JP3532773B2 - 携帯用位置検出装置および位置管理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用位置検出装
置および位置管理システムに係り、詳しくは歩行体（た
とえば、人間）の移動位置を自律航法（例えば、歩数×
歩幅、歩幅の修正および移動方向を検出するセンサを有
する構成）によって推定可能な携帯用位置検出装置およ
び複数の携帯用位置検出装置の位置を管理可能な位置管
理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】カーナビゲーションは、当初、自律航法
のみによるシステムで始まり、後にこの自律航法とＧＰ
Ｓ測位システムを合わせたハイブリッドシステムとなっ
た。このうち、当初から利用されている自律航法として
は、速度センサからの出力を積分して移動距離を検出
し、ジャイロ等の方位計から移動方向を検出して、所定
の移動距離ごとあるいは所定の時間ごとに検出した移動
方位とその間の移動距離を起点から累積的に繋いで位置
を求めて行く、いわゆる積分システムが用いられてい
る。

【０００３】一方、最近、歩行者等の測位を可能とする
ため、ＧＰＳ測位システムを利用した携帯用測位装置が
市場に出てきている。しかしながら、ＧＰＳ測位システ
ムでは、衛星からの情報を望ましくは４個あるいは測定
精度を落としても３個以上受信できないと、実質的な測
位演算ができない。ところが、携帯用装置の場合、歩行
者が山谷はもちろん、町なかでもビルの陰となりやすい
歩道を歩くことからビル間の中央部にある車道を走るカ
ーナビゲーションに比べても上記受信が著しく不利とな
る。また、カーナビゲーションのようにのように歩行者
に速度センサを単純に適用するわけにはいかない。そこ
で、歩行計（いわゆる万歩計）を用いて「歩数×歩幅」
で移動距離を求め、方位計で計測した移動方位を組み合
わせて測位する歩行者用の自律航法のアイデアが、次の
４件に示すように従来から提案されている。この４件と
は、特開平２−２１６０１１号、特開平５−１７２５７
９号、特開平８−６８６４３号、特開平９−８９５８４
号である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術には、歩行者の位置を測位するにあたっては
以下の問題が存在する。すなわち、方位はどの時点でも
常に検出できるのに対し、歩行計は一歩の歩行がなされ
たか否かをオン・オフ的に検知するにとどまり、一歩の
歩行においてこの間に時事刻々移動しつつある、たとえ
ば身体重心の移動距離といったものを連続的に検出する
ことができない。したがって、この場合、カーナビゲー
ションと異なり、どのような時点で移動方位と移動方向
を検出して測位演算のベースとするかについては、特に
コーナリング中に身体の方向が一歩の移動中でも変化し
やすいことから、歩行者の自律航法測位にとって非常に
重要な問題となる。

【０００５】上記４件の出願のうち、特開平９−８９５
８４号では、これらの決定方法については何ら記載がな
く考慮した形跡もない。

【０００６】一方、特開平８−６８６４３号には、錘を
つけたカンチレバーの振動を計測する振動計（いわゆる
万歩計）で出力パルスが出たときの方位を測位計算に用
いる旨の記載がある。しかしながら、この振動計（万歩
計）というものは、歩行者の重心の上方移動により、錘
が慣性でそのまま位置を保とうとしているところへケー
ス側が当った時点（すべての万歩計が上記重心が所定距
離上昇した時点、大体約１５ｍｍ上昇移動した時点に一
律に設定されている）でパルスを発生させることとし、
着地時は衝撃が大きいことから出力がハンチングしてし
まうので電気回路にてこれをカットする（着地時の信号
を取らない）構造となっている。したがって、この出力
パルス発生時点での移動方向をとらえることにすると、
移動方向を変え始めた時点の方位をとることが多く、最
適な移動方位を選択することは期待できず測位位置ずれ
が生じることが多い。

【０００７】また、特開平２−２１６０１１号や平５−
１７２５７９号では、絶えず方位を検出し方位が変化が
あったか否か判別し、変化があったと判断したらこの時
点までの方位と距離を順次記憶しておくことで、必要に
応じてこれらの記憶データから位置や歩行行程を算出す
ることが記載されている。この方法にあっては移動方位
の変化を検出するためには予め定めた方向変換となる基
準方向範囲を測定した方位が越えたか否かで判断するこ
とになる。しかしながら、基準方向範囲を越えたとき、
基準方向範囲内で変化していたそれまでの移動方向のう
ちどの方向を測位に用いるのかについては何ら記載がな
い。この場合、基準値幅が狭いと絶えず方位変化ばかり
となり煩雑、かつ記憶容量が過大となってしまうので、
基準値幅はある程度広く設定せざるを得ない。そうなる
と、方向変換前のどの時点の方位をとるかでばらつきが
ますます大きくなり、特に緩やかな長いコーナリングや
斜め道等では誤差が累積してしまう。

【０００８】また、万歩計は歩行数をカウントし、歩行
数に歩幅を掛けて得た値を累積することで歩行距離を表
示することもできるようになっていることが多いが、こ
の場合に歩行者の歩幅が実際上は一定でなく、そのた
め、単純に歩幅を求めただけでは歩行距離の演算精度が
十分でないという問題点もあった。例えば、歩行者が急
いでいるときと、ゆっくり歩いているときでは、歩幅に
変化を生じるのが普通である。ところが、従来ではこの
ような歩行状態の違いによる歩幅の変化は全く考慮する
ことなく、歩行距離を演算していたため、歩行距離精度
が劣っていた。

【０００９】本発明は、上記に鑑みなされたもので、Ｇ
ＰＳ信号を受信できなくとも（あるいは受信しなくと
も）、歩行体の移動方位をより正確に検出できるように
し、かつ歩行状態に合った歩幅に変更することで、自律
航法による歩行体の位置検出精度を高めた携帯用位置検
出装置および位置管理システムを提供することを目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による携帯用位置検出装置は、
歩行体が携帯して、歩行体の移動位置を検出する携帯用
位置検出装置であって、歩行体の移動に伴って生じる運
動に関係した値を測定する歩行運動検出手段と、歩行体
の移動に伴って生じる運動に関係した値の加速度を検出
する運動加速度検出手段と、前記歩行運動検出手段の出
力から検出した歩数と、このときの歩行中に前記運動加
速度検出手段で検出した歩行体の前後方向の加速度ある
いはこの加速度の変化の大小に応じて変えた歩幅とに基
づき、歩行体の移動距離を推定する移動距離推定手段
と、前記歩行体の歩行の動きに伴う、歩行体の向きある
いは移動の向きを検出する移動方向検出手段と、前記歩
行運動検出手段から出力される歩行体の移動に伴う前記
歩行運動に基づき、歩行により身体が実質的に最高位置
到着あるいは着地となる時点を検出して少なくともこの
一方の検出時点に関連づけられて、前記最高位置到着時
点以降から次の歩行で身体が実質的に最高位置となる範
囲で特定した時点における移動方位を特定移動方位とし
て決定する移動方向決定手段と、前記移動距離推定手段
で得た歩行体の推定移動距離と前記移動方向決定手段か
ら得た特定移動方位とに基づいて歩行者の移動後の位置
を推定する移動位置推定手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１１】このように、歩行運動検出手段に、地磁気
センサあるいは加速度センサを用いることで、この出力
パターンにより容易に身体の最高位置到着時点あるいは
着地時点を捉えることができる。そして、歩行者の移動
方位は、足を上げ始めた時点付近より、最高位置到着時
点から着地して次の足を最高位置まで上げる範囲の時点
の身体の向きの方がより移動方位に近い。したがって、
上記両時点の一方を捉えれば、このままの時点あるいは
この時点から所定時間遅延させれば（すなわち、上記時
点に関連づけることで）上記範囲の最適な特定時点を選
ぶことができ、より優れた移動方位を選択できる。

【００１２】歩幅の変更は、一般的に急いでいるときは
大幅、通常の歩行では急いでいるときより狭い通常幅、
ゆっくり歩行しているときは通常幅よりさらに狭い小幅
と変ること、これらの歩幅が主に身長（足の長さ）、足
の蹴りの強さ、年齢にて個人差があるものの、個人ベー
スでみればかなり安定していることを考慮して行う。そ
して、歩幅は上記３種程度で十分であり、これらの間で
連続的に歩幅が変化することは皆無とは言えないにして
も、そんなに続けて歩けるものではない。逆に言えば、
歩行者は急ぎ具合によって１歩に要する時間を変化さ
せ、この変化をより大きくすると、歩幅を疲れないその
人に固有の歩幅に変更する。この歩幅は上記３種くらい
でかなり一定連続して繰り返される。したがって、これ
らの歩幅を個人ベースで予め計測しておいて登録してお
くか、歩行中に歩行時間、歩行数、ＧＰＳ等を利用して
得た歩行距離を計測して登録させるようにしてもよい。
本発明では、１つのやり方として歩行体の前後方向の加
速度あるいはこの加速度の変化の大小に応じて変えた歩
幅を決定する。この場合、歩行体の上下方向の加速度、
この加速度の変化も前後方向の加速度、加速度の変化に
関係するのはもちろんである。

【００１３】もう１つのやり方は、１歩に要する時間を
検出して、この時間の長短に応じて足の動きの忙しさを
みて歩幅を変えるものである。加速度だけでみる前者で
は加速度ゲインの広さ、加速度の複雑な動きをみる必要
があり、コスト高となるのに対し、こちら（後者）は、
より簡単に計測できるという利点がある。上記移動距離
推定手段では歩行運動検出手段の出力から検出した歩数
をパラメータとして歩行体の移動距離を推定する処理を
行うが、この場合の歩数は１歩の歩行があったことを意
味し、これが最も望ましい。ただし、１歩に限定する必
要はなく、さらに多くの歩数でも歩行体の移動距離の推
定は可能である。通常、歩調はほぼ一定となるから、全
体として大きく連続的に変化したときに、歩数を変える
ようにしてもよい。

【００１４】請求項２記載の発明による携帯用位置検出
装置は、歩行体が携帯して、歩行体の移動位置を検出す
る携帯用位置検出装置であって、歩行体の移動に伴って
生じる運動に関係した値を測定する歩行運動検出手段
と、歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値の加
速度を検出する運動加速度検出手段と、前記歩行運動検
出手段の出力から検出した歩数と、この歩行中に該歩行
運動検出手段の出力から検出した１歩の歩行に要する時
間が短くなるほど広い歩幅となる方向へ変えた歩幅とに
基づき、歩行体の移動距離を推定する移動距離推定手段
と、前記歩行体の歩行の動きに伴う、歩行体の向きある
いは移動の向きを検出する移動方向検出手段と、前記歩
行運動検出手段から出力される歩行体の移動に伴う前記
歩行運動に基づき、歩行により身体が実質的に最高位置
到着あるいは着地となる時点を検出して少なくともこの
一方の検出時点に関連づけられて、前記最高位置到着時
点以降から次の歩行で身体が実質的に最高位置となる範
囲で特定した時点における移動方位を特定移動方位とし
て決定する移動方向決定手段と、前記移動距離推定手段
で得た歩行体の推定移動距離と前記移動方向決定手段か
ら得た特定移動方位とに基づいて歩行者の移動後の位置
を推定する移動位置推定手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１５】また、好ましい態様として、例えば請求項
２に従属する請求項３に記載の携帯用位置検出装置で
は、前記移動距離推定手段における前記歩幅の変更は、
前記１歩の歩行に要する時間が短い方向にあっても、こ
の歩行中に前記運動加速度検出手段で検出した歩行体の
前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化が第１の所
定値より小さければ歩幅が小さくなる方向に修正し、ま
た、前記１歩の歩行に要する時間が長い方向にあって
も、この歩行中に前記運動加速度検出手段で検出した歩
行体の前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化が第
２の所定値より大きければ歩幅が大きくなる方向に修正
することを特徴とする。歩幅を推測するのに１歩の歩行
に要する時間をみてやることも可能であるが、場合によ
り小幅で１歩あたりの歩行時間を短くせわしなく歩くケ
ース、あるいは１歩あたりの歩行時間は長くゆったりだ
が、蹴りが強く大幅で歩くケースもある。このような場
合でも、請求項３記載のような修正をかけてやれば、移
動距離の推測精度を向上させることができる。もっと
も、このような歩行ケースは長時間続くものではないか
ら、この修正は必ずしも織り込む必要はない。

