JP2008281494A - Position detection portable terminal device, orientation determination method, and orientation determination program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、位置検出携帯端末装置、方位決定方法および方位決定プログラムに関する。 The present invention relates to a position detection portable terminal device, a direction determination method, and a direction determination program.
従来より、GPS(Global Positioning System)と自律航法とを組み合わせることにより、装着者の現在位置を連続的に検出する携帯端末装置が普及している。 Conventionally, portable terminal devices that continuously detect a wearer's current position by combining GPS (Global Positioning System) and autonomous navigation have become widespread.
GPSは、GPS衛星からの信号を受信して、装着者の現在位置を検出するものであり、自律航法は、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の身体の向き(方位)を算出し、加速度センサが取得した加速度情報から装着者の移動方向(前後左右)と移動距離を算出し、装着者の身体の向きと移動方向と移動距離から、装着者の現在位置を検出するものである。また、ジャイロセンサが取得した装着者の回転量も、装着者の身体の向き(方位)を算出する際に用いられる場合がある。 The GPS receives a signal from a GPS satellite and detects the current position of the wearer. Autonomous navigation calculates the orientation (azimuth) of the wearer's body from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, The movement direction (front and back, left and right) and movement distance of the wearer are calculated from the acceleration information acquired by the acceleration sensor, and the current position of the wearer is detected from the direction, movement direction, and movement distance of the wearer's body. In addition, the rotation amount of the wearer acquired by the gyro sensor may be used when calculating the direction (azimuth) of the wearer's body.
ここで、装着者が建物内や建物の影を移動しているなど、GPS衛星からの信号を良好に受信できない場合、上記した携帯端末装置は、自律航法を用いることで連続的に当該装着者の現在位置を検出する。 Here, when the wearer is not able to receive signals from GPS satellites satisfactorily, such as when the wearer is moving in the building or in the shadow of the building, the above-described mobile terminal device continuously uses the autonomous navigation to apply the wearer. Detect the current position of.
自律航法において、特許文献1では、移動距離を算出する際に用いられる歩幅を、加速度センサが取得した加速度情報に基づいて調整することにより、移動距離の算出精度を向上させる技術が開示されている。例えば、加速度が大きくなっている場合は、歩行リズムが早くなっていると判断し、歩幅を小さくするなどの調整を行なうことによって、移動距離の算出精度を向上させている。
In autonomous navigation,
また、自律航法において、地磁気ベクトルから装着者の身体の向き(方位)を算出しているが、装着者の周囲に、建物の鉄筋やエレベータの駆動系など磁界を発生する要因が存在する場合は、磁気センサが取得する地磁気ベクトルに誤差が生じてしまう。そこで、特許文献2では、地点ごとに正確な地磁気ベクトルの情報をテーブルとして保持し、磁気センサが取得した地磁気ベクトルの情報の信頼度を、当該地磁気ベクトルの情報を取得した地点(例えば、GPSによって取得した地点)と、当該テーブルとを参照して判定する技術が開示されている。例えば、信頼度が低いと判定された場合は、警告を発することにより、算出された方位は信頼できないと装着者に報知する。 In autonomous navigation, the wearer's body orientation (orientation) is calculated from the geomagnetic vector, but there are factors that generate magnetic fields around the wearer, such as building reinforcing bars and elevator drive systems. An error occurs in the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor. Therefore, in Patent Document 2, accurate geomagnetic vector information is stored as a table for each point, and the reliability of the geomagnetic vector information acquired by the magnetic sensor is determined by the point (for example, by GPS) where the geomagnetic vector information is acquired. A technique for determining with reference to the acquired point) and the table is disclosed. For example, if it is determined that the reliability is low, a warning is issued to notify the wearer that the calculated orientation is not reliable.
さらに、特許文献3では、外部磁場によって磁気センサが取得する地磁気ベクトルに誤差が生じる場所を精度低下位置として予め登録しておき、精度低下位置においては方位の算出を停止することで、信頼度の低い方位を装着者に報知することを回避する技術が開示されている。 Furthermore, in Patent Document 3, a location where an error occurs in the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor due to an external magnetic field is registered in advance as a position with reduced accuracy. A technique for avoiding notifying a wearer of a low orientation is disclosed.
ところで、上記した磁気センサによって算出される方位の信頼性を判定する従来の技術は、地点ごとの正確な地磁気ベクトルの情報や精度低下位置の情報などを、装着者が携帯端末装置を使用する可能性のある場所すべてにおいて保持しなければならないので、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定できないという問題点があった。 By the way, the conventional technique for determining the reliability of the direction calculated by the magnetic sensor described above allows the wearer to use the portable terminal device for accurate geomagnetic vector information for each point, information on the position of reduced accuracy, etc. There is a problem in that the orientation as the orientation of the wearer's body cannot be easily determined because it must be held in all the characteristic places.
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になる位置検出携帯端末装置、方位決定方法および方位決定プログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and a position detection portable terminal device that can easily determine the orientation as the orientation of the wearer's body, orientation determination An object is to provide a method and orientation determination program.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に係る発明は、磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出手段と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to
また、請求項2に係る発明は、上記の発明において、加速度センサが取得した加速度情報から前記装着者の歩行の有無を判定する歩行判定手段をさらに備え、前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内であり、かつ、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行有と判定された場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行無と判定された場合は、前記最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the above-mentioned invention, further comprising walking determination means for determining the presence or absence of the wearer's walking from the acceleration information acquired by the acceleration sensor, wherein the azimuth determining means is the amount of change in geomagnetism. When the geomagnetism change amount calculated by the calculation means is within a predetermined threshold range, and the walking determination means determines that the wearer is walking, the geomagnetic vector acquired from the magnetic sensor When the wearer determines the direction and the geomagnetic change is outside the predetermined threshold range, or when the walking determination means determines that the wearer is not walking, the latest direction is It is adopted and determined as the orientation of the wearer.
また、請求項3に係る発明は、上記の発明において、ジャイロセンサから前記装着者の回転量を取得する回転量取得手段をさらに備え、前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が所定の閾値の範囲外である場合は、前記最新方位に前記回転量取得手段によって取得された前記回転量を加算した方位である回転量加算方位を前記装着者の前記方位として決定することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the above invention, further comprising a rotation amount acquisition means for acquiring the rotation amount of the wearer from a gyro sensor, wherein the direction determination means is calculated by the geomagnetic change amount calculation means. When the amount of geomagnetic change is outside a predetermined threshold range, a rotation amount addition azimuth that is a direction obtained by adding the rotation amount acquired by the rotation amount acquisition means to the latest azimuth is the azimuth of the wearer. It is determined as follows.
また、請求項4に係る発明は、上記の発明において、前記加速度センサから重力加速度を検知して前記装着者の体の傾きを算出する傾き算出手段をさらに備え、前記地磁気変化量算出手段は、前記傾き算出手段によって算出された前記傾きに基づいて、前記磁気センサから前記所定の時間ごとに前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における前記地磁気変化量として、前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出し、前記方位決定手段は、前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれとに基づいて前記方位を決定することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 4 is the above invention, further comprising an inclination calculating means for detecting a gravitational acceleration from the acceleration sensor and calculating an inclination of the wearer's body, wherein the geomagnetic change amount calculating means comprises: Based on the inclination calculated by the inclination calculating means, a horizontal component and a vertical component of the geomagnetic vector are obtained from the magnetic sensor every predetermined time, and the geomagnetism change amount at the predetermined time is used as the geomagnetic change amount. The horizontal component change amount and the vertical component change amount, which are the change amounts of the horizontal component and the vertical component of the vector, are respectively calculated, and the azimuth determining means is a predetermined set for each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount. Based on a threshold value and each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means. And determining the azimuth Te.
また、請求項5に係る発明は、上記の発明において、気圧センサから前記装着者が存在する場所の高度を算出する高度算出手段をさらに備え、前記方位決定手段は、前記高度ごとに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量と、前記高度算出手段によって算出された前記高度とに基づいて前記方位を決定することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the above invention, further comprising altitude calculation means for calculating the altitude of the place where the wearer is present from an atmospheric pressure sensor, wherein the direction determining means is set for each altitude. The azimuth is determined based on a predetermined threshold value, the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means, and the altitude calculated by the altitude calculating means.
また、請求項6に係る発明は、装着者の体の向きとしての方位を決定する方位決定方法であって、磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出工程と、前記地磁気変化量算出工程によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定工程と、を含んだことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is an azimuth determining method for determining an azimuth as a direction of a wearer's body, wherein a geomagnetic vector is acquired from a magnetic sensor at predetermined time intervals, and the geomagnetism at the predetermined time is determined. A geomagnetic change amount calculating step for calculating a geomagnetic change amount that is a change amount of a vector, and the magnetic sensor when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating step is within a predetermined threshold range. Determines the azimuth of the wearer from the acquired geomagnetic vector, and if the geomagnetic change amount is out of the predetermined threshold range, the latest geomagnetism indicating the change amount within the predetermined threshold range. An azimuth determining step of adopting and determining the latest azimuth determined from the vector as the azimuth of the wearer.
また、請求項7に係る発明は、装着者の体の向きとしての方位を決定する方位決定方法をコンピュータに実行させる方位決定プログラムであって、磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出手順と、前記地磁気変化量算出手順によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is an azimuth determination program for causing a computer to execute an azimuth determination method for determining an azimuth as a direction of a wearer's body, and acquires a geomagnetic vector from a magnetic sensor at predetermined time intervals. A geomagnetism change amount calculating procedure for calculating a geomagnetism change amount which is a change amount of the magnitude of the geomagnetic vector at the predetermined time, and the geomagnetism change amount calculated by the geomagnetism change amount calculating procedure is within a predetermined threshold range. Is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and if the amount of change in geomagnetism is outside the range of the predetermined threshold, it is within the range of the predetermined threshold. An azimuth determination procedure that adopts and determines the latest azimuth, which is the azimuth determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change, as the azimuth of the wearer. Characterized in that to execute the computer.
