ナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法
【課題】人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法を提供する。
【解決手段】移動体の加速度を検出する第１検出手段１４と、移動体の進行方向を検出する第２検出手段１６と、移動体の三次元位置を検出する第３検出手段１８と、第１、第２及び第３検出手段１４，１６，１８の出力から移動体の位置を推定する位置算出手段２０と、位置算出手段２０で推定された移動体の位置と地図とを照合して移動体の現在位置を求める照合手段と、を有し、位置算出手段２０は、モード選択手段を含み、モード選択手段は、移動体の移動方法から、移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【解決手段】移動体の加速度を検出する第１検出手段１４と、移動体の進行方向を検出する第２検出手段１６と、移動体の三次元位置を検出する第３検出手段１８と、第１、第２及び第３検出手段１４，１６，１８の出力から移動体の位置を推定する位置算出手段２０と、位置算出手段２０で推定された移動体の位置と地図とを照合して移動体の現在位置を求める照合手段と、を有し、位置算出手段２０は、モード選択手段を含み、モード選択手段は、移動体の移動方法から、移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信してＧＰＳ航法により現在位置を演算するＧＰＳナビゲーション装置が知られている。このＧＰＳナビゲーション装置には、携帯用と車載用とがある。
【０００３】
車載用ナビゲーション装置は、衛星からの信号電波を受信してＧＰＳ航法により測位を行い、現在位置、進行方向、走行速度などを検出する。また、車載用ナビゲーション装置は、車速センサからカウントされた車速パルスと方位センサから検出された進行方位に基づいて車両の走行軌跡を演算し、その走行軌跡と車載用ナビゲーション装置に記憶されている道路地図データとを照合してマップマッチングを行い、いわゆる自立航法により車両の現在地を検出する。つまり、車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ航法と自立航法とにより経路誘導を行っている。
【０００４】
一方、携帯用ナビゲーション装置は、衛星からの信号電波を受信してＧＰＳ航法により測位を行い、現在位置などを検出する。しかし、この携帯用ナビゲーション装置は、車速センサ、方位センサなどを備えていないので、上述した車載用ナビゲーション装置のような自立航法による経路誘導は行えない。また、一般に携帯用ナビゲーション装置は、道路地図データを備えていないので道路地図上に現在位置を表示することができず、ＧＰＳ衛星などを利用する衛星測位システムにより検出した現在位置を経緯度の数値で表示装置に表示している。
【０００５】
ＧＰＳ受信機の小型化に伴い、人間の歩行や歩行時の移動距離を求める目的で利用されることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＧＰＳ衛星などを利用する衛星測位システム（ＧＮＳＳ）などによる衛星航法には、マルチパスの環境、或いは衛星信号を受信できない環境では、十分な測位性能が得られないことがある。一方、慣性センサによる自律航法には、計測される角速度、加速度などを積分して位置、方位角を求めるため、短時間での精度は良いが、計測値の誤差の影響で、測定位置の誤差は時間と共に増加することがある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るナビゲーション装置は、移動体の加速度を検出する第１検出手段と、前記移動体の進行方向を検出する第２検出手段と、前記移動体の三次元位置を検出する第３検出手段と、前記第１、第２及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を推定する位置算出手段と、前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を求める照合手段と、を有し、前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【００１０】
本発明によれば、モード選択手段により移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【００１１】
（２）このナビゲーション装置において、前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出してもよい。
【００１２】
（３）このナビゲーション装置において、前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択してもよい。
【００１３】
（４）このナビゲーション装置において、前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択してもよい。
【００１４】
（５）このナビゲーション装置において、前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されてもよい。
【００１５】
（６）本発明に係るナビゲーション装置の制御方法は、移動体の加速度を第１検出手段で検出すること、前記移動体の進行方向を第２検出手段で検出すること、前記移動体の三次元位置を第３検出手段で検出すること、前記第１、第２、及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を位置算出手段で推定すること、及び、前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を照合手段で求めること、を有し、前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【００１６】
本発明によれば、モード選択手段により移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置の制御方法を提供することができる。
【００１７】
（７）このナビゲーション装置の制御方法において、前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出してもよい。
【００１８】
（８）このナビゲーション装置の制御方法において、前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択しでもよい。
【００１９】
（９）このナビゲーション装置の制御方法において、前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択しでもよい。
【００２０】
（１０）このナビゲーション装置の制御方法において、前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置２は、位置検出部１０と、表示部１２とを有する。位置検出部１０と表示部１２とは、着脱可能である。
【００２２】
位置検出部１０は、第１検出手段としての第１センサ信号検出手段１４と、第２検出手段としての第２センサ信号検出手段１６と、第３検出手段としての位置検出手段１８と、位置算出手段としての制御手段２０と、通信手段２２とを有する。
【００２３】
第１センサ信号検出手段１４は、移動体の加速度を検出する。第１センサ信号検出手段１４は移動体としての、例えば、携帯する人が立ったり座ったりするときの上下運動や歩行するときの水平運動，回転運動の変化を検出するものであり、あらかじめ定められた座標系の直交する３軸の加速度を検出する加速度センサを有する。
【００２４】
