JP6384194B2 - 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムに関する。

従来、ＧＰＳ（Global Positioning System）からの信号を受信することが困難な屋内等の場所における歩行者の位置や方位を計測する手段として、慣性センサを用いた自律航法による測位技術が知られている。慣性センサとしては、例えば、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ等の各種センサが用いられる。具体的には、自律航法では、慣性センサを用いて検出された歩行者の動きをもとに、歩行者が移動した距離や方向を算出し、算出結果を積算することによって、歩行者の現在の位置や方位が計測される。

但し、自律航法による測位では、角速度センサの検出結果に含まれるバイアス等の影響により、距離や方向の算出結果の積算が繰り返されるほど、誤差が蓄積していく可能性がある。加えて、自律航法による測位では、各種の電子機器や建築の構造物等による磁場の乱れが存在するため、地磁気が安定せずに、地磁気センサによる方位の補正も困難である。

そこで、最近では、慣性センサを用いて、歩行者の重力方向（鉛直下方）をもとに計測装置に係る角速度センサのドリフト値を予め計測し、角速度センサのオフセット補正を行なう技術がある。また、歩行者の過去の慣性センサを用いた検出値をもとに、現在の検出値の変化に類似する過去の検出値の変化を抽出し、抽出結果を用いて、現在の検出値を補正するために参照される参照値を算出する技術もある。

しかしながら、上述した従来技術は、歩行者等の移動体の方位を正確に測位することが困難であるという問題がある。例えば、角速度センサのドリフト値はそのときの温度や時間等によって異なるため、歩行を行なわず長時間測位した場合、それまでのオフセット値との誤差が発生して、角速度センサを用いた算出結果の積算において誤差が蓄積してしまう。また、現在の検出値と過去の検出値とが類似していたとしても、慣性センサのオフセット値が異なるうえに、歩行者の方位が異なる場合には好適な参照値にならない可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長時間測位した場合でも移動体の動き出しの方位をより正確に測位することが可能である情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、慣性センサの出力値をもとに、移動体の姿勢状態が変化したか否かを判定する姿勢変化判定部と、前記移動体の前記姿勢状態が第１姿勢状態から、前記第１姿勢状態とは異なる第２姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第２姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位を、基準方位として生成する基準方位生成部と、前記移動体の前記姿勢状態が前記第２姿勢状態から、前記第１姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記基準方位と、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位とから、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位の誤差を算出する方位誤差算出部とを有する。

本発明の一つの様態によれば、移動体の方位をより正確に測位することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図３は、姿勢状態の変化時における鉛直加速度の変化の例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１の変形例に係る姿勢状態の変化時における鉛直加速度の変化の例を示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図８は、実施の形態２に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図１０Ａは、姿勢状態の変化時における鉛直加速度及び角速度の変化の例を示す図である。 図１０Ｂは、姿勢状態の変化時における鉛直加速度及び角速度の変化の例を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。 図１２は、サーバ装置を含む測位システムの構成例を示す図である。 図１３は、測位システムが有する携帯端末装置及びサーバ装置の構成例を示す機能ブロック図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムの実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施の形態は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることができる。また、各実施の形態では、移動体が人間（ユーザ）である場合を例に挙げて説明する。

（実施の形態１）
［ハードウェア構成］
図１を用いて、実施の形態１に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。

図１に示すように、情報処理装置１００は、バス１１により互いに接続された、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４と、慣性センサ１５と、操作表示部１６とを有する。例えば、情報処理装置１００は、ユーザが所持するスマートフォン等の携帯端末装置や、ユーザを測位するための専用の端末装置等である。

これらのうち、ＣＰＵ１２は、情報処理装置１００の全体制御を行なう。ＲＯＭ１３は、ＣＰＵ１２の制御により実行される処理で利用されるプログラムや各種データを記憶する。ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１２の制御により実行される処理で利用されるデータ等を一時的に記憶する。慣性センサ１５は、測位のために利用される各種センサである。例えば、慣性センサ１５は、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ等である。操作表示部１６は、ユーザからの入力操作を受け付けるとともに、ユーザに向けた各種情報の表示を行なう。例えば、操作表示部１６は、タッチパネル等である。なお、情報処理装置１００は、他の機器と通信を行なうための通信部を有していても良い。

［実施の形態１に係る装置構成］
次に、図２を用いて、実施の形態１に係る情報処理装置の構成を説明する。図２は、実施の形態１に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。

図２に示すように、情報処理装置１００は、慣性センサ１５と、操作表示部１６と、姿勢角測定部１１０と、基準方位測定部１２０とを有する。かかる情報処理装置１００は、ユーザの位置や方位等を測位する。これらのうち、姿勢角測定部１１０は、姿勢情報算出部１１１と、位置／方位算出部１１２とを有する。また、基準方位測定部１２０は、姿勢状態検出部１２１と、姿勢変化判定部１２２と、基準方位生成部１２３と、方位誤差算出部１２４とを有する。上記各部については、これらの一部又は全部がソフトウェア（プログラム）、ハードウェア回路であっても良い。