請求項1、6または7の発明によれば、磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出し、算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を装着者の方位として採用して決定するので、地点ごとの地磁気ベクトルの信頼度を判定するためのテーブルを別途保持せずに、地磁気変化量のみで磁気センサの取得した地磁気ベクトルの信頼度を容易に判定でき、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になる。 According to the first, sixth, or seventh aspect of the present invention, a geomagnetic vector is acquired from a magnetic sensor every predetermined time, and a geomagnetic change amount that is a change amount of the geomagnetic vector at the predetermined time is calculated and calculated. When the amount of geomagnetism change is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and when the amount of geomagnetism change is outside the range of the predetermined threshold, Since the latest orientation, which is the orientation determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of geomagnetic change within the predetermined threshold range, is adopted as the wearer's orientation, the reliability of the geomagnetic vector for each point is determined. Without the need for a separate table, the reliability of the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor can be easily determined from the amount of geomagnetic change alone, and the orientation of the wearer's body can be easily determined It is possible to constant.
また、請求項2の発明によれば、加速度センサが取得した加速度情報から装着者の歩行の有無を判定し、算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内であり、かつ、装着者の歩行有と判定された場合は、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、装着者の歩行無と判定された場合は、最新方位を装着者の前記方位として採用して決定するので、例えば、周囲の環境によって磁気センサの取得した地磁気ベクトルの誤差が大きいにも係らず、歩行無であるために地磁気変化量が「0」である場合においても、取得した地磁気ベクトルを採用することを回避することができ、装着者の体の向きの方位を正確に決定することが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, it is determined whether or not the wearer is walking from the acceleration information acquired by the acceleration sensor, the calculated geomagnetic variation is within a predetermined threshold range, and When it is determined that walking is performed, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and if the amount of geomagnetic change is outside the predetermined threshold range, or it is determined that the wearer is not walking In this case, since the latest direction is adopted as the direction of the wearer and determined, for example, the geomagnetism vector acquired by the magnetic sensor is large due to the surrounding environment, but the geomagnetic field Even when the amount of change is “0”, it is possible to avoid using the acquired geomagnetic vector, and it is possible to accurately determine the orientation of the direction of the wearer's body.
また、請求項3の発明によれば、ジャイロセンサから装着者の回転量を取得し、算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲外である場合は、最新方位にジャイロセンサから取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定するので、例えば、地磁気ベクトルの誤差が大きく信頼度が低い際に、装着者の体が回転している場合であっても、最新方位を修正することができ、装着者の体の向きの方位をより正確に決定することが可能になる。 According to the invention of claim 3, the rotation amount of the wearer is acquired from the gyro sensor, and when the calculated geomagnetic change amount is outside the range of the predetermined threshold, it is acquired from the gyro sensor in the latest direction. Since the rotation amount addition azimuth that is the azimuth adding the rotation amount is determined as the wearer's azimuth, for example, when the wearer's body is rotating when the geomagnetic vector error is large and the reliability is low However, the latest orientation can be corrected, and the orientation of the direction of the wearer's body can be determined more accurately.
また、請求項4の発明によれば、加速度センサから重力加速度を検知して装着者の体の傾きを算出し、算出された傾きに基づいて、磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における地磁気変化量として、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出し、水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに設定された所定の閾値と、算出された水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれとに基づいて方位を決定するので、磁気センサの取得した地磁気ベクトルにおいて、周囲の環境によって生じる誤差による信頼度の低下を、水平成分変化量および垂直成分変化量に分けてそれぞれ詳細に判定することができ、装着者の体の向きの方位をより簡易に決定することが可能になる。 According to the invention of claim 4, the gravitational acceleration is detected from the acceleration sensor to calculate the inclination of the wearer's body, and based on the calculated inclination, the horizontal direction of the geomagnetic vector is calculated from the magnetic sensor every predetermined time. The horizontal component change amount and the vertical component change amount are calculated as the horizontal component change amount and the vertical component change amount, respectively. Since the direction is determined based on the predetermined threshold value set for each vertical component change amount and the calculated horizontal component change amount and vertical component change amount respectively, the geomagnetic vector obtained by the magnetic sensor depends on the surrounding environment. Degradation of reliability due to errors that occur can be divided into horizontal component change amount and vertical component change amount, and can be judged in detail. Who made of the orientation of the orientation of the body and more possible to determine in a simple manner.
また、請求項5の発明によれば、気圧センサから装着者が存在する場所の高度を算出し、高度ごとに設定された所定の閾値と、算出された地磁気変化量と、算出された高度とに基づいて前記方位を決定するので、さらに、高度変化にともなう地磁気ベクトルそのものの変化にも容易に対応でき、装着者の体の向きの方位をより簡易かつ正確に決定することが可能になる。 According to the invention of claim 5, the altitude of the place where the wearer is present is calculated from the atmospheric pressure sensor, the predetermined threshold set for each altitude, the calculated geomagnetic variation, and the calculated altitude Therefore, the direction of the wearer's body can be determined more easily and accurately because it is possible to easily cope with a change in the geomagnetic vector itself accompanying a change in altitude.
以下に添付図面を参照して、この発明に係る位置検出携帯端末装置、方位決定方法および方位決定プログラムの実施例を詳細に説明する。なお、以下では、実施例1における位置検出携帯端末装置の概要および特徴、実施例1における位置検出携帯端末装置の構成および処理の手順、実施例1の効果を順に説明し、最後に、他の実施例について説明する。 Exemplary embodiments of a position detection portable terminal device, an azimuth determination method, and an azimuth determination program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, the outline and features of the position detection portable terminal device according to the first embodiment, the configuration and processing procedure of the position detection portable terminal device according to the first embodiment, and the effects of the first embodiment will be described in order. Examples will be described.
[用語の説明]
まず最初に、以下の実施例で用いる主要な用語を説明する。以下の実施例で用いる「磁気センサ」とは、地球の磁界の大きさおよび方向(3軸方向)の情報を含む地磁気ベクトルを取得するセンサのことであり、位置検出携帯端末装置は、「磁気センサ」が取得した地磁気ベクトルの情報に基づいて、当該位置検出携帯端末装置を装着する装着者の体の向きを算出して決定することができる。
[Explanation of terms]
First, main terms used in the following examples will be described. The “magnetic sensor” used in the following examples refers to a sensor that acquires a geomagnetic vector including information on the magnitude and direction (triaxial direction) of the earth's magnetic field. Based on the information of the geomagnetic vector acquired by the “sensor”, it is possible to calculate and determine the direction of the body of the wearer wearing the position detection portable terminal device.
また、「加速度センサ」とは、3軸方向の加速度情報を取得するセンサのことであり、位置検出携帯端末装置は、「加速度センサ」が取得した装着者の体の移動によって生じる3軸方向の加速度情報に基づいて、当該装着者の移動方向(前後左右)および移動距離を算出することができる。例えば、位置検出携帯端末装置は、「加速度センサ」が取得した3軸それぞれの加速度情報の最大値と最小値の差である振幅値に基づいて、移動方向および移動距離を算出することができる。さらに「加速度センサ」は、地球の重力(重力加速度)を取得するセンサでもあり、位置検出携帯端末装置は、「加速度センサ」が取得した重力加速度情報に基づいて、当該位置検出携帯端末装置の傾き、すなわち、当該装着者の体の傾きを算出することができる。 The “acceleration sensor” is a sensor that acquires acceleration information in three axes, and the position detection portable terminal device is a sensor in three axes that is generated by movement of the wearer's body acquired by the “acceleration sensor”. Based on the acceleration information, it is possible to calculate the movement direction (front and rear, left and right) and movement distance of the wearer. For example, the position detection portable terminal device can calculate the movement direction and the movement distance based on the amplitude value that is the difference between the maximum value and the minimum value of the acceleration information of each of the three axes acquired by the “acceleration sensor”. Furthermore, the “acceleration sensor” is also a sensor that acquires the gravity of the earth (gravity acceleration), and the position detection mobile terminal device is based on the gravitational acceleration information acquired by the “acceleration sensor”. That is, the inclination of the wearer's body can be calculated.
また、「気圧センサ」とは、高さ(高度)に応じて変動する気圧を取得するセンサであり、位置検出携帯端末装置は、「気圧センサ」が取得した気圧の値に基づいて、当該位置検出携帯端末装置の存在する高度、すなわち、当該装着者の存在する高度を算出することができる。また、「ジャイロセンサ」とは、回転量(具体的には、単位時間当たりの角速度)を取得するセンサであり、位置検出携帯端末装置は、「磁気センサ」が取得した地磁気ベクトルの情報と同様に、「ジャイロセンサ」が取得した回転量に基づいて、当該位置検出携帯端末装置を装着する装着者の体の向きを算出することができる。 In addition, the “barometric pressure sensor” is a sensor that acquires a barometric pressure that fluctuates according to height (altitude), and the position detection mobile terminal device uses the barometric pressure value acquired by the “barometric pressure sensor” to detect the position. The altitude at which the detected portable terminal device exists, that is, the altitude at which the wearer exists can be calculated. Further, the “gyro sensor” is a sensor that acquires a rotation amount (specifically, angular velocity per unit time), and the position detection portable terminal device is similar to the geomagnetic vector information acquired by the “magnetic sensor”. In addition, based on the rotation amount acquired by the “gyro sensor”, the orientation of the body of the wearer wearing the position detection portable terminal device can be calculated.
[実施例1における位置検出携帯端末装置の概要および特徴]
続いて、図1および図2を用いて、実施例1における位置検出携帯端末装置の主たる特徴を具体的に説明する。図1は、実施例1における位置検出携帯端末装置の概要を説明するための図であり、図2は、実施例1における位置検出携帯端末装置の特徴を説明するための図である。
[Outline and Features of Position Detection Portable Terminal Device in Embodiment 1]
Subsequently, main features of the position detection portable terminal device according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the position detection portable terminal device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a diagram for explaining the features of the position detection portable terminal device according to the first embodiment.
