーション装置と
を備え、
前記自動車用ナビゲーション装置の表示地図上に前記歩行者の位置を重ねて表示するようにしたことを特徴とする歩行者用経路案内装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の装置において、
前記相対位置センサが、左右の靴にそれぞれ装着されることを特徴とする歩行者用経路案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、所定の位置（例えば、出発位置）から所望の位置（目的位置）まで歩行する際の現在歩行位置を検出する歩行位置検出装置に関する。
【０００２】
また、この発明は、地図上に歩行者の位置を重ねて表示することで、歩行者に対して歩行経路を案内する歩行者用経路案内装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来技術として、特開平８−２０２９８２号公報に公表された歩行者用経路案内装置がある。この装置では、歩行者の現在位置を検出する手段としてＧＰＳ受信機や地磁気センサを用い、また、歩行方位を検出する手段としてジャイロや地磁気センサを用いている。
【０００４】
そして、この従来技術による歩行者用経路案内装置には、道路情報格納手段や目的値入力手段が含まれ、目的値入力手段により入力した目的位置に歩行者を案内するために、例えば、歩行者の現在位置を地図上に重ねて表示することで視覚により経路を案内し、または、音声により経路を案内し、さらには歩行者に振動を与える振動器により経路を案内するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の技術によれば、歩行者の現在位置を検出する手段として前記のＧＰＳ受信機、地磁気センサ、ジャイロおよび（または）地磁気センサを用いているため、十分な精度での歩行者の位置の検出が困難であるという課題がある。
【０００６】
この発明は前記の課題を考慮してなされたものであり、高精度に歩行者の位置を検出することを可能とする歩行位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、歩行者の正確な位置を地図上に重ねて表示することを可能とする歩行者用経路案内装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の歩行位置検出装置は、
歩行者の上体に装着され、磁界を発生する磁界発生手段と、前記歩行者の左右の足にそれぞれ装着され、前記磁界を測定する相対位置センサと、
前記歩行者の上体に装着され、前記相対位置センサでの測定結果に基づく３次元上の歩行距離および歩行方向を算出して前記歩行者の位置を検出する歩行位置検出手段と
を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、歩行者の左右の足にそれぞれ相対位置センサを装着することで、歩行者の実歩行を直接検出することが可能となり、高精度な位置検出が可能となる。
【００１０】
この場合、相対位置センサを、それぞれ左右の靴に装着することで、結果として、歩行者の足に簡単に相対位置センサを装着することができる。
【００１１】
なお、この発明では、足首よりも下側に相対位置センサを装着することが好ましいが、膝から下の部分であれば、簡単な校正により足首よりも下側に取り付けたときと同等の精度で相対位置を検出することができる。
【００１２】
また、この発明の歩行者用経路案内装置は、
歩行者の上体に装着され、磁界を発生する磁界発生手段と、
前記歩行者の左右の足にそれぞれ装着され、前記磁界を測定する相対位置センサと、
前記歩行者の上体に装着され、前記相対位置センサでの測定結果に基づく３次元上の歩行距離および歩行方向を算出して前記歩行者の位置を検出する歩行位置検出手段と、
前記歩行位置検出手段により検出した前記歩行者の位置を地図上に重ねて表示するナビゲーション装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、歩行者の正確な位置を地図上に重ねて表示することが可能になる。
【００１４】