続いて、本実施の形態の全体構成を説明する。本実施の形態では、ユーザが椅子に着席したときを基準にして、ユーザが再び起立したときの方位を補正することと、このときの方位の誤差量をオフセット値として、ユーザの方位のずれを抑制するために利用することとを目的としている。より具体的には、慣性センサ１５によって出力された各種センサをもとに、姿勢角測定部１１０では現在のユーザの姿勢情報と方位とを算出する。ここで、ユーザの姿勢情報とは、重力方向を基準としたユーザの姿勢角や各種センサの値を表す。このとき、基準方位測定部１２０では、姿勢角測定部１１０によって算出されたユーザの姿勢情報をもとに、ユーザの姿勢状態を測定し、ユーザが椅子に着席したときに基準方位を生成し、ユーザが再び起立したときに基準方位との誤差量を算出する。そして、基準方位測定部１２０によって算出された方位の誤差量をもとに、姿勢角測定部１１０のユーザの方位を補正し、また方位の誤差量をオフセット値としてユーザの方位のずれを抑制する。以下に各構成部について説明する。

慣性センサ１５は、スマートフォン等に搭載されている各種センサである。例えば、慣性センサ１５は、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ等のセンサであり、検出したセンサ値を出力する。操作表示部１６は、ユーザからの入力操作を受け付けるとともに、ユーザに向けた各種情報の表示を行なう。上述したように、操作表示部１６は、タッチパネル等である。例えば、操作表示部１６は、ユーザの測位を開始するための入力操作を受け付けるとともに、ユーザの位置や方位等の測位結果を表示する。

姿勢角測定部１１０は、慣性センサ１５によって出力された各種センサ値をもとに、ユーザの位置や方位、姿勢角等を算出する。姿勢角測定部１１０による位置や方位の算出によって得られた測位結果は、操作表示部１６や基準方位測定部１２０に対して出力される。また、測位結果は、操作表示部１６や基準方位測定部１２０に対して出力されるだけではなく、外部装置に対して出力されても良い。測位結果を外部装置に対して出力する場合には、インターネット等のネットワークに接続するための通信部（通信インタフェース）が利用される。

姿勢情報算出部１１１は、慣性センサ１５によって出力されたセンサ値からユーザの姿勢角と、重力方向を基準とした座標系でのセンサの値を算出する。より具体的には、姿勢情報算出部１１１は、加速度センサによって出力された加速度ベクトルと、角速度センサによって出力された角速度ベクトルとから重力方向（鉛直下方）ベクトルを求める。そして、姿勢情報算出部１１１は、重力方向ベクトルと、角速度ベクトル又は地磁気センサによって出力された磁気方向ベクトルとから、ユーザの姿勢角を算出する。例えば、ユーザの姿勢角の算出については、情報処理装置１００の鉛直方向の軸の回転角をヨー角、鉛直方向に直交する左右方向の軸の回転角をピッチ角、鉛直方向に直交する前後方向の軸の回転角をロール角とする。そして、姿勢情報算出部１１１は、重力方向を基準として、ヨー角、ピッチ角及びロール角で表されるユーザの姿勢角を算出する。

さらに、姿勢情報算出部１１１では、慣性センサ１５によって出力された各種センサ値に対して、算出したユーザの姿勢角をもとに、重力方向を基準とした座標系への座標変換を行なう。より具体的には、姿勢情報算出部１１１で算出した重力方向を基準としたヨー角、ピッチ角及びロール角から、重力方向を基準とした座標系への回転行列を算出する。そして、慣性センサ１５によって出力された各種センサ値に対して、回転行列を掛けて、重力方向を基準とした座標系での各種センサ値を算出する。

また、姿勢情報算出部１１１は、基準方位測定部１２０から、測位により蓄積された方位の誤差を受け付けて、慣性センサ１５によって出力されたセンサ値をもとに算出した姿勢角を補正するためのオフセット値を算出する。そして、姿勢情報算出部１１１は、算出したオフセット値をもとに姿勢角を補正する。その後、姿勢情報算出部１１１は、オフセット補正した姿勢角や座標変換後の各種センサ値を、位置／方位算出部１１２や姿勢状態検出部１２１に対して出力する。

位置／方位算出部１１２は、ユーザの位置や方位を算出する。より具体的には、位置／方位算出部１１２は、姿勢情報算出部１１１によって出力された姿勢角と、座標変換後の各種センサ値とを受け付ける。そして、位置／方位算出部１１２は、ユーザの歩行動作によって発生している加速度ベクトルを算出する。続いて、位置／方位算出部１１２は、歩行動作によって発生している加速度ベクトルから、歩行動作を解析して検出する。

その後、位置／方位算出部１１２は、検出結果に基づいて、歩行動作の大きさを、重力加速度ベクトルと歩行動作によって発生している加速度ベクトルとに基づいて計測して、計測結果を歩幅とする。そして、位置／方位算出部１１２は、姿勢角と歩幅とを積算することにより、基準位置からの相対移動ベクトルを求める。求められた相対移動ベクトルは、ユーザの位置や方位を表す測位結果となる。位置／方位算出部１１２は、測位結果を、操作表示部１６に対して出力するとともに、方位誤差算出部１２４に対して出力する。