実施例1における位置検出携帯端末装置は、装着者の向きとしての方位と、当該装着者の移動方向および移動距離とに基づいて当該装着者の位置を検出することを概要とする。すなわち、実施例1における位置検出携帯端末装置は、図1の(A)に示すように、装着者の腰などに装着され、当該装着者の向きとしての方位、移動方向および移動距離とに基づいて当該装着者の位置を、自律的に検出する。すなわち、GPS衛星からの信号といった外部装置からの情報を用いることなく、実施例1における位置検出携帯端末装置自身が備える各種センサから取得した情報に基づいて、装着者の位置を、自律的に検出する。 The position detection portable terminal device according to the first embodiment outlines that the position of the wearer is detected based on the orientation as the direction of the wearer and the movement direction and movement distance of the wearer. That is, as shown in FIG. 1A, the position detection portable terminal device according to the first embodiment is worn on the wearer's waist or the like, and is based on the orientation, movement direction, and movement distance as the wearer's orientation. And autonomously detecting the position of the wearer. That is, without using information from an external device such as a signal from a GPS satellite, the position of the wearer is autonomously detected based on information acquired from various sensors included in the position detection mobile terminal device itself in the first embodiment. To do.
例えば、実施例1における位置検出携帯端末装置は、図1の(A)に示すように、「時刻:t1」における装着者の体の向きとしての方位(以下、方位と記す)を、磁気センサが取得した地磁気ベクトルの情報に基づいて、「方位(体の向き):南」として取得し、「時刻:t1」から「時刻:t2」の間における当該装着者の移動方向および移動距離を、加速度センサが取得した装着者の体の移動によって生じる3軸方向の加速度情報に基づいて、「移動方向:前」および「移動距離:Xm」として取得する。ここで、実施例1における位置検出携帯端末装置は、これら方位、移動方向および移動距離の情報を、例えば、装着者の位置情報を管理する管理センターに送信する。そして、当該管理センターは、これらの情報を処理することにより、例えば、図1の(B)に示すように、装着者の位置情報を建物内の見取り図に対応付けた画像を作成して装着者の位置を把握するともに、当該位置検出携帯端末装置に作成した画像を送信する。これにより、位置検出携帯端末装置の装着者も、自分の現在位置を把握することができる。 For example, as shown in FIG. 1A, the position detection portable terminal device according to the first embodiment uses a magnetic sensor as the orientation of the wearer's body at “time: t1” (hereinafter referred to as an orientation). Is acquired as “azimuth (orientation): south” based on the acquired geomagnetic vector information, and the movement direction and movement distance of the wearer between “time: t1” and “time: t2” Based on the acceleration information in the triaxial directions generated by the movement of the wearer's body acquired by the acceleration sensor, it is acquired as “movement direction: front” and “movement distance: Xm”. Here, the position detection portable terminal device according to the first embodiment transmits information on the azimuth, the movement direction, and the movement distance to, for example, a management center that manages the position information of the wearer. Then, the management center processes these pieces of information to create an image in which the position information of the wearer is associated with the floor plan in the building as shown in FIG. And the created image is transmitted to the position detection portable terminal device. Thereby, the wearer of the position detection portable terminal device can also grasp his current position.
なお、本実施例では、携帯端末装置が位置検出のみを専用に行なう場合について説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、本発明を適用したPDA(Personal Digital Assistant)やPC(Personal Computer)などの携帯端末装置が位置検出をさらに行なう場合であってもよい。 In this embodiment, the case where the portable terminal device performs only position detection will be described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a PDA (Personal Digital Assistant) or PC to which the present invention is applied. A mobile terminal device such as (Personal Computer) may further perform position detection.
ここで、本発明は、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になることに主たる特徴がある。この主たる特徴について簡単に説明すると、実施例1における位置検出携帯端末装置は、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサおよび気圧センサを備え、これら各種センサから取得した情報から方位決定に用いるデータを検出する。具体的には、気圧センサから取得した気圧の値に基づいて、装着者の存在する高度を算出する(図2の(A)の(1)および図2の(B)参照)。また、加速度センサから取得した重力加速度情報に基づいて、当該位置検出携帯端末装置の傾き、すなわち、当該装着者の体の傾きを算出する(図2の(A)の(2)および図2の(B)参照)。また、磁気センサから地磁気ベクトルの情報を取得し(図2の(A)の(3)参照)、ジャイロセンサから装着者の体の回転量を取得する(図2の(A)の(4)参照)。なお、加速度センサが取得した3軸方向の加速度情報に基づいて、当該装着者の歩行の有無も判定するが(図2の(A)の(2)参照)、これについては後述する。 Here, the present invention is mainly characterized in that it is possible to easily determine the orientation as the orientation of the wearer's body. This main feature will be briefly described. The position detection portable terminal device according to the first embodiment includes an acceleration sensor, a gyro sensor, a magnetic sensor, and an atmospheric pressure sensor, and detects data used for azimuth determination from information acquired from these various sensors. . Specifically, the altitude at which the wearer is present is calculated based on the pressure value acquired from the pressure sensor (see (1) in FIG. 2A and (B) in FIG. 2). Further, based on the gravitational acceleration information acquired from the acceleration sensor, the inclination of the position detection portable terminal device, that is, the inclination of the wearer's body is calculated ((2) in FIG. 2 (A) and FIG. 2). (See (B)). Further, information on the geomagnetic vector is acquired from the magnetic sensor (see (3) in FIG. 2A), and the rotation amount of the wearer's body is acquired from the gyro sensor ((4) in FIG. 2A). reference). It should be noted that the presence or absence of the wearer's walking is also determined based on the triaxial acceleration information acquired by the acceleration sensor (see (2) in FIG. 2A), which will be described later.
そして、実施例1における位置検出携帯端末装置は、磁気センサから所定の時間ごとに取得した地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する。その際、実施例1における位置検出携帯端末装置は、図2の(B)に示すように、算出された当該位置検出携帯端末装置(当該装着者の体)の傾きに基づいて、所定の時間ごと(例えば、2秒ごと)に地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における(例えば、2秒間における)地磁気変化量として、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出する。 And the position detection portable terminal device in Example 1 calculates the amount of geomagnetism change that is the amount of change in the magnitude of the geomagnetic vector acquired from the magnetic sensor every predetermined time. At that time, as shown in FIG. 2B, the position detection portable terminal device according to the first embodiment performs a predetermined time based on the calculated inclination of the position detection portable terminal device (the body of the wearer). The horizontal component and the vertical component of the geomagnetic vector are acquired every time (for example, every 2 seconds), and the amount of change in the horizontal and vertical components of the geomagnetic vector is obtained as the amount of change in the geomagnetic vector for the predetermined time (for example, in 2 seconds). Each horizontal component change amount and vertical component change amount is calculated.
例えば、図2の(C)に示すように、「時刻:t1」での地磁気ベクトルにおける「水平成分」が「H(t1)」であり、「垂直成分」が「P(t1)」であり、さらに所定の時間後の「時刻:t2」での地磁気ベクトルにおける「水平成分」が「H(t2)」であり、「垂直成分」が「P(t2)」であった場合、実施例1における位置検出携帯端末装置は、「時刻:t2」における「水平成分変化量」として「|H(t2)−H(t1)|=h(t2)」を算出し、「時刻:t2」における「垂直成分変化量」として「|P(t2)−P(t1)|=p(t2)」を算出する。 For example, as shown in FIG. 2C, the “horizontal component” in the geomagnetic vector at “time: t1” is “H (t1)”, and the “vertical component” is “P (t1)”. Further, when the “horizontal component” in the geomagnetic vector at “time: t2” after a predetermined time is “H (t2)” and the “vertical component” is “P (t2)”, Example 1 The position detection portable terminal device in FIG. 6 calculates “| H (t2) −H (t1) | = h (t2)” as “horizontal component change amount” at “time: t2”, and “ “| P (t2) −P (t1) | = p (t2)” is calculated as “vertical component change amount”.
そして、実施例1における位置検出携帯端末装置は、判定された歩行の有無と、算出された高度と、地磁気変化量として算出された水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれと、水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに対して予め高度ごとに設定された所定の閾値とに基づいて、装着者の方位を決定する。具体的には、「装着者の歩行有」と判定され、かつ、水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内であり、かつ、垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内である場合には、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定する。また、水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外、または、垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外である場合、および、「装着者の歩行無」と判定された場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位にジャイロセンサから取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定する。 The position detection portable terminal device according to the first embodiment includes the determined presence / absence of walking, the calculated altitude, the horizontal component change amount and the vertical component change amount calculated as the geomagnetic change amount, and the horizontal component change amount. The orientation of the wearer is determined based on a predetermined threshold value set for each altitude in advance for each of the vertical component change amounts. Specifically, it is determined that “the wearer is walking”, the horizontal component change amount is within a predetermined threshold set for the calculated altitude, and the vertical component change amount is calculated. If it is within a predetermined threshold set for the altitude, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor. Further, when the horizontal component change amount is outside a predetermined threshold set for the calculated altitude, or the vertical component change amount is outside the predetermined threshold set for the calculated altitude, and Rotation acquired from the gyro sensor in the latest azimuth, which is the azimuth determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change in geomagnetism within the predetermined threshold range when it is determined that the wearer does not walk The rotation amount addition azimuth that is the azimuth obtained by adding the amount is determined as the azimuth of the wearer.
例えば、実施例1における位置検出携帯端末装置は、水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに対して予め高度ごとに設定された所定の閾値として、図2の(C)に示すように、「高度:第四範囲」に対応付けた閾値として「水平成分変化量閾値:H4」および「垂直成分変化量閾値:P4」などを記憶している。ここで、図2の(C)に示す「高度:第一範囲」や「高度:第四範囲」は、例えば、「高度:20m」ごとに設定された範囲であり、「高度:第一範囲」は、地表からの高度が「0mから20m」の範囲を示しており、「高度:第四範囲」は、地表からの高度が「60mから80m」の範囲を示しているとする。 For example, as shown in FIG. 2C, the position detection portable terminal device according to the first embodiment uses a predetermined threshold set in advance for each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount as shown in FIG. “Horizontal component change threshold value: H4”, “vertical component change threshold value: P4”, and the like are stored as threshold values associated with “altitude: fourth range”. Here, “altitude: first range” and “altitude: fourth range” shown in FIG. 2C are ranges set for each “altitude: 20 m”, for example, “altitude: first range”. "Indicates a range where the altitude from the ground surface is" 0 m to 20 m ", and" altitude: the fourth range "indicates a range where the altitude from the ground surface is" 60 m to 80 m ".
