JP2009229399A - 加速度センサ及び地磁気センサを用いて歩行者の進行方向を決定する携帯端末、プログラム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】携帯端末の進行方向決定手段は、複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、記重力ベクトルと地磁気ベクトルからなる方位基準面の法線ベクトルを導出する方位基準面導出手段と、複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する加速度面算出手段と、方位基準面と加速度面の両平面の法線ベクトルのなす角を方向角として算出する方向角算出手段とを有する。
【選択図】図2
Description
進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
重力ベクトルと地磁気ベクトルからなる方位基準面の法線ベクトルを導出する方位基準面導出手段と、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する加速度面算出手段と、
方位基準面の法線ベクトルと加速度面の法線ベクトルとのなす角を方向角として算出する方向角算出手段と
を有することを特徴とする。
加速度センサから入力された加速度データを、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎に区分し、進行方向決定手段へ出力する歩行タイミング決定手段と、
進行方向決定手段から出力された、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する方向転換判定手段と
を更に有することも好ましい。
歩行者の歩行の向き、即ち、加速度面の前方を決定する前方決定手段を更に有し、
前方決定手段は、加速度センサから出力された加速度データ列における合成加速度の連続するピーク点のうち大きい方を、加速度面の前方として決定し、その旨を方向転換判定手段へ通知することも好ましい。
基準ベクトル導出手段に入力される加速度データ及び地磁気データについて、
所定時間範囲のデータをメモリし、最大値及び最小値から所定割合のデータを除去するフィルタ手段を更に有することも好ましい。
方向角算出手段から出力された方向角θについて、
所定時間範囲の方向角θをメモリし、当該方向角θの前後の変化が所定角度閾値以上となっている方向角θを除去する補正手段を更に有することも好ましい。
進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
重力ベクトルと地磁気ベクトルからなる方位基準面の法線ベクトルを導出する方位基準面導出手段と、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する加速度面算出手段と、
方位基準面と加速度面の両平面の法線ベクトルのなす角を方向角として算出する方向角算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する第1のステップと、
重力ベクトルと重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルの法線ベクトルを導出する第2のステップと、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する第3のステップと、
方位基準面と加速度面の法線ベクトルのなす角を方向角として算出する第4のステップと
を有することを特徴とする。
ax+by+cz=0 式(1)
このとき、(a,b,c)は、平面に対する法線ベクトルとなる。
z=αx+βy 式(2)
尚、(a,b,c)は法線ベクトルであるため、c=−1として問題無い。
S=Σi=1 n(zi−αxi−βyi)2 式(3)
A=Σi=1 n(xi 2)
B=Σi=1 n(yi 2)
C=Σi=1 n(zi 2)
D=Σi=1 n(xi×yi)
E=Σi=1 n(xi×zi)
F=Σi=1 n(yi×zi)
S=Aα2+Bβ2+C+2αβD−2αE−2βF 式(4)
α=(BE−DF)/(AB−D2) 式(7)
β=(AF−DE)/(AB−D2) 式(8)
前述したように、法線ベクトルは(α,β,−1)である。
α= 0.012705529
β=−0.014162858
a×b=(yazb−ybza,zaxb−zbxa,xayb−xbya)式(9)
従って、
加速度ベクトルa0=(xa,ya,za)、地磁気ベクトルm0=(xm,ym,zm)としたとき、方位基準面の法線ベクトルn0=(xn,yn,zn)は、
n0=a0×m0
=(yazm−ymza,zaxm−zmxa,xaym−xmya)式(10)
で表される。
n0=(−7977,−31222,−158899)
加速度面の法線ベクトルna=(αa,βa,−1)
方位基準面の法線ベクトルn0=(xn,yn,zn)
na・n0:2つの法線ベクトルの内積(スカラー積)
|na|:加速度面の法線ベクトルnaの大きさ(線分の長さ)
|n0|:方位基準面の法線ベクトルn0の大きさ(線分の長さ)
|na||n0|:2つの法線ベクトルの大きさの積
na=(0.012705529,−0.014162858,−1)
|na|=1.000180992
n0=(−7977,−31222,−158899)
|n0|=162133.7041
na・n0=|na||n0|cosθ 式(11)
cosθ=(na・n0)/(|na||n0|) 式(12)
θ=arccos((na・n0)/(|na||n0|)) 式(13)
na・n0=0.012705529×(−7977)+(−0.014162858)×(−31222)
+(−1)×(−1)
=159239.8407
|na||n0|=1.000180992×162133.7041
=162163.0490033724672
na・n0=|na||n0|cosθ 式(11)
159239.8407=162163.0490033724672・cosθ
cosθ=(na・n0)/(|na||n0|) 式(12)