基準方位測定部１２０は、ユーザの姿勢状態から基準方位を生成し、基準方位とユーザの方位とから、ユーザの方位の誤差を算出する。基準方位測定部１２０によって算出されたユーザの方位の誤差は、姿勢角測定部１１０に対して出力される。なお、基準方位の詳細については後述する。

姿勢状態検出部１２１は、ユーザの姿勢状態を検出する。より具体的には、姿勢状態検出部１２１は、姿勢情報算出部１１１によって出力された座標変換後の各種センサ値をもとに、起立状態若しくは非起立状態であるユーザの姿勢状態を検出する。ここで、非起立状態とは、椅子や床、地面等に座っている状態、床や地面に横たわっている状態等の、ユーザが起立していない状態（歩行によって移動しない状態）を指す。姿勢状態は、一つの様態として、情報処理装置１００の鉛直成分の加速度（以下、「鉛直加速度」と呼ぶ）をもとに検出される。例えば、起立している状態（歩行している状態を含む）から椅子に着席する場合、及び、椅子に着席している状態から起立する場合は、鉛直加速度の変化に所定の特徴が現れる。そして、姿勢状態検出部１２１は、検出した姿勢状態を姿勢変化判定部１２２に対して出力する。なお、起立状態は、第１姿勢状態の一例である。また、非起立状態は、第２姿勢状態の一例である。

姿勢変化判定部１２２は、姿勢状態をもとに、ユーザの姿勢状態が変化したか否かを判定する。図３は、姿勢状態の変化時における鉛直加速度の変化の例を示す図である。図３において、縦軸は鉛直加速度を表し、横軸は時間を表している。また、図３では、鉛直加速度にＬＰＦ（Low Pass Filter）をかけて、姿勢状態の変化時に現れる所定の特徴を分かり易くしている。図３に示すように、鉛直加速度の値が、２秒付近からまず正に、その後、負に大きく変化している。このような鉛直加速度の変化は、例えば、ユーザが椅子に着席している状態から起立した状態になったことを表している。また、鉛直加速度の値が、９秒付近からまず負に、その後、正に大きく変化している。このような鉛直加速度の変化は、例えば、ユーザが起立している状態から椅子に着席した状態になったことを表している。姿勢変化判定部１２２は、図３に示した鉛直加速度の時間変化により、着席した状態から起立したのか、或いは、起立した状態から着席したのかを判定する。そして、姿勢変化判定部１２２は、姿勢状態の判定結果を、基準方位生成部１２３と方位誤差算出部１２４とに対して出力する。

基準方位生成部１２３は、基準方位を生成する。より具体的には、基準方位生成部１２３は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が起立している状態から着席した状態に変化したと判定された場合に、着席した状態に変化したときのユーザの方位を基準方位として生成する。着席した状態に変化したときのユーザの方位は、位置／方位算出部１１２から取得すれば良い。かかる基準方位は、ユーザの姿勢状態が起立している状態から着席した状態に変化する度に生成（更新）される。生成（更新）された基準方位は、方位誤差算出部１２４によって適宜利用される。

方位誤差算出部１２４は、ユーザの方位の誤差を算出する。より具体的には、方位誤差算出部１２４は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が着席している状態から起立した状態に変化したと判定された場合に、起立した状態に変化したときのユーザの方位を位置／方位算出部１１２から取得する。すなわち、方位誤差算出部１２４は、ユーザの現在の方位を位置／方位算出部１１２から取得する。そして、方位誤差算出部１２４は、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、起立した状態に変化したときのユーザの方位の誤差を算出する。その後、方位誤差算出部１２４は、算出した方位の誤差を姿勢情報算出部１１１に対して出力する。

本実施の形態では、起立しているユーザが椅子に着席し、再び起立した場合であっても、該ユーザの方位の変化は少ないという想定のもと、ユーザが椅子に着席したときの方位を基準方位としている。そして、再び起立したときの方位は積算によって誤差が含まれている可能性があるため、基準方位と、再び起立したときの方位との誤差を算出し、ユーザの方位のずれを抑制するためのオフセット値の算出に利用している。つまり、本実施の形態では、基準となる絶対位置の電波が届かない場所等にユーザが長時間居る場合、正確な方位を測位できずに誤差が蓄積し、ユーザが動き出したときに測位される方位が大幅にずれてしまうことを抑制することができる。

［実施の形態１に係る基準方位測位処理フロー］
次に、図４を用いて、実施の形態１に係る基準方位測位処理の流れについて説明する。図４は、実施の形態１に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、基準方位測位処理とは、主に、基準方位測定部１２０によって実行される処理を表す。

図４に示すように、姿勢情報算出部１１１は、慣性センサ１５によって出力されたセンサ値からユーザの姿勢角を算出するとともに、方位誤差算出部１２４によって算出された方位の誤差をもとにオフセット値を算出し、オフセット補正した姿勢角を算出する（ステップＳ１０１）。姿勢状態検出部１２１は、姿勢情報算出部１１１によって算出された姿勢角と座標変換後の各種センサ値とをもとに、起立状態若しくは非起立状態であるユーザの姿勢状態を検出する（ステップＳ１０２）。