そして、「時刻:t2」における装着者の高度が、例えば、「65m」と算出された場合、実施例1における位置検出携帯端末装置は、図2の(C)に示すように、「時刻:t2」における「水平成分変化量:h(t2)」と「水平成分変化量閾値:H4」とを比較し、「時刻:t2」における「垂直成分変化量:p(t2)」と「垂直成分変化量閾値:P4」とを比較して、以下の3つの場合それぞれにおいて、方位を決定する。すなわち、加速度センサから取得した3軸の加速度情報から「時刻:t2」における「装着者の歩行有」と判定され、かつ、「水平成分変化量:h(t2)」が「水平成分変化量閾値:H4」以下であり、かつ、「垂直成分変化量:p(t2)」が「垂直成分変化量閾値:P4」以下である場合には、磁気センサが「時刻:t2」に取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定する(図2の(D)の(5)参照)。 When the altitude of the wearer at “time: t2” is calculated to be “65 m”, for example, the position detection portable terminal device according to the first embodiment, as shown in FIG. “Horizontal component change amount: h (t2)” at “t2” and “horizontal component change amount threshold value: H4” are compared, and “vertical component change amount: p (t2)” and “vertical component at“ time: t2 ”are compared. Compared with “change amount threshold value: P4”, the orientation is determined in each of the following three cases. That is, it is determined that “the wearer is walking” at “time: t2” from the triaxial acceleration information acquired from the acceleration sensor, and “horizontal component change amount: h (t2)” is “horizontal component change amount threshold value”. : H4 "or less and" vertical component change amount: p (t2) "is" vertical component change amount threshold value: P4 "or less, the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor at" time: t2 " The orientation of the wearer is determined from (see (5) of FIG. 2D).
また、「水平成分変化量:h(t2)」が「水平成分変化量閾値:H4」より大きい、または、「垂直成分変化量:p(t2)」が「垂直成分変化量閾値:P4」より大きい場合、もしくは、加速度センサから取得した3軸の加速度情報から「時刻:t2」における「装着者の歩行有」と判定された場合は、閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位にジャイロセンサから取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定する(図2の(D)の(6)および(7)参照)。ここで、例えば、「時刻:t1」おける「水平成分変化量」が「水平成分変化量閾値:H4」以下であり、かつ、「時刻:t1」における「垂直成分変化量」が「垂直成分変化量閾値:P4」以下であったので、磁気センサが「時刻:t1」に取得した地磁気ベクトルから装着者の方位として「南」が決定されていた場合(図2の(C)参照)、最新方位としての「南」にジャイロセンサから取得された回転量(例えば、45度)を加算した方位である回転量加算方位(例えば、南西)を装着者の方位として決定する。 Also, “horizontal component change amount: h (t2)” is larger than “horizontal component change amount threshold value: H4”, or “vertical component change amount: p (t2)” is more than “vertical component change amount threshold value: P4”. If it is large, or if it is determined that “the wearer is walking” at “time: t2” from the triaxial acceleration information acquired from the acceleration sensor, the latest geomagnetism that indicates the amount of change in geomagnetism within the threshold range. The rotation amount addition azimuth that is the azimuth obtained by adding the rotation amount acquired from the gyro sensor to the latest azimuth determined from the vector is determined as the wearer's azimuth ((6) and (6) in FIG. 7)). Here, for example, the “horizontal component change amount” at “time: t1” is equal to or less than “horizontal component change amount threshold value: H4”, and the “vertical component change amount” at “time: t1” is “vertical component change”. Since the quantity threshold value is “P4” or less, “South” is determined as the wearer's orientation from the geomagnetic vector acquired at “time: t1” by the magnetic sensor (see FIG. 2C). A rotation amount addition azimuth (for example, southwest), which is a azimuth obtained by adding the rotation amount (for example, 45 degrees) acquired from the gyro sensor to “south” as the azimuth, is determined as the direction of the wearer.
なお、本実施例では、地磁気変化量として、水平成分変化量および垂直成分変化量を分割してそれぞれ算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より簡潔に、地磁気変化量として、地磁気ベクトルそのものの大きさの変化量のみを算出する場合であってもよい。この場合、地磁気ベクトルの大きさの変化量に対する閾値を1種類のみ保持し、当該閾値に基づいて方位を決定する。例えば、地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、最新方位を装着者の方位として採用して決定したり、最新方位に取得された回転量を加算して装着者の方位を決定したりしてもよい。 In the present embodiment, the case where the horizontal component change amount and the vertical component change amount are separately calculated as the geomagnetic change amount has been described, but the present invention is not limited to this, and more simply, As the geomagnetic change amount, only the change amount of the magnitude of the geomagnetic vector itself may be calculated. In this case, only one type of threshold for the amount of change in the magnitude of the geomagnetic vector is held, and the azimuth is determined based on the threshold. For example, when the geomagnetic change amount is within a predetermined threshold range, the wearer's orientation is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and when the geomagnetic change amount is outside the predetermined threshold range, The latest azimuth may be adopted as the wearer's azimuth, or may be determined by adding the rotation amount acquired to the latest azimuth.
また、地磁気ベクトルそのものの大きさの変化量のみを算出する場合においても、歩行の有無をさらに判定し、地磁気変化量が所定の閾値の範囲内であり、かつ、装着者の歩行有と判定された場合は、磁気センサが取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、装着者の歩行無と判定された場合は、最新方位を装着者の方位として採用して決定したり、最新方位に取得された回転量を加算して装着者の方位を決定したりしてもよい。 Even when only the magnitude change in the magnitude of the geomagnetic vector itself is calculated, the presence / absence of walking is further determined, the geomagnetic change is within a predetermined threshold range, and it is determined that the wearer is walking. If the wearer's azimuth is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor and the geomagnetic change amount is outside the predetermined threshold range, or if the wearer is determined not to walk, The latest azimuth may be adopted as the wearer's azimuth, or may be determined by adding the rotation amount acquired to the latest azimuth.
このようなことから、実施例1における位置検出携帯端末装置は、地点ごとの地磁気ベクトルの信頼度を判定するためのテーブルを別途保持せずに、地磁気変化量のみで磁気センサの取得した地磁気ベクトルの信頼度を容易に判定でき、上記した主たる特徴の通り、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になる。なお、実施例1における位置検出携帯端末装置は、装着者の方位を決定した後、決定された方位と、加速度センサから取得した3軸の加速度情報から算出した移動方向および移動距離とを、装着者の位置情報を管理する管理センターに送信し、管理センターが当該装着者の位置を検出するが、本発明はこれに限定されるものではなく、位置検出携帯端末装置そのものが、方位、移動方向および移動距離から当該装着者の位置を検出する場合であってもよい。 For this reason, the position detecting portable terminal device according to the first embodiment does not separately maintain a table for determining the reliability of the geomagnetic vector for each point, and the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor based only on the geomagnetic change amount. It is possible to easily determine the reliability of the wearer, and as described above, the orientation of the wearer's body can be easily determined. In addition, after the position detection portable terminal device in Example 1 determines the wearer's azimuth, the determined azimuth and the movement direction and the movement distance calculated from the triaxial acceleration information acquired from the acceleration sensor are mounted. The position information of the wearer is transmitted to the management center, and the management center detects the position of the wearer. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the position of the wearer may be detected from the movement distance.
[実施例1における位置検出携帯端末装置の構成]
次に、図3〜9を用いて、実施例1における位置検出携帯端末装置を説明する。図3は、実施例1における位置検出携帯端末装置の構成を示すブロック図であり、図4は、加速度センサの出力例を説明するための図であり、図5は、磁気センサの出力例を説明するための図であり、図6は、気圧センサの出力例を説明するための図であり、図7は、ジャイロセンサの出力例を説明するための図であり、図8は、閾値記憶部を説明するための図であり、図9は、地磁気変化量記憶部を説明するための図である。
[Configuration of Position Detection Portable Terminal Device in Embodiment 1]
Next, the position detection portable terminal device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the position detection portable terminal device according to the first embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining an output example of the acceleration sensor, and FIG. 5 is an output example of the magnetic sensor. FIG. 6 is a diagram for explaining an output example of the atmospheric pressure sensor, FIG. 7 is a diagram for explaining an output example of the gyro sensor, and FIG. 8 is a threshold storage. FIG. 9 is a diagram for explaining the geomagnetism change storage unit.