=159239.8407/162163.0490033724672
=0.981973647
θ=arccos((na・n0)/(|na||n0|)) 式(13)
=arccos(0.981973647)
=0.190161893 [rad]
=10.89547387 [deg]
10 マイクロプロセッサ部
101 歩行タイミング決定部
102 進行方向決定部
1021 フィルタ部
1022 基準ベクトル導出部
1023 座標系変換行列算出部
1024 座標系変換部
1025 方向角算出部
1025 補正部
103 方向転換判定部
104 歩幅決定部
105 移動量積算部
106 現在位置決定部
107 前方決定部
11 地磁気センサ
12 加速度センサ
13 GPS部
14 地図情報記憶部
15 ディスプレイ部
Claims (7)
- 3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、前記加速度データ及び前記地磁気データから歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段とを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
前記進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
前記重力ベクトルと前記地磁気ベクトルからなる方位基準面の法線ベクトルを導出する方位基準面導出手段と、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する加速度面算出手段と、
前記方位基準面の法線ベクトルと前記加速度面の法線ベクトルとのなす角を方向角として算出する方向角算出手段と
を有することを特徴とする携帯端末。 - 前記加速度センサから入力された前記加速度データを、歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎に区分し、前記進行方向決定手段へ出力する歩行タイミング決定手段と、
前記進行方向決定手段から出力された、前記歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する方向転換判定手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の携帯端末。 - 歩行者の歩行の向き、即ち、加速度面の前方を決定する前方決定手段を更に有し、
前記前方決定手段は、前記加速度センサから出力された加速度データ列における合成加速度の連続するピーク点のうち大きい方を、加速度面の前方として決定し、その旨を前記方向転換判定手段へ通知することを特徴とする請求項2に記載の携帯端末。 - 前記基準ベクトル導出手段に入力される前記加速度データ及び前記地磁気データについて、
所定時間範囲のデータをメモリし、最大値及び最小値から所定割合のデータを除去するフィルタ手段を更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の携帯端末。 - 前記方向角算出手段から出力された前記方向角θについて、
所定時間範囲の方向角θをメモリし、当該方向角θの前後の変化が所定角度閾値以上となっている方向角θを除去する補正手段を更に有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の携帯端末。 - 3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを、前記加速度データ及び前記地磁気データから前記歩行者の進行方向を決定する進行方向決定手段として機能させる携帯端末用のプログラムであって、
前記進行方向決定手段は、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する基準ベクトル導出手段と、
前記重力ベクトルと前記地磁気ベクトルからなる方位基準面の法線ベクトルを導出する方位基準面導出手段と、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する加速度面算出手段と、
前記方位基準面と前記加速度面の両平面の法線ベクトルのなす角を方向角として算出する方向角算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯端末用のプログラム。 - 3軸の加速度データを出力する加速度センサと、3軸の地磁気データを出力する地磁気センサとを有し、歩行者によって所持される携帯端末について、前記加速度データ及び前記地磁気データから前記歩行者の進行方向を決定する進行方向決定方法であって、
複数の加速度ベクトルから重力方向の重力ベクトルを導出し、且つ、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルを選択する第1のステップと、
前記重力ベクトルと前記重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルの法線ベクトルを導出する第2のステップと、
複数の加速度ベクトルから加速度面の法線ベクトルを近似的に算出する第3のステップと、
前記方位基準面と前記加速度面の法線ベクトルのなす角を方向角として算出する第4のステップと
を有することを特徴とする携帯端末の進行方向決定方法。
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JP2008078135A JP5072100B2 (ja) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | 加速度センサ及び地磁気センサを用いて歩行者の進行方向を決定する携帯端末、プログラム及び方法 |
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- 2008-03-25 JP JP2008078135A patent/JP5072100B2/ja active Active
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