姿勢状態検出部１２１によって検出された姿勢状態が起立状態である場合に（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、姿勢変化判定部１２２は、鉛直加速度の時間変化をもとに、起立状態から非起立状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。このとき、姿勢変化判定部１２２によって起立状態から非起立状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、基準方位生成部１２３は、非起立状態に変化したときのユーザの方位を基準方位として生成する（ステップＳ１０５）。ここで、基準方位生成部１２３は、基準方位が既に生成されている場合には、新たに生成した基準方位に更新する。また、基準方位が生成された後は、ステップＳ１０１における処理が再度実行される。一方、姿勢変化判定部１２２によって起立状態から非起立状態に変化していないと判定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０１における処理が再度実行される。

また、姿勢状態検出部１２１によって検出された姿勢状態が非起立状態である場合に（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、姿勢変化判定部１２２は、鉛直加速度の時間変化をもとに、非起立状態から起立状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。このとき、姿勢変化判定部１２２によって非起立状態から起立状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、方位誤差算出部１２４は、位置／方位算出部１１２からユーザの現在の方位を取得し、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、ユーザの方位の誤差（方位誤差）を算出する（ステップＳ１０７）。また、方位誤差が算出された後は、ステップＳ１０１における処理が再度実行される。一方、姿勢変化判定部１２２によって非起立状態から起立状態に変化していないと判定された場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０１における処理が再度実行される。

［実施の形態１による効果］
情報処理装置１００は、ユーザが起立状態から非起立状態になったときの方位を基準方位とし、基準方位と、該ユーザが起立状態になったときの方位との誤差を、オフセット補正のために利用する。この結果、情報処理装置１００は、ユーザが起立して動き出すときの方位をより正確に測位することができる。

（実施の形態１の変形例）
上記実施の形態１では、ユーザが起立状態から非起立状態になったときの方位を基準方位とする場合を説明した。実施の形態１の変形例では、ユーザが歩行状態から非歩行状態になったときの方位を基準方位とする場合を説明する。なお、実施の形態１の変形例に係る装置構成は、実施の形態１に係る情報処理装置１００と同様である。以下では、実施の形態１に係る情報処理装置１００とは異なる機能について説明する。

図５は、実施の形態１の変形例に係る姿勢状態の変化時における鉛直加速度の変化の例を示す図である。例えば、図５では、ユーザが静止している状態（非歩行状態）から歩行している状態（歩行状態）になったことを表している。姿勢変化判定部１２２は、図５に示したような鉛直加速度の時間変化により、静止した状態から歩行したのか、或いは、歩行している状態から静止したのかを判定する。そして、姿勢変化判定部１２２は、姿勢状態の判定結果を、基準方位生成部１２３と方位誤差算出部１２４とに対して出力する。

基準方位生成部１２３は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が歩行している状態から静止した状態に変化したと判定された場合に、静止した状態に変化したときのユーザの方位を基準方位として生成する。静止した状態に変化したときのユーザの方位は、位置／方位算出部１１２から取得すれば良い。かかる基準方位は、ユーザの姿勢状態が歩行状態から非歩行状態に変化する度に生成（更新）される。生成（更新）された基準方位は、方位誤差算出部１２４によって適宜利用される。

方位誤差算出部１２４は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が静止した状態から歩行している状態に変化したと判定された場合に、歩行している状態に変化したときのユーザの方位を位置／方位算出部１１２から取得する。すなわち、方位誤差算出部１２４は、ユーザの現在の方位を位置／方位算出部１１２から取得する。そして、方位誤差算出部１２４は、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、歩行している状態に変化したときのユーザの方位の誤差を算出する。その後、方位誤差算出部１２４は、算出した方位の誤差を姿勢情報算出部１１１に対して出力する。

［実施の形態１の変形例に係る基準方位測位処理フロー］
次に、図６を用いて、実施の形態１の変形例に係る基準方位測位処理の流れについて説明する。図６は、実施の形態１の変形例に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。

図６に示すように、姿勢情報算出部１１１は、慣性センサ１５によって出力されたセンサ値からユーザの姿勢角を算出するとともに、方位誤差算出部１２４によって算出された方位の誤差をもとにオフセット値を算出し、オフセット補正した姿勢角を算出する（ステップＳ２０１）。姿勢状態検出部１２１は、姿勢情報算出部１１１によって算出された姿勢角と座標変換後の各種センサ値とをもとに、歩行状態若しくは非歩行状態であるユーザの姿勢状態を検出する（ステップＳ２０２）。