図3に示すように、実施例1における位置検出携帯端末装置10は、通信制御部11と、表示部12と、加速度センサ13と、磁気センサ14と、気圧センサ15と、ジャイロセンサ16と、入出力制御I/F部17と、記憶部20と、処理部30とから構成され、管理センター100と、例えば、無線通信によって接続される。
As illustrated in FIG. 3, the position detection portable
管理センター100は、位置検出携帯端末装置10の装着者の位置情報を管理する。すなわち、管理センター100は、位置検出携帯端末装置10から受信した方位、移動方向および移動距離の情報を処理することにより、例えば、図1の(B)に示すように、装着者の位置情報を建物内の見取り図に対応付けた画像を作成して装着者の位置を把握するとともに、作成した画像を位置検出携帯端末装置10に送信する。
The management center 100 manages the position information of the wearer of the position detection portable
通信制御部11は、他の装置との通信を制御し、特に本発明に密接に関連するものとしては、後述する方位決定部30gによって決定された装着者の方位と、後述する位置検出部30hによって検出された装着者の移動方向および移動距離とを管理センター100に転送したり、管理センター100において作成された装着者の位置情報を建物内の見取り図に対応付けた画像などを後述する表示部12に転送したりする。また、管理センター100から受信した各種センサのオフセット値およびゲイン値を後述する設定パラメータ記憶部20aに転送したり、管理センター100から受信した設定閾値を後述する閾値記憶部20eに転送したりする。
The communication control unit 11 controls communication with other devices, and particularly as closely related to the present invention, the wearer's azimuth determined by the
表示部12は、各種の情報を出力し、特に本発明に密接に関連するものとしては、管理センター100から受信した装着者の位置情報を建物内の見取り図に対応付けた画像などを、液晶ディスプレイに表示したりする。
The
加速度センサ13は、3軸方向の加速度情報を取得し、さらに、地球の重力(重力加速度)を取得する。例えば、図4に示すように、装着者の体に対する3軸(X軸、Y軸およびZ軸)ごとの加速度(単位:G)を、単位時間あたりの時系列で取得する。
The
磁気センサ14は、地球の磁界の大きさおよび方向(3軸方向)の情報を含む地磁気ベクトルの情報を取得する。例えば、図5に示すように、地磁気ベクトルそのものの大きさである「磁気の大きさ」や、後述する重力加速度検出部30cが検出した装着者の体の傾きに基づいて算出された地磁気ベクトルの水平成分の大きさである「磁気水平成分」および垂直成分の大きさである「磁気垂直成分」を、単位時間あたりの時系列で取得する。
The
気圧センサ15は、高さ(高度)に応じて変動する気圧を取得する。例えば、位置検出携帯端末装置10の装着者が建物内の階段を下降している(高度が減少している)場合、図6に示すように、気圧センサ15の単位時間あたりの時系列で取得した出力結果から、時間経過に応じて、気圧(単位:Hpa)が上昇していることがわかる。
The
ジャイロセンサ16は、回転量を取得する。例えば、図7に示すように、ジャイロセンサ16が取得した回転量から、装着者の方位(単位:度)を時系列に応じて出力する。なお、図7において、「0度」は「北」を、「90度」は「東」を、「180度」は「南」を、「270度」は「西」を示している。また、図7においては、磁気センサ14の取得した地磁気ベクトルの情報を、装着者の方位(単位:度)として時系列に応じて出力した場合も併せて示している。
The
記憶部20は、各種処理に必要なデータおよびプログラムを格納し、特に本発明に密接に関連するものとしては、図3に示すように、設定パラメータ記憶部20aと、センサ情報記憶部20bと、方位決定用検出情報記憶部20cと、地磁気変化量記憶部20dと、閾値記憶部20eと、決定方位記憶部20fとを備える。
The
設定パラメータ記憶部20aは、各種センサごとに設定されたパラメータであるオフセット値およびゲイン値を記憶する。すなわち、設定パラメータ記憶部20aは、位置検出携帯端末装置10に備えられる加速度センサ13、磁気センサ14、気圧センサ15およびジャイロセンサ16それぞれのオフセット値およびゲイン値を記憶する。ここで、オフセット値およびゲイン値とは、センサが取得したアナログ情報をデジタル情報に変換する際に用いられる補正用のパラメータである。オフセット値は、ゼロ点補正を行なうためのパラメータである。また、ゲイン値は、個々のセンサごとの取得した値において生じる「ばらつき」を補正するためのパラメータであり、オフセット値によって補正された値にゲイン値を掛け合わせることにより、正確な値を算出する。例えば、加速度センサ13が地表において取得した重力加速度の情報をオフセット値およびゲイン値によって補正することで、正確な値である「1G」を取得することができる。
The setting
閾値記憶部20eは、水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに対して高度ごとに設定された所定の閾値を記憶する。具体的には、図8に示すように、「高度:第四範囲」に対応付けた閾値として「水平成分変化量閾値:H4」および「垂直成分変化量閾値:P4」などを記憶している。例えば、「高度:第四範囲」に対応する「水平成分変化量閾値」を「5(単位:μT、マイクロテスラ)」として記憶し、「高度:第四範囲」に対応する「垂直成分変化量閾値」を「5(単位:μT、マイクロテスラ)」として記憶したりする。ここで、図8に示す「高度:第一範囲」や「高度:第四範囲」は、例えば、「高度:20m」ごとに設定された範囲であり、「高度:第一範囲」は、地表からの高度が「0mから20m」の範囲を示しており、「高度:第四範囲」は、地表からの高度が「60mから80m」の範囲を示しているとする。
The
センサ情報記憶部20bは、後述するセンサ情報取得部30aが取得した情報を記憶し、方位決定用検出情報記憶部20cは、後述する「高度検出部30b、重力加速度検出部30c、歩行検出部30dおよび回転量検出部30e」が検出した結果それぞれを記憶し、地磁気変化量記憶部20dは、後述する地磁気変化量算出部30fが算出した結果を記憶し、決定方位記憶部20fは、後述する方位決定部30gが決定した装着者の方位を記憶する。なお、これらについては後に詳述する。
The sensor
処理部30は、OS(Operating System)などの制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行し、特に本発明に密接に関連するものとしては、図3に示すように、センサ情報取得部30aと、高度検出部30bと、重力加速度検出部30cと、歩行検出部30dと、回転量検出部30eと、地磁気変化量算出部30fと、方位決定部30gと、位置検出部30hとを備える。ここで、高度検出部30bは、特許請求の範囲に記載の「高度算出手段」に対応し、重力加速度検出部30cは、同じく「傾き算出手段」に対応し、歩行検出部30dは、同じく「歩行判定手段」に対応し、回転量検出部30eは、同じく「回転量取得手段」に対応し、地磁気変化量算出部30fは、同じく「地磁気変化量算出手段」に対応し、方位決定部30gは、同じく「方位決定手段」に対応する。
The
センサ情報取得部30aは、各種センサ(加速度センサ13、磁気センサ14、気圧センサ15およびジャイロセンサ16)それぞれに設定された時間ごとに、各種センサからアナログ情報を取得し、設定パラメータ記憶部20aが記憶する各種センサごとに設定されたパラメータであるオフセット値およびゲイン値を用いて、取得したアナログ情報をデジタル情報に変換する。そして、センサ情報取得部30aは、変換したデータをセンサ情報記憶部20bに格納する。例えば、加速度センサ13に設定された時間が経過した場合に、加速度センサ13から取得したアナログ情報を、設定パラメータ記憶部20aが記憶する加速度センサ13のオフセット値およびゲイン値を用いて、デジタル情報に変換する。
The sensor information acquisition unit 30a acquires analog information from various sensors for each time set in each of the various sensors (
高度検出部30bは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに気圧センサ15から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報」を用いて、装着者が存在する高度を算出し、その結果を方位決定用検出情報記憶部20cに格納する。
The altitude detection unit 30b calculates the altitude at which the wearer is present using “digital information converted from analog information acquired from the
重力加速度検出部30cは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに加速度センサ13から取得したアナログ情報(重力加速度情報)から変換されたデジタル情報」を用いて、装着者の傾きを算出し、その結果を方位決定用検出情報記憶部20cに格納する。
The gravitational acceleration detection unit 30c calculates the inclination of the wearer using “digital information converted from analog information (gravity acceleration information) acquired from the
歩行検出部30dは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに加速度センサ13から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報(3軸の加速度情報)」を用いて、装着者の歩行の有無を判定し、その結果を方位決定用検出情報記憶部20cに格納する。
The walking
回転量検出部30eは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとにジャイロセンサ16から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報(回転量情報)」を用いて、装着者の体の回転量を算出し、その結果を方位決定用検出情報記憶部20cに格納する。
The rotation
地磁気変化量算出部30fは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに磁気センサ14から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報(地磁気ベクトル情報)」を用いて、地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出し、その結果を地磁気変化量記憶部20dに格納する。その際、地磁気変化量算出部30fは、方位決定用検出情報記憶部20cが記憶する装着者の傾きに基づいて、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、所定の時間における(例えば、2秒間における)地磁気変化量として、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出する。例えば、「時刻:t1」での地磁気ベクトルにおける「水平成分」が「H(t1)」であり、「垂直成分」が「P(t1)」であり、さらに所定の時間後の「時刻:t2」での地磁気ベクトルにおける「水平成分」が「H(t2)」であり、「垂直成分」が「P(t2)」であった場合、地磁気変化量算出部30fは、「時刻:t2」における「水平成分変化量」として「|H(t2)−H(t1)|=h(t2)」を算出し、「時刻:t2」における「垂直成分変化量」として「|P(t2)−P(t1)|=p(t2)」を算出する。
The geomagnetism change amount calculation unit 30f uses the “digital information (geomagnetic vector information) converted from the analog information acquired from the
ここで、地磁気変化量記憶部20dは、図9の(A)に示すように、例えば、前回水平成分として、「時刻:t1」における「水平成分:H(t1)」を、また、前回垂直成分として、「時刻:t1」における「垂直成分:P(t1)」を記憶している。そして、地磁気変化量算出部30fは、センサ情報記憶部20bが記憶する「時刻:t2」における地磁気ベクトル情報と装着者の傾きとに基づいて、「水平成分:H(t2)」および「垂直成分:P(t2)」を算出し、さらに、図9の(A)に示す地磁気変化量記憶部20dを参照して、「時刻:t2」における「水平成分変化量:h(t2)」および「時刻:t2」における「垂直成分変化量:p(t2)」を算出し、その結果を、「今回水平成分:H(t2)」および「今回垂直成分:P(t2)」とともに格納する(図9の(B)参照)。また、地磁気変化量算出部30fは、後述する方位決定部30gによって装着者の方位が決定された後は、今回水平成分および今回垂直成分のデータを、前回水平成分および前回垂直成分のデータとして地磁気変化量記憶部20dに再格納する。すなわち、図9の(C)に示すように、前回水平成分として、「時刻:t2」における「水平成分:H(t2)」を、また、前回垂直成分として、「時刻:t2」における「垂直成分:P(t2)」を地磁気変化量記憶部20dに再格納する。
Here, as shown in FIG. 9A, for example, the geomagnetism change
方位決定部30gは、方位決定用検出情報記憶部20cが記憶する「判定された装着者の歩行の有無」と、「算出された高度」と、地磁気変化量記憶部20dが記憶する「水平成分変化量および垂直成分変化量」と、閾値記憶部20eが記憶する「水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに対して予め高度ごとに設定された所定の閾値」とに基づいて、装着者の方位を決定し、その結果を決定方位記憶部20fに格納する。具体的には、方位決定部30gは、方位決定用検出情報記憶部20cおよび閾値記憶部20eが記憶する情報を参照して、「装着者の歩行有」であり、かつ、「水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内」であり、かつ、「垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内」である場合には、センサ情報記憶部20bが記憶する磁気センサ14が取得した地磁気ベクトルのデジタル情報から装着者の方位を決定する。
The
また、方位決定部30gは、方位決定用検出情報記憶部20cおよび閾値記憶部20eが記憶する情報を参照して、「水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外」、または、「垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外」である場合、および、「装着者の歩行無」である場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位にジャイロセンサ16から取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定する。なお、地磁気ベクトルから算出されて決定された方位(最新方位)と、最新方位に回転量を加算した方位(回転量加算方位)とは、決定方位記憶部20fにおいて、それぞれ区別されて格納される。
Further, the
例えば、方位決定部30gは、「時刻:t2」における装着者の高度が、例えば、「65m」と算出された場合、「時刻:t2」における「水平成分変化量:h(t2)」と、図8に示す「水平成分変化量閾値:H4」とを比較し、「時刻:t2」における「垂直成分変化量:p(t2)」と、図8に示す「垂直成分変化量閾値:P4」とを比較して、以下の3つの場合それぞれにおいて、方位を決定する。すなわち、加速度センサ13から取得した3軸の加速度情報から「時刻:t2」における「装着者の歩行有」と判定され、かつ、「水平成分変化量:h(t2)」が「水平成分変化量閾値:H4」以下であり、かつ、「垂直成分変化量:p(t2)」が「垂直成分変化量閾値:P4」以下である場合には、磁気センサ14が「時刻:t2」に取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定する。
For example, when the wearer's altitude at “time: t2” is calculated to be “65 m”, for example, the
また、「水平成分変化量:h(t2)」が「水平成分変化量閾値:H4」より大きい、または、「垂直成分変化量:p(t2)」が「垂直成分変化量閾値:P4」より大きい場合、もしくは、加速度センサ13から取得した3軸の加速度情報から「時刻:t2」における「装着者の歩行有」と判定された場合は、決定方位記憶部20fを参照して、最新方位にジャイロセンサ16から取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定する。例えば、「時刻:t1」において決定された方位(南)が「最新方位」として決定方位記憶部20fに格納されている場合は、「最新方位」としての「南」にジャイロセンサ16から取得された回転量(例えば、45度)を加算した方位である回転量加算方位(例えば、南西)を装着者の方位として決定する。