この場合、現在広範に使用されている自動車用ナビゲーション装置を利用するために、距離車輪パルス変換手段と角速度算出手段を有し、これらの手段により相対位置センサから得られた歩行距離を車輪パルスに変換するとともに、算出した歩行方向から歩行角速度を求め、求めたこれら車輪パルスと角速度を前記自動車用ナビゲーション装置に入力するようにしている。このため、その自動車用ナビゲーション装置の表示手段に表示された地図上に歩行者の正確な歩行位置を重ねて表示することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、この実施の形態の歩行位置検出装置１２を有する、この実施の形態の歩行者用経路案内装置１０の回路ブロック図を示している。
【００１７】
図２は、図１例の歩行者用経路案内装置１０の機械的構成を示している。
【００１８】
図１から分かるように、歩行者用経路案内装置１０は、電気回路的には、歩行位置検出装置１２とこれに接続されるナビゲーション装置１４とから構成される。
【００１９】
図２から分かるように、歩行者用経路案内装置１０は、機構的には、歩行者に携帯される携帯部２０と、この携帯部２０に対してケーブル２１、２２を介してそれぞれ接続される相対位置センサとしてのレシーバ３１、３２とから構成される。携帯部２０は、ナビゲーション装置１４と、このナビゲーション装置１４に一体的に接続される制御本体部１８とから構成される。
【００２０】
図３は、歩行者用経路案内装置１０が歩行者４０に携帯された使用状態を模式的に描いている。
【００２１】
図３に模式的に描いているように、使用に際しては、通常、携帯部２０が、図示していないベルト等の装着手段により歩行者４０の腰部上の腹部に取り付けられ、レシーバ３１、３２は、それぞれ左右の足に履かれた靴４１、４２にクリップ等の装着手段を介して取り付けられている。この場合、レシーバ３１が右の靴４１に装着され、レシーバ３２が左の靴４２に装着されている。この実施の形態では、レシーバ３１、３２と携帯部２０とは、ケーブル２１、２２により図示していないコネクタを介して接続されているが、赤外線通信等の無線を利用して接続することもできる。
【００２２】
図１に示すように、歩行位置検出装置１２は、３次元磁気センサ４４と、この出力が供給される計算部４６とから構成されている。なお、携帯部２０を構成する制御本体部１８は、計算部４６の全部と３次元磁気センサ４４の一部を含む構成とされている。
【００２３】
３次元磁気センサ４４は、いわゆる仮想現実感を得るための装置を利用しており、制御本体部１８に内蔵されている制御ユニット５２の制御のもとに、ドライブ回路５４を介してトランスミッタ（磁界発生手段）５６から磁界を発生させ、その磁界ＭＦ中に置かれたレシーバ３１、３２に誘起した電流を検出回路５８で時分割で測定し、その測定結果から制御ユニット５２により各レシーバ３１、３２のＸＹＺの３次元座標とオイラー角（基準軸に対する物体の方位を規定するピッチ、ヨー、ロールの３個の角度パラメータ）を検出する。検出出力が歩行距離計算部６２と歩行方向計算部７２に供給され、基準位置（リセット位置）からの歩行距離が歩行距離計算部６２で計算され、また、歩行毎の歩行方向が歩行方向計算部７２で計算され、それらがナビゲーション装置１４に供給される。
【００２４】
ナビゲーション装置１４は、図４に示すように、ナビゲーションシステム本体６１と、道路歩行および道路管理等に必要な地図情報が記憶（記録）されたＣＤ−ＲＯＭ（地図情報記憶手段）６０と、このＣＤ−ＲＯＭ６０に記録された地図情報の読み出しを行う情報再生部６３と、文字情報を含む地図情報の表示を行うディスプレイ（表示手段）６４と、音声を出力するスピーカ（音声出力手段）６５と、ナビゲーションシステム本体６１等の操作を行うボタンスイッチ類が配置される操作部６６と、これら各構成要素の作動制御を行うコントローラ７０を有している。このコントローラ７０に前記計算部４６からの３次元上の歩行距離および歩行方向がデータとして供給される。
【００２５】
ナビゲーションシステム本体６１としては、高精度ガスレートセンサ型ナビゲーションシステム、ＧＰＳ型ナビゲーションシステム、地磁気センサ型ナビゲーションシステム、慣性航法型ナビゲーションシステム等があり、これらの公知のいずれのシステムを用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