姿勢状態検出部１２１によって検出された姿勢状態が歩行状態である場合に（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、姿勢変化判定部１２２は、鉛直加速度の時間変化をもとに、歩行状態から非歩行状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。このとき、姿勢変化判定部１２２によって歩行状態から非歩行状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、基準方位生成部１２３は、非歩行状態に変化したときのユーザの方位を基準方位として生成する（ステップＳ２０５）。ここで、基準方位生成部１２３は、基準方位が既に生成されている場合には、新たに生成した基準方位に更新する。また、基準方位が生成された後は、ステップＳ２０１における処理が再度実行される。一方、姿勢変化判定部１２２によって歩行状態から非歩行状態に変化していないと判定された場合には（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０１における処理が再度実行される。

また、姿勢状態検出部１２１によって検出された姿勢状態が非歩行状態である場合に（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、姿勢変化判定部１２２は、鉛直加速度の時間変化をもとに、非歩行状態から歩行状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。このとき、姿勢変化判定部１２２によって非歩行状態から歩行状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、方位誤差算出部１２４は、位置／方位算出部１１２からユーザの現在の方位を取得し、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、ユーザの方位の誤差（方位誤差）を算出する（ステップＳ２０７）。また、方位誤差が算出された後は、ステップＳ２０１における処理が再度実行される。一方、姿勢変化判定部１２２によって非歩行状態から歩行状態に変化していないと判定された場合には（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０１における処理が再度実行される。

［実施の形態１の変形例による効果］
情報処理装置１００は、ユーザが歩行状態から非歩行状態（例えば、静止した状態）になったときの方位を基準方位とし、基準方位と、該ユーザが歩行状態になったときの方位との誤差を、オフセット補正のために利用する。この結果、情報処理装置１００は、ユーザが非歩行状態から歩行状態になって動き出すときの方位をより正確に測位することができる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ユーザが起立状態から非起立状態になったときの方位を基準方位とする場合を説明した。実施の形態２では、非起立状態において基準方位を更新する場合を説明する。

［実施の形態２に係る装置構成］
図７を用いて、実施の形態２に係る情報処理装置の構成を説明する。図７は、実施の形態２に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。具体的には、以下に示す基準方位更新部２２５以外の機能及び構成、処理は実施の形態１と同様である。

図７に示すように、情報処理装置２００は、慣性センサ１５と、操作表示部１６と、姿勢角測定部１１０と、基準方位測定部２２０とを有する。これらのうち、姿勢角測定部１１０は、姿勢情報算出部１１１と、位置／方位算出部１１２とを有する。また、基準方位測定部２２０は、姿勢状態検出部１２１と、姿勢変化判定部１２２と、基準方位生成部１２３と、方位誤差算出部１２４と、基準方位更新部２２５とを有する。

基準方位更新部２２５は、非起立状態において、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位を更新する。より具体的には、基準方位更新部２２５は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が起立している状態から着席した状態に変化したと判定された状況において、慣性センサ１５によって出力されたセンサ値の変化が所定変化量以上となったか否かを判定する。例えば、センサ値の変化は、角速度の変化である。すなわち、基準方位更新部２２５は、ユーザが椅子等に着席している状態において、情報処理装置２００の角速度の変化が所定変化量以上であるか否かを判定することにより、着席時のユーザの方位が変化したか否かを判定する。

そして、基準方位更新部２２５は、角速度の変化が所定変化量以上となった場合に、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位を、角速度の変化が所定変化量以上となったときのユーザの方位に更新する。例えば、所定変化量は、角速度センサのドリフトよりも大きい値であり、少なくとも、ユーザの方位が変化したことを検出できる値とする。なお、基準方位更新部２２５による基準方位の更新は、非起立状態で角速度が所定変化量以上となる度に実行される。このようにして更新された基準方位は、実施の形態１と同様に、方位誤差算出部１２４による処理で利用される。

本実施の形態では、ユーザが椅子に着席したときの方位を基準方位とし、ユーザが椅子に着席した状態において変化した方位を加味して基準方位を更新している。そして、更新された基準方位と、ユーザが再び起立したときの方位との誤差を算出し、ユーザの方位のずれを抑制するためのオフセット値の算出に利用している。

［実施の形態２に係る基準方位測位処理フロー］
次に、図８を用いて、実施の形態２に係る基準方位測位処理の流れについて説明する。図８は、実施の形態２に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、実施の形態１に係る基準方位測位処理の流れと同様の処理については、詳細な説明を省略する。具体的には、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５における処理と同様である。

図８に示すように、姿勢状態検出部１２１によって検出された姿勢状態が非起立状態である場合に（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、姿勢変化判定部１２２は、鉛直加速度の時間変化をもとに、非起立状態から起立状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ３０６）。そして、姿勢変化判定部１２２によって非起立状態から起立状態に変化していないと判定された場合に（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、基準方位更新部２２５は、慣性センサ１５によって出力された角速度の変化が所定変化量以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。このとき、基準方位更新部２２５は、角速度の変化が所定変化量以上であると判定した場合に（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、基準方位を、角速度の変化が所定変化量以上となったときの方位に更新する（ステップＳ３０８）。また、基準方位が更新された後は、ステップＳ３０１における処理が再度実行される。一方、基準方位更新部２２５によって角速度の変化が所定変化量以上でないと判定された場合には（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ステップＳ３０１における処理が再度実行される。