Also, “horizontal component change amount: h (t2)” is larger than “horizontal component change amount threshold value: H4”, or “vertical component change amount: p (t2)” is more than “vertical component change amount threshold value: P4”. If it is large, or if it is determined that “the wearer is walking” at “time: t2” from the triaxial acceleration information acquired from the
位置検出部30hは、センサ情報記憶部20bが記憶する加速度センサ13から取得したデジタル情報に基づいて、例えば、「時刻:t1」から「時刻:t2」の間の装着者の移動方向および移動距離を算出し、算出した移動方向および移動距離を、決定方位記憶部20fが記憶する「時刻:t2」における装着者の方位とともに、通信制御部11を介して、管理センター100に送信する。
The
[実施例1における位置検出携帯端末装置による処理の手順]
次に、図10〜12を用いて、実施例1における位置検出携帯端末装置10による処理を説明する。図10は、実施例1における位置検出携帯端末装置の各種センサから情報を取得する処理を説明するための図であり、図11は、実施例1における位置検出携帯端末装置の方位決定処理を説明するための図であり、図12は、実施例1における位置検出携帯端末装置の位置検出処理を説明するための図である。
[Procedure for Processing by Position Detection Portable Terminal Device in Embodiment 1]
Next, processing by the position detection portable
[実施例1における位置検出携帯端末装置の各種センサから情報を取得する処理の手順]
図10に示すように、まず、実施例1における位置検出携帯端末装置10は、センサごとに設定された時間が経過すると(ステップS1001肯定)、センサ情報取得部30aは、設定時間が経過したセンサから情報を取得し、情報を受信したセンサにおいて設定されているオフセット値およびゲイン値を参照して、受信したアナログ情報からデジタル情報に変換する(ステップS1002)。例えば、センサ情報取得部30aは、加速度センサ13に設定された時間が経過した場合に、加速度センサ13から取得したアナログ情報を、設定パラメータ記憶部20aが記憶する加速度センサ13のオフセット値およびゲイン値を用いて、デジタル情報に変換する。
[Procedure for Processing to Acquire Information from Various Sensors of Position Detection Portable Terminal Device in Embodiment 1]
As shown in FIG. 10, first, when the time set for each sensor in the position detection portable
そして、センサ情報取得部30aは、変換したデジタル情報をセンサ情報記憶部20bに格納して(ステップS1003)、処理を終了する。
And the sensor information acquisition part 30a stores the converted digital information in the sensor
[実施例1における位置検出携帯端末装置の方位決定処理の手順]
図11に示すように、まず、実施例1における位置検出携帯端末装置10は、位置検出用に設定された時間(例えば、2秒)が経過すると(ステップS1101肯定)、高度検出部30bは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに気圧センサ15から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報」を用いて、装着者が存在する高度を算出する(ステップS1102)。
[Procedure for Direction Determination Processing of Position Detection Portable Terminal Device in Embodiment 1]
As shown in FIG. 11, first, when the time (for example, 2 seconds) set for position detection elapses in the position detection portable
そして、重力加速度検出部30cは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに加速度センサ13から取得したアナログ情報(重力加速度情報)から変換されたデジタル情報」を用いて、装着者の傾きを算出する(ステップS1103)。
Then, the gravitational acceleration detection unit 30c uses the “digital information converted from the analog information (gravity acceleration information) acquired from the
続いて、地磁気変化量算出部30fは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに磁気センサ14から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報(地磁気ベクトル情報)」と、方位決定用検出情報記憶部20cが記憶する装着者の傾きに基づいて、所定の時間ごと(例えば、2秒ごと)に地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における(例えば、2秒間における)地磁気変化量として、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出する(ステップS1104)。
Subsequently, the geomagnetism change amount calculation unit 30f stores “digital information converted from analog information acquired from the
そののち、歩行検出部30dは、センサ情報記憶部20bが記憶する「設定時間ごとに加速度センサ13から取得したアナログ情報から変換されたデジタル情報(3軸の加速度情報)」を用いて、装着者の歩行の有無を判定する(ステップS1105)。
After that, the walking
さらに、方位決定部30gは、地磁気変化量算出部30fが算出した地磁気変化量、すなわち水平成分変化量および垂直成分変化量が、閾値記憶部20eが記憶する閾値内であるか否かを判定する(ステップS1106)。
Furthermore, the
そして、方位決定部30gは、地磁気変化量算出部30fが算出した水平成分変化量および垂直成分変化量ともに閾値記憶部20eが記憶する閾値内である場合には(ステップS1106肯定)、歩行検出部30dによって装着者が歩行しているとされているか否かを判定する(ステップS1107)。
Then, when both the horizontal component change amount and the vertical component change amount calculated by the geomagnetic change amount calculation unit 30f are within the threshold value stored in the threshold
さらに、方位決定部30gは、歩行検出部30dによって装着者が歩行していると判定されている場合には(ステップS1107肯定)、磁気センサ14から取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定して(ステップS1108)、処理を終了する。
Furthermore, when it is determined by the walking
これに反して、方位決定部30gは、地磁気変化量算出部30fが算出した水平成分変化量または垂直成分変化量が、閾値記憶部20eが記憶する閾値外である場合(ステップS1106否定)、および、装着者が歩行していない場合には(ステップS1107否定)、最新方位に、回転量検出部30eが算出した装着者の体の回転量を加算して(回転量加算方位)、装着者の方位を決定し(ステップS1109)、処理を終了する。
On the other hand, the
[実施例1における実施例1における位置検出携帯端末装置の位置検出処理の手順]
図12に示すように、まず、実施例1における位置検出携帯端末装置10は、方位決定部30gによって装着者の体の向きとしての方位が決定されると(ステップS1201肯定)、位置検出部30hは、センサ情報記憶部20bが記憶する加速度センサ13から取得したデジタル情報に基づいて、装着者の移動方向を算出する(ステップS1202)。
[Procedure for Position Detection Processing of Position Detection Portable Terminal Device in
As shown in FIG. 12, first, in the position detection portable
そして、位置検出部30hは、センサ情報記憶部20bが記憶する加速度センサ13から取得したデジタル情報に基づいて、装着者の移動距離を算出する(ステップS1203)。
Then, the
さらに、位置検出部30hは、決定方位記憶部20fが記憶する装着者の方位と、算出された移動方向および移動距離とを、通信制御部11を介して、管理センター100に送信する(ステップS1204)。
Furthermore, the
そののち、位置検出携帯端末装置10は、管理センター100から装着者の位置情報(例えば、装着者の位置情報を建物内の見取り図に対応付けた画像)を受信すると(ステップS1205肯定)、表示部12が備える液晶ディスプレイに、当該位置情報を表示して(ステップS1206)、処理を終了する。
After that, when the position detection portable
[実施例1の効果]
上記したように、実施例1によれば、気圧センサ15から装着者が存在する場所の高度を算出し、加速度センサ13から重力加速度を検知して装着者の体の傾きを算出し、同じく、加速度センサ13が取得した加速度情報から装着者の歩行の有無を判定する。そして、磁気センサ14から所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出するが、その際、算出された傾きに基づいて、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における地磁気変化量として、地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出する。そして、判定された歩行の有無と、算出された高度と、地磁気変化量として算出された水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれと、水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれに対して予め高度ごとに設定された所定の閾値とに基づいて、装着者の方位を決定する。すなわち、「装着者の歩行有」と判定され、かつ、水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内であり、かつ、垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値内である場合には、磁気センサ14が取得した地磁気ベクトルから装着者の方位を決定する。また、水平成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外、または、垂直成分変化量が、算出された高度に対して設定された所定の閾値外である場合、および、「装着者の歩行無」と判定された場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位にジャイロセンサ16から取得された回転量を加算した方位である回転量加算方位を装着者の方位として決定する。
[Effect of Example 1]
As described above, according to the first embodiment, the altitude of the place where the wearer is present is calculated from the
このようなことから、地点ごとの地磁気ベクトルの信頼度を判定するためのテーブルを別途保持せずに、地磁気変化量のみで磁気センサの取得した地磁気ベクトルの信頼度を容易に判定でき、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になる。また、例えば、周囲の環境によって磁気センサの取得した地磁気ベクトルの誤差が大きいにも係らず、歩行無であるために地磁気変化量が「0」である場合においても、取得した地磁気ベクトルを採用することを回避することができ、装着者の体の向きの方位を正確に決定することが可能になる。また、歩行無でありながら、装着者の体が回転している場合であっても、最新方位を修正することができ、装着者の体の向きの方位をより正確に決定することが可能になる。また、磁気センサ14の取得した地磁気ベクトルにおいて、周囲の環境によって生じる誤差による信頼度の低下を、水平成分変化量および垂直成分変化量に分けてそれぞれ詳細に判定することができ、装着者の体の向きの方位をより簡易に決定することが可能になる。さらに、高度変化にともなう地磁気ベクトルそのものの変化にも容易に対応でき、装着者の体の向きの方位をより簡易かつ正確に決定することが可能になる。
For this reason, it is possible to easily determine the reliability of the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor based only on the amount of geomagnetism without separately maintaining a table for determining the reliability of the geomagnetic vector for each point. It is possible to easily determine the orientation as the body direction. Further, for example, even when the error of the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor is large due to the surrounding environment, the acquired geomagnetic vector is adopted even when the amount of change in geomagnetism is “0” because there is no walking. This can be avoided, and the orientation of the direction of the wearer's body can be accurately determined. In addition, the latest orientation can be corrected and the orientation of the wearer's body can be determined more accurately, even when the wearer's body is rotating without walking. Become. Further, in the geomagnetic vector acquired by the
さて、これまで実施例1における位置検出携帯端末装置について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよいものである。そこで、以下では、実施例2における位置検出携帯端末装置として、種々の異なる実施例を(1)〜(2)に区分けして説明する。 The position detection portable terminal device according to the first embodiment has been described so far, but the present invention may be implemented in various different forms other than the above-described embodiments. Therefore, in the following, various different embodiments will be described as (1) to (2) as the position detection portable terminal device according to the second embodiment.
