位置算出方法及び位置算出装置
【課題】人間用搬送機器の搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を正しく求めるための新たな手法を提案すること。
【解決手段】位置算出システム１において、ナビゲーション装置２は、動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３からの発信信号を受信することで、ユーザーが動く歩道に乗ったことを検出する。そして、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送速度を積分し、歩行検出処理によってユーザーの一歩が検出されない場合には搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離を用いて、ユーザーの一歩が検出された場合は搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離及びユーザーの一歩の歩幅を用いて、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。
【解決手段】位置算出システム１において、ナビゲーション装置２は、動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３からの発信信号を受信することで、ユーザーが動く歩道に乗ったことを検出する。そして、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送速度を積分し、歩行検出処理によってユーザーの一歩が検出されない場合には搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離を用いて、ユーザーの一歩が検出された場合は搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離及びユーザーの一歩の歩幅を用いて、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置算出方法及び位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサーやジャイロセンサーなどの慣性センサーの検出結果に基づいてユーザーの歩行検出を行って、ユーザーの位置を算出する技術が考案されている。ユーザーの歩行（一歩）を検出する手法としては、加速度センサーにより検出された上下動の加速度の時間変化におけるピークを検出するものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
慣性センサーを利用した従来の位置算出方法では、位置算出装置を持ったユーザーが動く歩道やエスカレーターなどの人間用搬送機器の搬送路に乗っている際には、ユーザーの位置を正確に求めることができないという問題がある。搬送路上でユーザーが静止している場合には、通常は加速度のピークが検出されないため、ユーザーは静止しているものと判定される。しかし、搬送路の移動によって実際にはユーザーの位置は変動する。一方で、搬送路上でユーザーが歩行している場合には、加速度のピークを検出することでユーザーの歩行は検出できる。しかし、搬送路の移動成分を検出することはできないため、算出される位置はユーザーの正確な位置とはならない。
【０００５】
例えば、子供や老人などのユーザーに位置算出装置を持たせて管理側でユーザーの位置を管理したい場合や、ユーザーが自身の歩行ルートを位置算出装置に計測・記録させておいて後から利用したい場合などの利用状況を想定すると、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路に乗っている際の時間がたとえ僅かな時間であったとしても、その際のユーザーの位置を正しく求めたいという要望がある。
【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、人間用搬送機器の搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を正しく求めるための新たな手法を提案することにある。
【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の形態は、乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を算出する位置算出方法であって、前記人間用搬送機器の搬送速度を積分することと、前記ユーザーの一歩を検出することと、前記ユーザーの一歩が検出されない場合には前記積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には前記積分の結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出することと、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することと、を含む位置算出方法である。
【０００８】
また、他の形態として、ユーザーの位置を算出する位置算出装置であって、乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗ったことを検出する検出部と、前記人間用搬送機器の搬送速度を積分する積分部と、前記ユーザーの一歩を検出する歩行検出部と、前記歩行判定部による一歩の検出がなされない場合には前記積分部の積分結果を用いて、一歩の検出がなされた場合には前記積分部の積分結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出する移動距離算出部と、前記検出部による検出がなされた場合に、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とを用いて前記ユーザーの前記搬送路上の位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の形態等によれば、人間用搬送機器の搬送速度を積分し、ユーザーの一歩が検出されない場合には積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には積分の結果及び一歩の歩幅を用いて、搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。そして、少なくとも乗り口の位置と移動距離とを用いてユーザーの位置を算出する。
【００１０】
ユーザーの一歩が検出されない場合は、ユーザーが搬送路上で静止していることが想定されるため、搬送機器の搬送速度を積分した結果を用いて移動距離を算出することが適切である。他方、ユーザーの一歩が検出された場合は、ユーザーが搬送路上で歩行していることが想定されるため、搬送機器の搬送速度を積分した結果に加えて、ユーザーの一歩の歩幅も用いて移動距離を算出することが適切である。搬送路の乗り口の位置は定まっているため、搬送路上のユーザーの移動距離が適切に求まれば、搬送路上におけるユーザーの位置も正確に求まる。
【００１１】
