位置算出方法及び位置算出装置
【課題】位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現すること。
【解決手段】移動体に保持或いは搭載される携帯型電話機１において、ホストＣＰＵ４０は、移動体の移動状態を検出するセンサー部９０を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期をＧＰＳ衛星信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出し、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成して出力位置を決定する。
【解決手段】移動体に保持或いは搭載される携帯型電話機１において、ホストＣＰＵ４０は、移動体の移動状態を検出するセンサー部９０を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期をＧＰＳ衛星信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出し、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成して出力位置を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて自機の位置を示す３次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出演算を行う。
【０００３】
測位用信号を利用した位置算出では、様々な誤差要因によって位置算出の正確性が低下するという問題があり、位置算出の正確性を向上させるための様々な技術が考案されている。例えば、特許文献１には、移動体の移動状態を検出するセンサー部の検出結果を用いて慣性航法演算を行い、この慣性航法演算による位置を用いて、測位用信号を利用して算出した位置を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１０７２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、センサー部は随時検出動作を行っている。位置算出装置は、センサー部により検出された検出結果を用いて移動体の移動ベクトルを算出するが、随時検出動作を行っているセンサー部の検出結果のうち、所定の時間間隔のタイミングで検出された検出結果を利用するのが一般的である。従って、利用する検出結果の時間間隔を短くし、その時間間隔の都度移動ベクトルを算出することとすれば、慣性航法演算の正確性は向上する。
【０００５】
一方、センサー部を出来る限り駆動せず、消費電力を削減したい要望もある。そこで、センサー部を間欠動作させることによる消費電力の低減を図る方法が考えられる。しかし、上述した慣性航法演算の正確性向上の観点から、センサー部の動作時間間隔はできるだけ短時間であることが望まれる。従って、センサー部を利用した位置算出を行う場合には、求める位置の正確性とセンサー部駆動にかかる消費電力の低減化とは相反する問題となり得る。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法であって、測位用衛星から測位用信号を受信することと、受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出することと、前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させることと、前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御することと、前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出することと、前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定することと、を含む位置算出方法である。
【０００８】
また、他の発明として、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置であって、測位用衛星から測位用信号を受信する受信部と、受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出する第１の位置算出部と、前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるセンサー動作制御部と、前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する動作周期制御部と、前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出する第２の位置算出部と、前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する位置決定部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期を測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出し、測位用信号に基づいて算出した位置と慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する。
【００１０】
測位用信号の受信状況が良好である場合は、測位用信号に基づいて算出した位置は正確性の高い位置である可能性が高いため、慣性航法演算による位置にはそれほど高い正確性が要求されない。従って、この場合は、センサー部の間欠動作周期を長く設定する。一方、測位用信号の受信状況が良好ではない場合は、測位用信号に基づいて算出した位置は正確性の低い位置である可能性が高いため、慣性航法演算による位置には高い正確性が要求される。従って、この場合は、センサー部の間欠動作周期を短く設定する。これにより、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現することができる。
【００１１】
また、第２の発明として、第１の発明の位置算出方法であって、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って前記移動体の位置及び移動速度を予測することと、前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の周波数を予測することと、前記予測された周波数と受信した前記測位用信号の周波数との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の発明によれば、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って移動体の位置及び移動速度を予測する。そして、予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で測位用信号を受信した場合の測位用信号の周波数を予測する。そして、予測された周波数と実際に受信した測位用信号の周波数との差異に基づいて、センサー部の間欠動作周期を可変に制御する。
【００１３】
測位用信号の受信状況が良好であれば、予測された位置及び移動速度を用いて予測した測位用信号の周波数と実際に受信した測位用信号の周波数とは近い値となるはずである。そのため、周波数の差異を判断材料とすることで、測位用信号の受信状況を把握でき、センサー部の間欠動作周期を適切に設定することが可能となる。
【００１４】
また、第３の発明として、第２の発明の位置算出方法であって、前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の位相を予測することと、前記予測された位相と受信した前記測位用信号の位相との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成することも可能である。
【００１５】
この第３の発明によれば、予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で測位用信号を受信した場合の測位用信号の位相を予測する。そして、予測された位相と受信した測位用信号の位相との差異に基づいて、センサー部の間欠動作周期を可変に制御する。この場合も、第２の発明と同様の効果が発揮される。
【００１６】
また、第４の発明として、第３の発明の位置算出方法であって、前記周波数及び位相の予測を所定間隔で行うことと、前記所定間隔で予測を行う毎に前記間欠動作周期の可変制御を行うことと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１７】
この第４の発明によれば、所定間隔で周波数及び位相の予測を行う毎に、センサー部の間欠動作周期の可変制御を行う。これにより、位置算出を行う時点においてセンサー部の間欠動作周期が適切に設定された状態となるように調整することが可能となる。
【００１８】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況の履歴に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することを更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、測位用信号の受信状況の履歴に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。例えば、測位用信号の受信状況が次第に良くなっていく場合は、センサー部の間欠動作周期を徐々に長くしていき、測位用信号の受信状況が次第に悪くなっていく場合は、センサー部の間欠動作周期を徐々に短くしていくことにすれば好適である。
【００２０】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況から前記移動体の移動状況を判定することと、前記移動体の移動状況に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２１】
この第６の発明によれば、測位用信号の受信状況から移動体の移動状況を判定する。そして、移動体の移動状況に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。移動体の移動状況が急加速状態や旋回状態といった不安定な状態であると判定した場合は、測位用信号に基づく位置算出の正確性が低下するため、センサー部の間欠動作周期を短くし、慣性航法演算の正確性を向上させることにすれば好適である。
【００２２】
また、第７の発明として、第１〜第６の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況から前記測位用信号の受信環境を判定することと、前記受信環境に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２３】
この第７の発明によれば、測位用信号の受信状況から測位用信号の受信環境を判定する。そして、受信環境に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。測位用信号の受信環境が悪い場合は、測位用信号に基づく位置算出の正確性が低下するため、センサー部の間欠動作周期を短くし、慣性航法演算の正確性を向上させることにすれば好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機１に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。また、携帯型電話機１は、ユーザーによって携帯されて移動したり、自動車等に配置設定されて移動する。このため、本実施形態では、携帯型電話機１を保持或いは搭載した人や物のことを“移動体”として説明し、携帯型電話機１が検出する各種方向を移動体の方向として説明する。尚、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでない
【００２５】
１．機能構成
図１は、携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、操作部５０と、表示部６０と、携帯電話用アンテナ７０と、携帯電話用無線通信回路部８０と、センサー部９０と、通電制御部１００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０とを備えて構成される。
【００２６】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００２７】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２８】
ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００２９】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出す回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部３１は、メジャメント取得演算部３３を備えて構成される。
【００３０】
メジャメント取得演算部３３は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉を行う回路部であり、相関演算部３３１を備えて構成されている。メジャメント取得演算部３３は、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相等の情報を取得し、メジャメント実測値としてホストＣＰＵ４０に出力する。
【００３１】
相関演算部３３１は、受信信号に含まれるＰＲＮコードと、装置内部で発生させたレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ演算を用いて算出し積算する相関演算処理を行うことで、受信信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉する。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードを模擬した信号である。
【００３２】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００３３】
また、相関演算部３３１は、上述した相関演算処理を、レプリカコードの発生信号の周波数及び位相を変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、ＰＲＮコードとレプリカコードとの位相が一致した場合に、相関値が最大となる。
【００３４】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及び位相の範囲をサーチ範囲として設定する。そして、このサーチ範囲内で、ＰＲＮコードの開始位置（コード位相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関演算とを行う。サーチ範囲は、例えば、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、位相についてはＰＲＮコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００３５】
ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。また、ホストＣＰＵ４０は、位置算出処理を行って携帯型電話機１の位置を計測して出力位置を決定し、当該出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して表示部６０に表示させる。