(1)システム構成等
上記の実施例1において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動でおこなうこともでき(例えば、位置検出用に設定された時間ごとに方位を決定するのではなく、管理センター100の管理者が方位決定の指示をするなどなど)、あるいは、手動的におこなうものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文章中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報(例えば、磁気センサ14から地磁気ベクトルの情報を取得する所定の時間や、地磁気変化量の所定の閾値など)については、特記する場合を除いて任意に更新することができる。
(1) System Configuration, etc. Of the processes described in the first embodiment, all or part of the processes described as being automatically performed can be performed manually (for example, set for position detection). In other words, all or part of the processing described as being performed manually by a manager of the management center 100 instead of determining the azimuth every time, or by performing a known method. It can also be done automatically. In addition, information including processing procedures, specific names, various data and parameters shown in the above text and drawings (for example, a predetermined time for acquiring information on the geomagnetic vector from the
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各処理部および各記憶部の分散・統合の具体的形態(例えば、図3の形態など)は図示のものに限られず、例えば、重力加速度検出部30cと歩行検出部30dとを統合するなど、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the specific form (for example, the form of FIG. 3) of each processing part and each memory | storage part is not restricted to what is shown in figure, For example, the gravitational acceleration detection part 30c and the
(2)方位決定プログラム
ところで上記の実施例1では、ハードウェアロジックによって各種の処理を実現する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、あらかじめ用意されたプログラムをコンピュータで実行するようにしてもよい。そこで以下では、図13を用いて、上記の実施例1に示した位置検出携帯端末装置10と同様の機能を有する方位決定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図13は、実施例1の方位決定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
(2) Orientation Determination Program In the first embodiment, the case where various processes are realized by hardware logic has been described. However, the present invention is not limited to this, and a program prepared in advance is executed by a computer. You may make it perform. Therefore, in the following, an example of a computer that executes an azimuth determination program having the same function as that of the position detection portable
図13に示すように、情報処理装置としてのコンピュータ130は、キーボード131、ディスプレイ132、CPU133、ROM134、HDD135、RAM136、通信制御部11、加速度センサ13、磁気センサ14、気圧センサ15およびジャイロセンサ16をバス137などで接続して構成される。
As shown in FIG. 13, a
ROM134には、上記の実施例1に示した位置検出携帯端末装置10と同様の機能を発揮する方位決定プログラム、つまり、図13に示すように、センサ情報取得プログラム134a、高度検出プログラム134b、重力加速度検出プログラム134c、歩行検出プログラム134d、回転量検出プログラム134e、地磁気変化量算出プログラム134f、方位決定プログラム134g、位置検出プログラム134hが予め記憶されている。なお、これらのプログラム134a〜134hについては、図3に示した位置検出携帯端末装置10の各構成要素と同様、適宜統合または分散してもよい。
The
そして、CPU133が、これらのプログラム134a〜134hをROM134から読みだして実行することで、図13に示すように、各プログラム134a〜134hは、センサ情報取得プロセス133a、高度検出プロセス133b、重力加速度検出プロセス133c、歩行検出プロセス133d、回転量検出プロセス133e、地磁気変化量算出プロセス133f、方位決定プロセス133g、位置検出プロセス133hとして機能するようになる。なお、各プロセス133a〜133hは、図3に示した、センサ情報取得部30a、高度検出部30b、重力加速度検出部30c、歩行検出部30d、回転量検出部30e、地磁気変化量算出部30f、方位決定部30g、位置検出部30hにそれぞれ対応する。
Then, the
また、HDD135には、図13に示すように、設定パラメータ記憶データ135aと、センサ情報記憶データ135bと、方位決定用検出情報記憶データ135cと、地磁気変化量記憶データ135dと、閾値記憶データ135eと、決定方位記憶データ135fとが設けられる。この設定パラメータ記憶データ135aは、図3に用いた設定パラメータ記憶部20aに対応し、センサ情報記憶データ135bはセンサ情報記憶部20bに対応し、地磁気変化量記憶データ135dは地磁気変化量記憶部20dに対応し、方位決定用検出情報記憶データ135cは方位決定用検出情報記憶部20cに対応し、閾値記憶データ135eは閾値記憶部20eに対応し、決定方位記憶データ135fは決定方位記憶部20fに対応する。そしてCPU133は、設定パラメータ記憶データ136aを設定パラメータ記憶データ135aに対して登録し、センサ情報記憶データ136bをセンサ情報記憶データ135bに対して登録し、方位決定用検出情報記憶データ136cを方位決定用検出情報記憶データ135cに対して登録し、地磁気変化量記憶データ136dを地磁気変化量記憶データ135dに対して登録し、閾値記憶データ136eを閾値記憶データ135eに対して登録し、決定方位記憶データ136fを決定方位記憶データ135fに対して登録し、この設定パラメータ記憶データ136aと、センサ情報記憶データ136bと、方位決定用検出情報記憶データ136cと、地磁気変化量記憶データ136dと、閾値記憶データ136eと、決定方位記憶データ136fとを読み出してRAM136に格納し、RAM136に格納された設定パラメータ記憶データ136aと、センサ情報記憶データ136bと、方位決定用検出情報記憶データ136cと、地磁気変化量記憶データ136dと、閾値記憶データ136eと、決定方位記憶データ136fとに基づいて方位決定処理を実行し、さらに位置検出処理を実行する。
Further, as shown in FIG. 13, the
なお、上記した各プログラム134a〜134hについては、必ずしも最初からROM134に記憶させておく必要はなく、例えばコンピュータ130に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MOディスク、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」、または、コンピュータ130の内外に備えられるHDDなどの「固定用物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、LAN、WANなどを介してコンピュータ130に接続される「他のコンピュータ(またはサーバ)」などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ130がこれらから各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
Note that the above-described
(付記1)磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出手段と、
前記地磁気変化量算出手段によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出携帯端末装置。
(Appendix 1) A geomagnetism change amount calculating means for acquiring a geomagnetism vector from a magnetic sensor every predetermined time and calculating a geomagnetism change amount that is a change amount of the geomagnetic vector at the predetermined time;
When the geomagnetism variation calculated by the geomagnetism variation calculation means is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetism variation is calculated. If it is outside the range of the predetermined threshold, the latest azimuth determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of geomagnetic change within the range of the predetermined threshold is adopted as the azimuth of the wearer. Orientation determining means to determine;
A position detection portable terminal device comprising:
(付記2)加速度センサが取得した加速度情報から前記装着者の歩行の有無を判定する歩行判定手段をさらに備え、
前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が所定の閾値の範囲内であり、かつ、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行有と判定された場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行無と判定された場合は、前記最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定することを特徴とする付記1に記載の位置検出携帯端末装置。
(Additional remark 2) It further has the walk determination means which determines the presence or absence of the said wearer's walk from the acceleration information which the acceleration sensor acquired,
The azimuth determining means is when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means is within a predetermined threshold range, and the walking determining means determines that the wearer is walking. The direction of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and when the geomagnetism change amount is outside the predetermined threshold range, or when the wearer does not walk by the walking determination means. When determined, the position detection portable terminal device according to
(付記3)ジャイロセンサから前記装着者の回転量を取得する回転量取得手段をさらに備え、
前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が所定の閾値の範囲外である場合は、前記最新方位に前記回転量取得手段によって取得された前記回転量を加算した方位である回転量加算方位を前記装着者の前記方位として決定することを特徴とする付記1に記載の位置検出携帯端末装置。
(Additional remark 3) The rotation amount acquisition means which acquires the rotation amount of the said wearer from a gyro sensor is further provided,
The azimuth determining unit adds the rotation amount acquired by the rotation amount acquiring unit to the latest azimuth when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating unit is outside a predetermined threshold range. The position detection portable terminal device according to
(付記4)前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行無と判定された場合は、前記最新方位に前記回転量取得手段によって取得された前記回転量を加算した方位である回転量加算方位を前記装着者の前記方位として決定することを特徴とする付記2に記載の位置検出携帯端末装置。 (Supplementary Note 4) The azimuth determining means may determine that the wearer is not walking when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means is outside the predetermined threshold range, or by the walking determining means. If determined, the rotation amount addition azimuth that is the azimuth obtained by adding the rotation amount acquired by the rotation amount acquisition means to the latest azimuth is determined as the azimuth of the wearer. The position detection portable terminal device described.