また、姿勢変化判定部１２２によって非起立状態から起立状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、方位誤差算出部１２４は、基準方位更新部２２５によって更新された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、ユーザの方位の誤差（方位誤差）を算出する（ステップＳ３０９）。また、方位誤差が算出された後は、ステップＳ３０１における処理が再度実行される。なお、基準方位更新部２２５によって基準方位が更新されていない場合には、実施の形態１と同様に、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位が利用される。

［実施の形態２による効果］
情報処理装置２００は、ユーザが起立状態から非起立状態になったときの方位を基準方位とし、基準方位を、非起立状態の状況において角速度の変化が所定変化量以上となったときの方位に更新して、更新された基準方位と、該ユーザが起立状態になったときの方位との誤差を、オフセット補正のために利用する。この結果、情報処理装置２００は、ユーザが起立して動き出すときの方位をより正確に測位することができる。

（実施の形態３）
上記実施の形態２では、ユーザが起立状態から非起立状態になったときの方位を基準方位とし、非起立状態において角速度の変化が所定変化量以上になった場合に、このときの方位を基準方位として更新する場合を説明した。実施の形態３では、ユーザが起立状態から非起立状態、又は、ユーザが非起立状態から起立状態になるときに変化したユーザの方位を、基準方位に反映する場合を説明する。

［実施の形態３に係る装置構成］
図９を用いて、実施の形態３に係る情報処理装置の構成を説明する。図９は、実施の形態３に係る情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態３では、実施の形態１や実施の形態２と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。具体的には、以下に示す方位変化量反映部３２６以外の機能及び構成、処理は実施の形態１や実施の形態２と同様である。

図９に示すように、情報処理装置３００は、慣性センサ１５と、操作表示部１６と、姿勢角測定部１１０と、基準方位測定部３２０とを有する。これらのうち、姿勢角測定部１１０は、姿勢情報算出部１１１と、位置／方位算出部１１２とを有する。また、基準方位測定部３２０は、姿勢状態検出部１２１と、姿勢変化判定部１２２と、基準方位生成部１２３と、方位誤差算出部１２４と、基準方位更新部２２５と、方位変化量反映部３２６とを有する。

方位変化量反映部３２６は、姿勢状態が変化する間のユーザの方位変化量を算出し、基準方位に方位変化量を反映する。より具体的には、方位変化量反映部３２６は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が起立している状態から着席した状態に変化したと判定された場合に、姿勢状態が変化する間のユーザの姿勢角を、姿勢情報算出部１１１から取得する。そして、方位変化量反映部３２６は、取得したユーザの姿勢角から、起立している状態から椅子等に着席する間のユーザの方位変化量を算出する。続いて、方位変化量反映部３２６は、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位に、算出した方位変化量を反映し、基準方位を更新する。

また、方位変化量反映部３２６は、姿勢変化判定部１２２によってユーザの姿勢状態が着席した状態から起立した状態に変化したと判定された場合に、姿勢状態が変化する間のユーザの姿勢角を、姿勢情報算出部１１１から取得する。そして、方位変化量反映部３２６は、取得したユーザの姿勢角から、椅子等に着席している状態から起立する間のユーザの方位変化量を算出する。続いて、方位変化量反映部３２６は、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位に、算出した方位変化量を反映し、基準方位を更新する。なお、基準方位は、実施の形態２で説明したように、基準方位更新部２２５によって更新されている場合がある。また、このようにして更新された基準方位は、実施の形態１や実施の形態２と同様に、方位誤差算出部１２４による処理で利用される。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、姿勢状態の変化時における鉛直加速度及び角速度の変化の例を示す図である。また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、縦軸は鉛直加速度及び角速度を表し、横軸は時間を表している。なお、鉛直加速度は実線で表し、角速度は破線で表している。

図１０Ａに示すように、鉛直加速度の値が、３．５秒付近からまず正に、その後、負に大きく変化している。このような鉛直加速度の変化は、例えば、ユーザが椅子に着席している状態から起立した状態になったことを表している。また、角速度の値が、３秒付近から負に大きく変化している。このような角速度の変化は、例えば、ユーザが右方向に姿勢状態を変化させたことを表している。すなわち、図１０Ａは、ユーザが着席している状態から起立する間に右方向に姿勢状態を変化させた場合の例を表している。方位変化量反映部３２６は、ユーザが椅子に着席している状態から起立する間（図１０Ａ中の「姿勢状態判定期間」）の角速度の変化をもとに、ユーザの方位の変化量を算出し、基準方位に反映している。

また、図１０Ｂに示すように、鉛直加速度の値が、２秒付近からまず正に、その後、負に大きく変化している。このような鉛直加速度の変化は、例えば、ユーザが椅子に着席している状態から起立した状態になったことを表している。また、角速度の値が、１．５秒付近から正に大きく変化している。このような角速度の変化は、例えば、ユーザが左方向に姿勢状態を変化させたことを表している。すなわち、図１０Ｂは、ユーザが着席している状態から起立する間に左方向に姿勢状態を変化させた場合の例を表している。方位変化量反映部３２６は、ユーザが椅子に着席している状態から起立する間（図１０Ｂ中の「姿勢状態判定期間」）の角速度の変化をもとに、ユーザの方位の変化量を算出し、基準方位に反映している。