第２センサ信号検出手段１６は、移動体の進行方向を検出する。第２センサ信号検出手段１６は、ジャイロスコープにより移動体の旋回角速度を検出し、この旋回角速度に基づいて移動体の旋回角度、すなわち進行方位（進行方向）を検出する。前記加速度センサと直交する各軸回りの角速度を検出するジャイロスコープを有する。
【００２５】
位置検出手段１８は、移動体の三次元位置を検出する。位置検出手段１８は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を、アンテナ（図示せず）を通して受信する。
【００２６】
制御手段２０は、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８との出力から移動体の位置を推定する。制御手段２０は、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とから送信されてくる検出信号を、所定のタイミングでサンプリングし、移動体の位置情報（位置、速度及び方位角）を算出する。制御手段２０は、これらの位置情報を通信手段２２に出力する。制御手段２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される。制御手段２０は、さらに、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等から構成される。
【００２７】
通信手段２２は、位置検出部１０と表示部１２との間の所定のデータ通信方式に対応したインターフェース部と、表示部１２から受信したデータを復調して、制御手段２０に送信する復調部と、表示部１２に送信するデータを変調し、所定の通信プロトコルに対応したフォーマットに変換する変調部とを備える。通信手段２２は、有線或いは無線の何れであってもよい。
【００２８】
ここで、制御手段２０の詳細について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る制御手段の詳細を示す図である。制御手段２０は、図２に示すように、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８と、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２とを有する。
【００３０】
モード選択手段２４は、移動体の種類に応じ、移動体の移動距離の適切な検出方法を選択する。移動体の種類としては、例えば有脚動物、車両などが含まれる。以下の説明では、有脚動物として人を、車両として自動車を例示する。モード選択手段２４は、複数のモードを自動的に選択する。モード選択手段２４は、例えば、携帯用モードと車載用モードとを自動的に選択する。モード選択手段２４は、人が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードの選択肢を含む。モード選択手段２４は、自動車内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの選択肢を含む。携帯用モードでは、第１センサ信号検出手段１４から出力される加速度と、第２センサ信号検出手段１６から出力される角速度を携帯用自律ナビゲーション２６へ送る。車載用モードでは、第１センサ信号検出手段１４から出力される加速度と、第２センサ信号検出手段１６から出力される角速度を車載用自律ナビゲーション２８へ送る。
【００３１】
携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された歩行振動である上下の加速度をフーリエ変換した周波数領域のパワースペクトル分布から、歩行者が歩行する歩数を検出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された歩数と、予め設定されている人の歩幅３４とから歩行距離を算出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、算出された方位角、及び算出された歩行距離から求めた位置と速度をカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３２】
車載用自律ナビゲーション２８は、検出された加速度を積分して速度に、さらに速度を積分して移動距離を求める。車載用自律ナビゲーション２８は、角速度を積分することにより方位角を求める。車載用自律ナビゲーション２８は、算出された方位角、及び算出された移動距離から求めた位置と速度をカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３３】
測位演算３０は、位置検出手段１８の観測データを位置、速度、方位角の情報に変換しカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３４】
カルマンフィルタ３２は、測位演算３０より出力された位置、速度、方位角の情報を利用して、携帯用自律ナビゲーション２６或いは車載用自律ナビゲーション２８より出力された位置、速度、方位角の補正を行う。カルマンフィルタ３２は、現在算出された位置情報（位置、速度、方位角）と、メモリ（図示せず）から読み出した過去の位置情報を合わせた複数の位置情報をカルマンゲンで重み付けして位置情報を算出し出力する。カルマンフィルタ３２は、上記のようなフィルタ機能を有していれば、他のフィルタであってもよい。
【００３５】
次に、図１に示す表示部１２を説明する。
【００３６】
表示部１２は、通信手段３６と、記憶手段３８と、照合手段としての制御手段４０と、表示手段４２とを有する。
【００３７】
通信手段３６は、位置検出部１０と表示部１２との間の所定のデータ通信方式に対応したインターフェース部と、位置検出部１０から受信したデータを復調して、制御手段４０に送信する復調部と、位置検出部１０に送信するデータを変調し、所定の通信プロトコルに対応したフォーマットに変換する変調部とを備える。通信手段３６は、有線或いは無線の何れであってもよい。
【００３８】
記憶手段３８は、例えば、所定の範囲の地図データを記憶する。
【００３９】
制御手段４０は、入力した位置情報に基づいて記憶手段３８から抽出した、現在位置を含む所定の範囲の地図データを映像データ及び音声データ（案内ガイダンス等）に変換し、表示手段４２に出力する。制御手段４０は、記憶手段３８に記憶された地図上に、自位置を特定する補正された位置を重畳して表示手段４２に表示する。制御手段４０は、ＧＰＳ測位データをＣＤ−ＲＯＭに記憶されている道路地図データと照合してもよい。制御手段４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＳＰ等から構成される。
【００４０】
表示手段４２は、所定の範囲の地図を表示する。表示手段４２は、液晶、電子ペーパー、音声、プロジェクタであってもよい。表示手段４２は、地図を表示すると共に、その地図上に測位結果の自位置を重畳して表示する。表示手段４２は、制御手段４０により演算された現在位置を経緯度で表示する。
【００４１】
本実施の形態に係るナビゲーション装置は上述のように構成されており、以下その制御方法について説明する。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。本実施の形態では、携帯用モード及び車載用モードのナビゲーション装置の制御方法を説明する。この処理は、ナビゲーション装置２の起動と同時にモード選択手段２４が実行する処理である。この処理が開始されると、まず、モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態か判断する（ステップＳ１００）。制御手段２０はモード選択手段２４を含み、モード選択手段２４は、人或いは自動車に応じ、位置情報の適切な検出方法を選択する。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態の場合、ステップＳ１１０へ進む。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが分離状態の場合、ステップＳ１２０へ進む。