実際上、３次元磁気センサ４４、計算部４６およびナビゲーション装置１４は、それぞれ、駆動・制御・処理・判断手段等として機能する複数のマイクロコンピュータを含み、各マイクロコンピュータは、周知のように、中央処理装置（ＣＰＵ）に対応するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）と、このマイクロプロセッサに接続される入出力装置と、Ｉ／Ｏポートと、制御プログラム・システムプログラム・ルックアップテーブル等が予め書き込まれる読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、処理データを一時的に保存等するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：書き込み・読み出しメモリ）および割り込み処理回路等を１チップに集積したＬＳＩデバイスとして提供される。
【００２７】
次に、上述の実施の形態の動作について詳しく説明する。
【００２８】
まず、歩行者４０が歩行者用経路案内装置１０を身につける。そして、ナビゲーション装置１４上の操作部６６の図示していないリセットボタンを押すことで、その位置が初期位置とされた計測が開始される。このリセット操作により、計算部４６および３次元磁気センサ４４もリセットされる。そして、歩行者４０が図３に示す矢印Ｐ方向（歩行方向Ｐまたは進行方向Ｐともいう。）に歩行を開始したものとする。
【００２９】
この場合、３次元磁気センサ４４を構成する制御ユニット５２から出力される１０ｋＨｚ程度の高周波交流がドライブ回路５４を通じて電流信号としてトランスミッタ５６に供給される。
【００３０】
このトランスミッタ５６で発生した磁界ＭＦが、制御本体部１８から出力され、その出力磁界ＭＦが歩行者４０の左右の靴４１、４２に取り付けられているレシーバ３１、３２を介して検出回路５８により検出され、制御ユニット５２に送給される。
【００３１】
制御ユニット５２は、その検出された強度分布からトランスミッタ５６の位置を基準位置（原点座標）とするレシーバ３１、３２の３次元相対位置ＴＲ（ｘ，ｙ，ｚ）、ＴＬ（ｘ，ｙ，ｚ）を連続的に測定し、計算部４６に送給する。
【００３２】
計算部４６は、３次元相対位置ＴＲ（ｘ，ｙ，ｚ）、ＴＬ（ｘ，ｙ，ｚ）を、時系列的に図示しないメモリに記憶する。なお、計算部４６における処理は、特に断らない限り、歩行距離計算部６２または歩行方向計算部７２により行われる。
【００３３】
次に、計算部４６は、メモリに記憶してある３次元相対位置ＴＲ、ＴＬの軌跡から靴（足ともいう。）４１、４２の接地位置を検出する。
【００３４】
靴４１、４２の接地位置は、トランスミッタ５６の位置を原点Ｏとする図５に示す右足４１（についたレシーバ３１）の３次元相対位置ＴＲの軌跡、同様にトランスミッタ５６の位置を原点Ｏとする図６の左足４２（についたレシーバ３２）の３次元相対位置ＴＬの軌跡から検出することができる。すなわち、歩行する際には、足４１（レシーバ３１）、および足４２（レシーバ３２）は、どちらかの足が略接地されている状態で、残りの足が、接地されている位置から斜め上方に上げられてから、歩行方向の斜め下方に下げられて次の接地位置に到達するという性質があるので、図５中、符号ａ、ｃで表す位置が右足４１（レシーバ３１）の接地位置（接地点ともいう。）であり（右足４１が接地位置ａから上方の位置ａ′を経由して次の接地位置ｃに移動している。）、図６中、符号ｂ、ｄで表す位置が左足４２（レシーバ３２）の接地位置である（左足４２が接地位置ｂから上方の位置ｂ′を経由して次の接地位置ｄに移動している。）ことが分かる。
【００３５】
このように接地位置を定義することで、接地位置を３次元相対位置として検出することができる。このため、この発明は、例えば、平坦な歩行路ばかりでなく、階段を昇り降りするような起伏のある歩行路においてもそのまま適用することができる。
【００３６】
この実施の形態において、片方の足の接地位置と次の接地位置との間を結ぶ直線距離を接地位置間距離（一般的な歩幅に対応する。）といい、右足４１の接地位置間距離をＲｄ（図５参照）、左足４２の接地位置間距離をＬｄ（図６参照）という。
【００３７】
次に、３次元相対位置ＴＲ＝ａ，ａ′，ｃ、ＴＬ＝ｂ，ｂ′，ｄ中の、接地位置ａ、ｃ、ｂ、ｄ，…等から、足４１、４２の相対移動方向と相対移動距離とを求める。なお、３次元相対位置ＴＲ、ＴＬ中、接地位置（これも３次元相対位置である。）ａ、ｃ、ｂ、ｄ等、接地位置に係るものの符号をＴＲｅ（ａ）、ＴＲｅ（ｃ）、ＴＬｅ（ｂ）、ＴＬｅ（ｄ）とする。したがって、正確には、前記相対移動方向と前記相対移動距離とは、３次元相対位置ＴＲ、ＴＬから上方の位置ａ′、ｂ′等を除く、接地位置に係る３次元相対位置ＴＲｅ、ＴＬｅから求めることになる。
【００３８】