【００３６】
操作部５０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ４０に出力する。この操作部５０の操作により、目的地の入力やナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなされる。
【００３７】
表示部６０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部６０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００３８】
携帯電話用アンテナ７０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００３９】
携帯電話用無線通信回路部８０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００４０】
センサー部９０は、移動体の移動状態を検出するための各種センサーで構成されており、例えば、加速度センサー９１と、ジャイロセンサー９３と、方位センサー９５とを備えている。ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出する。
【００４１】
加速度センサー９１は、直交３軸の加速度を検出するセンサーであり、歪みゲージ式や圧電式の何れであってもよく、またＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサーであってもよい。
【００４２】
ジャイロセンサー９３は、直交３軸の角速度を検出するセンサーであり、例えば加速度センサー９１と軸方向が同一となるように配置設定されている。尚、加速度センサー９１とジャイロセンサー９３とは一体型のセンサーであってもよい。
【００４３】
方位センサー９５は、例えば磁場の強さによって抵抗値やインピーダンス値が増減する素子等で構成される２軸の地磁気センサーであり、移動体の方位角を検出する。
【００４４】
通電制御部１００は、センサー部９０への電力供給を制御する回路部であり、例えば不図示の電源回路をスイッチングする回路を有して構成される。通電制御部１００は、ホストＣＰＵ４０から出力されるサンプリング時間間隔に応じた間欠動作周期でセンサー部９０が間欠的に動作するように、センサー部９０への電力供給を制御する。
【００４５】
ＲＯＭ１１０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００４６】
ＲＡＭ１２０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００４７】
２．データ構成
図２は、ＲＯＭ１１０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ１１０には、ホストＣＰＵ４０により読み出され、メイン処理（図１２参照）として実行されるメインプログラム１１１と、サンプリング時間間隔設定用データ１１３とが記憶されている。
【００４８】
また、メインプログラム１１１には、位置算出処理（図１３及び図１４参照）として実行される位置算出プログラム１１１１と、ＫＦ（Kalman Filter）予測処理（図１５参照）として実行されるＫＦ予測プログラム１１１３と、ＫＦ補正処理（図１７参照）として実行されるＫＦ補正プログラム１１１５と、慣性航法演算処理（図１８参照）として実行される慣性航法演算プログラム１１１７と、サンプリング時間間隔設定処理（図１６参照）として実行されるサンプリング時間間隔設定プログラム１１１９とがサブルーチンとして含まれている。
【００４９】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４０が、通話処理やメール送受信処理といった携帯電話機としての本来の機能を実現するための処理を行う他、位置算出処理を行って携帯型電話機１の位置を算出して出力する処理である。
【００５０】
ＫＦ予測処理とは、ホストＣＰＵ４０が、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行うことで、携帯型電話機１の位置及び移動速度を含む状態ベクトル「Ｘ」の予測値「Ｘ−」を算出する処理である。また、ホストＣＰＵ４０は、所定の観測行列「Ｈ」と、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」とを用いて、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値（以下、「メジャメント予測値」と称す。）を算出する。
【００５１】
ＫＦ補正処理とは、ホストＣＰＵ４０が、メジャメント取得演算部３３により取得・演算されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値（以下、「メジャメント実測値」と称す。）を観測情報とするカルマンフィルターの理論に基づく補正演算を行うことで、携帯型電話機１の位置及び移動速度を含む状態ベクトル「Ｘ」の補正値「Ｘ＋」を算出する処理である。
【００５２】
慣性航法演算処理とは、ホストＣＰＵ４０が、センサー部９０の検出結果に基づいて算出した移動ベクトルを用いて所定の慣性航法演算を行って、慣性航法演算位置を算出する処理である。
【００５３】
また、サンプリング時間間隔設定処理とは、ホストＣＰＵ４０が、メジャメント実測値とメジャメント予測値との乖離に基づいて、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、その判定結果に基づいて、センサー部９０を間欠的に動作させるためのサンプリング時間間隔を設定する処理である。
【００５４】
図４は、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は受信周波数を示している。また、実線は受信周波数の実測値を示しており、点線は受信周波数の予測値を示している。
【００５５】
本願発明者が実験を行った結果、移動体の移動状況が停止状態や等速状態といった安定的な状況にある場合と比べて、急加速状態や旋回状態といった不安定な状況にある場合の方が、受信周波数の実測値と予測値との乖離が大きくなる傾向があることが分かった。この結果に基づいて、本実施形態では、受信周波数の実測値と予測値との乖離が大きいＧＰＳ衛星ＳＶの数が多いほど、移動体が急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いと判定し、サンプリング時間間隔を短く設定する。
【００５６】
図５は、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸はコード位相を示している。また、実線はコード位相の実測値を示しており、点線はコード位相の予測値を示している。
【００５７】
コード位相についても同様に実験を行った結果、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良い場合に比べて、受信環境が悪い場合の方が、コード位相の実測値と予測値との乖離が大きくなる傾向があることが分かった。この結果に基づいて、本実施形態では、コード位相の実測値と予測値との乖離が大きいＧＰＳ衛星ＳＶの数が多いほど、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪いと判定し、サンプリング時間間隔を短く設定する。
【００５８】
次に、図６を参照して、サンプリング時間間隔の違いによる位置算出の正確性について説明する。図６において、上段はサンプリング時間間隔を長く設定した場合の出力位置の時間変化を示しており、下段はサンプリング時間間隔を短く設定した場合の出力位置の時間変化を示している。また、実線は移動体の真の軌跡、点線矢印は移動体の移動ベクトル、実線矢印は合成移動ベクトル、白丸は慣性航法演算により求めた慣性航法演算位置、×印はＧＰＳ衛星信号に基づいて算出したＧＰＳ算出位置、黒丸は出力位置をそれぞれ示している。
【００５９】
ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０により検出がなされる毎に移動体の移動速度及び方位を含む移動ベクトルを算出する。そして、位置の出力タイミング（本実施形態では１秒間隔として説明する。）において、過去１秒間に算出された移動ベクトルを合成して合成移動ベクトルを算出し、算出した合成移動ベクトルを前回の出力位置に加算することで、慣性航法演算位置を算出する。そして、算出した慣性航法演算位置とＧＰＳ算出位置とを合成して、最終的な出力位置を決定する。
【００６０】
サンプリング時間間隔が長く設定されていると、センサー部９０による検出の時間間隔が長くなるため、移動ベクトル算出の時間間隔も長くなる。この場合、誤った移動ベクトルが一度算出されてしまうと、次の移動ベクトルの算出時刻までこの誤った移動ベクトルが維持されることになる。その結果、移動体の移動状態を適切に表した合成移動ベクトルが求められなくなり、慣性航法演算の正確性が低下する。従って、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成したとしても、得られる出力位置は移動体の真位置から外れた位置となる。
【００６１】
一方、サンプリング時間間隔が短く設定されていると、センサー部９０による検出の時間間隔が短くなるため、移動ベクトル算出の時間間隔も短くなる。そうすると、誤った移動ベクトルが算出されたとしても、次の移動ベクトルがすぐに算出される。その結果、移動体の移動状態をより適切に表した合成移動ベクトルを求めることができ、慣性航法演算の正確性も向上する。この場合、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成することで、移動体の真位置に可及的に近い出力位置を求めることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、サンプリング時間間隔の設定を、メジャメント取得演算部３３によりメジャメント実測値が取得される度に行う。メジャメント取得演算部３３によるメジャメント実測値の取得の時間間隔は、位置の出力タイミングである１秒間隔よりも短い時間間隔（例えば１００ミリ秒）となるように設定されている。
【００６３】
図７は、サンプリング時間間隔の時間変化の一例を示すグラフである。図７において、横軸は時間、縦軸はサンプリング時間間隔を示している。また、黒丸は位置の出力タイミングを示しており、上向きの矢印はメジャメント実測値が取得された時刻を示している。
【００６４】
位置出力タイミングである時刻「ｔ０」においてはサンプリング時間間隔が「Ｓ０」である。その後、メジャメント実測値が取得される度にサンプリング時間間隔が設定される。具体的には、時刻「ｔ１」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ１」に短縮され、時刻「ｔ１」〜「ｔ４」まではサンプリング時間間隔が「Ｓ１」のままであるが、時刻「ｔ４」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ２」に短縮される。そして、時刻「ｔ４」〜「ｔ８」まではサンプリング時間間隔が「Ｓ２」のままであるが、時刻「ｔ８」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ３」に短縮される。
【００６５】
これにより、時刻「ｔ９」の時点では、サンプリング時間間隔が「Ｓ３」と短くなっている。その結果、位置出力タイミングである「ｔ１０」の時点よりも早い段階で正確性の高い慣性航法演算を実現するための準備が整えられていることになり、位置出力タイミングである時刻「ｔ１０」において正確性の高い位置算出を実現することが可能となる。
【００６６】
図８は、サンプリング時間間隔設定用データ１１３のデータ構成の一例を示す図である。サンプリング時間間隔設定用データ１１３には、番号１１３１と、判定項目１１３３と、乖離衛星数１１３５と、移動状況／受信環境１１３７と、サンプリング時間間隔１１３９とが対応付けて記憶されている。
【００６７】
判定項目１１３３には、受信周波数の乖離とコード位相の乖離とが記憶されている。受信周波数の乖離とは、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数と、ＫＦ予測処理において予測された受信周波数との差が所定の閾値を超えることである。また、コード位相の乖離とは、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号のコード位相と、ＫＦ予測処理において予測されたＧＰＳ衛星信号のコード位相との差が所定の閾値を超えることである。
【００６８】
乖離衛星数１１３５は、受信周波数の乖離又はコード位相の乖離の条件を満たすＧＰＳ衛星の数である。移動状況／受信環境１１３７は、移動体の現在の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を示している。受信周波数の乖離衛星数１１３５が多いほど、移動体は急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いと判定する。また、コード位相の乖離衛星数１１３５が多いほど、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は悪いと判定する。
【００６９】
サンプリング時間間隔１１３９は、当該移動状況／受信環境１１３７において設定するサンプリング時間間隔であり、移動体が急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いほど、短い時間間隔が設定されている。また、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪いほど、短い時間間隔が設定されている。
【００７０】
例えば、受信周波数の乖離衛星数が「１〜３個」である場合は、移動体の移動状況は「急加速状態又は旋回状態の可能性低」と判定され、サンプリング時間間隔は「５００ミリ秒」に設定される。また、受信周波数の乖離衛星数が「６個以上」である場合は、移動体の移動状況は「急加速状態又は旋回状態の可能性高」と判定され、サンプリング時間間隔は「１００ミリ秒」に設定される。
【００７１】
また、コード位相の乖離衛星数が「０個」である場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「非常に良い」と判定され、サンプリング時間間隔は「∞（センサーＯＦＦ）」に設定される。また、コード位相の乖離衛星数が「３〜５個」である場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「悪い」と判定され、サンプリング時間間隔は「２００ミリ秒」に設定される。
【００７２】
尚、受信周波数に基づいて判定したサンプリング時間間隔と、コード位相に基づいて判定したサンプリング時間間隔とが異なる場合は、短い方のサンプリング時間間隔を選択・設定することにすればよい。
【００７３】
図３は、ＲＡＭ１２０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ１２０には、センサーデータ１２１と、衛星別メジャメントデータ１２３と、計測履歴データ１２５と、ＫＦパラメーターデータ１２７とが記憶される。
【００７４】