本実施の形態では、ユーザが椅子に着席したときの方位を基準方位とし、ユーザの姿勢状態が変化している間の方位変化量を加味して基準方位を更新している。そして、更新された基準方位と、ユーザが再び起立したときの方位との誤差を算出し、ユーザの方位のずれを抑制するためのオフセット値の算出に利用している。

［実施の形態３に係る基準方位測位処理フロー］
次に、図１１を用いて、実施の形態３に係る基準方位測位処理の流れについて説明する。図１１は、実施の形態３に係る基準方位測位処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、実施の形態１や実施の形態２に係る基準方位測位処理の流れと同様の処理については、詳細な説明を省略する。具体的には、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０５は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５における処理と同様である。また、ステップＳ４０８及びステップＳ４０９は、ステップＳ３０７及びステップＳ３０８における処理と同様である。

図１１に示すように、姿勢変化判定部１２２によって起立状態から非起立状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、方位変化量反映部３２６は、姿勢状態が変化する間のユーザの姿勢角を姿勢情報算出部１１１から取得し、姿勢状態が変化する間のユーザの方位変化量を算出して、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位に、算出した方位変化量を反映し、基準方位を更新する（ステップＳ４０６）。また、基準方位が更新された後は、ステップＳ４０１における処理が再度実行される。

また、姿勢変化判定部１２２によって非起立状態から起立状態に変化したと判定された場合に（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、方位変化量反映部３２６は、姿勢状態が変化する間のユーザの姿勢角を姿勢情報算出部１１１から取得し、姿勢状態が変化する間のユーザの方位変化量を算出して、基準方位生成部１２３によって生成された基準方位に、算出した方位変化量を反映し、基準方位を更新する（ステップＳ４１０）。なお、基準方位更新部２２５によって基準方位が更新されている場合には、実施の形態２と同様に、基準方位更新部２２５によって更新された基準方位に、方位変化量を反映し、基準方位が更新される。そして、方位誤差算出部１２４は、方位変化量反映部３２６によって更新された基準方位と、ユーザの現在の方位とから、ユーザの方位の誤差（方位誤差）を算出する（ステップＳ４１１）。また、方位誤差が算出された後は、ステップＳ４０１における処理が再度実行される。

［実施の形態３による効果］
情報処理装置３００は、ユーザが起立状態から非起立状態になったとき、及び、ユーザが非起立状態から起立状態になったときに、姿勢状態判定期間におけるユーザの方位変化量を、基準方位に反映し、方位変化量が反映された基準方位と、該ユーザが起立状態になったときの方位との誤差を、オフセット補正のために利用する。この結果、情報処理装置３００は、ユーザが起立して動き出すときの方位をより正確に測位することができる。

（実施の形態４）
さて、これまで本発明に係る情報処理装置の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態以外にも種々の異なる形態にて実施されて良いものである。そこで、（１）構成、（２）プログラム、について異なる実施の形態を説明する。

（１）構成
上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した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、装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に、分散又は統合することができる。

また、上記実施の形態では、情報処理装置を、ユーザが所持するスマートフォン等の携帯端末装置や、ユーザを測位するための専用の端末装置等であるとして説明した。かかる情報処理装置は、各種処理を実行するサーバ装置であっても良い。以下に、サーバ装置によってユーザを測位する測位システムについて説明する。

図１２は、サーバ装置を含む測位システムの構成例を示す図である。図１２に示すように、測位システム１は、携帯端末装置２と、サーバ装置３とを有する。また、携帯端末装置２とサーバ装置３とは、インターネット等のネットワークに接続し、互いに通信可能である。なお、携帯端末装置２は、上記実施の形態で説明した携帯端末装置（情報処理装置）とは機能が異なる。

上述した構成において、携帯端末装置２は、慣性センサを有し、慣性センサによって検出されたセンサ値を、サーバ装置３に対して送信する。サーバ装置３は、携帯端末装置２によって送信されたセンサ値を受信し、受信したセンサ値をもとに、姿勢角測位処理や基準方位測位処理を実行する。そして、サーバ装置３は、測位結果を携帯端末装置２に対して送信する。携帯端末装置２は、サーバ装置３から測位結果を受信し、受信した測位結果を表示出力する。つまり、本実施の形態に係る測位システム１は、上記実施の形態で説明した姿勢角測位処理や基準方位測位処理を、ネットワークに接続されたサーバ装置３に実行させるというものである。なお、姿勢角測位処理や基準方位測位処理で実行される各種機能は、サーバ装置３単体で実行されなくても良く、複数のサーバ装置３によって各種機能が実現されても良い。