【００４３】
次に、車載用モードを適用する（ステップＳ１１０）。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態では、車載用モードを選択する。位置検出部１０は、車載用モードでは自動車内に固定される。
【００４４】
次に、携帯用モードを適用する（ステップＳ１２０）。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが分離状態では、携帯用モードを選択する。位置検出部１０は、携帯用モードでは人の腰の部位に固定される。
【００４５】
以降、人或いは自動車の三次元位置を位置検出手段１８で検出する。次に、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８との出力から人或いは自動車の位置情報を制御手段２０で推定する。次に、制御手段２０で推定された人或いは自動車の位置情報を、通信手段２２，３６を介して制御手段４０へ送り地図と照合して人或いは自動車の現在位置を表示部１２に表示する。
【００４６】
以上述べたように、モード選択手段２４を設けることにより、位置検出部１０と表示部１２との状態（結合／分離）から、携帯用か車載用かを自動的に検出することにより、携帯用モードか車載用モードかを自動的に切替えることができる。
【００４７】
（変形例）
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置４は、位置検出部５０と、表示部５２とを有する。位置検出部５０と表示部５２とは、着脱可能に構成されている。
【００４８】
位置検出部５０は、第１センサ信号検出手段１４と、第２センサ信号検出手段１６と、位置算出手段としての制御手段５４と、通信手段２２とを有する。
【００４９】
制御手段５４は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とを含む。制御手段５４は、位置算出手段としての機能を持たず、その機能を制御手段５６に持たせてもよい。その場合は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とは、制御手段５６に含まれる。
【００５０】
表示部５２は、通信手段３６と、記憶手段３８と、位置検出手段１８と、位置算出手段及び照合手段としての制御手段５６と、表示手段４２とを有する。制御手段５６は、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２とを含む。制御手段５６は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とを含んでもよい。
【００５１】
携帯用モードでは、人が常に携帯する装置をなるべく軽くするために、位置検出手段１８を分離して、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６を含む位置検出部５０を人の腰などの部位に固定して、位置検出手段１８は表示部５２と一体にできる。
【００５２】
本実施の形態によれば、移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置６は、位置検出部５８と、表示部１２とを有する。位置検出部５８と表示部１２とは、着脱可能に構成されている。
【００５４】
位置検出部５８は、第１センサ信号検出手段１４と、第２センサ信号検出手段１６と、位置検出手段１８と、位置算出手段としての制御手段６０と、通信手段２２とを有する。
【００５５】
制御手段６０は、モード選択手段６２と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８と、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２と、歩幅３４を含む。
【００５６】
モード選択手段６２は、第１センサ信号検出手段１４で検出される人或いは自動車の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から携帯用モード或いは車載用モードを選択する。
【００５７】
ここでモード選択手段６２の詳細について説明する。
（携帯用モード）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る歩行時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方法と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。携帯用ナビゲーションに利用される携帯用モードについて説明する。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とで検出された出力信号を、モード選択手段６２に送る。図６に示すように、第１センサ信号検出手段１４で検出された上下方向の加速度パターンから歩行振動を検出する。人が携帯して歩行する場合、検出される上下方向の加速度信号が正弦波パターンが示されて、パワースペクトル分布から０．５Ｈｚ〜２Ｈｚの範囲内にピークが見られる。フーリエ変換により周波数領域のパワースペクトル分布から、人が歩行する歩数を検出する。検出された歩数と、予め設定されている人の歩幅３４とから速度、位置を算出する。一方、第２センサ信号検出手段１６より角速度を検出して、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。また、位置検出手段１８により観測される位置、速度、方位角の情報を利用して、カルマンフィルタ３２により、位置、速度、方位角の補正を行う。そして、補正された位置、速度、方位角を、通信手段２２，３６を介して表示部１２に送る。表示部１２の制御手段４０で位置を求め、表示手段４２に表示し地図上の自位置を特定する。検出誤差を少なくするために、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とを含む位置検出部５８を人の腰などの部位に固定する。
【００５８】
（車載用モード）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される進行方向の加速度信号を示す図である。車載用ナビゲーションに利用される車載用モードについて述べる。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とで検出された出力信号を、モード選択手段６２に送る。図７に示すように、第１センサ信号検出手段１４より検出される上下方向の加速度信号のパワースペクトル分布から、直流成分以外に、白色雑音しか見られない自動車走行振動を検出する。自動車内に持ち込んで走行する場合、図８に示すような進行方向の加速度を積分して速度に、さらに速度を積分して移動距離を求め速度、位置を算出する。一方、第２センサ信号検出手段１６より角速度を検出して、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。また、位置検出手段１８により観測される位置、速度、方位角の情報を利用して、カルマンフィルタ３２により、位置、速度、方位角の補正を行う。そして、補正された位置、速度、方位角を、通信手段２２，３６を介して表示部１２に送る。表示部１２の制御手段４０で位置を求め、表示手段４２に表示し地図上の自位置を特定する。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とを含む位置検出部１０は車内に固定する。