図９は、センサーデータ１２１のデータ構成の一例を示す図である。センサーデータ１２１には、検出時刻１２１１と対応付けて、加速度センサー９１により検出された３次元の加速度１２１３と、ジャイロセンサー９３により検出された３次元の角速度１２１５と、方位センサー９５により検出された方位１２１７と、これらの検出結果に基づいて算出される移動ベクトル１２１９とが対応付けて記憶される。検出時刻１２１１は、ホストＣＰＵ４０により設定されたサンプリング時間間隔の時刻である。
【００７５】
例えば、検出時刻「１０時０５分４１秒０１０ミリ秒」に検出された加速度１２１３は「（Ａｘ１，Ａｙ１，Ａｚ１）」であり、角速度１２１５は「（ωｘ１，ωｙ１，ωｚ１）」、方位１２１７は「θ１」である。また、移動ベクトル１２１９は、「（Ｖｘ１，Ｖｙ１，Ｖｚ１）」である。
【００７６】
図１０は、衛星別メジャメントデータ１２３のデータ構成の一例を示す図である。衛星別メジャメントデータ１２３には、各捕捉衛星の番号１２３１について、当該捕捉衛星からメジャメント実測値を取得した時刻であるメジャメント取得時刻１２３３と、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値であるメジャメント実測値１２３５と、ＫＦ予測処理において予測されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値であるメジャメント予測値１２３７とが対応付けて記憶される。メジャメント取得時刻１２３３は、例えば１００ミリ秒間隔の時刻である。
【００７７】
例えば、捕捉衛星「ＳＶ１」について、メジャメント取得時刻「１０時０５分４１秒１００ミリ秒」に取得されたメジャメント実測値１２３５は、受信周波数が「Ｆｒｅｑ２１」、コード位相が「ＣＰ２１」であり、メジャメント予測値１２３７は、受信周波数が「Ｆｒｅｑ２２」、コード位相が「ＣＰ２２」である。
【００７８】
図１１は、計測履歴データ１２５のデータ構成の一例を示す図である。計測履歴データ１２５には、位置算出時刻１２５１と、当該位置算出時刻において算出されたＧＰＳ算出位置１２５３と、慣性航法演算位置１２５５と、出力位置１２５７とが対応付けて記憶される。位置算出時刻１２５１は、例えば１秒間隔の時刻である。
【００７９】
例えば、位置算出時刻「１０時０５分４２秒０００ミリ秒」においては、ＧＰＳ算出位置として「（Ｘｇ１，Ｙｇ１，Ｚｇ１）」、慣性航法演算位置として「（Ｘｄ１，Ｙｄ１，Ｚｄ１）」、出力位置として「（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）」が記憶されている。
【００８０】
図３に戻って、ＫＦパラメーターデータ１２７は、ＫＦ予測処理及びＫＦ補正処理で用いるカルマンフィルターの各種パラメーターの値が記憶されたデータであり、これらの処理においてホストＣＰＵ４０により更新される。
【００８１】
３．処理の流れ
図１２は、ホストＣＰＵ４０によりＲＯＭ１１０に記憶されているメインプログラム１１１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。メイン処理は、ホストＣＰＵ４０が、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に実行を開始する処理である。
【００８２】
また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、メジャメント取得演算部３３によるＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相（メジャメント実測値）の情報の取得・算出等が随時行われている状態にあるものとする。
【００８３】
先ず、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＡ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間の通話を実現する。
【００８４】
また、ステップＡ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４０は、メール送受信処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間のメールの送受信を実現する。
【００８５】
また、ステップＡ１において指示操作が位置算出指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；位置算出指示操作）、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されている位置算出プログラム１１１１を読み出して実行することで、位置算出処理を行う（ステップＡ７）。
【００８６】
図１３及び図１４は、位置算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、サンプリングタイミングであるか否かを判定し（ステップＢ１）、サンプリングタイミングではないと判定した場合は（ステップＢ１；Ｎｏ）、ステップＢ１１へと処理を移行する。
【００８７】
また、サンプリングタイミングであると判定した場合は（ステップＢ１；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０への通電を行うように通電制御部１００を制御する（ステップＢ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０から検出結果を取り込む（ステップＢ５）。
【００８８】
その後、ホストＣＰＵ４０は、ステップＢ５で取り込んだセンサー部９０の検出結果を用いて移動ベクトルを算出する（ステップＢ７）。そして、センサー部９０の検出結果１２１３〜１２１７及び算出した移動ベクトル１２１９を、検出時刻１２１１と対応付けてセンサーデータ１２１に記憶させる（ステップＢ９）。
【００８９】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、メジャメント取得演算部３３からメジャメント実測値１２３５を新規取得したか否かを判定する（ステップＢ１１）。そして、取得しなかったと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ４０は、ステップＢ２１へと処理を移行する。
【００９０】
また、メジャメント実測値１２３５を新規取得したと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｙｅｓ）、取得したメジャメント実測値１２３５を、捕捉衛星の番号１２３１及びメジャメント取得時刻１２３３と対応付けて、衛星別メジャメントデータ１２３に記憶させる（ステップＢ１３）。その後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているＫＦ予測プログラム１１１３を読み出して実行することで、ＫＦ予測処理を行う（ステップＢ１５）。
【００９１】
図１５は、ＫＦ予測処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ処理用の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」のＫＦ初期値を設定する（ステップＣ１）。ＫＦ処理では、携帯型電話機１の位置ベクトル「（ｘ，ｙ，ｚ）」、移動速度ベクトル「（ｕ，ｖ，ｗ）」、クロックのバイアス「ｂ」及びクロックのドリフト「ｄ」を成分とする８×１の行列で表される状態ベクトル「Ｘ」を用いて予測処理及び補正処理を行う。
【００９２】
また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「Ｘ」の８次元の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の初期値は、例えば１時刻前のＫＦ補正処理で求められた状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の補正値「Ｘ＋」及び「Ｐ＋」とすることができる。
【００９３】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、観測行列「Ｈ」を設定する（ステップＣ３）。観測行列「Ｈ」は、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」の各成分を用いて、観測ベクトル「Ｚ」の成分であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を予測するための行列である。観測行列「Ｈ」は２×８の行列であり、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」は８×１の行列であるため、予測観測ベクトル「ＨＸ−」は２×１の行列として求めることができる。
【００９４】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」について、次式（１）及び（２）に従って予測演算を行い、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」及び誤差共分散行列の予測値「Ｐ−」を算出する（ステップＣ５）。
【数１】
【数２】
【００９５】
但し、各式における添え字の「−」は予測値、「＋」は補正値であることを示しており、「Ｔ」は転置行列であることを示している。また、「φ」は、状態遷移行列と呼ばれる状態ベクトル「Ｘ」の遷移を表す８×８の行列であり、「Ｑ」は、システムノイズ行列と呼ばれる状態ベクトル「Ｘ」の変動の許容度を表す８×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びシステムノイズ行列「Ｑ」は予め定められた行列とすることができる。
【００９６】
その後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の衛星別メジャメントデータ１２３に記憶されている最新のメジャメント実測値１２３５であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値を成分とする２×１の行列を観測ベクトル「Ｚ」として設定する（ステップＣ７）。
【００９７】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、ステップＣ５で算出した状態ベクトルの予測値「Ｘ−」にステップＣ３で設定した観測行列「Ｈ」を乗算することで、予測観測ベクトル「ＨＸ−」を算出し、予測観測ベクトル「ＨＸ−」の成分であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値をメジャメント予測値１２３７として、衛星別メジャメントデータ１２３に記憶させる（ステップＣ９）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ予測処理を終了する。
【００９８】
図１３の位置算出処理に戻って、ＫＦ予測処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているサンプリング時間間隔設定プログラム１１１９を読み出して実行することで、サンプリング時間間隔設定処理を行う（ステップＢ１７）。
【００９９】
図１６は、サンプリング時間間隔設定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の衛星別メジャメントデータ１２３に記憶されている最新のメジャメント実測値及びメジャメント予測値を用いて、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相それぞれについて、実測値と予測値との乖離量を算出する（ステップＤ１）。
【０１００】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、受信周波数及びコード位相それぞれについて、算出した乖離量が所定の閾値を超えた衛星数（乖離衛星数１１３５）を判定する（ステップＤ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているサンプリング時間間隔設定用データ１１３を参照し、判定した乖離衛星数１１３５に対応する移動状況／受信環境１１３７を判定する（ステップＤ５）。
【０１０１】
その後、ホストＣＰＵ４０は、サンプリング時間間隔設定用データ１１３を参照し、ステップＤ５で判定した移動状況／受信環境１１３７に対応するサンプリング時間間隔１１３９を読み出して設定する（ステップＤ７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、サンプリング時間間隔設定処理を終了する。
【０１０２】
図１３の位置算出処理に戻って、サンプリング時間間隔設定処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているＫＦ補正プログラム１１１５を読み出して実行することで、ＫＦ補正処理を行う（ステップＢ１９）。
【０１０３】
図１７は、ＫＦ補正処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ予測処理で求めた誤差共分散行列「Ｐ」の予測値「Ｐ−」と観測行列「Ｈ」とを用いて、次式（３）に従ってカルマンゲイン行列「Ｋ」を算出する（ステップＥ１）。
【数３】
但し、カルマンゲイン行列「Ｋ」は８×２の行列であり、「Ｒ」は、観測ベクトル「Ｚ」の各成分の誤差の共分散を示す観測誤差共分散行列と呼ばれる２×２の行列である。
【０１０４】
その後、ホストＣＰＵ４０は、観測ベクトル「Ｚ」と予測観測ベクトル「ＨＸ−」との差ベクトル「Ｖ」を算出する（ステップＥ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、次式（４）及び（５）に従って状態ベクトルの補正値「Ｘ＋」及び誤差共分散行列の補正値「Ｐ＋」を算出する補正演算を行う（ステップＥ５）。
【数４】
【数５】
但し、「Ｉ」は単位行列である。
【０１０５】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、補正演算で求めた状態ベクトルの補正値「Ｘ＋」に含まれる位置ベクトル「（ｘ，ｙ，ｚ）」で表される位置をＧＰＳ算出位置１２５３として計測履歴データ１２５に記憶させる（ステップＥ７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ補正処理を終了する。
【０１０６】
図１４の位置算出処理に戻って、ＫＦ補正処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、位置出力タイミングであるか否かを判定する（ステップＢ２１）。そして、まだ位置出力タイミングではないと判定した場合は（ステップＢ２１；Ｎｏ）、ステップＢ２９へと処理を移行する。また、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＢ２１；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されている慣性航法演算プログラム１１１７を読み出して実行することで、慣性航法演算処理を行う（ステップＢ２３）。
【０１０７】
図１８は、慣性航法演算処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０のセンサーデータ１２１に記憶されている過去１秒間分の移動ベクトル１２１９を合成して合成移動ベクトルを算出する（ステップＦ１）。そして、ＲＡＭ１２０の計測履歴データ１２５に記憶されている前回の出力位置１２５７に合成移動ベクトルを加算して慣性航法演算位置１２５５を算出する（ステップＦ３）。そして、算出した慣性航法演算位置１２５５を計測履歴データ１２５に記憶させた後（ステップＦ５）、慣性航法演算処理を終了する。