図１３は、測位システム１が有する携帯端末装置２及びサーバ装置３の構成例を示す機能ブロック図である。なお、図１３では、上記実施の形態に係る情報処理装置と同様の機能については同一の符号を付し、同様の機能については詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、携帯端末装置２は、慣性センサ１５と、操作表示部１６と、通信部１７とを有する。また、サーバ装置３は、通信部１０１と、姿勢角測定部１１０と、基準方位測定部１２０とを有する。これらのうち、姿勢角測定部１１０は、姿勢情報算出部１１１と、位置／方位算出部１１２とを有する。また、基準方位測定部１２０は、姿勢状態検出部１２１と、姿勢変化判定部１２２と、基準方位生成部１２３と、方位誤差算出部１２４とを有する。

上記実施の形態に係る情報処理装置と異なる機能は、通信部１７と、通信部１０１とである。すなわち、本実施の形態では、慣性センサ１５によって検出されたセンサ値や、サーバ装置３によって算出された測位結果を送受信するための機能が含まれることになる。なお、サーバ装置３の機能については、情報処理装置１００と同様の機能のみを図示しているが、情報処理装置２００や情報処理装置３００と同様の機能を有していても良い。すなわち、サーバ装置３は、基準方位更新部２２５や方位変化量反映部３２６を有していても良い。

（２）プログラム
また、情報処理装置１００で実行される情報処理プログラムは、一つの様態として、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。また、情報処理装置１００で実行される情報処理プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしても良い。また、情報処理装置１００で実行される情報処理プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。また、情報処理プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成しても良い。

情報処理装置１００で実行される情報処理プログラムは、上述した各部（姿勢変化判定部１２２、基準方位生成部１２３、方位誤差算出部１２４）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が記憶媒体から情報処理プログラムを読み出して実行することにより、上記各部が主記憶装置上にロードされ、姿勢変化判定部１２２、基準方位生成部１２３、方位誤差算出部１２４が主記憶装置上に生成されるようになっている。

１００ 情報処理装置
１１０ 姿勢角測定部
１１１ 姿勢情報算出部
１１２ 位置／方位算出部
１２０ 基準方位測定部
１２１ 姿勢状態検出部
１２２ 姿勢変化判定部
１２３ 基準方位生成部
１２４ 方位誤差算出部

特開２０１３−０８８２８０号公報 国際公開第２０１０／００１９７０号

Claims (8)

1. 慣性センサの出力値をもとに、移動体の姿勢状態が変化したか否かを判定する姿勢変化判定部と、
   前記移動体の前記姿勢状態が第１姿勢状態から、前記第１姿勢状態とは異なる第２姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第２姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位を、基準方位として生成する基準方位生成部と、
   前記移動体の前記姿勢状態が前記第２姿勢状態から、前記第１姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記基準方位と、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位とから、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位の誤差を算出する方位誤差算出部と
   を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記第２姿勢状態において、前記慣性センサの出力値の変化が所定変化量以上となった場合に、前記基準方位を、前記慣性センサの出力値から算出された、前記出力値の変化が前記所定変化量以上となったときの前記移動体の方位に更新する基準方位更新部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記基準方位更新部は、前記慣性センサの出力値の一つである角速度の変化が前記所定変化量以上となった場合に、前記基準方位を、前記慣性センサの出力値から算出された、前記角速度の変化が前記所定変化量以上となったときの前記移動体の方位に更新することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記移動体の前記姿勢状態が前記第１姿勢状態から前記第２姿勢状態に変化したと判定された場合、及び、前記移動体の前記姿勢状態が前記第２姿勢状態から前記第１姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記姿勢状態が変化する間の前記移動体の方位変化量を前記慣性センサの出力値をもとに算出し、前記基準方位に前記方位変化量を反映する方位変化量反映部をさらに有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の情報処理装置。
5. 前記第１姿勢状態は、前記移動体の姿勢が起立状態であることを表し、前記第２姿勢状態は、前記移動体の姿勢が非起立状態であることを表すことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の情報処理装置。
6. 前記慣性センサの出力値をもとに算出される前記移動体の方位は、前記移動体の方位の誤差をもとに補正された方位であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の情報処理装置。
7. 慣性センサの出力値をもとに、移動体の姿勢状態が変化したか否かを判定するステップと、
   前記移動体の前記姿勢状態が第１姿勢状態から、前記第１姿勢状態とは異なる第２姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第２姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位を、基準方位として生成するステップと、
   前記移動体の前記姿勢状態が前記第２姿勢状態から、前記第１姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記基準方位と、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位とから、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位の誤差を算出するステップと
   を含むことを特徴とする情報処理方法。
8. 慣性センサの出力値をもとに、移動体の姿勢状態が変化したか否かを判定するステップと、
   前記移動体の前記姿勢状態が第１姿勢状態から、前記第１姿勢状態とは異なる第２姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第２姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位を、基準方位として生成するステップと、
   前記移動体の前記姿勢状態が前記第２姿勢状態から、前記第１姿勢状態に変化したと判定された場合に、前記基準方位と、前記慣性センサの出力値から算出された、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位とから、前記第１姿勢状態に変化したときの前記移動体の方位の誤差を算出するステップと
   をコンピュータに実行させるための情報処理プログラム。

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