【００１６】また、請求項１に従属する請求項４に記載
の携帯用位置検出装置では、前記移動距離推定手段は、
前記歩行運動検出手段にて検出した、歩行体の歩行に伴
う地磁気の上下方向変化に基づいて歩数をカウントし、
この歩数とこの歩行体の歩幅との関係から移動距離を推
定する。この推定に際して前記運動加速度検出手段の出
力に基づいて歩幅を変更するようにしている。

【００１７】また、請求項１乃至４の何れかに従属する
請求項５に記載の携帯用位置検出装置では、前記移動方
向決定手段は、歩行体の歩行に伴う上下加速度変化から
身体の実質的最高位置到着時点、あるいは着地時点を判
断、検出して、これらのうちの少なくとも１つの時点、
あるいはこの１つの時点から所定時間だけ遅らせた時点
を特定時点として、この時点における歩行体の移動方位
を特定移動方位として決定することを特徴とするように
している。すなわち、ここでは歩行運動検出手段に、加
速度センサを用いている。

【００１８】また、請求項１乃至４の何れかに従属する
請求項６に記載の携帯用位置検出装置では、前記移動方
向決定手段は、歩行体の歩行に伴う地磁気変化から身体
の実質的最高位置到着時点、あるいは着地時点を判断、
検出して、これらのうちの少なくとも１つの時点、ある
いはこの１つの時点から所定時間だけ遅らせた時点を特
定時点として、この時点における歩行体の移動方位を特
定移動方位として決定するようにしている。すなわち、
ここでは、歩行運動検出手段として、地磁気センサを用
いている。

【００１９】また、請求項５又は６に従属する請求項７
に記載の携帯用位置検出装置では、前記移動方向決定手
段において前記遅延させる所定時間を、歩行周期からこ
の比例分として決定する。

【００２０】また、請求項５乃至７の何れか従属する請
求項８に記載の携帯用位置検出装置では、前記移動方向
決定手段において前記遅延させる所定時間を、前記特定
した時点が着地した足に次の足が横並びする状態となる
時間に設定している。この足が横並びする時点は、身体
の方向と一歩の歩行による移動方位が最も近くなる時点
となることが多い。時間の設定は、あらかじめ設定して
おいてもよいが、請求項６のように歩行周期の比例分と
して設定するとよい。

【００２１】また、請求項１又は２に従属する請求項９
に記載の携帯用位置検出装置では、前記移動距離推定手
段を、身体の移動に伴う加速度変化あるいは地磁気変化
から移動環境を検出し、この結果に基づき前記歩幅を変
更して前記推定距離を計算するとともに、この計算に際
して前記運動加速度検出手段の出力に基づいて歩幅を修
正する。移動環境としては、加速度変化や地磁気変化の
パターンより下り坂、登り坂などを検出する。

【００２２】また、請求項９に従属する請求項１０に記
載の携帯用位置検出装置では、前記歩幅の修正を、前記
移動環境の検出により歩行路が所定以上の傾斜を有して
いると判断した場合には平坦路歩行時の歩幅より小さく
設定するようにしている。

【００２３】また、請求項１乃至１０の何れかに従属す
る請求項１１に記載の携帯用位置検出装置では、ＧＰＳ
衛星からの測位用電波を受信して歩行体の現在位置を測
定するＧＰＳ装置と、このＧＰＳ装置で現在位置を測定
したときは前記位置推定手段で推定した現在位置を補正
する位置補正手段と、を備えている。

【００２４】また、請求項１１に従属する請求項１２に
記載の携帯用位置検出装置では、前記移動距離推定手段
における歩幅の修正を、前記移動方向検出手段で検出さ
れた移動方位あるいは前記移動方向決定手段で決定した
特定移動方位が所定方位幅内に入っており、かつ前記移
動環境の検出により上下方向移動量が所定幅内である累
積歩行数あるいは累積移動距離が所定以上続く平坦路直
進歩行であると判断したとき、この直進平坦路の歩行起
点と歩行終点のＧＰＳ測位位置から計算した距離を前記
累積歩行数で割って得た値とする。

【００２５】また、請求項１３に記載の位置管理システ
ムでは、歩行体が携帯して、歩行体の移動位置を検出す
る携帯用位置検出装置であって、歩行体の移動に伴って
生じる運動に関係した値を測定する歩行運動検出手段
と、歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値の加
速度を検出する運動加速度検出手段と、前記歩行運動検
出手段の出力から検出した歩数と、このときの歩行中に
該歩行運動で検出した１歩の歩行に要する時間、あるい
は前記運動加速度検出手段で検出した歩行体の前後方向
の加速度あるいはこの加速度の変化の大小のうち少なく
とも１つに応じて変えた歩幅とに基づき、歩行体の移動
距離を推定する移動距離推定手段と、前記歩行体の歩行
の動きに伴う、歩行体の向きあるいは移動の向きを検出
する移動方向検出手段と、前記歩行運動検出手段から出
力される歩行体の移動に伴う前記歩行運動に基づき、歩
行により身体が実質的に最高位置到着あるいは着地とな
る時点を検出して少なくともこの一方の検出時点に関連
づけられて、前記最高位置到着時点以降から次の歩行の
足が実質的に最高位置となる範囲で特定した時点におけ
る移動方位を特定移動方位として決定する移動方向決定
手段と、前記移動距離推定手段で得た歩行体の推定移動
距離と前記移動方向決定手段から得た特定移動方位とに
基づいて歩行者の移動後の位置を推定する移動位置推定
手段と、前記歩行運動検出手段からの出力情報、前記移
動距離推定手段からの出力情報、前記移動方向決定手段
からの出力情報、前記移動位置推定手段からの出力情報
のうち少なくとも１つの情報を送信する送信手段、とを
有する携帯用位置検出装置と、該携帯用位置検出装置の
送信手段から送信された出力情報を受ける受信手段と、
この受信手段からの情報に基づき前記携帯用位置検出装
置の移動位置を表示する表示手段と、を有する基地局
と、を備えていることを特徴とする。

【００２６】また、請求項１３に従属する請求項１４に
記載の位置管理システムでは、前記携帯用位置検出装置
で受信したＧＰＳ信号に基づき携帯用位置検出装置の位
置を演算する処理に必要な情報の少なくとも一部を携帯
用位置検出装置から基地局へ送信し、この情報を基地局
で受信して前記位置演算処理をし、携帯用位置検出装置
では前記基地局による位置演算処理以外の処理を実行す
るように、演算処理を該携帯用位置検出装置と前記基地
局とで分担するようにしている。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を個人
がポータブルユースで使用する位置検出装置に適用した
実施例として図面を参照して説明する。 （Ｉ）第１実施例 図１は本発明に係る携帯用位置検出装置の第１実施例の
ブロック図であり、歩行体として人間に適用した例であ
る。 Ａ．携帯用位置検出装置のブロック構成 図１において、１は携帯用位置検出装置であり、携帯用
位置検出装置１は大きく分けて制御部１１、歩数計１
２、加速度センサ２３、地磁気センサ１３、スイッチ入
力部１４、ＲＯＭ１５、ＲＡＭ１６、ディスプレイ装置
１７、音声出力装置（例えば、スピーカ）１８、必要に
応じて付加される電源回路１９（必要に応じて付加され
るものの、ただし、図面では描いている。後述の他の実
施例でも同様）、内蔵のバッテリ２０および外部装置ド
ライバー２１により構成される。

【００２８】歩数計１２（歩行運動検出手段）は、いわ
ゆる万歩計と称されるもので、人間が歩く歩数を検出す
る。歩数計１２としては、例えば重りを利用した機械的
な運動を電気的に計測するもの、あるいはコイル又は磁
気センサを内蔵し、パルス増幅回路、カウンタ等を有し
て、歩行又は走行によりコイル又は磁気センサと地磁気
の電磁誘導で発生するパルスを歩数として累積していく
もの（すなわち、電子式万歩計）が使用される。歩数計
１２は小型軽量で、後述の図２に示すように携帯用位置
検出装置１の装置本体３１内部に収納配置される。

【００２９】なお、歩数計１２としては、この他に例え
ばシリコン基板上に形成した薄膜カンチレバー上に応力
エレメントを設け、応力エレメントの電気的特性値の変
化を所定の基準レベルと比較してパルス信号を発生する
ソリッドステートタイプのセンサエレメントを使用して
もよい。この場合には、超小型でかつデジタル出力が容
易に得られる利点がある。また、身体の運動を電気的に
検出する加速度センサと、加速度センサの出力信号を身
体の特定の運動に対応した電気的パルスに変換して出力
し、このパルスを計数するタイプでもよい。さらには、
その他の小型、軽量、デジタル出力のものを使用しても
よく、例えば加速度センサ、地磁気センサという名称で
呼ばれる部品を使用してもよい。要は、原理はどんなも
のであれ、１歩の歩行運動があったことを電気的な出力
として捉えることができればよい。また、歩数計１２と
して、例えば市販のものを別個に使用し、別個使用の歩
数計からケーブルで出力信号を制御部１１に入力可能な
コネクタを使用する構成であってもよい。

【００３０】加速度センサ２３（運動加速度検出手段）
は、人間（歩行者）の歩行状態を加速度をパラメータと
して検出するためのもので、例えば身体の運動加速度を
電気的に検出する加速度センサを使用し、加速度センサ
の出力信号を身体の特定の運動加速度に対応した電気的
パルスに変換して出力する。ここで、歩行状態では１歩
あたりの歩行時間（歩行者が１歩進むときの時間）、歩
行者の前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化を検
出する。加速度センサ２３は少なくとも上下方向計測
し、これから歩数、１歩あたりの歩行時間を計測するよ
うにする。また、前後方向（場合により難しいが上下方
向）を計測して急ぎの判断、修正に用いる。

【００３１】加速度センサ２３は、要は原理はどんなも
のであれ、１歩の歩行運動をするときの１歩あたりの歩
行時間や歩行者の前後方向の加速度あるいはこの加速度
の変化を電気的な出力として捉えることができればよ
い。また、加速度センサ２３として、例えば市販のもの
を別個に使用し、別個使用の加速度計からケーブルで出
力信号を制御部１１に入力可能なコネクタを使用する構
成であってもよい。なお、歩数計１２および加速度セン
サ２３として、１個の加速度センサを用い、加速度セン
サの出力を波形処理等して歩数計１２および加速度セン
サ２３の機能を実現するような構成にしてもよい。