【０１０８】
図１４の位置算出処理に戻って、慣性航法演算処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の計測履歴データ１２５に記憶されている最新のＧＰＳ算出位置１２５３と慣性航法演算位置１２５５とを、次式（６）に従って合成して出力位置１２５７を決定し、計測履歴データ１２５に記憶させる（ステップＢ２５）。
【数６】
但し、「ｐ」は出力位置、「ｐd」は慣性航法演算位置、「ｐg」はＧＰＳ算出位置、「α」は慣性航法演算位置とＧＰＳ算出位置との何れを重視するかを決定付ける重みである。例えば、「α＝０．５」として計算することができる。
【０１０９】
そして、ホストＣＰＵ４０は、決定した出力位置１２５７をプロットしたナビゲーション画面を生成して表示部６０に表示させる（ステップＢ２７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してユーザーにより位置算出終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＢ２９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＢ２９；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、位置算出終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＢ２９；Ｙｅｓ）、位置算出処理を終了する。
【０１１０】
図１２のメイン処理に戻って、ステップＡ３〜Ａ７の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定する（ステップＡ９）。そして、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１１１】
４．作用効果
移動体に保持或いは搭載される携帯型電話機１において、ホストＣＰＵ４０は、移動体の移動状態を検出するセンサー部９０を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期をＧＰＳ衛星信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出し、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成して出力位置を決定する。
【０１１２】
ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好である場合は、ＧＰＳ算出位置は正確性の高い位置である可能性が高いため、慣性航法演算位置はそれほど高い正確性が要求されない。そのため、この場合は、センサー部９０の間欠動作周期を長く設定する。一方、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好ではない場合は、ＧＰＳ算出位置は正確性の低い位置である可能性が高いため、慣性航法演算位置に高い正確性が要求される。そのため、この場合は、センサー部９０の間欠動作周期を短く設定する。これにより、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現できる。
【０１１３】
５．変形例
５−１．電子機器
本発明は、携帯型電話機の他にも、位置算出装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置、携帯型ナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。
【０１１４】
５−２．衛星位置算出システム
上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
【０１１５】
５−３．処理の分化
ホストＣＰＵ４０が実行する処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部３０の演算制御部３１が行う構成としてもよい。例えば、メジャメント取得演算部３３により演算されたメジャメント実測値を用いて演算制御部３１が位置算出処理を行って、出力位置を決定するようにする。
【０１１６】
５−４．移動状況／受信環境の判定
上述した実施形態では、受信周波数及びコード位相の乖離衛星数に基づいて、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定するものとして説明したが、受信周波数及びコード位相の乖離量に基づいて判定することとしてもよい。
【０１１７】
図１９は、この場合にＲＯＭ１１０に記憶させておくサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図である。図１９のサンプリング時間間隔設定用データでは、受信周波数又はコード位相の乖離衛星数の代わりに、受信周波数又はコード位相の乖離量が記憶されている。この場合、ホストＣＰＵ４０は、例えば全ての捕捉衛星について算出した受信周波数及びコード位相の乖離量の平均値を算出し、算出した乖離量の平均値に対応する移動状況／受信環境を読み出すことで、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定する。
【０１１８】
また、移動状況／受信環境の判定項目は、受信周波数やコード位相に限られるわけではない。例えば、図２０のサンプリング時間間隔設定用データに示すように、判定項目として、強信号強度衛星の数、低信号強度衛星の数、アウトドアモード衛星の数、インドアモード衛星の数に基づく条件を設定することが可能である。
【０１１９】
強信号強度衛星とは、受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値（例えば「−１３０ｄＢｍ」）を超えるような衛星である。また、低信号強度衛星とは、受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値（例えば「−１４５ｄＢｍ」）未満となるような衛星である。
【０１２０】
アウトドアモード衛星及びインドアモード衛星は、それぞれアウトドアモード及びインドアモードにおいて捕捉された衛星である。アウトドアモードは、位置算出装置が屋外に位置している場合に適した位置算出モードであり、インドアモードは、位置算出装置が屋内に位置している場合に適した位置算出モードである。
【０１２１】
屋外環境では、受信したＧＰＳ衛星信号が強電界の信号となるため、ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードとレプリカコードとの相関処理を行った場合に、相関値のピークを判別することが容易である。そのため、相関値の積算時間を短くして（通常は１秒未満）相関処理を行い、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を取得する。すなわち、アウトドアモードは短積算時間モードである。
【０１２２】
一方、屋内環境では、受信したＧＰＳ衛星信号が弱電界の信号となるため、相関処理において相関値のピークを判別することが困難な場合が多い。そのため、相関値の積算時間を長くして（通常は１秒以上）相関処理を行い、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を取得する。すなわち、インドアモードは長積算時間モードである。
【０１２３】
例えば、強信号強度衛星の数が８個以上、又は、アウトドアモード衛星の数が７個以上の条件を満たす場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「非常に良い」と判定され、サンプリング時間間隔は「∞（センサーＯＦＦ）」に設定される。また、低信号強度衛星の数が４〜７個、又は、インドアモード衛星の数が５〜６個の条件を満たす場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「悪い」と判定され、サンプリング時間間隔は「２５０ミリ秒」に設定される。
【０１２４】
５−５．受信状況の履歴に基づく判定
また、上述した実施形態では、最新の受信周波数及びコード位相に基づいて移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定するものとして説明したが、過去所定期間分の受信周波数及びコード位相（受信状況の履歴）に基づいて判定することとしてもよい。
【０１２５】
例えば、受信周波数及びコード位相それぞれについて、過去１秒間分の実測値の平均値及び予測値の平均値を算術平均計算によって算出する。そして、受信周波数及びコード位相それぞれについて、算出した実測値の平均値と予測値の平均値との乖離を判定することで、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定する。
【０１２６】
また、受信周波数及びコード位相の平均値を単純な算術平均計算によって算出するのではなく、加重平均計算によって算出してもよい。例えば、新しい受信周波数及びコード位相ほど重視して加重平均計算することが考えられる。この場合は、過去１秒間分の受信周波数及びコード位相それぞれについて、新しい受信周波数及びコード位相ほど重みが高くなるように重み付けを行って加重平均計算することで、実測値と予測値とのそれぞれについて加重平均値を算出すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図２】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図３】ＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図４】受信周波数の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】コード位相の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図６】サンプリング時間間隔が異なる場合の位置算出の正確性の説明図。
【図７】サンプリング時間間隔の時間変化の一例を示すグラフ。
【図８】サンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図９】センサーデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１０】衛星別メジャメントデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１１】計測履歴データのデータ構成の一例を示す図。
【図１２】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】ＫＦ予測処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】サンプリング時間間隔設定処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】ＫＦ補正処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】慣性航法演算処理の流れを示すフローチャート。
【図１９】変形例におけるサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図２０】変形例におけるサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１２８】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 演算制御部、
３３ メジャメント取得演算部、 ３５ ＲＯＭ、 ３７ ＲＡＭ、
４０ ホストＣＰＵ、 ５０ 操作部、 ６０ 表示部、 ７０ 携帯電話用アンテナ、
８０ 携帯電話用無線通信回路部、 ９０ センサー部、 ９１ 加速度センサー、
９３ ジャイロセンサー、 ９５ 方位センサー、 １００ 通電制御部、
１１０ ＲＯＭ、 １２０ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて自機の位置を示す３次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出演算を行う。
【０００３】
測位用信号を利用した位置算出では、様々な誤差要因によって位置算出の正確性が低下するという問題があり、位置算出の正確性を向上させるための様々な技術が考案されている。例えば、特許文献１には、移動体の移動状態を検出するセンサー部の検出結果を用いて慣性航法演算を行い、この慣性航法演算による位置を用いて、測位用信号を利用して算出した位置を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１０７２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、センサー部は随時検出動作を行っている。位置算出装置は、センサー部により検出された検出結果を用いて移動体の移動ベクトルを算出するが、随時検出動作を行っているセンサー部の検出結果のうち、所定の時間間隔のタイミングで検出された検出結果を利用するのが一般的である。従って、利用する検出結果の時間間隔を短くし、その時間間隔の都度移動ベクトルを算出することとすれば、慣性航法演算の正確性は向上する。
【０００５】
一方、センサー部を出来る限り駆動せず、消費電力を削減したい要望もある。そこで、センサー部を間欠動作させることによる消費電力の低減を図る方法が考えられる。しかし、上述した慣性航法演算の正確性向上の観点から、センサー部の動作時間間隔はできるだけ短時間であることが望まれる。従って、センサー部を利用した位置算出を行う場合には、求める位置の正確性とセンサー部駆動にかかる消費電力の低減化とは相反する問題となり得る。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法であって、測位用衛星から測位用信号を受信することと、受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出することと、前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させることと、前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御することと、前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出することと、前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定することと、を含む位置算出方法である。
【０００８】