歩行方向Ｐが直線方向である場合には、図７の平面視的図に示すように、右足４１の３次元相対位置ＴＲｅ中の接地位置ａ、ｃ、ｅと、左足４２の３次元相対位置ＴＬｅ中の接地位置ｂ、ｄとから、相対移動距離は、接地位置ａｃ間の距離（右足４１の接地位置間距離）Ｒｄ１の半分の距離Ｒｄ１／２、接地位置ｂｄ間の距離（左足４２の接地位置間距離）Ｌｄ２の半分の距離Ｌｄ２／２、接地位置ｃｅ間の距離Ｒｄ３（右足４１の接地位置間距離）の半分の距離Ｒｄ３／２とされる。
【００３９】
図７中、符号Ｄで表した、例えば、接地位置ｂから接地位置ｅに至るまでの移動距離、すなわち絶対距離（移動距離ともいう。）Ｄを、符号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で表すとき、絶対距離Ｄは、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝（Ｒｄ１／２）＋（Ｌｄ２／２）＋（Ｒｄ３／２）として、歩行距離計算部６２で算出され、ナビゲーション装置１４に供給される。このように、この実施形態において、移動距離Ｄは、接地位置にある一方の足の座標を原点（固定点）として、移動中の他方の足の接地位置間距離ＲｄまたはＬｄを１／２にした距離と考えることもできる。
【００４０】
この場合、移動方向（歩行方向）Ｈは、例えば、進行方向Ｐに平行する矢印で示すＨ＝Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の同方向のデータが移動距離算出地点ｃ、ｄ、ｅで算出され、前記絶対距離データと対のデータ（Ｄ１，Ｈ１）、（Ｄ２，Ｈ２）等としてナビゲーション装置１４に供給される。
【００４１】
歩行方向Ｐが直線方向から変更される場合には、図８の平面視的図に示すように、移動距離Ｄは、図７例と同様に、例えば、接地位置ａｃ間の距離（右足４１の接地位置間距離）Ｒｄ１の半分の距離Ｒｄ１／２が移動距離Ｄ１とされる。移動方向Ｈは、同じ足の前後の歩行軌跡、例えば、接地点間ａｃと接地点間ｃｅとのなす角（相対角度）θ＝θ２として定義される。したがって、接地点ｃでは、相対角度θ＝０°、接地点ｄでは、相対角度θ＝θ１、接地点ｅでは、相対角度θ＝θ２、……とされ、絶対角度（初期位置からの累積された角度）で表した移動方向Ｈは、例えば、接地点ｆではＨ４＝θ１＋θ３＋θ５とされ、接地点ｇではＨ５＝θ２＋θ５とされる。これが、歩行方向とされて歩行方向計算部７２で計算され、ナビゲーション装置１４に送給される。
【００４２】
ナビゲーション装置１４のコントローラ７０は、制御本体部１８の計算部４６で計算された、左右足４１、４２に関して得られた歩行距離Ｄと歩行方向Ｈに対して、情報再生部６３でＣＤ−ＲＯＭ６０から再生した地図情報とのマップマッチングを行い、ディスプレイ６４（図２参照）の画面上において、歩行者４０の現在位置をマーカ８０（図２参照）として、地図８１上に重ねて表示させる。なお、マップマッチングを行うことで、表示映像が、実際の方角と合致するように表示することができる。もちろん、いわゆるヘッドアップ表示や、ノースアップ表示とすることもできる。また、歩行者４０の現在位置をスピーカ６５から音声により出力するようにすることも可能である。
【００４３】
さらに、現在位置が一定時間変化していない場合には、歩行停止時と認識することもできる。そして、その歩行停止時に、トランスミッタ５６が内蔵された携帯部２０を動かすことで、移動している方向が正しい方向であるかどうかを表示あるいは音声により確認することができる。
【００４４】
このように上述の実施の形態によれば、歩行者４０の左右の足４１、４２にそれぞれ相対位置センサであるレシーバ３１、３２を装着して、歩行者４０の実歩行を直接検出するようにしているので、高精度な位置検出ができ、結果として、誤差の少ないナビゲーションが可能となる。
【００４５】
なお、図３例では、相対位置センサであるレシーバ３１、３２を靴４１、４２に装着しているので、検出位置をそのままデータとして利用することができるようになっている。このように、検出位置をそのままデータとして利用することができることから、レシーバ３１、３２は、足首よりも下側に装着することが好ましいが、膝から下の脚部分であればこの発明を適用することが可能であり、その場合には、足からその取付部分までの長さを測定しておくことにより、簡単な構成により足首よりも下側に取り付けた場合と同等の精度で位置を検出することができる。また、携帯部２０をベルトにより腹部の近くに取り付けるようにしているが、例えば、ディスプレイ６４のみを分離して携帯し、残りの部分は背負うような構成としてもよい。また、首または肩にかけて携帯する構成としてもよい。