【００３２】制御部１１は、ＲＯＭ１５に格納されてい
るプログラムに従い、歩数計１２からの信号に基づいて
人間の移動に伴って生じる運動に関係した値（ここでは
歩数）を測定して移動距離を推定（移動距離の推定は、
歩数×歩幅の演算で行う）するとともに、この推定に際
して加速度センサ２３からの信号に基づいて歩幅の修正
を行う。歩幅の修正には、以下の３通りの処理がある。 （ａ）１歩行中の前後方向の加速度（あるいは加速度の
変化の大小を加えてもよい）を中心にして歩幅に修正を
加える（請求項１記載の発明に相当）。すなわち、加速
度中心に歩幅の修正を行う処理であり、加速度の大きさ
に応じて歩幅を修正していく。 （ｂ）１歩の歩行に要する時間に応じて歩幅を修正する
（請求項２記載の発明に相当）。 （ｃ）１歩の歩行に要する時間と、このときの前後方向
の加速度（あるいは加速度の変化の大小を加えてもよ
い）を中心にして歩幅に修正を加える（請求項３記載の
発明に相当）。すなわち、１歩あたりの歩行時間中心に
し加速度で判断修正を行う処理であり、例えば歩行者の
加速度から１歩あたりの歩行時間（歩行リズム）を求
め、この１歩あたりの歩行時間が例えば早いとき、通常
のとき、遅いとき等の判断をしてそのとき歩幅を修正
し、かつ加速度に応じて歩幅に修正を加えるようにす
る。本実施例では、上記（ｃ）の処理を行うが、上記
（ａ）、（ｂ）の処理を行うようにしてもよく、あるい
は両者を組み合せるような処理にしてもよい。したがっ
て、歩数計１２、制御部１１、ＲＯＭ１５およびＲＡＭ
１６は移動距離推定手段、移動方向決定手段、移動位置
推定手段を構成する。

【００３３】地磁気センサ１３は人間の移動の向き（移
動方向）を検出するもので、地磁気センサ１３として
は、地球の磁界を検出して東西南北に対しセンサ自体が
どの方向に向いているかを検出する小型、軽量の磁気セ
ンサが使用される。このようなセンサとしては、例えば
米国ハネウエル社製のデジタル３軸磁気センサＨＭＲ２
３００（商品名）を用いる。地磁気センサ１３は人間の
動きに伴う移動の向きを検出する移動方向検出手段を構
成する。移動方向検出手段としては、地磁気センサに限
らず、小型、軽量であれば、例えばジャイロコンパス、
その他のものを使用してもよい。また、地磁気センサ１
３により、人間の歩行に伴って変化する上下方向の地磁
気変化も検出できるので、この地磁気変化が凹凸、ある
いは所定時間続く最低値から身体の最高位置到着時点、
あるいは着地時点を判断できる。この時点をそのまま、
あるいは後述するようにこれらの時間から設定時間遅れ
た時点で、この時点における移動方位を特定移動方位と
して決定する移動方向決定手段の一部を構成する。

【００３４】スイッチ入力部１４は携帯用位置検出装置
１の操作を行うための操作キーと、ディスプレイ装置１
７の画面上に表示された地図情報に目的地の設定を行っ
たり、走行経路の設定や地域の変更等を行うためのコン
トロールキー、ディスプレイ装置１７の画面上で地図エ
リアを上下方向に移動させるアップキーおよびダウンキ
ーからなるエリア変更キー、操作のために必要な各種ス
イッチ（例えば、数字を入力可能なテンキー、電源スイ
ッチ、メモリキー）等を含んで構成されている。スイッ
チ入力部１４は人間が移動しようとする所定の地点（例
えば、目的地点）に対応させて、その地点の地図上の座
標位置をポイントとして指定したり、あるいは移動中に
東西南北で示す周囲の何れかの方向を指定し、どの方向
の地図情報を得たいかを指定したり、さらには移動起点
の再設定（リセット操作も含む）を行うために使用され
る。

【００３５】制御部１１は、歩数計１２にて人の歩行を
１歩ごとに検出した歩行信号を受け取り、予め設定して
いる歩幅値を上記各１歩に対応させて移動距離の演算に
用いるとともに、１歩の歩行に要する時間とこのときの
前後方向の加速度（あるいは加速度の変化の大小）を中
心にして歩幅に修正を加える処理を行う。また、地磁気
センサ１３で検出した歩行者の身体が東西南北のどちら
を向いているかの信号を受けるとともに、この地磁気セ
ンサ１３で検出した地磁気上下方向の変化から身体の上
下方向変化、したがって足の上げ下げ運動の状態を検知
する。そして、この歩行状態（身体あるいは足の上下運
動）が所定の状態（足あるいは腰などの身体が実質的に
最高位置に到着した時点、あるいは実質的に着地した時
点、あるいはこれらいずれかの時点から所定時間遅らせ
た時点であってこの最高位置到着時点から次の足等の最
高位置到着までの範囲にある状態）になったことを検出
した時点における上記身体の向きを移動方向として決定
する。したがって、制御部１１は、これら１歩の距離と
移動方向とから今回の新たな１歩により位置移動分を演
算し、前回までの位置と併せることで、今回の位置を決
定する。

【００３６】なお、上記演算に用いる歩幅は、予め入力
された使用者が平坦路を通常歩くときの歩幅の数値を用
いるが、後述する環境・走行条件（例えば、登坂時な
ど）に応じた歩幅の数値を変更するようにしてもよい。
さらに、制御部１１は、このようにして得た移動位置情
報をディスプレイ装置１７に表示したり、音声出力装置
１８に必要な音情報を出力するために必要な演算処理を
行う。また、制御部１１は外部装置ドライバー２１を介
して入力されるメモリカード２２からの情報（例えば、
移動ルートの地図情報等）に基づいてディスプレイ装置
１７の画面に地図を表示したりする制御を行ったりす
る。制御部１１はＣＰＵを含むマイクロコンピュータに
よって構成され、ＲＯＭ１５に格納されている制御プロ
グラム（後述のフローチャート参照）に従って上記制御
を行う。

【００３７】ディスプレイ装置１７は制御部１１によっ
て推定された人間の位置に関連する情報を表示するもの
で、表示手段を構成する。ディスプレイ装置１７として
は、例えば低消費電力タイプの小型液晶（モノクロある
いはカラーでもよい）が使用される。音声出力装置１８
は制御部１１によって音声合成された信号に基づいて音
声合成音を発するもので、例えばスピーカからなる。こ
のスピーカは、カバー部３３の外側面（図２ではカバー
部３３の裏面）にカバー部３３を開いていないときで
も、歩行者に情報を提供できるようにする。外部装置ド
ライバー２１は、例えばＰＣＭＣＩＡ制御回路からな
り、メモリカード２２との間でデータを転送する処理を
行う。メモリカード２２は人間の移動ルートに関連する
地図情報を記憶しており、地図情報記憶手段を構成す
る。

【００３８】ＲＯＭ１５は制御部１１によって行われる
位置演算処理のための各種プログラムや必要なデータを
予め格納している。ＲＡＭ１６はスイッチ入力部１４よ
り入力され一時的に記憶しなければならない情報を格納
するメモリエリアと、スイッチ入力部１４の操作により
指定された人間の移動しようとする目的地情報等を一時
的に格納するメモリエリア、ワークエリア等を有してい
る。２０は内蔵のバッテリで、上記各回路に必要な電源
を供給する。なお、必要によっては電圧を変えるための
電源回路１９等を付加してもよい。

【００３９】Ｂ．携帯用位置検出装置の外観構成 図２は携帯用位置検出装置１の外観構成を示す図であ
る。図２において、携帯用位置検出装置１は装置本体３
１を有しており、装置本体３１は小型軽量でほぼ箱型に
形成され、人間が手軽に携帯可能な大きさになってい
る。装置本体３１の前面側には矩形状の画面を有するデ
ィスプレイ装置１７、スイッチ入力部１４および音声出
力装置１８が配置されている。装置本体３１の内部には
歩数計１２、加速度センサ２３、地磁気センサ１３、メ
モリカード用の外部装置ドライバー２１、およびＲＯＭ
１５、ＲＡＭ１６を備えた制御部１１が内蔵されてお
り、装置本体３１の下部に内蔵させたバッテリ２０から
電圧を供給するようにしてある。また、装置本体３１の
左側部には、開閉可能な蓋部３４が設けられ、この内側
にメモリカード２２の挿入口３２と、バッテリ２０の挿
入口が形成される。これにより、内蔵のバッテリ２０の
取り替え、外部装置ドライバー２１の点検等が簡単にで
きるようになっている。

【００４０】携帯用位置検出装置１は移動する人間（歩
行者）の、好ましくは、例えば腰ベルトに装着して身体
に対して相対変位しないように固定するのがよい。その
ため、図示は略くしているが、装置本体３１の裏側面に
腰ベルトに装着可能なベルト係止部材が設けられてい
る。これにより、腰ベルトから携帯用位置検出装置１を
ワンタッチで簡単に外すことができるととにも、同様に
簡単に装着することが可能である。

【００４１】Ｃ．動作説明 次に、作用を説明する。図３、図４は携帯用位置検出装
置１の制御プログラムを示すフローチャートである。本
プログラムは携帯用位置検出装置１の電源がオンする
と、実行される。プログラムがスタートすると、まずス
テップＳ１で初期設定を行う。初期設定では、携帯用位
置検出装置１の方で自動的にイニシャルリセット、ＲＡ
Ｍ１６のワークエリアのクリア等の所定のイニシャライ
ズ処理が行われる。

【００４２】次いで、ステップＳ２に進んで起点等の入
力を行う。すなわち、本装置を携帯している人間は、初
期設定の時点で移動起点、平坦路走行時の平均歩幅等を
手で入力する。このとき、例えばディスプレイ装置１７
の画面に「移動開始のための起点の設定を行って下さ
い」等の表示を出すことで、初期設定を人間に促す。な
お、この時点で装置本体３１はメモリカード２２（移動
エリアの地図情報等を格納）が挿入されていることを前
提にする。メモリカード２２が挿入されていない場合に
は、例えばディスプレイ装置１７の画面に「必要であれ
ば、移動エリアのメモリカード２２を挿入してくださ
い」というメッセージを表示してもよい。

【００４３】移動起点の設定は、例えば地図上にポイン
トで示すような入力方法でもよいし、あるいは位置座礁
（緯度、経度）を入力してもよい。例えば、図５（ａ）
に移動ルートの一例を示すように、起点をポイントで入
力するとよい。また、初期設定では移動する人間の歩幅
を入力する。歩幅の入力はテンキーで数字を入力しても
よいし、あるいはディスプレイ装置１７の画面に、所定
高さ毎に区切ってグルーピングした身長の範囲を表示
し、そのなかから本装置を携帯している人の身長を選択
させることで、自動的に歩幅を設定するようにしてもよ
い。これは、一般に歩幅が身長に関係することによるも
ので、もちろん他のやり方でもかまわない。さらに、初
期設定では、時刻の計測も開始される。

【００４４】次いで、ステップＳ３で歩数計１２からの
信号および加速度センサ２３からの信号を入力し、ステ
ップＳ４で地磁気センサ１３からの信号を入力する。次
いで、ステップＳ５で移動環境による歩幅の補正が必要
か否かの判断を行う。すなわち、移動環境によっては、
例えば坂道や階段での上り下り等で歩幅に影響を与え、
平坦路での通常歩行時の平均歩幅と異なる結果、歩幅を
基にして演算する移動距離に大きな誤差が出る。そこ
で、検出した移動環境に応じて歩幅を変更できるように
する。移動環境の検出は、地磁気センサ１３からの（Ｚ
方向：高さ方向）信号に基づき、坂道、階段等での上
り、下りなどに対応した地磁気変化を判断することで行
い、この場合、制御部１１は、所定以上の勾配があると
きはステップＳ６に進み、歩幅を平坦路歩行時のと数値
よりも小さく補正する。