【００５９】
従って、検出される上下方向の加速度信号のパターン及びパワースペクトル分布から、携帯用モードか車載用モードかを自動的に検出することができる。その他の構成については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００６０】
本実施の形態に係るナビゲーション装置は上述のように構成されており、以下そのナビゲーション方法について説明する。
【００６１】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る静止時（Ａ）と走行時（Ｂ）との第１センサ信号検出手段で検出される上下加速度信号比較を示す図である。本実施の形態では、携帯用モード及び車載用モードのナビゲーション装置の制御方法を説明する。まず、位置検出部５８の第１センサ信号検出手段１４により上下の加速度を検出する（ステップＳ２００）。
【００６２】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により加速度の分散値を求める（ステップＳ２１０）。
【００６３】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により分散値と閾値を比較する（ステップＳ２２０）。図１０（Ａ）に示す静止時の上下加速度値の分散より、図１０（Ｂ）に示す移動時の上下加速値の分散は、明らかに大きいことから、両者の分散値を閾値と比較することにより、分散値が閾値より大きい場合は移動状態で、それ以外は静止状態であるという判断ができる。閾値より分散値の方が大きい場合、ステップＳ２４０へ進む。それ以外の場合、ステップＳ２３０へ進む。
【００６４】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により静止状態であると判別し（ステップＳ２３０）、終了する。
【００６５】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により移動状態であると判別する（ステップＳ２４０）。
【００６６】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により加速度パターン、パワースペクトル分析を行う（ステップＳ２５０）。
【００６７】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２によりピークを検出したか判断する（ステップＳ２６０）。
【００６８】
ピークを検出した場合、ステップＳ２７０へ進み、携帯用モードを選択する（ステップＳ２７０）。
【００６９】
ピークを検出できない場合、ステップＳ２８０へ進み、車載用モードを選択する（ステップＳ２８０）。
【００７０】
以上述べたように、モード選択手段６２を設けることにより、検出される上下方向の加速度信号のパターン及びパワースペクトル分布から、携帯用か車載用かを自動的に検出することにより、携帯用モードか車載用モードかを自動的に切替ることができる。
【００７１】
本実施の形態によれば、移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制御手段の詳細を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る歩行時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向の加速度信号を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る静止時と走行時との第１センサ信号検出手段で検出される上下加速度信号比較を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
２…ナビゲーション装置 ４…ナビゲーション装置 ６…ナビゲーション装置 １０…位置検出部 １２…表示部 １４…第１センサ信号検出手段（第１検出手段） １６…第２センサ信号検出手段（第２検出手段） １８…位置検出手段（第３検出手段） ２０…制御手段（位置算出手段） ２２…通信手段 ２４…モード選択手段 ２６…携帯用自律ナビゲーション ２８…車載用自律ナビゲーション ３０…測位演算 ３２…カルマンフィルタ ３４…歩幅 ３６…通信手段 ３８…記憶手段 ４０…制御手段（照合手段） ４２…表示手段 ５０…位置検出部 ５２…表示部 ５４…制御手段 ５６…制御手段 ５８…位置検出部 ６０…制御手段 ６２…モード選択手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信してＧＰＳ航法により現在位置を演算するＧＰＳナビゲーション装置が知られている。このＧＰＳナビゲーション装置には、携帯用と車載用とがある。
【０００３】
車載用ナビゲーション装置は、衛星からの信号電波を受信してＧＰＳ航法により測位を行い、現在位置、進行方向、走行速度などを検出する。また、車載用ナビゲーション装置は、車速センサからカウントされた車速パルスと方位センサから検出された進行方位に基づいて車両の走行軌跡を演算し、その走行軌跡と車載用ナビゲーション装置に記憶されている道路地図データとを照合してマップマッチングを行い、いわゆる自立航法により車両の現在地を検出する。つまり、車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ航法と自立航法とにより経路誘導を行っている。
【０００４】
一方、携帯用ナビゲーション装置は、衛星からの信号電波を受信してＧＰＳ航法により測位を行い、現在位置などを検出する。しかし、この携帯用ナビゲーション装置は、車速センサ、方位センサなどを備えていないので、上述した車載用ナビゲーション装置のような自立航法による経路誘導は行えない。また、一般に携帯用ナビゲーション装置は、道路地図データを備えていないので道路地図上に現在位置を表示することができず、ＧＰＳ衛星などを利用する衛星測位システムにより検出した現在位置を経緯度の数値で表示装置に表示している。
【０００５】
ＧＰＳ受信機の小型化に伴い、人間の歩行や歩行時の移動距離を求める目的で利用されることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＧＰＳ衛星などを利用する衛星測位システム（ＧＮＳＳ）などによる衛星航法には、マルチパスの環境、或いは衛星信号を受信できない環境では、十分な測位性能が得られないことがある。一方、慣性センサによる自律航法には、計測される角速度、加速度などを積分して位置、方位角を求めるため、短時間での精度は良いが、計測値の誤差の影響で、測定位置の誤差は時間と共に増加することがある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置及びナビゲーション装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るナビゲーション装置は、移動体の加速度を検出する第１検出手段と、前記移動体の進行方向を検出する第２検出手段と、前記移動体の三次元位置を検出する第３検出手段と、前記第１、第２及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を推定する位置算出手段と、前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を求める照合手段と、を有し、前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【００１０】
本発明によれば、モード選択手段により移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【００１１】