また、他の発明として、移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置であって、測位用衛星から測位用信号を受信する受信部と、受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出する第１の位置算出部と、前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるセンサー動作制御部と、前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する動作周期制御部と、前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出する第２の位置算出部と、前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する位置決定部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期を測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出し、測位用信号に基づいて算出した位置と慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する。
【００１０】
測位用信号の受信状況が良好である場合は、測位用信号に基づいて算出した位置は正確性の高い位置である可能性が高いため、慣性航法演算による位置にはそれほど高い正確性が要求されない。従って、この場合は、センサー部の間欠動作周期を長く設定する。一方、測位用信号の受信状況が良好ではない場合は、測位用信号に基づいて算出した位置は正確性の低い位置である可能性が高いため、慣性航法演算による位置には高い正確性が要求される。従って、この場合は、センサー部の間欠動作周期を短く設定する。これにより、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現することができる。
【００１１】
また、第２の発明として、第１の発明の位置算出方法であって、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って前記移動体の位置及び移動速度を予測することと、前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の周波数を予測することと、前記予測された周波数と受信した前記測位用信号の周波数との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の発明によれば、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って移動体の位置及び移動速度を予測する。そして、予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で測位用信号を受信した場合の測位用信号の周波数を予測する。そして、予測された周波数と実際に受信した測位用信号の周波数との差異に基づいて、センサー部の間欠動作周期を可変に制御する。
【００１３】
測位用信号の受信状況が良好であれば、予測された位置及び移動速度を用いて予測した測位用信号の周波数と実際に受信した測位用信号の周波数とは近い値となるはずである。そのため、周波数の差異を判断材料とすることで、測位用信号の受信状況を把握でき、センサー部の間欠動作周期を適切に設定することが可能となる。
【００１４】
また、第３の発明として、第２の発明の位置算出方法であって、前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の位相を予測することと、前記予測された位相と受信した前記測位用信号の位相との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成することも可能である。
【００１５】
この第３の発明によれば、予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で測位用信号を受信した場合の測位用信号の位相を予測する。そして、予測された位相と受信した測位用信号の位相との差異に基づいて、センサー部の間欠動作周期を可変に制御する。この場合も、第２の発明と同様の効果が発揮される。
【００１６】
また、第４の発明として、第３の発明の位置算出方法であって、前記周波数及び位相の予測を所定間隔で行うことと、前記所定間隔で予測を行う毎に前記間欠動作周期の可変制御を行うことと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１７】
この第４の発明によれば、所定間隔で周波数及び位相の予測を行う毎に、センサー部の間欠動作周期の可変制御を行う。これにより、位置算出を行う時点においてセンサー部の間欠動作周期が適切に設定された状態となるように調整することが可能となる。
【００１８】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況の履歴に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することを更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、測位用信号の受信状況の履歴に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。例えば、測位用信号の受信状況が次第に良くなっていく場合は、センサー部の間欠動作周期を徐々に長くしていき、測位用信号の受信状況が次第に悪くなっていく場合は、センサー部の間欠動作周期を徐々に短くしていくことにすれば好適である。
【００２０】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況から前記移動体の移動状況を判定することと、前記移動体の移動状況に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２１】
この第６の発明によれば、測位用信号の受信状況から移動体の移動状況を判定する。そして、移動体の移動状況に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。移動体の移動状況が急加速状態や旋回状態といった不安定な状態であると判定した場合は、測位用信号に基づく位置算出の正確性が低下するため、センサー部の間欠動作周期を短くし、慣性航法演算の正確性を向上させることにすれば好適である。
【００２２】
また、第７の発明として、第１〜第６の何れかの発明の位置算出方法であって、前記測位用信号の受信状況から前記測位用信号の受信環境を判定することと、前記受信環境に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、を更に含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２３】
この第７の発明によれば、測位用信号の受信状況から測位用信号の受信環境を判定する。そして、受信環境に基づいてセンサー部の間欠動作周期を可変に制御する。測位用信号の受信環境が悪い場合は、測位用信号に基づく位置算出の正確性が低下するため、センサー部の間欠動作周期を短くし、慣性航法演算の正確性を向上させることにすれば好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機１に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。また、携帯型電話機１は、ユーザーによって携帯されて移動したり、自動車等に配置設定されて移動する。このため、本実施形態では、携帯型電話機１を保持或いは搭載した人や物のことを“移動体”として説明し、携帯型電話機１が検出する各種方向を移動体の方向として説明する。尚、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでない
【００２５】
１．機能構成
図１は、携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、操作部５０と、表示部６０と、携帯電話用アンテナ７０と、携帯電話用無線通信回路部８０と、センサー部９０と、通電制御部１００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０とを備えて構成される。
【００２６】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００２７】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２８】
ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００２９】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出す回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部３１は、メジャメント取得演算部３３を備えて構成される。
【００３０】
メジャメント取得演算部３３は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉を行う回路部であり、相関演算部３３１を備えて構成されている。メジャメント取得演算部３３は、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相等の情報を取得し、メジャメント実測値としてホストＣＰＵ４０に出力する。
【００３１】
相関演算部３３１は、受信信号に含まれるＰＲＮコードと、装置内部で発生させたレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ演算を用いて算出し積算する相関演算処理を行うことで、受信信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉する。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードを模擬した信号である。
【００３２】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００３３】
また、相関演算部３３１は、上述した相関演算処理を、レプリカコードの発生信号の周波数及び位相を変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、ＰＲＮコードとレプリカコードとの位相が一致した場合に、相関値が最大となる。
【００３４】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及び位相の範囲をサーチ範囲として設定する。そして、このサーチ範囲内で、ＰＲＮコードの開始位置（コード位相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関演算とを行う。サーチ範囲は、例えば、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、位相についてはＰＲＮコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００３５】
ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。また、ホストＣＰＵ４０は、位置算出処理を行って携帯型電話機１の位置を計測して出力位置を決定し、当該出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して表示部６０に表示させる。
【００３６】
操作部５０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ４０に出力する。この操作部５０の操作により、目的地の入力やナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなされる。
【００３７】
表示部６０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部６０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００３８】
携帯電話用アンテナ７０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００３９】
携帯電話用無線通信回路部８０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００４０】
センサー部９０は、移動体の移動状態を検出するための各種センサーで構成されており、例えば、加速度センサー９１と、ジャイロセンサー９３と、方位センサー９５とを備えている。ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出する。
【００４１】
加速度センサー９１は、直交３軸の加速度を検出するセンサーであり、歪みゲージ式や圧電式の何れであってもよく、またＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサーであってもよい。
【００４２】
ジャイロセンサー９３は、直交３軸の角速度を検出するセンサーであり、例えば加速度センサー９１と軸方向が同一となるように配置設定されている。尚、加速度センサー９１とジャイロセンサー９３とは一体型のセンサーであってもよい。
【００４３】
方位センサー９５は、例えば磁場の強さによって抵抗値やインピーダンス値が増減する素子等で構成される２軸の地磁気センサーであり、移動体の方位角を検出する。
【００４４】
通電制御部１００は、センサー部９０への電力供給を制御する回路部であり、例えば不図示の電源回路をスイッチングする回路を有して構成される。通電制御部１００は、ホストＣＰＵ４０から出力されるサンプリング時間間隔に応じた間欠動作周期でセンサー部９０が間欠的に動作するように、センサー部９０への電力供給を制御する。
【００４５】
ＲＯＭ１１０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００４６】
ＲＡＭ１２０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００４７】
２．データ構成
図２は、ＲＯＭ１１０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ１１０には、ホストＣＰＵ４０により読み出され、メイン処理（図１２参照）として実行されるメインプログラム１１１と、サンプリング時間間隔設定用データ１１３とが記憶されている。
【００４８】
また、メインプログラム１１１には、位置算出処理（図１３及び図１４参照）として実行される位置算出プログラム１１１１と、ＫＦ（Kalman Filter）予測処理（図１５参照）として実行されるＫＦ予測プログラム１１１３と、ＫＦ補正処理（図１７参照）として実行されるＫＦ補正プログラム１１１５と、慣性航法演算処理（図１８参照）として実行される慣性航法演算プログラム１１１７と、サンプリング時間間隔設定処理（図１６参照）として実行されるサンプリング時間間隔設定プログラム１１１９とがサブルーチンとして含まれている。
【００４９】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４０が、通話処理やメール送受信処理といった携帯電話機としての本来の機能を実現するための処理を行う他、位置算出処理を行って携帯型電話機１の位置を算出して出力する処理である。
【００５０】
ＫＦ予測処理とは、ホストＣＰＵ４０が、カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行うことで、携帯型電話機１の位置及び移動速度を含む状態ベクトル「Ｘ」の予測値「Ｘ−」を算出する処理である。また、ホストＣＰＵ４０は、所定の観測行列「Ｈ」と、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」とを用いて、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値（以下、「メジャメント予測値」と称す。）を算出する。