【００４５】この補正は、勾配の大きさによりいくつか
の種類に分けた修正値としてもよい。なお、この場合、
地図は地表を上方（Ｚ方向）からみた（Ｘ−Ｙ）平面で
描かれるので、一般的には所定以上の傾斜のあるところ
は、歩幅の数値を小さく補正する方が所定位置表示上は
望ましいことが多い。ステップＳ６で歩幅の修正を終了
したら、ステップＳ７に進む。一方、勾配が上記所定値
よりも小さいときは、上記歩行環境に応じた歩幅の修正
は行わずに、ステップＳ５０に進む。

【００４６】ステップＳ５０では加速度センサ２３から
の信号に基づく歩行状態に応じた歩幅の修正処理を行
う。ステップＳ５０の詳細は図４に示される。図４にお
いて、ステップＳ５１では１歩あたりの歩行時間ｔ（歩
行リズム）とこのときの歩行者の前後方向の加速度αを
検出する。次いで、ステップＳ５２で１歩あたりの歩行
時間ｔを判断し、３つの態様に分ける。すなわち、１歩
あたりの歩行時間ｔが短いとき（ｔ＜ｔ１：第１の所定
値）のときは急ぎと判断してステップＳ５３に分岐し、
１歩あたりの歩行時間ｔが通常のとき（ｔ１≦ｔ≦ｔ
２：第２の所定値）のときは通常と判断してステップＳ
５７に分岐し、１歩あたりの歩行時間ｔが長いとき（ｔ
＞ｔ２）のときはゆっくりと判断してステップＳ５４に
分岐する。

【００４７】次いで、前後方向の加速度αを判断する処
理を行う。ステップＳ５３では前後方向の加速度α（上
下方向も相関する）あるいは加速度の変化が第１の所定
値α１より小さいか否かを判別し、ＹＥＳのときは急ぎ
であってもステップＳ５６で歩幅を小幅に修正する。ま
た、ＮＯのときは急ぎであってもステップＳ５５で歩幅
を大幅に修正する。一方、１歩あたりの歩行時間ｔが通
常のときにはステップＳ５７に進んで歩幅を通常幅に修
正する。さらに、ステップＳ５４では前後方向の加速度
α（上下方向も相関する）あるいは加速度の変化が第２
の所定値α２（α２＞α１）より大きいか否かを判別
し、ＹＥＳのときはゆっくりであってもステップＳ５８
で歩幅を大幅に修正し、ＮＯのときはゆっくりであって
もステップＳ５９で歩幅を小幅に修正する。なお、α
１、α２の設定によってはステップＳ５６およびステッ
プＳ５８の内容が通常幅修正に近付くこともありえる
が、実際上、前後方向の加速度αあるいは加速度の変化
が歩行中に長時間継続することは稀であり、そのあたり
を考慮してα１、α２を適切に設定すればよい。

【００４８】このように１歩あたりの歩行時間ｔが早く
なっても歩行者の加速度（歩行時の蹴りの加速度であ
り、これは前後Ｇで検出するのが望ましいが、上下Ｇで
検出してもよい）が第１の所定値α１より小さい場合に
は歩幅を増加させる修正は無しで小幅とする。一方、１
歩あたりの歩行時間ｔが遅くても加速度（歩行時の蹴り
の加速度、上記同様）が第２の所定値α２（ただし、α
１＜α２）より大きいときには歩幅を増加させる修正
（大幅へと修正）を行う。このように、１歩あたりの歩
行時間ｔを中心にして判断し、かつ歩行者の加速度αに
応じて歩幅判断を修正することにより、歩幅の修正判断
が容易であり、歩幅の精度を格段に高めることが可能に
なる。図４の処理を終了すると、図３のステップＳ７に
進む。なお、上記において加速度αをあまりたくさんの
ケースに分けるのであれば加速度だけでよく、１歩あた
りの歩行時間をみる意味が薄くなる（あるいは意味が無
くなる）。このような加速度αだけのケースでは上述し
たように技術に面倒であるし、加速度センサのレンジを
広くするする必要もあって、コストは必然的に高くなる
傾向にある。一方、１歩の歩行時間ｔを検出するのは簡
単であり、また、加速度αが上記所定値以上、以下のス
ポットだけをみるのであれば、狭いレンジの安価なセン
サを用いることができる。

【００４９】次に、ステップＳ５０の処理内容は、図４
に示す例に限るものではなく、図５に示すような処理も
可能である。図５（ａ）は１歩行中の前後方向の加速度
α（上下方向も相関する）あるいは加速度の変化を判断
して歩幅を修正するものである。すなわち、図５（ａ）
において、ステップＳ６１で１歩行中の前後方向の加速
度α（上下方向も相関する：あるいは加速度の変化も含
む。以下同様）を読み込む。次いで、ステップＳ６２で
加速度αを判断し、第１の所定値α１より大きい場合に
は歩幅を増加させる修正を行い（大幅）、１歩行中の加
速度αが通常のとき（α１≦α≦α２：第２の所定値）
のときは通常と判断してステップＳ６４で通常幅とし、
さらに１歩行中の加速度αが第２の所定値α２より小さ
いときはステップＳ６５で歩幅を減少させる修正を行う
（小幅）。このように、１歩行中の前後方向の加速度α
を判断して歩幅を修正することにより、上記同様に歩幅
の修正判断が容易であり、歩幅の精度を格段に高めるこ
とが可能になる。

【００５０】図５（ｂ）は１歩行あたりの歩行時間ｔを
判断して歩幅を修正するものである。すなわち、図５
（ｂ）において、ステップＳ７１で１歩行あたりの歩行
時間ｔを検出する。次いで、ステップＳ７２で１歩行あ
たりの歩行時間ｔを判断し、歩第１の所定値ｔ１より小
さい場合には歩幅を増加させる修正を行い（大幅）、１
歩行あたりの歩行時間ｔが通常のとき（ｔ１≦ｔ≦ｔ
２：第２の所定値）のときは通常と判断してステップＳ
７４で通常幅とし、さらに１歩行あたりの歩行時間ｔが
第２の所定値ｔ２より大きいときはステップＳ７５で歩
幅を減少させる修正を行う（小幅）。このように、１歩
行あたりの歩行時間ｔを判断して歩幅を修正することに
より、上記同様に歩幅の修正判断が容易であり、歩幅の
精度を格段に高めることが可能になる。特に、このケー
スでは加速度だけでみる前者の場合（図５（ａ））と比
較しては加速度ゲインの広さ、加速度の複雑な動きをみ
る必要がなく、低コストにすることができ、より簡単に
計測できるという利点がある。

【００５１】ステップＳ５０で歩行状態に応じた歩幅の
修正が終了すると、ステップＳ７に進む。ステップＳ７
では、移動距離を自律航法により演算する。すなわち、
歩数計１２から１歩ごとに歩行信号が入力されると、こ
の１歩分ごとに「歩幅」（ただし、移動環境によって修
正したときはその修正歩幅、また、１歩あたりの歩行時
間ｔ等に応じて歩幅を修正したときはその修正歩幅）を
その移動距離と看做す。

【００５２】次いで、ステップ８で地磁気センサ１３か
らの出力信号のうち上下（Ｚ軸）方向の成分が最低値と
なる着地時点を検出し、この検出時点に基づき地磁気セ
ンサ１３から絶えず出力されている方位信号のうち、そ
の歩行時における移動方向を選択し特定移動方位として
決定する。なお、ここでは特定移動方位を決定する時点
を着地時点としたが、これに限ることなく、実質的な最
高位置到着時点でもよく、あるいは着地時点か最高位置
到着時点から所定時間遅らせた時点であってこの最高位
置到着時点から次の最高位置到着時点までの範囲にある
時点でもよい。この範囲の時点での移動方位を選ぶこと
で、人間の重心位置の移動方位に近くすることができ
る。上記遅らせる所定時間の大きさは、実験的に設定し
てもよく、あるいは歩数計１２もしくは地磁気センサ１
３から求めた歩行周期の比例分により設定するようにし
てもよい。次いで、ステップＳ９で、このようにして１
歩ごとに決定した上記移動方向と上記移動距離とから、
その１歩の歩行による「移動位置」を計算する。そし
て、起点位置からいままでの移動位置に今回の移動位置
を加え合わせることで、今回の歩行による起点からの移
動位置を得ることができる。

【００５３】次いで、ステップＳ１０では、決定した移
動位置を例えば図５（ｂ）に移動軌跡の拡大を示すよう
に、ディスプレイ装置１７にポイント（○印）で表示す
る。また、このとき、メモリカード２２より人間の現在
位置に対応する地図情報、その位置での道路属性情報
（例えば、国道、県道等の情報）、その位置での周囲情
報（例えば、主要な建造物、駅等）等の各情報を検索し
て読み出してディスプレイ装置１７に図５（ａ）に示す
ように表示する。これにより、移動者は地図上でどの位
置に自分がいるのかが容易に分かる。このとき、移動推
定位置をゾーンにより図５（ａ）に示すように表示す
る。なお、移動推定位置をゾーンを設けなくてもよい。

【００５４】また、上記で新たな移動位置を表示するに
あたっては、ステップＳ２でのメモリカード２２の挿入
により、地図そのものの情報とともに、地図の基準位
置、基準方向、縮尺（したがって、基準距離）といった
地図付随の情報も同時に読み込まれているので、これら
を利用することになる。さらに、この地図情報を表示し
た段階で、例えば現在位置を音声合成音（例えば、「あ
と１０ｍぐらい先の○○交差点を左折してください」）
でガイダンスするように音声出力装置１８から出力して
もよい。なお、人間の進行に伴い、地図情報のエリアは
自動的に切り換えられていく（すなわち、エリアがスク
ロールする）。

【００５５】次いで、ステップＳ１１でスイッチ信号
（スイッチ入力部１４からの信号）が入力されているか
否かを判別し、入力がなければステップＳ３に戻り歩数
計１１２からの次の信号を待つ。これにより、人間の歩
行に応じて移動軌跡が図５（ａ）に示すように、ディス
プレイ装置１７に表示されていく。一方、ステップＳ１
１でスイッチ信号が入力されていれば、ステップＳ１３
に進んでスイッチ信号が再スタート信号であるか否かを
判別する。単なる画面表示の切り替え等であっても、再
スタート信号でなければ、ステップＳ１２に進んでスイ
ッチ入力に伴う演算処理（例えば、起点からの累積走行
距離等）や表示（例えば、画面表示の切り替え等）行
い、ステップＳ３に戻って処理を繰り返す。また、スイ
ッチ入力が例えば移動地図エリアをスクロールを要求す
る入力であれば、このスクロール要求入力を受けて制御
部１１が判断して、地図エリアのスクロールが行われて
ディスプレイ装置１７に表示されることになる。

【００５６】ステップＳ１３でスイッチ信号入力が再ス
タート信号である場合には、ステップＳ１４に進んで再
スタート処理とその表示を行い、ステップＳ２に戻って
起点等の再入力を可能にする。なお、再スタートとは、
例えば目的地に到着したので、今度は別のルートを再設
定する場合、目的地までの途中ではあるが、一旦、いま
までのルートを消去して、新たにルートを再設定するよ
うな場合である。