また、第２の形態として、第１の形態の位置算出方法であって、前記乗り口には、前記乗り口の位置、前記搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を発信する発信器が設置されており、前記搬送情報を受信することを更に含み、前記積分することは、前記受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、前記位置を算出することは、前記受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、位置算出方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の形態によれば、搬送路の乗り口の位置、搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を搬送路の乗り口に設置された発信器から受信する。そして、受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分し、受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、算出した移動距離とを用いてユーザーの位置を算出する。搬送路に関する搬送情報を発信器から取得することで、搬送路上におけるユーザーの位置算出に供することができる。
【００１３】
また、第３の形態として、第２の形態の位置算出方法であって、前記発信器は、前記搬送路の長さを前記搬送情報に更に含めて発信しており、前記移動距離が前記受信した搬送情報に含まれる前記搬送路の長さに達した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、位置算出方法を構成してもよい。
【００１４】
この第３の形態によれば、発信器から受信した搬送情報に含まれる搬送路の長さに移動距離が達するか否かを判定するといった簡易な判定方法により、ユーザーが搬送路から降りたことを検出することができる。
【００１５】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の位置算出方法であって、前記降り口には、降り口に到来した旨の降り口情報を発信する降り口発信器が設置されており、前記降り口情報を受信した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、位置算出方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の形態によれば、降り口発信器から降り口情報を受信するといった簡易な判定方法により、ユーザーが搬送路から降りたことを検出することができる。
【００１７】
また、第５の形態として、第１の形態の位置算出方法であって、前記搬送路上に位置するか否かに関わらず、所定の測位演算を行って前記ユーザーの位置を算定することと、乗り口の位置、搬送速度及び搬送方向を少なくとも含む搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、前記ユーザーが乗った前記人間用搬送機器の搬送情報を前記算定された位置に基づいて読み出すことと、を更に含み、前記積分することは、前記読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、前記位置を算出することは、前記読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、位置算出方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の形態によれば、搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、ユーザーが乗った人間用搬送機器の搬送情報を、測位演算によって算定した位置に基づいて読み出す。そして、読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分し、読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、算出した移動距離とを用いて、ユーザーの位置を算出する。搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶部に記憶させておけばよいため、例えば第２の形態のように、搬送情報を発信する発信器を搬送路の乗り口に設置する必要がない。
【００１９】
また、第６の形態として、第１〜第５の何れかの形態の位置算出方法であって、前記人間用搬送機器は、動く歩道又はエスカレーターである、位置算出方法を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は位置算出システムの概略図。（Ｂ）は乗り口発信器の構成図。
【図２】ナビゲーション装置をユーザーが装着した状態を示す図。
【図３】歩数検出の原理の説明図。
【図４】Ｚ軸の加速度の計測結果の一例を示す図。
【図５】ナビゲーション装置の機能構成の一例を示すブロック図。
【図６】センサーデータのデータ構成の一例を示す図。
【図７】移動軌跡データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図９】歩行検出処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】動く歩道通過時処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】（Ａ）は変形例における位置算出システムの概略図。（Ｂ）は変形例における乗り口発信器の構成図。（Ｃ）は変形例における降り口発信器の構成図。
【図１２】人間用搬送機器データベースの構成図。
【図１３】搬送路の乗降検出の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、ナビゲーション装置を装着した歩行者であるユーザーの位置を算出するシステムである位置算出システムの実施形態について説明する。但し、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はない。
【００２２】
１．システム構成
図１は、本実施形態における位置算出システム１のシステム構成を説明するための図である。位置算出システム１は、図１（Ａ）に示すように、着脱式のナビゲーション装置２と、人間用搬送機器の一種である動く歩道と、当該動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３とを備えて構成され、ナビゲーション装置２を装着したユーザーの位置を算出するシステムである。
【００２３】
図２は、ナビゲーション装置２をユーザーが装着した様子及びナビゲーション装置２の概略構成の説明図である。ナビゲーション装置２は、操作部２０からの指示操作に従って、ユーザーの位置算出を行ってナビゲーションを行う機能を有する電子機器であり、図２に示すように、例えばユーザーの右腰に装着されて使用される。
【００２４】
ナビゲーション装置２は、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３を有するセンサー部４０を具備している。そして、加速度センサー４１により検出された加速度に基づいてユーザーの一歩（歩行）を検出する。また、ジャイロセンサー４３により検出された角速度に基づいてユーザーの移動方向を推測する。そして、一歩を検出する毎に歩幅を加算して歩行距離を算出するとともに、推測した移動方向に基づいてユーザーの位置を算出する。そして、算出した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３０に表示させる。