【００５１】
ＫＦ補正処理とは、ホストＣＰＵ４０が、メジャメント取得演算部３３により取得・演算されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値（以下、「メジャメント実測値」と称す。）を観測情報とするカルマンフィルターの理論に基づく補正演算を行うことで、携帯型電話機１の位置及び移動速度を含む状態ベクトル「Ｘ」の補正値「Ｘ＋」を算出する処理である。
【００５２】
慣性航法演算処理とは、ホストＣＰＵ４０が、センサー部９０の検出結果に基づいて算出した移動ベクトルを用いて所定の慣性航法演算を行って、慣性航法演算位置を算出する処理である。
【００５３】
また、サンプリング時間間隔設定処理とは、ホストＣＰＵ４０が、メジャメント実測値とメジャメント予測値との乖離に基づいて、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、その判定結果に基づいて、センサー部９０を間欠的に動作させるためのサンプリング時間間隔を設定する処理である。
【００５４】
図４は、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は受信周波数を示している。また、実線は受信周波数の実測値を示しており、点線は受信周波数の予測値を示している。
【００５５】
本願発明者が実験を行った結果、移動体の移動状況が停止状態や等速状態といった安定的な状況にある場合と比べて、急加速状態や旋回状態といった不安定な状況にある場合の方が、受信周波数の実測値と予測値との乖離が大きくなる傾向があることが分かった。この結果に基づいて、本実施形態では、受信周波数の実測値と予測値との乖離が大きいＧＰＳ衛星ＳＶの数が多いほど、移動体が急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いと判定し、サンプリング時間間隔を短く設定する。
【００５６】
図５は、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸はコード位相を示している。また、実線はコード位相の実測値を示しており、点線はコード位相の予測値を示している。
【００５７】
コード位相についても同様に実験を行った結果、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良い場合に比べて、受信環境が悪い場合の方が、コード位相の実測値と予測値との乖離が大きくなる傾向があることが分かった。この結果に基づいて、本実施形態では、コード位相の実測値と予測値との乖離が大きいＧＰＳ衛星ＳＶの数が多いほど、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪いと判定し、サンプリング時間間隔を短く設定する。
【００５８】
次に、図６を参照して、サンプリング時間間隔の違いによる位置算出の正確性について説明する。図６において、上段はサンプリング時間間隔を長く設定した場合の出力位置の時間変化を示しており、下段はサンプリング時間間隔を短く設定した場合の出力位置の時間変化を示している。また、実線は移動体の真の軌跡、点線矢印は移動体の移動ベクトル、実線矢印は合成移動ベクトル、白丸は慣性航法演算により求めた慣性航法演算位置、×印はＧＰＳ衛星信号に基づいて算出したＧＰＳ算出位置、黒丸は出力位置をそれぞれ示している。
【００５９】
ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０により検出がなされる毎に移動体の移動速度及び方位を含む移動ベクトルを算出する。そして、位置の出力タイミング（本実施形態では１秒間隔として説明する。）において、過去１秒間に算出された移動ベクトルを合成して合成移動ベクトルを算出し、算出した合成移動ベクトルを前回の出力位置に加算することで、慣性航法演算位置を算出する。そして、算出した慣性航法演算位置とＧＰＳ算出位置とを合成して、最終的な出力位置を決定する。
【００６０】
サンプリング時間間隔が長く設定されていると、センサー部９０による検出の時間間隔が長くなるため、移動ベクトル算出の時間間隔も長くなる。この場合、誤った移動ベクトルが一度算出されてしまうと、次の移動ベクトルの算出時刻までこの誤った移動ベクトルが維持されることになる。その結果、移動体の移動状態を適切に表した合成移動ベクトルが求められなくなり、慣性航法演算の正確性が低下する。従って、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成したとしても、得られる出力位置は移動体の真位置から外れた位置となる。
【００６１】
一方、サンプリング時間間隔が短く設定されていると、センサー部９０による検出の時間間隔が短くなるため、移動ベクトル算出の時間間隔も短くなる。そうすると、誤った移動ベクトルが算出されたとしても、次の移動ベクトルがすぐに算出される。その結果、移動体の移動状態をより適切に表した合成移動ベクトルを求めることができ、慣性航法演算の正確性も向上する。この場合、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成することで、移動体の真位置に可及的に近い出力位置を求めることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、サンプリング時間間隔の設定を、メジャメント取得演算部３３によりメジャメント実測値が取得される度に行う。メジャメント取得演算部３３によるメジャメント実測値の取得の時間間隔は、位置の出力タイミングである１秒間隔よりも短い時間間隔（例えば１００ミリ秒）となるように設定されている。
【００６３】
図７は、サンプリング時間間隔の時間変化の一例を示すグラフである。図７において、横軸は時間、縦軸はサンプリング時間間隔を示している。また、黒丸は位置の出力タイミングを示しており、上向きの矢印はメジャメント実測値が取得された時刻を示している。
【００６４】
位置出力タイミングである時刻「ｔ０」においてはサンプリング時間間隔が「Ｓ０」である。その後、メジャメント実測値が取得される度にサンプリング時間間隔が設定される。具体的には、時刻「ｔ１」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ１」に短縮され、時刻「ｔ１」〜「ｔ４」まではサンプリング時間間隔が「Ｓ１」のままであるが、時刻「ｔ４」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ２」に短縮される。そして、時刻「ｔ４」〜「ｔ８」まではサンプリング時間間隔が「Ｓ２」のままであるが、時刻「ｔ８」においてサンプリング時間間隔が「Ｓ３」に短縮される。
【００６５】
これにより、時刻「ｔ９」の時点では、サンプリング時間間隔が「Ｓ３」と短くなっている。その結果、位置出力タイミングである「ｔ１０」の時点よりも早い段階で正確性の高い慣性航法演算を実現するための準備が整えられていることになり、位置出力タイミングである時刻「ｔ１０」において正確性の高い位置算出を実現することが可能となる。
【００６６】
図８は、サンプリング時間間隔設定用データ１１３のデータ構成の一例を示す図である。サンプリング時間間隔設定用データ１１３には、番号１１３１と、判定項目１１３３と、乖離衛星数１１３５と、移動状況／受信環境１１３７と、サンプリング時間間隔１１３９とが対応付けて記憶されている。
【００６７】
判定項目１１３３には、受信周波数の乖離とコード位相の乖離とが記憶されている。受信周波数の乖離とは、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数と、ＫＦ予測処理において予測された受信周波数との差が所定の閾値を超えることである。また、コード位相の乖離とは、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号のコード位相と、ＫＦ予測処理において予測されたＧＰＳ衛星信号のコード位相との差が所定の閾値を超えることである。
【００６８】
乖離衛星数１１３５は、受信周波数の乖離又はコード位相の乖離の条件を満たすＧＰＳ衛星の数である。移動状況／受信環境１１３７は、移動体の現在の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を示している。受信周波数の乖離衛星数１１３５が多いほど、移動体は急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いと判定する。また、コード位相の乖離衛星数１１３５が多いほど、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は悪いと判定する。
【００６９】
サンプリング時間間隔１１３９は、当該移動状況／受信環境１１３７において設定するサンプリング時間間隔であり、移動体が急加速状態又は旋回状態にある可能性が高いほど、短い時間間隔が設定されている。また、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪いほど、短い時間間隔が設定されている。
【００７０】
例えば、受信周波数の乖離衛星数が「１〜３個」である場合は、移動体の移動状況は「急加速状態又は旋回状態の可能性低」と判定され、サンプリング時間間隔は「５００ミリ秒」に設定される。また、受信周波数の乖離衛星数が「６個以上」である場合は、移動体の移動状況は「急加速状態又は旋回状態の可能性高」と判定され、サンプリング時間間隔は「１００ミリ秒」に設定される。
【００７１】
また、コード位相の乖離衛星数が「０個」である場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「非常に良い」と判定され、サンプリング時間間隔は「∞（センサーＯＦＦ）」に設定される。また、コード位相の乖離衛星数が「３〜５個」である場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「悪い」と判定され、サンプリング時間間隔は「２００ミリ秒」に設定される。
【００７２】
尚、受信周波数に基づいて判定したサンプリング時間間隔と、コード位相に基づいて判定したサンプリング時間間隔とが異なる場合は、短い方のサンプリング時間間隔を選択・設定することにすればよい。
【００７３】
図３は、ＲＡＭ１２０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ１２０には、センサーデータ１２１と、衛星別メジャメントデータ１２３と、計測履歴データ１２５と、ＫＦパラメーターデータ１２７とが記憶される。
【００７４】
図９は、センサーデータ１２１のデータ構成の一例を示す図である。センサーデータ１２１には、検出時刻１２１１と対応付けて、加速度センサー９１により検出された３次元の加速度１２１３と、ジャイロセンサー９３により検出された３次元の角速度１２１５と、方位センサー９５により検出された方位１２１７と、これらの検出結果に基づいて算出される移動ベクトル１２１９とが対応付けて記憶される。検出時刻１２１１は、ホストＣＰＵ４０により設定されたサンプリング時間間隔の時刻である。
【００７５】
例えば、検出時刻「１０時０５分４１秒０１０ミリ秒」に検出された加速度１２１３は「（Ａｘ１，Ａｙ１，Ａｚ１）」であり、角速度１２１５は「（ωｘ１，ωｙ１，ωｚ１）」、方位１２１７は「θ１」である。また、移動ベクトル１２１９は、「（Ｖｘ１，Ｖｙ１，Ｖｚ１）」である。
【００７６】
図１０は、衛星別メジャメントデータ１２３のデータ構成の一例を示す図である。衛星別メジャメントデータ１２３には、各捕捉衛星の番号１２３１について、当該捕捉衛星からメジャメント実測値を取得した時刻であるメジャメント取得時刻１２３３と、メジャメント取得演算部３３により取得されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値であるメジャメント実測値１２３５と、ＫＦ予測処理において予測されたＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値であるメジャメント予測値１２３７とが対応付けて記憶される。メジャメント取得時刻１２３３は、例えば１００ミリ秒間隔の時刻である。
【００７７】
例えば、捕捉衛星「ＳＶ１」について、メジャメント取得時刻「１０時０５分４１秒１００ミリ秒」に取得されたメジャメント実測値１２３５は、受信周波数が「Ｆｒｅｑ２１」、コード位相が「ＣＰ２１」であり、メジャメント予測値１２３７は、受信周波数が「Ｆｒｅｑ２２」、コード位相が「ＣＰ２２」である。
【００７８】
図１１は、計測履歴データ１２５のデータ構成の一例を示す図である。計測履歴データ１２５には、位置算出時刻１２５１と、当該位置算出時刻において算出されたＧＰＳ算出位置１２５３と、慣性航法演算位置１２５５と、出力位置１２５７とが対応付けて記憶される。位置算出時刻１２５１は、例えば１秒間隔の時刻である。
【００７９】
例えば、位置算出時刻「１０時０５分４２秒０００ミリ秒」においては、ＧＰＳ算出位置として「（Ｘｇ１，Ｙｇ１，Ｚｇ１）」、慣性航法演算位置として「（Ｘｄ１，Ｙｄ１，Ｚｄ１）」、出力位置として「（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）」が記憶されている。
【００８０】
図３に戻って、ＫＦパラメーターデータ１２７は、ＫＦ予測処理及びＫＦ補正処理で用いるカルマンフィルターの各種パラメーターの値が記憶されたデータであり、これらの処理においてホストＣＰＵ４０により更新される。
【００８１】
３．処理の流れ
図１２は、ホストＣＰＵ４０によりＲＯＭ１１０に記憶されているメインプログラム１１１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。メイン処理は、ホストＣＰＵ４０が、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に実行を開始する処理である。
【００８２】
また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、メジャメント取得演算部３３によるＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相（メジャメント実測値）の情報の取得・算出等が随時行われている状態にあるものとする。
【００８３】
先ず、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＡ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間の通話を実現する。
【００８４】
また、ステップＡ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４０は、メール送受信処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間のメールの送受信を実現する。
【００８５】
また、ステップＡ１において指示操作が位置算出指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；位置算出指示操作）、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されている位置算出プログラム１１１１を読み出して実行することで、位置算出処理を行う（ステップＡ７）。
【００８６】