【００５７】このように本実施例の装置では、高層ビル
や崖、林などがあり、ＧＰＳ衛星信号を受信できない林
やビルの谷間等に位置する場合であっても、歩行者に適
用可能な、そして、携帯可能な大きさ、重量とした自律
航法により本装置を携帯している人の位置を知ることが
できる。この場合、地磁気センサを用いることで歩行者
が最高位置到着時点から次の最高位置到着時点までの範
囲における時点で決定した移動方位で、移動位置を計算
するので、移動方位がより正確になる。しかも上記時点
の検出は、地磁気の変化（あるいは上記実施例での地磁
気センサの代わりに３次元加速度センサを用い検出した
加速度変化）にて最高位置到着か着地かを容易に判断す
ることができ、この間も所定時間遅らせることでとらえ
ることができる。

【００５８】また、歩行環境を検出することで、登坂時
などに応じて歩幅を変更できるようにしたことから、位
置精度をさらに向上させることができる。もちろん、本
装置が安価に生産可能なことは言うまでもない。さら
に、本実施例では１歩の歩行に要する時間とこのときの
前後方向の加速度（あるいは加速度の変化の大小）を中
心にして歩幅を修正することにより、歩幅の修正判断が
容易であり、歩幅の精度を格段に高めることができ、移
動位置の演算精度を高めることができる。また、例えば
１歩あたりの歩行時間、歩行者の加速度というパラメー
タを用いるようにすれば、歩幅の修正判断が容易である
という利点がある。

【００５９】（ＩＩ）第２実施例 次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施
例はＧＰＳ衛星信号で移動位置や場合によっては歩幅を
補正するものである。 Ａ．携帯用位置検出装置のブロック構成 図８は第２実施例における携帯用位置検出装置のブロッ
ク図、図９は携帯用位置検出装置４１の外観構成を示す
図である。これらの図において、携帯用位置検出装置４
１が第１実施例と異なるのは、ＧＰＳアンテナ４２、Ｇ
ＰＳ受信装置４３が新たに設けられていることと、制御
部４４、ＲＯＭ４５の内容が異なることである。

【００６０】ＧＰＳアンテナ４２はＧＰＳ衛星から送ら
れてくる約１．５ＭＨｚの右旋円偏波信号を受信するた
めに、例えばテフロン基板を用いたほぼ半球状の指向性
を有するマイクロストリップパッチアンテナが使用さ
れ、図９に示すように装置本体３１の上方、例えば本装
置の携帯者の肩上に取り付けて配置され、ハーネス４４
にてＧＰＳ受信装置４３に接続されている。ＧＰＳ受信
装置４３はＧＰＳアンテナ４２を介して複数のＧＰＳ衛
星からの測位用電波を受信して復調し、復調信号に基づ
いて携帯用位置検出装置４１の現在位置情報（例えば、
緯度、経度、高度を含む三次元の測位情報）を算出し、
算出した現在位置情報を制御部４４に出力する。

【００６１】ＧＰＳ（Ｇlobal Ｐotioning Ｓystem）
は、人工衛星を利用した全世界的な電波測位システム
で、２４個の衛星が６つの軌道面にそれぞれ４個ずつ配
置されることにより、原理的には各衛星からの電波を受
信し、その到達時間から衛星と受信地点との距離を算出
し、最終的に受信点の三次元測位（緯度、経度、高度）
を求めることができるものである。ＧＰＳアンテナ４２
およびＧＰＳ受信装置４３はＧＰＳ装置を構成する。

【００６２】制御部４４は、第１実施例の処理の他に、
ＧＰＳ衛星信号で計測演算した位置情報を得られたとき
は、この値を上記第１実施例で自律航法により求めた位
置情報に優先して自律航法により推測した位置を補正す
る。また、歩行者の移動ルートのうち少なくとも平坦路
で直進歩行が連続したと判断した区間で計測演算した平
均歩幅を求めることで、予め設定した歩幅を修正し、よ
り現実に合った歩幅とすることで、移動位置の精度をさ
らに向上させることができるようにしている。制御部４
４、ＲＯＭ４５およびＲＡＭ１６は、第１実施例の機能
に加えて、位置補正手段、歩幅修正手段としての機能を
実現する

【００６３】Ｂ．動作説明 次に、作用を説明する。図１０〜図１２は携帯用位置検
出装置４１の制御プログラムを示すフローチャートであ
る。このフローチャートでは、第１実施例と同様の処理
を行うステップがあり、それらのステップには第１実施
例と同一ステップ番号を付して重複説明を省略する。異
なる処理を行うステップには、第１実施例と相違するス
テップ番号を付して説明する。第２実施例の制御プログ
ラムでは、ステップＳ１〜ステップＳ４を経ると、ステ
ップＳ１５を実行し、ＧＰＳ信号を読み込む。次いで、
ステップ１６で、ＧＰＳ信号を何個受信できるかをチェ
ックし、４個（精度は落ちるが３個でも可）以上であれ
ば、ＧＰＳ信号による移動位置計算が可能であると判断
してステップＳ１７へ進み、それより少ない受信衛星数
であれば、ＧＰＳ信号に基づく移動位置の測定が不能と
判断して、ステップＳ５へ進む。ステップＳ１６でＧＰ
Ｓ信号に基づく移動位置測定が可能と判断されれば、ス
テップＳ１７で、上記受信した複数のＧＰＳ信号から、
本装置携帯者の現在の移動位置を演算して決定し、ステ
ップＳ１８以降へ進む。

【００６４】しかしながら、ステップＳ１６で位置のＧ
ＰＳ信号による演算が不能と判断されたら、ステップＳ
５、ステップＳ６、ステップＳ５０、ステップＳ７〜ス
テップＳ９にて第１実施例と同様に、歩数計１２、加速
度センサ２３および地磁気センサ１３からの信号により
演算推定した移動位置を決定する。この決定にあたって
は、ステップＳ１６で演算不能と判断した直前の移動位
置をべ−スとして、ステップＳ３、ステップＳ４で歩数
計１２、加速度センサ２３および地磁気センサ１３から
の出力を読み込み、ステップＳ５、ステップＳ６、ステ
ップＳ５０、ステップＳ７〜ステップＳ９で求めた移動
量、方向を加味しながら現在位置を決めていく。

【００６５】ステップＳ１６でＧＰＳ信号による演算が
可能と判断され、ステップＳ１７でＧＰＳ信号に基づき
移動位置が演算・決定されたら、ステップＳ１８にて地
磁気センサ１３の出力信号（地磁気センサ１３の代わり
にＧＰＳ信号を用いても良い。地磁気センサ１３の方が
良い精度を得やすい反面、周辺の金属物質の影響を受け
るデメリットもある。）からその歩行が実質的に「平坦
路での直進」歩行か否かを判断する。坂などで平坦路で
はない場合、あるいは急なコーナリングでの歩行などで
「直進」歩行ではないと判断した場合は、ステップＳ１
９で「歩幅修正用の累積移動距離」および「歩幅修正用
の累積歩数」をゼロとした後、ステップＳ１０に進んで
ステップＳ１７でＧＰＳ信号に基づき決定した移動位置
を表示する。なお、ここで、「歩幅修正用の累積移動距
離」は、起点から現在までの累積歩行距離とは異なり、
あくまでも設定歩幅を修正するために平坦路の直進歩行
が始まってからそれが続くかぎりの間における累積距離
である。

【００６６】一方、ステップ１８で、地磁気センサ１３
により検出した上下方向（Ｚ軸方向）成分が所定幅内に
あって、かつ地磁気センサ１３により検出した移動方位
が所定方位幅内に入っている実質的に「平坦路」でかつ
「直進」歩行であると判断したら、ステップＳ２０へ進
み、平坦路直進歩行が続く限りＧＰＳ信号を用いてこの
間における「設定歩幅修正用の累積移動距離」の演算を
行い、次いで、ステップＳ２１で同様に平坦路直進歩行
が続く限り「設定歩幅修正用の累積歩数」の演算を行
う。次のステップ２２では、上記累積歩数が所定以上に
なったか否かを判断する。あるいは、これに代えて上記
累積移動距離が所定以上になったかを判断してもよい。
いずれにしろ、所定以上になったと判断したら、ステッ
プＳ２３で上記累積移動距離を上記累積歩数で割って
「修正歩幅」の値を計算し、この値をステップＳ２で入
力した歩幅の値と入れ替えてステップＳ３へ戻り、移動
距離等の演算に用いることで、これ以降の歩行で、より
実際の歩幅に近い設定歩幅として移動位置の精度の向上
を図る。上記のように所定以上の累積歩数あるいは累積
移動距離とするのは、平均化による精度向上と、ＧＰＳ
測位誤差の影響を少なくするためである。なお、ＧＰＳ
信号に基づく移動位置の演算値を利用して、１歩あたり
の歩行時間、歩行者の加速度に応じた歩幅の修正値を補
正するようにしてもよい。そのようにすると、より一層
１歩あたりの歩行時間、歩行者の加速度に応じた歩幅の
修正精度を高めることができる。ここで、ステップＳ１
８〜ステップＳ２３は、「設定歩幅修正手段」のプログ
ラム部分を構成する。

【００６７】なお、上記実施例では、ステップＳ１５〜
ステップＳ２３を第１実施例の図３におけるステップＳ
４とステップＳ５との間に挿入したが、これに限ること
なく、例えば図１０において、ステップＳ４からはステ
ップ５へそのまま進むようにして、ステップＳ１５〜ス
テップＳ２３を図４のステップＳ９とステップＳ１０の
間に挿入しても良い。この場合、ステップＳ９からは、
ステップＳ１５へ進み、図１０のステップＳ１６にてＮ
Ｏの場合は、ステップＳ１０に行くように変えれば良
い。

【００６８】このように、本実施例の装置によれば、第
１実施例で説明した歩数計１２、加速度センサ２３およ
び地磁気センサ１３とを用いた自律航法による位置測定
手段に加えて、ＧＰＳ信号に基づく位置測定手段を追加
し、ＧＰＳ信号による位置測定が可能なところでは、精
度がより優れたＧＰＳ信号による測定位置を上記自律航
法による測定位置に優先して自律航法に基づく位置を修
正し、ＧＰＳ信号による位置測定が不可能なところで
は、自律航法による移動位置の測定結果を用いるように
切り替える手段を備えることで、ポータブルな装置にも
係わらず、どんな所でも歩行体の移動位置を知ることが
でき、かつ自律航法が続いて累積誤差が若干大きくなっ
たようなときでも、ＧＰＳ信号による位置測定が可能に
なった時点で、この測定位置で自律航法による測定位置
を修正して累積誤差を消し、位置精度を向上させること
ができる。この場合でも、１歩の歩行に要する時間とこ
のときの前後方向の加速度（あるいは加速度の変化の大
小）を中心にした歩幅修正（第１実施例と同様の処理）
を行うことにより、歩幅の精度を格段に高めることがで
き、移動位置の演算精度を高めることができる。また、
ＧＰＳ信号を用いることで、平坦路での直線歩行でこの
間の歩行距離と歩行数から平均歩幅を求め、予め入力し
た設定歩幅値を修正することで、より実際の歩行に合わ
せて、上記自律航法の精度を向上させることができる。