（２）このナビゲーション装置において、前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出してもよい。
【００１２】
（３）このナビゲーション装置において、前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択してもよい。
【００１３】
（４）このナビゲーション装置において、前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択してもよい。
【００１４】
（５）このナビゲーション装置において、前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されてもよい。
【００１５】
（６）本発明に係るナビゲーション装置の制御方法は、移動体の加速度を第１検出手段で検出すること、前記移動体の進行方向を第２検出手段で検出すること、前記移動体の三次元位置を第３検出手段で検出すること、前記第１、第２、及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を位置算出手段で推定すること、及び、前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を照合手段で求めること、を有し、前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択する。
【００１６】
本発明によれば、モード選択手段により移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置の制御方法を提供することができる。
【００１７】
（７）このナビゲーション装置の制御方法において、前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出してもよい。
【００１８】
（８）このナビゲーション装置の制御方法において、前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択しでもよい。
【００１９】
（９）このナビゲーション装置の制御方法において、前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択しでもよい。
【００２０】
（１０）このナビゲーション装置の制御方法において、前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置２は、位置検出部１０と、表示部１２とを有する。位置検出部１０と表示部１２とは、着脱可能である。
【００２２】
位置検出部１０は、第１検出手段としての第１センサ信号検出手段１４と、第２検出手段としての第２センサ信号検出手段１６と、第３検出手段としての位置検出手段１８と、位置算出手段としての制御手段２０と、通信手段２２とを有する。
【００２３】
第１センサ信号検出手段１４は、移動体の加速度を検出する。第１センサ信号検出手段１４は移動体としての、例えば、携帯する人が立ったり座ったりするときの上下運動や歩行するときの水平運動，回転運動の変化を検出するものであり、あらかじめ定められた座標系の直交する３軸の加速度を検出する加速度センサを有する。
【００２４】
第２センサ信号検出手段１６は、移動体の進行方向を検出する。第２センサ信号検出手段１６は、ジャイロスコープにより移動体の旋回角速度を検出し、この旋回角速度に基づいて移動体の旋回角度、すなわち進行方位（進行方向）を検出する。前記加速度センサと直交する各軸回りの角速度を検出するジャイロスコープを有する。
【００２５】
位置検出手段１８は、移動体の三次元位置を検出する。位置検出手段１８は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を、アンテナ（図示せず）を通して受信する。
【００２６】
制御手段２０は、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８との出力から移動体の位置を推定する。制御手段２０は、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とから送信されてくる検出信号を、所定のタイミングでサンプリングし、移動体の位置情報（位置、速度及び方位角）を算出する。制御手段２０は、これらの位置情報を通信手段２２に出力する。制御手段２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される。制御手段２０は、さらに、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等から構成される。
【００２７】
通信手段２２は、位置検出部１０と表示部１２との間の所定のデータ通信方式に対応したインターフェース部と、表示部１２から受信したデータを復調して、制御手段２０に送信する復調部と、表示部１２に送信するデータを変調し、所定の通信プロトコルに対応したフォーマットに変換する変調部とを備える。通信手段２２は、有線或いは無線の何れであってもよい。
【００２８】
ここで、制御手段２０の詳細について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る制御手段の詳細を示す図である。制御手段２０は、図２に示すように、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８と、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２とを有する。
【００３０】
モード選択手段２４は、移動体の種類に応じ、移動体の移動距離の適切な検出方法を選択する。移動体の種類としては、例えば有脚動物、車両などが含まれる。以下の説明では、有脚動物として人を、車両として自動車を例示する。モード選択手段２４は、複数のモードを自動的に選択する。モード選択手段２４は、例えば、携帯用モードと車載用モードとを自動的に選択する。モード選択手段２４は、人が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードの選択肢を含む。モード選択手段２４は、自動車内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの選択肢を含む。携帯用モードでは、第１センサ信号検出手段１４から出力される加速度と、第２センサ信号検出手段１６から出力される角速度を携帯用自律ナビゲーション２６へ送る。車載用モードでは、第１センサ信号検出手段１４から出力される加速度と、第２センサ信号検出手段１６から出力される角速度を車載用自律ナビゲーション２８へ送る。
【００３１】
携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された歩行振動である上下の加速度をフーリエ変換した周波数領域のパワースペクトル分布から、歩行者が歩行する歩数を検出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された歩数と、予め設定されている人の歩幅３４とから歩行距離を算出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。携帯用自律ナビゲーション２６は、算出された方位角、及び算出された歩行距離から求めた位置と速度をカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３２】
車載用自律ナビゲーション２８は、検出された加速度を積分して速度に、さらに速度を積分して移動距離を求める。車載用自律ナビゲーション２８は、角速度を積分することにより方位角を求める。車載用自律ナビゲーション２８は、算出された方位角、及び算出された移動距離から求めた位置と速度をカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３３】