図１３及び図１４は、位置算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、サンプリングタイミングであるか否かを判定し（ステップＢ１）、サンプリングタイミングではないと判定した場合は（ステップＢ１；Ｎｏ）、ステップＢ１１へと処理を移行する。
【００８７】
また、サンプリングタイミングであると判定した場合は（ステップＢ１；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０への通電を行うように通電制御部１００を制御する（ステップＢ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、センサー部９０から検出結果を取り込む（ステップＢ５）。
【００８８】
その後、ホストＣＰＵ４０は、ステップＢ５で取り込んだセンサー部９０の検出結果を用いて移動ベクトルを算出する（ステップＢ７）。そして、センサー部９０の検出結果１２１３〜１２１７及び算出した移動ベクトル１２１９を、検出時刻１２１１と対応付けてセンサーデータ１２１に記憶させる（ステップＢ９）。
【００８９】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、メジャメント取得演算部３３からメジャメント実測値１２３５を新規取得したか否かを判定する（ステップＢ１１）。そして、取得しなかったと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ４０は、ステップＢ２１へと処理を移行する。
【００９０】
また、メジャメント実測値１２３５を新規取得したと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｙｅｓ）、取得したメジャメント実測値１２３５を、捕捉衛星の番号１２３１及びメジャメント取得時刻１２３３と対応付けて、衛星別メジャメントデータ１２３に記憶させる（ステップＢ１３）。その後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているＫＦ予測プログラム１１１３を読み出して実行することで、ＫＦ予測処理を行う（ステップＢ１５）。
【００９１】
図１５は、ＫＦ予測処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ処理用の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」のＫＦ初期値を設定する（ステップＣ１）。ＫＦ処理では、携帯型電話機１の位置ベクトル「（ｘ，ｙ，ｚ）」、移動速度ベクトル「（ｕ，ｖ，ｗ）」、クロックのバイアス「ｂ」及びクロックのドリフト「ｄ」を成分とする８×１の行列で表される状態ベクトル「Ｘ」を用いて予測処理及び補正処理を行う。
【００９２】
また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「Ｘ」の８次元の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の初期値は、例えば１時刻前のＫＦ補正処理で求められた状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の補正値「Ｘ＋」及び「Ｐ＋」とすることができる。
【００９３】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、観測行列「Ｈ」を設定する（ステップＣ３）。観測行列「Ｈ」は、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」の各成分を用いて、観測ベクトル「Ｚ」の成分であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を予測するための行列である。観測行列「Ｈ」は２×８の行列であり、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」は８×１の行列であるため、予測観測ベクトル「ＨＸ−」は２×１の行列として求めることができる。
【００９４】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」について、次式（１）及び（２）に従って予測演算を行い、状態ベクトルの予測値「Ｘ−」及び誤差共分散行列の予測値「Ｐ−」を算出する（ステップＣ５）。
【数１】
【数２】
【００９５】
但し、各式における添え字の「−」は予測値、「＋」は補正値であることを示しており、「Ｔ」は転置行列であることを示している。また、「φ」は、状態遷移行列と呼ばれる状態ベクトル「Ｘ」の遷移を表す８×８の行列であり、「Ｑ」は、システムノイズ行列と呼ばれる状態ベクトル「Ｘ」の変動の許容度を表す８×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びシステムノイズ行列「Ｑ」は予め定められた行列とすることができる。
【００９６】
その後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の衛星別メジャメントデータ１２３に記憶されている最新のメジャメント実測値１２３５であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の実測値を成分とする２×１の行列を観測ベクトル「Ｚ」として設定する（ステップＣ７）。
【００９７】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、ステップＣ５で算出した状態ベクトルの予測値「Ｘ−」にステップＣ３で設定した観測行列「Ｈ」を乗算することで、予測観測ベクトル「ＨＸ−」を算出し、予測観測ベクトル「ＨＸ−」の成分であるＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相の予測値をメジャメント予測値１２３７として、衛星別メジャメントデータ１２３に記憶させる（ステップＣ９）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ予測処理を終了する。
【００９８】
図１３の位置算出処理に戻って、ＫＦ予測処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているサンプリング時間間隔設定プログラム１１１９を読み出して実行することで、サンプリング時間間隔設定処理を行う（ステップＢ１７）。
【００９９】
図１６は、サンプリング時間間隔設定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の衛星別メジャメントデータ１２３に記憶されている最新のメジャメント実測値及びメジャメント予測値を用いて、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相それぞれについて、実測値と予測値との乖離量を算出する（ステップＤ１）。
【０１００】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、受信周波数及びコード位相それぞれについて、算出した乖離量が所定の閾値を超えた衛星数（乖離衛星数１１３５）を判定する（ステップＤ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているサンプリング時間間隔設定用データ１１３を参照し、判定した乖離衛星数１１３５に対応する移動状況／受信環境１１３７を判定する（ステップＤ５）。
【０１０１】
その後、ホストＣＰＵ４０は、サンプリング時間間隔設定用データ１１３を参照し、ステップＤ５で判定した移動状況／受信環境１１３７に対応するサンプリング時間間隔１１３９を読み出して設定する（ステップＤ７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、サンプリング時間間隔設定処理を終了する。
【０１０２】
図１３の位置算出処理に戻って、サンプリング時間間隔設定処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されているＫＦ補正プログラム１１１５を読み出して実行することで、ＫＦ補正処理を行う（ステップＢ１９）。
【０１０３】
図１７は、ＫＦ補正処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ予測処理で求めた誤差共分散行列「Ｐ」の予測値「Ｐ−」と観測行列「Ｈ」とを用いて、次式（３）に従ってカルマンゲイン行列「Ｋ」を算出する（ステップＥ１）。
【数３】
但し、カルマンゲイン行列「Ｋ」は８×２の行列であり、「Ｒ」は、観測ベクトル「Ｚ」の各成分の誤差の共分散を示す観測誤差共分散行列と呼ばれる２×２の行列である。
【０１０４】
その後、ホストＣＰＵ４０は、観測ベクトル「Ｚ」と予測観測ベクトル「ＨＸ−」との差ベクトル「Ｖ」を算出する（ステップＥ３）。そして、ホストＣＰＵ４０は、次式（４）及び（５）に従って状態ベクトルの補正値「Ｘ＋」及び誤差共分散行列の補正値「Ｐ＋」を算出する補正演算を行う（ステップＥ５）。
【数４】
【数５】
但し、「Ｉ」は単位行列である。
【０１０５】
次いで、ホストＣＰＵ４０は、補正演算で求めた状態ベクトルの補正値「Ｘ＋」に含まれる位置ベクトル「（ｘ，ｙ，ｚ）」で表される位置をＧＰＳ算出位置１２５３として計測履歴データ１２５に記憶させる（ステップＥ７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、ＫＦ補正処理を終了する。
【０１０６】
図１４の位置算出処理に戻って、ＫＦ補正処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、位置出力タイミングであるか否かを判定する（ステップＢ２１）。そして、まだ位置出力タイミングではないと判定した場合は（ステップＢ２１；Ｎｏ）、ステップＢ２９へと処理を移行する。また、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＢ２１；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ４０は、ＲＯＭ１１０に記憶されている慣性航法演算プログラム１１１７を読み出して実行することで、慣性航法演算処理を行う（ステップＢ２３）。
【０１０７】
図１８は、慣性航法演算処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０のセンサーデータ１２１に記憶されている過去１秒間分の移動ベクトル１２１９を合成して合成移動ベクトルを算出する（ステップＦ１）。そして、ＲＡＭ１２０の計測履歴データ１２５に記憶されている前回の出力位置１２５７に合成移動ベクトルを加算して慣性航法演算位置１２５５を算出する（ステップＦ３）。そして、算出した慣性航法演算位置１２５５を計測履歴データ１２５に記憶させた後（ステップＦ５）、慣性航法演算処理を終了する。
【０１０８】
図１４の位置算出処理に戻って、慣性航法演算処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、ＲＡＭ１２０の計測履歴データ１２５に記憶されている最新のＧＰＳ算出位置１２５３と慣性航法演算位置１２５５とを、次式（６）に従って合成して出力位置１２５７を決定し、計測履歴データ１２５に記憶させる（ステップＢ２５）。
【数６】
但し、「ｐ」は出力位置、「ｐd」は慣性航法演算位置、「ｐg」はＧＰＳ算出位置、「α」は慣性航法演算位置とＧＰＳ算出位置との何れを重視するかを決定付ける重みである。例えば、「α＝０．５」として計算することができる。
【０１０９】
そして、ホストＣＰＵ４０は、決定した出力位置１２５７をプロットしたナビゲーション画面を生成して表示部６０に表示させる（ステップＢ２７）。そして、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してユーザーにより位置算出終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＢ２９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＢ２９；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、位置算出終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＢ２９；Ｙｅｓ）、位置算出処理を終了する。
【０１１０】
図１２のメイン処理に戻って、ステップＡ３〜Ａ７の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４０は、操作部５０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定する（ステップＡ９）。そして、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１１１】
４．作用効果
移動体に保持或いは搭載される携帯型電話機１において、ホストＣＰＵ４０は、移動体の移動状態を検出するセンサー部９０を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるが、この間欠動作周期をＧＰＳ衛星信号の受信状況に基づいて可変に制御する。そして、間欠動作周期で動作したセンサー部９０の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って慣性航法演算位置を算出し、ＧＰＳ算出位置と慣性航法演算位置とを合成して出力位置を決定する。
【０１１２】
ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好である場合は、ＧＰＳ算出位置は正確性の高い位置である可能性が高いため、慣性航法演算位置はそれほど高い正確性が要求されない。そのため、この場合は、センサー部９０の間欠動作周期を長く設定する。一方、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好ではない場合は、ＧＰＳ算出位置は正確性の低い位置である可能性が高いため、慣性航法演算位置に高い正確性が要求される。そのため、この場合は、センサー部９０の間欠動作周期を短く設定する。これにより、位置算出の正確性とセンサー部の消費電力とのバランスを考慮した適切な位置算出を実現できる。
【０１１３】
５．変形例
５−１．電子機器
本発明は、携帯型電話機の他にも、位置算出装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置、携帯型ナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。
【０１１４】
５−２．衛星位置算出システム
上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
【０１１５】
５−３．処理の分化
ホストＣＰＵ４０が実行する処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部３０の演算制御部３１が行う構成としてもよい。例えば、メジャメント取得演算部３３により演算されたメジャメント実測値を用いて演算制御部３１が位置算出処理を行って、出力位置を決定するようにする。
【０１１６】
５−４．移動状況／受信環境の判定
上述した実施形態では、受信周波数及びコード位相の乖離衛星数に基づいて、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定するものとして説明したが、受信周波数及びコード位相の乖離量に基づいて判定することとしてもよい。