【００６９】（ＩＩＩ）第３実施例 次に、本発明の第３実施例について説明する。 Ａ．システムの全体構成 第３実施例は図１３に示すように、登山ルートにおい
て、複数の携帯用位置検出装置５１ａ〜５１ｃを子機と
し、それらの子機を基地局１００で管理するシステムに
適用したものである。基地局１００は、例えばパーソナ
ルコンピュータを主にして構成され、複数の携帯用位置
検出装置５１ａ〜５１ｃ（以下、適宜、５１の番号で代
表して表す）を子機として、その移動位置、移動ルー
ト、およびその他の必要な情報を管理する。基地局１０
０と子機間は無線通信で情報転送が可能である。また、
子機同士も無線通信で情報転送が可能である。

【００７０】携帯用位置検出装置５１は子機として人間
（登山者）に携帯され、自律航法で移動位置を検出する
とともに、第２実施例と同様にＧＰＳ衛星からの信号を
利用して歩幅の修正等の処理を行う他、さらに基地局１
００に必要な情報を送信し、かつ基地局１００からの補
正情報を受信して移動位置検出処理等を行う。基地局１
００は登山ルートの詳細を把握しており、複数の子機か
らの情報を受信するとともに、ＧＰＳ衛星からの信号を
利用して自己位置を正確に検出し、子機に対して必要な
補正情報を送信する他、子機の移動に必要な管理処理を
行う。

【００７１】Ｂ．子機の構成 次に、子機としての携帯用位置検出装置５１の構成につ
いて図１４を参照して説明する。図１４において、携帯
用位置検出装置５１は第２実施例の構成に比べて制御部
５２、ＲＯＭ５５の内容が異なるとともに、新たに送受
信回路５３、通信アンテナ５４が追加されている点が異
なる。送受信回路５３（送信手段、通信手段）は子機の
移動に関する情報を基地局１００に送信したり、基地局
１００から送信された補正情報を受信したり、さらには
子機間でやり取りする情報の通信を行う。なお、子機の
通信では当該子機を識別するＩＤ番号を加えて送信す
る。通信アンテナ５４は送受信回路５３における電波の
送受信に使用される。送受信回路５３には小電力の小型
無線装置が使用されるが、例えば無線を使用した携帯電
話機を組み込んだもので構成してもよい。

【００７２】制御部５２は、第２実施例の処理の他に、
基地局１００から受信した補正情報に基づいてＧＰＳ信
号に基づく当該子機の移動位置を計算する際の補正処理
を行う。また、ＲＯＭ５５は制御部５２の制御プログラ
ム等を格納している。したがって、制御部５２、ＲＯＭ
５５およびＲＡＭ１６は歩行体移動情報補正手段のハー
ド部分を実現する。

【００７３】Ｃ．基地局の構成 次に、基地局１００の構成について図１５を参照して説
明する。図１５において、基地局１００はＧＰＳアンテ
ナ１０１、ＧＰＳ受信装置１０２、通信アンテナ１０
３、送受信装置１０４、スイッチ入力部１０５、制御部
１０６、ＲＯＭ１０７、ＲＡＭ１０８、ディスプレイ装
置１０９、音声出力装置１１０、ＣＤ−ＲＯＭドライバ
ー１１１を含んでおり、主にパーソナルコンピュータに
よって構成される。

【００７４】ＧＰＳアンテ１０１はＧＰＳ衛星から送ら
れてくる約１．５ＭＨｚの右旋円偏波信号を受信するた
めに、例えばテフロン基板を用いたほぼ半球状の指向性
を有するマイクロストリップパッチアンテナが使用さ
れ、基地局１００の本体外部に取り付けられている。Ｇ
ＰＳ受信装置１０２はＧＰＳアンテナ１０１を介して複
数のＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信して復調し、復
調信号に基づいて基地局１００の現在位置情報（例え
ば、緯度、経度、高度を含む三次元の測位情報）を算出
し、算出した現在位置情報を制御部１０６に出力する。
ＧＰＳアンテ１０１およびＧＰＳ受信装置１０２はＧＰ
Ｓ装置を構成する。

【００７５】送受信装置１０４は通信アンテナ１０３を
介して複数の子機から送られてくる子機情報を受信し、
受信した子機情報を制御部１０６に出力したり、制御部
１０６の情報を子機に送信したりする。送受信装置１０
４は受信手段および補正情報送信手段を構成する。制御
部１０６は、予め計測にて緯度、経度、高度等の位置が
正確に分かっている基地局１００において各ＧＰＳ信号
からの疑似距離、時刻情報および衛星の軌道データから
誤差成分を検出して、これを子機へ送信する制御を行っ
たり、基地局１００の位置と送受信装置１０４を介して
受信した子機からの位置情報とを、ＣＤ−ＲＯＭドライ
バー１１１を介してＣＤ−ＲＯＭ１１２から読み出した
登山ルート地図データに対応させてディスプレイ装置１
０９の画面上に表示する制御を行ったり、スイッチ入力
部１０５からのスイッチ操作信号に基づいて必要な処理
（例えば、登山ルート範囲の設定、子機のＩＤ番号と位
置情報との関連設定等）を行ったり、ディスプレイ装置
１０９の画面情報を変更（例えば、画面の拡大や表示エ
リアの変更等）する制御を行う他、必要な音声合成処理
（例えば、子機が移動を開始したとき、「移動を開始し
ました」という音声合成音を生成する等）を行い音声出
力装置１１０に出力する。制御部１０６はＣＰＵを含む
マイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ１０７
に格納されている制御プログラム（後述のフローチャー
ト参照）に従って上記制御を行う。

【００７６】スイッチ入力部１０５は設定操作（例え
ば、登山ルート範囲の設定、子機のＩＤ番号と位置情報
との関連設定等）を行うための操作キーと、ディスプレ
イ装置１０９の画面上に表示された子機移動地図情報を
変更したり、子機管理情報の変更等を行うための変更キ
ー、その他の電源キー等を含んで構成されている。ま
た、スイッチ入力部１０５により、その都度、崖くずれ
や雪崩の危険がある、あるいは生じたエリアなど最新の
情報をＣＤ−ＲＯＭ１１２からの地図情報に加えて移動
可能なエリアを合成で設定できるようにしてある。な
お、子機が移動するであろう移動可能なエリア（例え
ば、登山ルート周辺を含むかなり広範囲なエリア）は予
めＣＤ−ＲＯＭドライバー１１１によって駆動されるＣ
Ｄ−ＲＯＭ１１２に格納されており、格納されている移
動可能な登山ルートエリア上の地点は例えば座標によっ
て指定可能になっている。

【００７７】ＲＯＭ１０７は制御部１０６によって行わ
れる子機制御のためのプログラムや必要なデータを予め
格納している。ＲＡＭ１０８はワークエリア、スイッチ
入力部１０５より入力され一時的に記憶しなければなら
ない情報を格納するメモリエリア、およびスイッチ入力
部１０５の操作により指定された探索範囲の設定情報等
を一時的に格納するメモリエリアを有している。ディス
プレイ装置１０９は液晶表示装置（例えば、カラーのＬ
ＣＤ）によって構成され、制御部１０６で演算処理され
た登山ルート位置情報と、ＣＤ−ＲＯＭドライバー１１
１を介してＣＤ−ＲＯＭ１１２より読み出された登山ル
ート地図情報とを重ね合せて画面に表示する。音声出力
装置１１０は制御部１０６によって音声合成された信号
や効果音に基づいて音を出力するもので、例えばスピー
カからなる。なお、基地局１００には屋内電源を通して
常時電源が供給され、原則的に２４時間作動が可能であ
る。制御部１０６、ＲＯＭ１０７、ＲＡＭ１０８は管理
手段および補正手段を構成する。ディスプレイ装置１０
９は表示手段を構成する。

【００７８】Ｄ．動作説明 次に、作用を説明する。 Ｄ−１．子機の制御プログラム 図１６〜図１８は子機の制御プログラムを示すフローチ
ャートである。本プログラムは子機としての携帯用位置
検出装置５１の電源がオンすると、実行される。このフ
ローチャートでは、第２実施例と同様の処理を行うステ
ップがあり、それらのステップには第２実施例と同一ス
テップ番号を付して重複説明を省略する。異なる処理を
行うステップには、第２実施例と相違するステップ番号
を付して説明する。

【００７９】第３実施例のプログラムでは、第２実施例
のプログラム同様、ステップＳ１〜ステップＳ４を経て
ステップＳ１５、Ｓ１６と進む。このステップＳ１６で
ＧＰＳ信号に基づき移動位置の演算が可能であると受信
可能な衛星数から判断したら、第３実施例で追加したス
テップＳ２４に進み、基地局１００からＧＰＳ信号の上
記補正情報を受信して、これらを加味してステップＳ１
７でＧＰＳ信号に基づく移動位置の演算・決定を行う。
したがって、第３実施例で得た位置情報は第２実施例に
おけるステップＳ１７で得た移動位置よりも誤差補正
分、精度が向上する。ステップＳ１７に引き続いては、
第２実施例同様にステップＳ１８〜ステップＳ２３ある
いはステップＳ１０へと進む。ステップＳ１０で移動位
置を表示した後は、ステップＳ２５で子機の移動位置
（上記補正済みの移動位置、あるいはＧＰＳ信号による
演算が不可能なときは自律航法で求めた移動位置）や子
機のＩＤ番号等の情報を基地局１００に送信し、ステッ
プＳ１１に進む。他は、第２実施例と同様である。

【００８０】Ｄ−２．基地局の制御プログラム 図１９は基地局１００の制御プログラムを示すフローチ
ャートである。本プログラムは基地局１００の電源がオ
ンすると、実行される。プログラムがスタートすると、
まずステップＳ１００で初期設定を行う。初期設定で
は、イニシャルリセット、ＲＡＭ１０８のワークエリア
のクリア等の所定のイニシャライズ処理が行われる。ま
た、初期設定では、時刻の計測も開始される。次いで、
ステップＳ１０１で子機の移動エリアを設定する。これ
は、後述のステップＳ１０４のように外部記憶データ
（地図データ）を読み出してディスプレイ装置１０９に
表示させ、その画面上で行ってもよいし、あるいは複数
の登山ルートが予め設定してある場合には、そのうちの
１つを選択するような処理でもよい。なお、「子機の移
動エリア」とは、子機の計画ルートを予め設定入力して
おき、子機の実際の移動を追跡監視し子機がコースを外
れた等の情報を得る目的で、あるいは登山で雪崩や崖く
ずれ等の理由で通行不能（あるいは危険）などの最新情
報を入力しておき、子機が近づいたり、あるいは戻りに
よるロスを避ける目的で設定しておくものである。

【００８１】次いで、ステップＳ１０２で複数個のＧＰ
Ｓ衛星から送信される位置情報を含むＧＰＳ信号（ＧＰ
Ｓ電波）を受信し、受信したＧＰＳ信号に基づいて基地
局１００の三次元測位データ（すなわち、緯度、経度、
高度）を求め、現在位置を検出する。次いで、ステップ
Ｓ１０３で予め正確に測定した基地局１００の位置とＧ
ＰＳ信号情報とからＧＰＳ信号の誤差分を検出・補正す
る。この検出後、ステップＳ１０４にて基地局１００か
ら上記誤差情報を発信する。次いで、ステップＳ１０５
で子機からの補正済みの情報を送受信装置１０４を介し
て受信する。このとき、子機のＩＤ番号も一緒に受信
し、子機を識別する。次いで、ステップＳ１０６で外部
記憶データ検索処理を行う。外部記憶データ検索処理で
は、ＣＤ−ＲＯＭドライバー１１１を介してＣＤ−ＲＯ
Ｍ１１２より登山ルートエリアに対応する地図情報を検
索して読み出す。次いで、ステップＳ１０７で登山ルー
トエリアに対応する地図情報をディスプレイ装置１０９
に表示する。