測位演算３０は、位置検出手段１８の観測データを位置、速度、方位角の情報に変換しカルマンフィルタ３２へ出力する。
【００３４】
カルマンフィルタ３２は、測位演算３０より出力された位置、速度、方位角の情報を利用して、携帯用自律ナビゲーション２６或いは車載用自律ナビゲーション２８より出力された位置、速度、方位角の補正を行う。カルマンフィルタ３２は、現在算出された位置情報（位置、速度、方位角）と、メモリ（図示せず）から読み出した過去の位置情報を合わせた複数の位置情報をカルマンゲンで重み付けして位置情報を算出し出力する。カルマンフィルタ３２は、上記のようなフィルタ機能を有していれば、他のフィルタであってもよい。
【００３５】
次に、図１に示す表示部１２を説明する。
【００３６】
表示部１２は、通信手段３６と、記憶手段３８と、照合手段としての制御手段４０と、表示手段４２とを有する。
【００３７】
通信手段３６は、位置検出部１０と表示部１２との間の所定のデータ通信方式に対応したインターフェース部と、位置検出部１０から受信したデータを復調して、制御手段４０に送信する復調部と、位置検出部１０に送信するデータを変調し、所定の通信プロトコルに対応したフォーマットに変換する変調部とを備える。通信手段３６は、有線或いは無線の何れであってもよい。
【００３８】
記憶手段３８は、例えば、所定の範囲の地図データを記憶する。
【００３９】
制御手段４０は、入力した位置情報に基づいて記憶手段３８から抽出した、現在位置を含む所定の範囲の地図データを映像データ及び音声データ（案内ガイダンス等）に変換し、表示手段４２に出力する。制御手段４０は、記憶手段３８に記憶された地図上に、自位置を特定する補正された位置を重畳して表示手段４２に表示する。制御手段４０は、ＧＰＳ測位データをＣＤ−ＲＯＭに記憶されている道路地図データと照合してもよい。制御手段４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＳＰ等から構成される。
【００４０】
表示手段４２は、所定の範囲の地図を表示する。表示手段４２は、液晶、電子ペーパー、音声、プロジェクタであってもよい。表示手段４２は、地図を表示すると共に、その地図上に測位結果の自位置を重畳して表示する。表示手段４２は、制御手段４０により演算された現在位置を経緯度で表示する。
【００４１】
本実施の形態に係るナビゲーション装置は上述のように構成されており、以下その制御方法について説明する。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。本実施の形態では、携帯用モード及び車載用モードのナビゲーション装置の制御方法を説明する。この処理は、ナビゲーション装置２の起動と同時にモード選択手段２４が実行する処理である。この処理が開始されると、まず、モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態か判断する（ステップＳ１００）。制御手段２０はモード選択手段２４を含み、モード選択手段２４は、人或いは自動車に応じ、位置情報の適切な検出方法を選択する。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態の場合、ステップＳ１１０へ進む。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが分離状態の場合、ステップＳ１２０へ進む。
【００４３】
次に、車載用モードを適用する（ステップＳ１１０）。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが結合状態では、車載用モードを選択する。位置検出部１０は、車載用モードでは自動車内に固定される。
【００４４】
次に、携帯用モードを適用する（ステップＳ１２０）。モード選択手段２４は、位置検出部１０と表示部１２とが分離状態では、携帯用モードを選択する。位置検出部１０は、携帯用モードでは人の腰の部位に固定される。
【００４５】
以降、人或いは自動車の三次元位置を位置検出手段１８で検出する。次に、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８との出力から人或いは自動車の位置情報を制御手段２０で推定する。次に、制御手段２０で推定された人或いは自動車の位置情報を、通信手段２２，３６を介して制御手段４０へ送り地図と照合して人或いは自動車の現在位置を表示部１２に表示する。
【００４６】
以上述べたように、モード選択手段２４を設けることにより、位置検出部１０と表示部１２との状態（結合／分離）から、携帯用か車載用かを自動的に検出することにより、携帯用モードか車載用モードかを自動的に切替えることができる。
【００４７】
（変形例）
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置４は、位置検出部５０と、表示部５２とを有する。位置検出部５０と表示部５２とは、着脱可能に構成されている。
【００４８】
位置検出部５０は、第１センサ信号検出手段１４と、第２センサ信号検出手段１６と、位置算出手段としての制御手段５４と、通信手段２２とを有する。
【００４９】
制御手段５４は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とを含む。制御手段５４は、位置算出手段としての機能を持たず、その機能を制御手段５６に持たせてもよい。その場合は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とは、制御手段５６に含まれる。
【００５０】
表示部５２は、通信手段３６と、記憶手段３８と、位置検出手段１８と、位置算出手段及び照合手段としての制御手段５６と、表示手段４２とを有する。制御手段５６は、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２とを含む。制御手段５６は、モード選択手段２４と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８とを含んでもよい。
【００５１】
携帯用モードでは、人が常に携帯する装置をなるべく軽くするために、位置検出手段１８を分離して、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６を含む位置検出部５０を人の腰などの部位に固定して、位置検出手段１８は表示部５２と一体にできる。
【００５２】
本実施の形態によれば、移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。本実施の形態に係るナビゲーション装置６は、位置検出部５８と、表示部１２とを有する。位置検出部５８と表示部１２とは、着脱可能に構成されている。
【００５４】
位置検出部５８は、第１センサ信号検出手段１４と、第２センサ信号検出手段１６と、位置検出手段１８と、位置算出手段としての制御手段６０と、通信手段２２とを有する。
【００５５】
制御手段６０は、モード選択手段６２と、携帯用自律ナビゲーション２６と、車載用自律ナビゲーション２８と、測位演算３０と、カルマンフィルタ３２と、歩幅３４を含む。
【００５６】
モード選択手段６２は、第１センサ信号検出手段１４で検出される人或いは自動車の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から携帯用モード或いは車載用モードを選択する。
【００５７】
ここでモード選択手段６２の詳細について説明する。