【００４６】
図９は、この発明の他の実施の形態の歩行者用経路案内装置１０Ａの構成を示している。
【００４７】
この図９例の歩行者用経路案内装置１０Ａは、図１例の歩行者用経路案内装置１０に比較して、計算部４６を、その計算部４６の中に、歩行距離計算部６２に接続される距離車輪パルス変換部９０と歩行方向計算部７２に接続される角速度変換部９２とを設けた計算部４６Ａとし、また、ナビゲーション装置１４を自動車用ナビゲーション装置１４Ａに変更した装置としている。計算部４６Ａと３次元磁気センサ４４とにより歩行位置検出装置１２Ａが構成される。
【００４８】
自動車用ナビゲーション装置１４Ａは、現在広範に使用され市販もされている。この自動車用ナビゲーション装置１４Ａは、距離用の入力信号として車輪パルスセンサの出力である車輪パルス（例えば、車輪の１回転で４パルス）を使用しており、また、方向用の入力信号としてヨーレートすなわち、角加速度を使用している。自動車用ナビゲーション装置１４Ａでは、周知のように、車輪パルスのパルス数を距離に換算し、一方、角加速度を積分して方向を求めるように構成されている。
【００４９】
そのため、図９例の歩行者用経路案内装置１０Ａでは、歩行距離計算部６２で算出した歩行距離を車輪パルスに変換し（例えば、歩行距離４０ｃｍ毎に１箇の車輪パルスを出力する。）、一方、歩行方向計算部７２で算出した歩行方向を時間微分して角加速度（角度の時間変化）に変換するようにしている。
【００５０】
図９例のように構成することにより、大量生産されている低コストの自動車用ナビゲーション装置１４Ａを、そのまま歩行者用に流用することが可能となり、結果として、図１例の歩行者用経路案内装置１０と同等の案内性能（精度）で、コストの低減された歩行者用経路案内装置１０Ａを作成することができるという効果が得られる。
【００５１】
なお、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、歩行者の左右の足の移動距離、移動方向を正確に算出するようにしているので、高精度（正確）に歩行者の位置を検出することができるという効果が達成される。また、ナビゲーション装置を利用することにより、歩行者の正確な位置を地図上に重ねて表示することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１例の機械的構成を示す説明図である。
【図３】図２例の装置の使用状態を示す説明図である。
【図４】図１例中、ナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】歩行距離の算出の説明に供される線図である。
【図６】歩行距離の算出の説明に供される線図である。
【図７】直線歩行の際の歩行距離と歩行方向の算出の説明に供される線図である。
【図８】曲線歩行の際の歩行距離と歩行方向の算出の説明に供される線図である。
【図９】この発明の他の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ…歩行者用経路案内装置  １２、１２Ａ…歩行位置検出装置
１４…ナビゲーション装置            １４Ａ…自動車用ナビゲーション装置
１８…制御本体部                    ２０…携帯部
２１、２２…ケーブル                ３１、３２…レシーバ
４０…歩行者                        ４１…右足（靴）
４２…左足（靴）                    ４４…３次元磁気センサ
４６、４６Ａ…計算部                ５６…トランスミッタ
６２…歩行距離計算部                ７２…歩行方向計算部
９０…距離車輪パルス変換部          ９２…角速度変換部
【図１】
0003781506.tif 000002
【図２】
0003781506.tif 000003
【図３】
0003781506.tif 000004
【図４】
0003781506.tif 000005
【図５】
0003781506.tif 000006
【図６】
0003781506.tif 000007
【図７】
0003781506.tif 000008
【図８】
0003781506.tif 000009
【図９】
0003781506.tif 000010