【００８２】次いで、ステップＳ１０８で基地局１００
の位置を地図上に表示するとともに、ステップＳ１０９
で受信した子機の現在位置をＩＤ番号と共にディスプレ
イ装置１０９に表示する。これにより、基地局１００の
オペレータは子機を識別しながらその現在位置を地図上
で確認することができる。また、この子機位置表示処理
では、例えばＩＤ番号に対応する子機の現在位置を音声
合成音（例えば、「ＩＤ番号○○の子機は、現在○○ル
ートの池を通過しました」）でガイダンスするように音
声出力装置１１０から出力してもよい。なお、子機の移
動に伴い、地図情報のエリアは自動的に切り換えられて
いく（すなわち、エリアがスクロールする）。次いで、
ステップＳ１１０で対応子機への提供情報等がある場合
にはそれを入力し、このステップＳ１１０に次いでは、
必要に応じてステップＳ１１１で危険地域へ近づいてい
るとか、最初の計画ルートから大きくずれだした等の情
報を対応子機へ発信する。

【００８３】上記第３実施例の装置では、基地局１００
で多くの子機を監視でき、これら子機をガイドしたり子
機の非常時等に対応できる。また、基地局１００でＧＰ
Ｓ信号に関する誤差情報を検出して子機のＧＰＳ信号に
基づく位置情報を補正する、いわゆるディファレンシャ
ル方式を採用できるので、子機の位置をより正確に捉え
ることが可能となる。なお、上記第３実施例にあって
は、移動位置の計算や移動位置の補正等の処理を子機で
行っていたが、これに限ることなく、子機では必要最小
限の処理だけを行い、その情報を基地局１００へ送信し
て上記処理等は基地局１００で処理して子機へその処理
情報を送信するようにしても良く、この場合子機の負担
を小さく押さえることができる。

【００８４】このように子機に必要な情報を得るための
処理を、基地局１００（親機）と子機で分担する場合
は、自律航法の処理は子機で行い、ＧＰＳ信号処理の一
部を基地局１００で受け持つようにすれば、子機の処理
負担を軽減しながら、基地局１００との無線が不通の場
合やＧＰＳ信号により位置測定が不能な場合でも、常に
子機は自身の位置を知ることができ、望ましい。なお、
基地局１００におけるＧＰＳ信号に基づく精度の高い移
動位置の演算値を利用して、多くの子機の歩幅修正（第
１実施例と同様の処理）の修正値を補正するようにして
もよい（例えば、基地局１００から子機側に歩幅の修正
値を送信し、子機側でこれを受信して歩幅の修正を行
う）。そのようにすると、子機側における１歩の歩行に
要する時間、又はこのときの前後方向の加速度（あるい
は加速度の変化の大小）に応じた歩幅の修正精度を極め
て高いものにすることが可能になる。

【００８５】本発明の実施の形態は、上記のような実施
の形態に限らず、以下に述べるような各種の変形実施が
可能である。 （ａ）携帯用位置検出装置による位置推定がＧＰＳ衛星
信号を利用した測位によるものなのか、あるいは自律航
法による測位なのかをディスプレイ装置に識別可能なよ
うに表示してもよい。そのようにすると、携帯用位置検
出装置を携帯している歩行者（人間）は測位の検出精度
を自分なりに判断して行動することができる。また、Ｇ
ＰＳ衛星信号を利用した測位に基づかないときは、自律
航法による測位であることをメッセージしたうえで、そ
の推定位置を確率の高いゾーンで表示してもよい。 （ｂ）携帯用位置検出装置を携帯する歩行体は生命体の
１つである人間に限るものではなく、動物、鳥等でも可
能である。そのような歩行体の移動ルートを解明する際
にも有効である。また、歩行体には、例えば歩行ロボッ
トのような人工的なものも含まれる。

【００８６】（ｃ）本発明の構成要素は、携帯可能なも
のであれば、別々に分散して分けて配置するような構成
にしてもよい。 （ｄ）携帯用位置検出装置における記憶手段として上記
実施例ではメモリカードを使用しているが、これに限ら
ず、各種の記憶媒体を使用できる。例えば、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、光磁気ディスク、ＤＶＤディスク、磁気テープ、ミ
ニディスク等を使用してもよい。あるいは、ＩＣカー
ド、光カードのような記憶媒体を使用してもよい。 （ｅ）上記実施例では、歩行計と地磁気センサをそれぞ
れ別個に設けたが、例えば３次元地磁気センサだけを用
い、検出した上下方向の地磁気変化で歩行計の機能を果
たすこともできるので、別個の歩行計を不要にできるな
ど、センサ類の選択は本発明の目的が達成できれば自由
に選択してよい。 （f）上記実施例では、移動方位決定手段にて最高位置
到着時点、あるいは着地時点を検出するのに、地磁気セ
ンサだけを用いたが、加速度センサで検出することもで
きる。 （ｇ）１歩の歩行に要する時間とこのときの前後方向の
加速度（あるいは加速度の変化の大小）による歩幅の修
正は上記実施例のような修正処理に限るものではなく、
その他の処理内容でもよい。例えば、歩行者が男性、女
性、子供、大人、老人等によってよりきめ細かく１歩の
歩行に要する時間とこのときの前後方向の加速度（ある
いは加速度の変化の大小）による歩幅修正を行う処理を
してもよい。

【００８７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、高層ビル
や崖、林などがあり、ＧＰＳ衛星信号を受信できない林
やビルの谷間等に位置する場合であっても、歩行者に適
用可能な、そして、携帯可能な大きさ、重量とした自律
航法により本装置（携帯用位置検出装置、以下同様）を
携帯している人の位置を知ることができる。この場合、
測位のために必要な身体の移動方位を決定するにあたっ
て、地磁気センサや加速度センサにて足や腰などの身体
の最高位置到着時点あるいは着地時点を捉えることで容
易な検出が可能となり、その上で、この時点に関連（そ
のままの時点かあるいはこれらから所定時間遅らせた時
点）づけた、最高位置到着時点から次の最高位置到着時
点までの範囲にある時点における移動方位をもって、測
位のための特定移動方位とすることで、身体の向きが移
動方位により近くなる時点での移動方位を決定できる。
これらにより、容易に測位精度の向上が可能となる。ま
た、歩行環境を検出することで、登坂時などに応じて歩
幅を変更できるようにしたことから、位置精度をさらに
向上させることができる。さらに、本装置は安価に生産
可能である。また、本発明では歩行者（歩行体）の移動
に伴って生じる運動に関係した値の加速度（歩行体の前
後方向の加速度あるいはこの加速度の変化）に応じて歩
幅を修正することにより、歩幅の精度を格段に高めるこ
とができ、移動位置の演算精度を高めることができる。
また、例えば歩行中の加速度というパラメータを用いる
ようにすれば、歩幅の修正判断が容易であるという利点
がある。

【００８８】請求項２記載の発明によれば、特に１歩の
歩行に要する時間に応じて歩幅を修正することにより、
請求項１記載の発明の効果に加えて、このケースでは加
速度だけでみる場合と比較しては加速度ゲインの広さ、
加速度の複雑な動きをみる必要がなく、低コストにする
ことができ、より簡単に計測できるという利点がある。

【００８９】請求項３記載の発明によれば、１歩の歩行
に要する時間とこのときの前後方向の加速度（あるいは
加速度の変化の大小）を中心にして歩幅を修正すること
により、歩幅の修正判断が容易であり、歩幅の精度を格
段に高めることができ、移動位置の演算精度を高めるこ
とができる。また、例えば１歩あたりの歩行時間、歩行
者の加速度というパラメータを用いることで、歩幅の修
正判断が容易であるという利点がある。

【００９０】請求項４記載の発明によれば、移動距離推
定手段を、歩行運動検出手段にて検出した歩行体の歩行
に伴う加速度の上下方向変化に基づいて歩数をカウント
し、この歩数とこの歩数に対応する歩幅とを掛け合わせ
ることで移動距離を推定し、この推定に際して運動加速
度検出手段の出力に基づいて歩幅を修正するように構成
したので、歩幅の精度を高めながら、携帯用としても小
型で、自律航法が可能となる。

【００９１】請求項５記載の発明によれば、歩行体の歩
行に伴う上下加速度変化から（例えば、加速度センサを
用いる）、容易に身体の最高位置到着時点や着地時点を
検出できる。そして、特定時点を前記検出した時点その
もの、あるいはこれらの一方から所定時間遅延させた時
点として決定し、この特定時点を、身体の移動方位が大
きく変化した後移動方位に近くなった時点（請求項１に
記載のように最高位置到着時点から次の歩行で身体が最
高位置到着時点になるまでの範囲にある点）に設定する
ことができる結果、簡単な検出にて測位精度の向上を図
れる。

【００９２】請求項６記載の発明によれば、歩行体の歩
行に伴う地磁気変化から（例えば、地磁気センサを用い
る）、容易に身体の最高位置到着時点や着地時点を検出
できる。そして、特定時点を前記検出した時点そのも
の、あるいはこれらの一方から所定時間遅延させた時点
として決定し、この特定時点を、身体の移動方位が大き
く変化した後移動方位に近くなった時点（請求項１に記
載のように最高位置到着時点から次の歩行で身体が最高
位置到着時点になるまでの範囲にある点）に設定するこ
とができる結果、簡単な検出にて測位精度の向上を図れ
る。

【００９３】請求項７記載の発明によれば、特定時点を
決める上記遅延時間は、それ以前の歩行周期を検出し、
この周期時間をもとに最適な方位を得られる特定時間と
なるような比例分として演算されるようにしたので、歩
行状態が変化しても最適な特定時点を維持できる。

【００９４】請求項８記載の発明によれば、上記遅延時
間を、特定時点が次の足が横並びする時点あるいはこの
近傍に設定したので、測位演算のため特定する身体方位
が移動方位に最も近づくことが多くなり、測位精度を向
上できる。

【００９５】請求項９記載の発明によれば、移動距離推
定手段を、身体の移動に伴う加速度変化あるいは地磁気
変化から登り坂や下り坂などの移動環境を検出するとと
もに、推定距離の計算に際して運動加速度検出手段の出
力に基づいて歩幅を修正する構成としたので、歩幅の精
度を高めながら、移動環境に応じた最適な歩幅に移動距
離演算の歩幅を変更でき、測位精度が向上する。

【００９６】請求項１０記載の発明によれば、上記移動
環境による歩幅修正を、歩行路が所定以上の傾斜がある
と判断したときに平坦路での歩幅より小さく設定するこ
とで、上下（Ｚ軸）方向からＸ−Ｙ平面をみた地図上に
おける位置をより正確とすることができる。

【００９７】請求項１１記載の発明によれば、上記自律
航法による測位装置にＧＰＳ測位装置を併せ持たせたの
で、ＧＰＳ受信が可能な場所ではＧＰＳ測位を優先させ
るものの、ＧＰＳ受信が不可能な場所では自律航法での
測位として、常に測位を可能とした。また、自律航法に
よる累積誤差もＧＰＳ測位でキャンセルでき、測位精度
の確保もできる。

【００９８】請求項１２記載の発明によれば、歩幅の修
正を実質的に平坦路の直進時で、かつ所定以上の移動距
離を歩行したときのみ、その移動距離の両端点間をＧＰ
Ｓ測位で計算した移動距離を元に、この間の累積歩数で
割るようにしたので、最適な歩幅に設定できる。ＧＰＳ
での演算する距離は、直線距離となるので実質的平坦路
での直進という条件、またＧＰＳでの測位誤差や歩幅変
化を考慮して所定距離以上の歩行といった条件を入れて
あるので、精度向上が期待できる。