（携帯用モード）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る歩行時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方法と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。携帯用ナビゲーションに利用される携帯用モードについて説明する。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とで検出された出力信号を、モード選択手段６２に送る。図６に示すように、第１センサ信号検出手段１４で検出された上下方向の加速度パターンから歩行振動を検出する。人が携帯して歩行する場合、検出される上下方向の加速度信号が正弦波パターンが示されて、パワースペクトル分布から０．５Ｈｚ〜２Ｈｚの範囲内にピークが見られる。フーリエ変換により周波数領域のパワースペクトル分布から、人が歩行する歩数を検出する。検出された歩数と、予め設定されている人の歩幅３４とから速度、位置を算出する。一方、第２センサ信号検出手段１６より角速度を検出して、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。また、位置検出手段１８により観測される位置、速度、方位角の情報を利用して、カルマンフィルタ３２により、位置、速度、方位角の補正を行う。そして、補正された位置、速度、方位角を、通信手段２２，３６を介して表示部１２に送る。表示部１２の制御手段４０で位置を求め、表示手段４２に表示し地図上の自位置を特定する。検出誤差を少なくするために、第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とを含む位置検出部５８を人の腰などの部位に固定する。
【００５８】
（車載用モード）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される進行方向の加速度信号を示す図である。車載用ナビゲーションに利用される車載用モードについて述べる。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とで検出された出力信号を、モード選択手段６２に送る。図７に示すように、第１センサ信号検出手段１４より検出される上下方向の加速度信号のパワースペクトル分布から、直流成分以外に、白色雑音しか見られない自動車走行振動を検出する。自動車内に持ち込んで走行する場合、図８に示すような進行方向の加速度を積分して速度に、さらに速度を積分して移動距離を求め速度、位置を算出する。一方、第２センサ信号検出手段１６より角速度を検出して、検出された角速度を積分することにより方位角を算出する。また、位置検出手段１８により観測される位置、速度、方位角の情報を利用して、カルマンフィルタ３２により、位置、速度、方位角の補正を行う。そして、補正された位置、速度、方位角を、通信手段２２，３６を介して表示部１２に送る。表示部１２の制御手段４０で位置を求め、表示手段４２に表示し地図上の自位置を特定する。第１及び第２センサ信号検出手段１４，１６と位置検出手段１８とを含む位置検出部１０は車内に固定する。
【００５９】
従って、検出される上下方向の加速度信号のパターン及びパワースペクトル分布から、携帯用モードか車載用モードかを自動的に検出することができる。その他の構成については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００６０】
本実施の形態に係るナビゲーション装置は上述のように構成されており、以下そのナビゲーション方法について説明する。
【００６１】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る静止時（Ａ）と走行時（Ｂ）との第１センサ信号検出手段で検出される上下加速度信号比較を示す図である。本実施の形態では、携帯用モード及び車載用モードのナビゲーション装置の制御方法を説明する。まず、位置検出部５８の第１センサ信号検出手段１４により上下の加速度を検出する（ステップＳ２００）。
【００６２】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により加速度の分散値を求める（ステップＳ２１０）。
【００６３】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により分散値と閾値を比較する（ステップＳ２２０）。図１０（Ａ）に示す静止時の上下加速度値の分散より、図１０（Ｂ）に示す移動時の上下加速値の分散は、明らかに大きいことから、両者の分散値を閾値と比較することにより、分散値が閾値より大きい場合は移動状態で、それ以外は静止状態であるという判断ができる。閾値より分散値の方が大きい場合、ステップＳ２４０へ進む。それ以外の場合、ステップＳ２３０へ進む。
【００６４】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により静止状態であると判別し（ステップＳ２３０）、終了する。
【００６５】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により移動状態であると判別する（ステップＳ２４０）。
【００６６】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２により加速度パターン、パワースペクトル分析を行う（ステップＳ２５０）。
【００６７】
次に、制御手段６０のモード選択手段６２によりピークを検出したか判断する（ステップＳ２６０）。
【００６８】
ピークを検出した場合、ステップＳ２７０へ進み、携帯用モードを選択する（ステップＳ２７０）。
【００６９】
ピークを検出できない場合、ステップＳ２８０へ進み、車載用モードを選択する（ステップＳ２８０）。
【００７０】
以上述べたように、モード選択手段６２を設けることにより、検出される上下方向の加速度信号のパターン及びパワースペクトル分布から、携帯用か車載用かを自動的に検出することにより、携帯用モードか車載用モードかを自動的に切替ることができる。
【００７１】
本実施の形態によれば、移動体の適切な位置推定方法を選択することにより、人間が携帯しながら携帯用ナビゲーション装置としても、また車内に持ち込んで車載用ナビゲーション装置としても、両方共に十分有効に利用することができる操作性が良好なナビゲーション装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制御手段の詳細を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る歩行時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向と直交する上下方向の加速度パターン（Ａ）及びそのパワースペクトル分布（Ｂ）を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る車載時の第１センサ信号検出手段で検出される移動体の進行方向の加速度信号を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るモード選択手段のフローを示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る静止時と走行時との第１センサ信号検出手段で検出される上下加速度信号比較を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