(付記5)前記加速度センサから重力加速度を検知して前記装着者の体の傾きを算出する傾き算出手段をさらに備え、
前記地磁気変化量算出手段は、前記傾き算出手段によって算出された前記傾きに基づいて、前記磁気センサから前記所定の時間ごとに前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における前記地磁気変化量として、前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出し、
前記方位決定手段は、前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれとに基づいて前記方位を決定することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の位置検出携帯端末装置。
(Additional remark 5) It further includes inclination calculation means for detecting the gravitational acceleration from the acceleration sensor and calculating the inclination of the wearer's body,
The geomagnetic change amount calculating means acquires a horizontal component and a vertical component of the geomagnetic vector at the predetermined time from the magnetic sensor based on the inclination calculated by the inclination calculating means, and at the predetermined time. As the geomagnetic change amount, a horizontal component change amount and a vertical component change amount that are horizontal component and vertical component change amounts of the geomagnetic vector are calculated,
The azimuth determining means includes a predetermined threshold set for each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount, and each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount calculated by the geomagnetic change amount calculation means. The position detection portable terminal device according to any one of
(付記6)気圧センサから前記装着者が存在する場所の高度を算出する高度算出手段をさらに備え、
前記方位決定手段は、前記高度ごとに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量と、前記高度算出手段によって算出された前記高度とに基づいて前記方位を決定することを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の位置検出携帯端末装置。
(Additional remark 6) The altitude calculation means which calculates the altitude of the place where the said wearer exists from an atmospheric pressure sensor is further provided,
The azimuth determining means is based on the predetermined threshold set for each altitude, the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means, and the altitude calculated by the altitude calculating means. The position detection portable terminal device according to any one of
(付記7)装着者の体の向きとしての方位を決定する方位決定方法であって、
磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出工程と、
前記地磁気変化量算出工程によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定工程と、
を含んだことを特徴とする方位決定方法。
(Supplementary note 7) An orientation determination method for determining an orientation as a direction of a wearer's body,
A geomagnetism change amount calculating step for obtaining a geomagnetism vector from the magnetic sensor every predetermined time and calculating a geomagnetism change amount which is a change amount of the magnitude of the geomagnetism vector at the predetermined time;
When the geomagnetism variation calculated by the geomagnetism variation calculation step is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetism variation is calculated. If it is out of the predetermined threshold range, the latest azimuth determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change within the predetermined threshold range is adopted as the azimuth of the wearer. An orientation determination step to
An orientation determination method characterized by including
(付記8)装着者の体の向きとしての方位を決定する方位決定方法をコンピュータに実行させる方位決定プログラムであって、
磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出手順と、
前記地磁気変化量算出手順によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする方位決定プログラム。
(Appendix 8) An orientation determination program for causing a computer to execute an orientation determination method for determining an orientation as a body orientation of a wearer,
Obtaining a geomagnetic vector from the magnetic sensor every predetermined time, and calculating a geomagnetic change amount that calculates a geomagnetic change amount that is a change amount of the geomagnetic vector at the predetermined time; and
When the geomagnetic variation calculated by the geomagnetic variation calculation procedure is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetic variation is When it is out of the predetermined threshold range, the latest direction which is the direction determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change within the predetermined threshold range is adopted as the direction of the wearer. Azimuth determination procedure,
Is an orientation determination program that causes a computer to execute.
以上のように、本発明に係る位置検出携帯端末装置、方位決定方法および方位決定プログラムは、装着者の体の向きとしての方位と、当該装着者の移動方向および移動距離とに基づいて当該装着者の位置を検出する場合に有用であり、特に、装着者の体の向きとしての方位を簡易に決定することが可能になることに適する。 As described above, the position detection portable terminal device, the azimuth determination method, and the azimuth determination program according to the present invention are based on the azimuth as the direction of the wearer's body and the wearer's movement direction and movement distance. This is useful when detecting the position of the wearer, and is particularly suitable for easily determining the orientation as the orientation of the wearer's body.
10 位置検出携帯端末装置
11 通信制御部
12 表示部
13 加速度センサ
14 磁気センサ
15 気圧センサ
16 ジャイロセンサ
17 入出力制御I/F部
20 記憶部
20a 設定パラメータ記憶部
20b センサ情報記憶部
20c 方位決定用検出情報記憶部
20d 地磁気変化量記憶部
20e 閾値記憶部
20f 決定方位記憶部
30 処理部
30a センサ情報取得部
30b 高度検出部
30c 重力加速度検出部
30d 歩行検出部
30e 回転量検出部
30f 地磁気変化量算出部
30g 方位決定部
30h 位置検出部
100 管理センター
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記地磁気変化量算出手段によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の地磁気変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出携帯端末装置。 A geomagnetism change amount calculating means for acquiring a geomagnetism vector from the magnetic sensor every predetermined time and calculating a geomagnetism change amount that is a change amount of the geomagnetic vector at the predetermined time;
When the geomagnetism variation calculated by the geomagnetism variation calculation means is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetism variation is calculated. If it is outside the range of the predetermined threshold, the latest azimuth determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of geomagnetic change within the range of the predetermined threshold is adopted as the azimuth of the wearer. Orientation determining means to determine;
A position detection portable terminal device comprising:
前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が所定の閾値の範囲内であり、かつ、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行有と判定された場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合、または、前記歩行判定手段によって前記装着者の歩行無と判定された場合は、前記最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定することを特徴とする請求項1に記載の位置検出携帯端末装置。 A walking determination means for determining whether or not the wearer is walking from acceleration information acquired by the acceleration sensor;
The azimuth determining means is when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means is within a predetermined threshold range, and the walking determining means determines that the wearer is walking. The direction of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and when the geomagnetism change amount is outside the predetermined threshold range, or when the wearer does not walk by the walking determination means. The position detection portable terminal device according to claim 1, wherein if it is determined, the latest direction is adopted as the direction of the wearer and determined.
前記方位決定手段は、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量が所定の閾値の範囲外である場合は、前記最新方位に前記回転量取得手段によって取得された前記回転量を加算した方位である回転量加算方位を前記装着者の前記方位として決定することを特徴とする請求項1に記載の位置検出携帯端末装置。 A rotation amount acquisition means for acquiring the rotation amount of the wearer from a gyro sensor;
The azimuth determining unit adds the rotation amount acquired by the rotation amount acquiring unit to the latest azimuth when the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating unit is outside a predetermined threshold range. The position detection portable terminal device according to claim 1, wherein a rotation amount addition azimuth that is a determined azimuth is determined as the azimuth of the wearer.
前記地磁気変化量算出手段は、前記傾き算出手段によって算出された前記傾きに基づいて、前記磁気センサから前記所定の時間ごとに前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分を取得し、当該所定の時間における前記地磁気変化量として、前記地磁気ベクトルの水平成分および垂直成分の変化量である水平成分変化量および垂直成分変化量それぞれを算出し、
前記方位決定手段は、前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記水平成分変化量および前記垂直成分変化量それぞれとに基づいて前記方位を決定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の位置検出携帯端末装置。 An inclination calculating means for detecting gravitational acceleration from the acceleration sensor and calculating the inclination of the wearer's body;
The geomagnetic change amount calculating means acquires a horizontal component and a vertical component of the geomagnetic vector at the predetermined time from the magnetic sensor based on the inclination calculated by the inclination calculating means, and at the predetermined time. As the geomagnetic change amount, a horizontal component change amount and a vertical component change amount that are horizontal component and vertical component change amounts of the geomagnetic vector are calculated,
The azimuth determining means includes a predetermined threshold set for each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount, and each of the horizontal component change amount and the vertical component change amount calculated by the geomagnetic change amount calculation means. The position detection portable terminal device according to claim 1, wherein the azimuth is determined based on the position.
前記方位決定手段は、前記高度ごとに設定された所定の閾値と、前記地磁気変化量算出手段によって算出された前記地磁気変化量と、前記高度算出手段によって算出された前記高度とに基づいて前記方位を決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の位置検出携帯端末装置。 An altitude calculating means for calculating the altitude of the place where the wearer is present from an atmospheric pressure sensor;
The azimuth determining means is based on the predetermined threshold set for each altitude, the geomagnetic change amount calculated by the geomagnetic change amount calculating means, and the altitude calculated by the altitude calculating means. The position detection portable terminal device according to claim 1, wherein the position detection portable terminal device is determined.
磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出工程と、
前記地磁気変化量算出工程によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定工程と、
を含んだことを特徴とする方位決定方法。 An orientation determination method for determining an orientation as a direction of a wearer's body,
A geomagnetism change amount calculating step for obtaining a geomagnetism vector from the magnetic sensor every predetermined time and calculating a geomagnetism change amount which is a change amount of the magnitude of the geomagnetism vector at the predetermined time;
When the geomagnetism variation calculated by the geomagnetism variation calculation step is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetism variation is calculated. When it is out of the predetermined threshold range, the latest direction which is the direction determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change within the predetermined threshold range is adopted as the direction of the wearer. An orientation determination step to
An orientation determination method characterized by including
磁気センサから所定の時間ごとに地磁気ベクトルを取得し、当該所定の時間における前記地磁気ベクトルの大きさの変化量である地磁気変化量を算出する地磁気変化量算出手順と、
前記地磁気変化量算出手順によって算出された地磁気変化量が所定の閾値の範囲内である場合は、前記磁気センサが取得した前記地磁気ベクトルから前記装着者の前記方位を決定し、当該地磁気変化量が当該所定の閾値の範囲外である場合は、当該所定の閾値の範囲内の変化量を示した最新の地磁気ベクトルから決定された方位である最新方位を前記装着者の前記方位として採用して決定する方位決定手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする方位決定プログラム。 An orientation determination program for causing a computer to execute an orientation determination method for determining an orientation as a body orientation of a wearer,
Obtaining a geomagnetic vector from the magnetic sensor every predetermined time, and calculating a geomagnetic change amount that calculates a geomagnetic change amount that is a change amount of the geomagnetic vector at the predetermined time; and
When the geomagnetic variation calculated by the geomagnetic variation calculation procedure is within a predetermined threshold range, the orientation of the wearer is determined from the geomagnetic vector acquired by the magnetic sensor, and the geomagnetic variation is When it is out of the predetermined threshold range, the latest direction which is the direction determined from the latest geomagnetic vector indicating the amount of change within the predetermined threshold range is adopted as the direction of the wearer. Azimuth determination procedure,
Is an orientation determination program that causes a computer to execute.
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