【００９９】請求項１３記載の発明によれば、上記携帯
用位置検出装置（子機）に送信手段を設けて、基地局
（親機）へ位置情報等を送信するようにしたので、子機
側で歩幅の精度を高めながら、基地局でそれぞれの子機
の位置等を把握して管理することができる。

【０１００】請求項１４記載の発明によれば、上記子機
で得た情報の一部を送信手段で基地局に送り基地局で演
算処理することで、子機ではこの演算処理以外の処理を
行うように処理を分担したので、子機側での歩幅の精度
を高めながら、子機の構成を簡単化することができる。
もちろん、基地局での演算処理結果を子機へ送信して子
機で利用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る携帯用位置検出装置の第１実施例
のブロック図である。

【図２】携帯用位置検出装置の外観構成を示す図であ
る。

【図３】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示すフ
ローチャートである。

【図４】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示すフ
ローチャートである。

【図５】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示すフ
ローチャートである。

【図６】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示すフ
ローチャートである。

【図７】移動ルートの一例を説明する図である。

【図８】携帯用位置検出装置のブロック図である。

【図９】携帯用位置検出装置の外観構成を示す図であ
る。

【図１０】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１１】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１２】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１３】登山ルートを説明する図である。

【図１４】携帯用位置検出装置のブロック図である。

【図１５】基地局のブロック図である。

【図１６】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１７】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１８】携帯用位置検出装置の制御プログラムを示す
フローチャートである。

【図１９】基地局の制御プログラムを示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１、４１、５１ 携帯用位置検出装置 １１、４４、５２ 制御部 １２ 歩数計（歩行運動検出手段） １３ 地磁気センサ（移動方向検出手段） １５、４５、５５ ＲＯＭ １６ ＲＡＭ １７ ディスプレイ装置（表示手段） ２２ メモリカード ２３ 加速度センサ（運動加速度検出手段） ４２ ＧＰＳアンテナ ４３ ＧＰＳ受信装置 ５１、５１ａ〜５１ｃ 携帯用位置検出装置（子機） ５３ 送受信回路（送信手段） １００ 基地局 １０１ ＧＰＳアンテナ １０２ ＧＰＳ受信装置 １０４ 送受信装置（受信手段） １０６ 制御部 １０７ ＲＯＭ １０８ ＲＡＭ １０９ ディスプレイ装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−170301（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−89584（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−113343（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−307985（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 - 25/00 G09B 23/00 - 29/14

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歩行体が携帯して、歩行体の移動位置を
   検出する携帯用位置検出装置であって、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値を測定す
   る歩行運動検出手段と、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値の加速度
   を検出する運動加速度検出手段と、 前記歩行運動検出手段の出力から検出した歩数と、この
   ときの歩行中に前記運動加速度検出手段で検出した歩行
   体の前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化の大小
   に応じて変えた歩幅とに基づき、歩行体の移動距離を推
   定する移動距離推定手段と、 前記歩行体の歩行の動きに伴う、歩行体の向きあるいは
   移動の向きを検出する移動方向検出手段と、 前記歩行運動検出手段から出力される歩行体の移動に伴
   う前記歩行運動に基づき、歩行により身体が実質的に最
   高位置到着あるいは着地となる時点を検出して少なくと
   もこの一方の検出時点に関連づけられて、前記最高位置
   到着時点以降から次の歩行で身体が実質的に最高位置と
   なる範囲で特定した時点における移動方位を特定移動方
   位として決定する移動方向決定手段と、 前記移動距離推定手段で得た歩行体の推定移動距離と前
   記移動方向決定手段から得た特定移動方位とに基づいて
   歩行者の移動後の位置を推定する移動位置推定手段と、
   を備えたことを特徴とする携帯用位置検出装置。
2. 【請求項２】 歩行体が携帯して、歩行体の移動位置を
   検出する携帯用位置検出装置であって、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値を測定す
   る歩行運動検出手段と、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値の加速度
   を検出する運動加速度検出手段と、 前記歩行運動検出手段の出力から検出した歩数と、この
   歩行中に該歩行運動検出手段の出力から検出した１歩の
   歩行に要する時間が短くなるほど広い歩幅となる方向へ
   変えた歩幅とに基づき、歩行体の移動距離を推定する移
   動距離推定手段と、 前記歩行体の歩行の動きに伴う、歩行体の向きあるいは
   移動の向きを検出する移動方向検出手段と、 前記歩行運動検出手段から出力される歩行体の移動に伴
   う前記歩行運動に基づき、歩行により身体が実質的に最
   高位置到着あるいは着地となる時点を検出して少なくと
   もこの一方の検出時点に関連づけられて、前記最高位置
   到着時点以降から次の歩行で身体が実質的に最高位置と
   なる範囲で特定した時点における移動方位を特定移動方
   位として決定する移動方向決定手段と、 前記移動距離推定手段で得た歩行体の推定移動距離と前
   記移動方向決定手段から得た特定移動方位とに基づいて
   歩行者の移動後の位置を推定する移動位置推定手段と、
   を備えたことを特徴とする携帯用位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記移動距離推定手段における前記歩幅
   の変更は、 前記１歩の歩行に要する時間が短い方向にあっても、こ
   の歩行中に前記運動加速度検出手段で検出した歩行体の
   前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化が第１の所
   定値より小さければ歩幅が小さくなる方向に修正し、ま
   た、前記１歩の歩行に要する時間が長い方向にあって
   も、この歩行中に前記運動加速度検出手段で検出した歩
   行体の前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化が第
   ２の所定値より大きければ歩幅が大きくなる方向に修正
   することを特徴とする請求項２記載の携帯用位置検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記移動距離推定手段は、 前記歩行運動検出手段にて検出した、歩行体の歩行に伴
   う地磁気の上下方向変化に基づいて歩数をカウントし、
   この歩数とこの歩行体の歩幅との関係から移動距離を推
   定し、この推定に際して前記運動加速度検出手段の出力
   に基づいて歩幅を修正することを特徴とする請求項１記
   載の携帯用位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記移動方向決定手段は、 歩行体の歩行に伴う上下加速度変化から身体の実質的最
   高位置到着時点、あるいは着地時点を判断、検出して、
   これらのうちの少なくとも１つの時点、あるいはこの１
   つの時点から所定時間だけ遅らせた時点を特定時点とし
   て、この時点における歩行体の移動方位を特定移動方位
   として決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れ
   かに記載の携帯用位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記移動方向決定手段は、 歩行体の歩行に伴う地磁気変化から身体の実質的最高位
   置到着時点、あるいは着地時点を判断、検出して、これ
   らのうちの少なくとも１つの時点、あるいはこの１つの
   時点から所定時間だけ遅らせた時点を特定時点として、
   この時点における歩行体の移動方位を特定移動方位とし
   て決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに
   記載の携帯用位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記移動方向決定手段において前記遅延
   させる所定時間は、歩行周期からこの比例分として決定
   されることを特徴とする請求項５又は６に記載の携帯用
   位置検出装置。
8. 【請求項８】 前記移動方向決定手段において前記遅延
   させる所定時間は、前記特定した時点が着地した足に次
   の足が横並びする状態となる時間に設定したことを特徴
   とする請求項５乃至７の何れに記載の携帯用位置検出装
   置。
9. 【請求項９】 前記移動距離推定手段は、 身体の移動に伴う加速度変化あるいは地磁気変化から移
   動環境を検出し、この結果に基づき前記歩幅を変更して
   前記推定距離を計算するとともに、この計算に際して前
   記運動加速度検出手段の出力に基づいて歩幅を修正する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の携帯用位置検出
   装置。
10. 【請求項１０】 前記歩幅の修正は、 前記移動環境の検出により歩行路が所定以上の傾斜を有
    していると判断した場合には平坦路歩行時の歩幅より小
    さくしたことを特徴とする請求項９記載の携帯用位置検
    出装置。
11. 【請求項１１】 ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信し
    て歩行体の現在位置を測定するＧＰＳ装置と、 このＧＰＳ装置で現在位置を測定したときは前記位置推
    定手段で推定した現在位置を補正する位置補正手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに
    記載の携帯用位置検出装置。
12. 【請求項１２】 前記移動距離推定手段における歩幅の
    修正は、前記移動方向検出手段で検出された移動方位あ
    るいは前記移動方向決定手段で決定した特定移動方位が
    所定方位幅内に入っており、かつ前記移動環境の検出に
    より上下方向移動量が所定幅内である累積歩行数あるい
    は累積移動距離が所定以上続く平坦路直進歩行であると
    判断したとき、この直進平坦路の歩行起点と歩行終点の
    ＧＰＳ測位位置から計算した距離を前記累積歩行数で割
    って得た値とすることを特徴とする請求項１１記載の携
    帯用位置検出装置。
13. 【請求項１３】 歩行体が携帯して、歩行体の移動位置
    を検出する携帯用位置検出装置であって、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値を測定す
    る歩行運動検出手段と、 歩行体の移動に伴って生じる運動に関係した値の加速度
    を検出する運動加速度検出手段と、 前記歩行運動検出手段の出力から検出した歩数と、この
    ときの歩行中に該歩行運動で検出した１歩の歩行に要す
    る時間、あるいは前記運動加速度検出手段で検出した歩
    行体の前後方向の加速度あるいはこの加速度の変化の大
    小のうち少なくとも１つに応じて変えた歩幅とに基づ
    き、歩行体の移動距離を推定する移動距離推定手段と、 前記歩行体の歩行の動きに伴う、歩行体の向きあるいは
    移動の向きを検出する移動方向検出手段と、 前記歩行運動検出手段から出力される歩行体の移動に伴
    う前記歩行運動に基づき、歩行により身体が実質的に最
    高位置到着あるいは着地となる時点を検出して少なくと
    もこの一方の検出時点に関連づけられて、前記最高位置
    到着時点以降から次の歩行の足が実質的に最高位置とな
    る範囲で特定した時点における移動方位を特定移動方位
    として決定する移動方向決定手段と、 前記移動距離推定手段で得た歩行体の推定移動距離と前
    記移動方向決定手段から得た特定移動方位とに基づいて
    歩行者の移動後の位置を推定する移動位置推定手段と、 前記歩行運動検出手段からの出力情報、前記移動距離推
    定手段からの出力情報、前記移動方向決定手段からの出
    力情報、前記移動位置推定手段からの出力情報のうち少
    なくとも１つの情報を送信する送信手段、とを有する携
    帯用位置検出装置と、 該携帯用位置検出装置の送信手段から送信された出力情
    報を受ける受信手段と、この受信手段からの情報に基づ
    き前記携帯用位置検出装置の移動位置を表示する表示手
    段と、を有する基地局と、を備えていることを特徴とす
    る位置管理システム。
14. 【請求項１４】 前記携帯用位置検出装置で受信したＧ
    ＰＳ信号に基づき携帯用位置検出装置の位置を演算する
    処理に必要な情報の少なくとも一部を携帯用位置検出装
    置から基地局へ送信し、 この情報を基地局で受信して前記位置演算処理をし、 携帯用位置検出装置では前記基地局による位置演算処理
    以外の処理を実行するように、演算処理を該携帯用位置
    検出装置と前記基地局とで分担するようにしたことを特
    徴とする請求項１３記載の位置管理システム。