【０１１７】
図１９は、この場合にＲＯＭ１１０に記憶させておくサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図である。図１９のサンプリング時間間隔設定用データでは、受信周波数又はコード位相の乖離衛星数の代わりに、受信周波数又はコード位相の乖離量が記憶されている。この場合、ホストＣＰＵ４０は、例えば全ての捕捉衛星について算出した受信周波数及びコード位相の乖離量の平均値を算出し、算出した乖離量の平均値に対応する移動状況／受信環境を読み出すことで、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定する。
【０１１８】
また、移動状況／受信環境の判定項目は、受信周波数やコード位相に限られるわけではない。例えば、図２０のサンプリング時間間隔設定用データに示すように、判定項目として、強信号強度衛星の数、低信号強度衛星の数、アウトドアモード衛星の数、インドアモード衛星の数に基づく条件を設定することが可能である。
【０１１９】
強信号強度衛星とは、受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値（例えば「−１３０ｄＢｍ」）を超えるような衛星である。また、低信号強度衛星とは、受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値（例えば「−１４５ｄＢｍ」）未満となるような衛星である。
【０１２０】
アウトドアモード衛星及びインドアモード衛星は、それぞれアウトドアモード及びインドアモードにおいて捕捉された衛星である。アウトドアモードは、位置算出装置が屋外に位置している場合に適した位置算出モードであり、インドアモードは、位置算出装置が屋内に位置している場合に適した位置算出モードである。
【０１２１】
屋外環境では、受信したＧＰＳ衛星信号が強電界の信号となるため、ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードとレプリカコードとの相関処理を行った場合に、相関値のピークを判別することが容易である。そのため、相関値の積算時間を短くして（通常は１秒未満）相関処理を行い、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を取得する。すなわち、アウトドアモードは短積算時間モードである。
【０１２２】
一方、屋内環境では、受信したＧＰＳ衛星信号が弱電界の信号となるため、相関処理において相関値のピークを判別することが困難な場合が多い。そのため、相関値の積算時間を長くして（通常は１秒以上）相関処理を行い、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を取得する。すなわち、インドアモードは長積算時間モードである。
【０１２３】
例えば、強信号強度衛星の数が８個以上、又は、アウトドアモード衛星の数が７個以上の条件を満たす場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「非常に良い」と判定され、サンプリング時間間隔は「∞（センサーＯＦＦ）」に設定される。また、低信号強度衛星の数が４〜７個、又は、インドアモード衛星の数が５〜６個の条件を満たす場合は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境は「悪い」と判定され、サンプリング時間間隔は「２５０ミリ秒」に設定される。
【０１２４】
５−５．受信状況の履歴に基づく判定
また、上述した実施形態では、最新の受信周波数及びコード位相に基づいて移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定するものとして説明したが、過去所定期間分の受信周波数及びコード位相（受信状況の履歴）に基づいて判定することとしてもよい。
【０１２５】
例えば、受信周波数及びコード位相それぞれについて、過去１秒間分の実測値の平均値及び予測値の平均値を算術平均計算によって算出する。そして、受信周波数及びコード位相それぞれについて、算出した実測値の平均値と予測値の平均値との乖離を判定することで、移動体の移動状況又はＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定する。
【０１２６】
また、受信周波数及びコード位相の平均値を単純な算術平均計算によって算出するのではなく、加重平均計算によって算出してもよい。例えば、新しい受信周波数及びコード位相ほど重視して加重平均計算することが考えられる。この場合は、過去１秒間分の受信周波数及びコード位相それぞれについて、新しい受信周波数及びコード位相ほど重みが高くなるように重み付けを行って加重平均計算することで、実測値と予測値とのそれぞれについて加重平均値を算出すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図２】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図３】ＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図４】受信周波数の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】コード位相の実測値及び予測値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図６】サンプリング時間間隔が異なる場合の位置算出の正確性の説明図。
【図７】サンプリング時間間隔の時間変化の一例を示すグラフ。
【図８】サンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図９】センサーデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１０】衛星別メジャメントデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１１】計測履歴データのデータ構成の一例を示す図。
【図１２】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】ＫＦ予測処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】サンプリング時間間隔設定処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】ＫＦ補正処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】慣性航法演算処理の流れを示すフローチャート。
【図１９】変形例におけるサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図２０】変形例におけるサンプリング時間間隔設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１２８】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 演算制御部、
３３ メジャメント取得演算部、 ３５ ＲＯＭ、 ３７ ＲＡＭ、
４０ ホストＣＰＵ、 ５０ 操作部、 ６０ 表示部、 ７０ 携帯電話用アンテナ、
８０ 携帯電話用無線通信回路部、 ９０ センサー部、 ９１ 加速度センサー、
９３ ジャイロセンサー、 ９５ 方位センサー、 １００ 通電制御部、
１１０ ＲＯＭ、 １２０ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法であって、
測位用衛星から測位用信号を受信することと、
受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出することと、
前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させることと、
前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御することと、
前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出することと、
前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定することと、
を含む位置算出方法。
【請求項２】
カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って前記移動体の位置及び移動速度を予測することと、
前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の周波数を予測することと、
前記予測された周波数と受信した前記測位用信号の周波数との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項３】
前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の位相を予測することと、
前記予測された位相と受信した前記測位用信号の位相との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項２に記載の位置算出方法。
【請求項４】
前記周波数及び位相の予測を所定間隔で行うことと、
前記所定間隔で予測を行う毎に前記間欠動作周期の可変制御を行うことと、
を更に含む請求項３に記載の位置算出方法。
【請求項５】
前記測位用信号の受信状況の履歴に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することを更に含む請求項１〜４の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項６】
前記測位用信号の受信状況から前記移動体の移動状況を判定することと、
前記移動体の移動状況に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項７】
前記測位用信号の受信状況から前記測位用信号の受信環境を判定することと、
前記受信環境に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１〜６の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項８】
移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置であって、
測位用衛星から測位用信号を受信する受信部と、
受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出する第１の位置算出部と、
前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるセンサー動作制御部と、
前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する動作周期制御部と、
前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出する第２の位置算出部と、
前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する位置決定部と、
を備えた位置算出装置。
【請求項１】
移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置が実行する位置算出方法であって、
測位用衛星から測位用信号を受信することと、
受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出することと、
前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させることと、
前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御することと、
前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出することと、
前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定することと、
を含む位置算出方法。
【請求項２】
カルマンフィルターの理論に基づく予測演算を行って前記移動体の位置及び移動速度を予測することと、
前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の周波数を予測することと、
前記予測された周波数と受信した前記測位用信号の周波数との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項３】
前記予測された位置及び移動速度を用いて、当該予測位置で前記測位用信号を受信した場合の前記測位用信号の位相を予測することと、
前記予測された位相と受信した前記測位用信号の位相との差異に基づいて、前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項２に記載の位置算出方法。
【請求項４】
前記周波数及び位相の予測を所定間隔で行うことと、
前記所定間隔で予測を行う毎に前記間欠動作周期の可変制御を行うことと、
を更に含む請求項３に記載の位置算出方法。
【請求項５】
前記測位用信号の受信状況の履歴に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することを更に含む請求項１〜４の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項６】
前記測位用信号の受信状況から前記移動体の移動状況を判定することと、
前記移動体の移動状況に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項７】
前記測位用信号の受信状況から前記測位用信号の受信環境を判定することと、
前記受信環境に基づいて前記間欠動作周期を可変に制御することと、
を更に含む請求項１〜６の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項８】
移動体に保持或いは搭載されて前記移動体とともに移動する位置算出装置であって、
測位用衛星から測位用信号を受信する受信部と、
受信した前記測位用信号に基づいて位置を算出する第１の位置算出部と、
前記移動体の移動状態を検出するセンサー部を所定の間欠動作周期で間欠的に動作させるセンサー動作制御部と、
前記間欠動作周期を前記測位用信号の受信状況に基づいて可変に制御する動作周期制御部と、
前記間欠動作周期で動作した前記センサー部の検出結果を用いて所定の慣性航法演算を行って位置を算出する第２の位置算出部と、
前記測位用信号に基づく位置と前記慣性航法演算による位置とを用いて出力位置を決定する位置決定部と、
を備えた位置算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−１５１４５９（Ｐ２０１０−１５１４５９Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７０７７（Ｐ２００８−３２７０７７）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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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