２…ナビゲーション装置 ４…ナビゲーション装置 ６…ナビゲーション装置 １０…位置検出部 １２…表示部 １４…第１センサ信号検出手段（第１検出手段） １６…第２センサ信号検出手段（第２検出手段） １８…位置検出手段（第３検出手段） ２０…制御手段（位置算出手段） ２２…通信手段 ２４…モード選択手段 ２６…携帯用自律ナビゲーション ２８…車載用自律ナビゲーション ３０…測位演算 ３２…カルマンフィルタ ３４…歩幅 ３６…通信手段 ３８…記憶手段 ４０…制御手段（照合手段） ４２…表示手段 ５０…位置検出部 ５２…表示部 ５４…制御手段 ５６…制御手段 ５８…位置検出部 ６０…制御手段 ６２…モード選択手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の加速度を検出する第１検出手段と、
前記移動体の進行方向を検出する第２検出手段と、
前記移動体の三次元位置を検出する第３検出手段と、
前記第１、第２及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を推定する位置算出手段と、
前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を求める照合手段と、
を有し、
前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、
前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のナビゲーション装置において、
前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項２に記載のナビゲーション装置において、
前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、
前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、
前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項２に記載のナビゲーション装置において、
前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のナビゲーション装置において、
前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
移動体の加速度を第１検出手段で検出すること、
前記移動体の進行方向を第２検出手段で検出すること、
前記移動体の三次元位置を第３検出手段で検出すること、
前記第１、第２、及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を位置算出手段で推定すること、及び、
前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を照合手段で求めること、
を有し、
前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、
前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、
前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、
前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されることを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１】
移動体の加速度を検出する第１検出手段と、
前記移動体の進行方向を検出する第２検出手段と、
前記移動体の三次元位置を検出する第３検出手段と、
前記第１、第２及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を推定する位置算出手段と、
前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を求める照合手段と、
を有し、
前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、
前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のナビゲーション装置において、
前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項２に記載のナビゲーション装置において、
前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、
前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、
前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項２に記載のナビゲーション装置において、
前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のナビゲーション装置において、
前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
移動体の加速度を第１検出手段で検出すること、
前記移動体の進行方向を第２検出手段で検出すること、
前記移動体の三次元位置を第３検出手段で検出すること、
前記第１、第２、及び第３検出手段の出力から前記移動体の位置を位置算出手段で推定すること、及び、
前記位置算出手段で推定された前記移動体の位置と地図とを照合して前記移動体の現在位置を照合手段で求めること、
を有し、
前記位置算出手段は、モード選択手段を含み、
前記モード選択手段は、前記移動体の移動方法から、前記移動体の適切な位置推定方法を選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記モード選択手段は、前記移動体が有脚動物で、前記有脚動物が携帯しながらナビゲーションする携帯用モードと、前記移動体が車両で、前記車両内に持ち込んでナビゲーションする車載用モードとの移動方法の選択肢を含み、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記携帯用モードでは、前記第１検出手段は歩数から前記有脚動物の移動距離を検出し、
前記モード選択手段で選択された移動方法が前記車載用モードでは、前記第１検出手段は加速度から前記車両の前記移動距離を検出することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記第１検出手段と前記照合手段とが着脱可能に構成され、
前記第１検出手段と前記照合手段とが結合状態では、前記モード選択手段は前記車載用モードを選択し、
前記第１検出手段と前記照合手段とが分離状態では、前記モード選択手段は前記携帯用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記モード選択手段は、前記第１検出手段で検出される前記移動体の進行方向と交差する上下方向の加速度信号から前記携帯用モード或いは前記車載用モードを選択することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法において、
前記第１検出手段は、前記携帯用モードでは前記有脚動物の腰の部位に固定され、前記車載用モードでは前記車両内に固定されることを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１５１７３１（Ｐ２００８−１５１７３１Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４２３０１（Ｐ２００６−３４２３０１）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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