【００２５】
加速度センサー４１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。また、ジャイロセンサー４３は、直交３軸の角速度を検出するセンサーであり、加速度センサー４１と軸方向が同一となるように配置設定されている。尚、図２では、加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とを独立したセンサーとして図示しているが、加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とは一体型のセンサーであってもよい。
【００２６】
本実施形態では、ユーザーから見て前後方向の前方向を「Ｘ軸の正方向」、左右方向の右方向を「Ｙ軸の正方向」、上下方向（鉛直方向）の下方向を「Ｚ軸の正方向」とする直交３軸の座標系として説明する。また、説明を分かり易くするために、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出軸の軸方向及び各軸の正方向を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向及び正方向と同じとして説明する。但し、実際には異なっていてもよいのは勿論である。加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出軸とＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向とは、相対的な関係でユーザーに固定されるため、公知の行列計算によって、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出結果からＸ，Ｙ，Ｚそれぞれの値を算出することができる。
【００２７】
動く歩道は、踏み面である搬送路が移動することで人間を搬送する人間用搬送機器の一種であり、大規模な駅構内や空港内、ショッピングモールなどに設置されている。歩行者であるユーザーは、乗り口から搬送路に乗って移動し、降り口で搬送路から降りる。搬送路上では、ユーザーは静止していることもできるし、歩行することもできる。
【００２８】
乗り口発信器３は、ユーザーが動く歩道の乗り口に到来したことをナビゲーション装置２に通知することを目的として乗り口位置に設置される発信装置であり、いわばナビゲーション装置２の位置算出を支援する支援装置（支援システム）とも言える。
【００２９】
乗り口発信器３は、図１（Ｂ）に示すように、動く歩道の搬送情報を記憶した動く歩道搬送データ３１を記憶している。動く歩道搬送データ３１には、例えば、動く歩道の乗り口位置の位置座標である乗り口位置３１１と、動く歩道の搬送路の速度である搬送速度３１３と、動く歩道の搬送路が移動する方向である搬送方向３１５と、動く歩道の乗り口位置から降り口位置までの長さである搬送路長３１７とが含まれる。
【００３０】
乗り口発信器３は、動く歩道搬送データ３１を発信信号に含めて、所定の近距離無線方式で発信する。発信信号の信号強度等は、発信信号の到達範囲が規定の距離となるように予め設計されている。ユーザーが動く歩道の乗り口に到来し、動く歩道に進入しようとしていることをユーザーに通知することが目的であるため、発信信号の到達範囲は乗り口位置近傍の範囲（例えば乗り口発信器３の設置位置を中心として半径１ｍ以内）とすることが適切である。なお、所定の指向性アンテナを利用して動く歩道の進入通路内に電波を発信する構成としてもよい。
【００３１】
ナビゲーション装置２を装着したユーザーが動く歩道の乗り口位置に接近すると、ナビゲーション装置２は乗り口発信器３から発信信号を受信する。すると、ナビゲーション装置２は、ユーザーが動く歩道の搬送路に乗ったことを検出する。そして、受信した発信信号に含まれる動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行うことによって、動く歩道上におけるユーザーの正確な位置算出を実現する。
【００３２】
２．原理
２−１．一歩の検出の原理
最初に、ユーザーの一歩の検出の原理について説明する。一歩の検出は、加速度センサー４１により検出された直交３軸の加速度のうち、ユーザーの上下動の加速度であるＺ軸の加速度に基づいて行う。具体的には、Ｚ軸の加速度の時系列変化において、加速度がピーク（極大値）となった時刻においてユーザーにより一歩が踏み出されたものと判定し、一歩とカウントする。
【００３３】
しかしながら、加速度センサー４１により検出されるＺ軸の加速度には高周波のノイズ成分が含まれ得る。そのため、一歩であると思って検出した加速度のピークが“真の”ピークではなく、単なるノイズ成分である“偽の”ピークである場合があり、歩数のミスカウントに繋がる場合がある。
【００３４】
上述したＺ軸の加速度に含まれるノイズは高周波の成分である。そこで、本実施形態では、Ｚ軸の加速度に対してフィルター処理を行うことで、加速度センサー４１により検出されるＺ軸の加速度の低周波成分を抽出する。
【００３５】
具体的には、歩行時の１歩１歩の周波数（１秒当たりの歩数）は、高く見積もっても５［Ｈｚ］程度であり、１０［Ｈｚ］となることはないと言える。そのため、数［Ｈｚ］をカットオフ周波数（所定の閾値周波数）として、それよりも高い周波数成分をカットすることで、加速度の低周波成分、すなわち歩行時の加速度の成分を抽出する。そして、抽出した低周波成分の加速度のピークを検出して一歩と判定する。
【００３６】
図３は、Ｚ軸の加速度の生のデータと、Ｚ軸の加速度に対してフィルター処理を施した後のデータとを対比したグラフである。図３において、横軸は時間を示しており、縦軸はフィルター処理を施す前と施した後とのそれぞれにおけるＺ軸の加速度を示している。また、フィルター処理を施す前の加速度を波線で、フィルター処理を施した後の加速度を実線で示している。
【００３７】
この図を見ると、フィルター処理を施す前においては、Ｚ軸の加速度は高周波成分を含んでおり、上下方向に大きな振幅で細かく振動していることがわかる。一方、フィルター処理を施した後においては、Ｚ軸の加速度から高周波成分が除去されて、加速度が平滑化されていることがわかる。フィルター処理後の加速度の時系列変化において、○印で囲んで示した部分が、加速度の大きさがピーク（極大値）となった部分であり、一歩が踏み出された部分である。以下では、隣接する加速度のピーク間の時間のことを「一歩所要時間」として説明する。
【００３８】
２−２．歩行方向推測の原理
次に、ユーザーの歩行方向推測の原理について説明する。本実施形態では、ジャイロセンサー４３により検出された上下方向（Ｚ軸）の軸回りの角速度に基づいてユーザーの歩行方向を推測する。すなわち、Ｚ軸はヨー軸に相当するため、ヨー軸の軸回りの角速度に基づいて歩行方向を推測する。
【００３９】
具体的には、ジャイロセンサー４３により検出された角速度に対してフィルター処理を行うことで、角速度を平滑化する。そして、平滑化されたＺ軸（ヨー軸）の軸回りの角速度に対して積分処理を行ってユーザーの移動方向を推測する。本実施形態では、ジャイロセンサー４３の検出軸の軸方向及び各軸の正方向をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向及び正方向と同じとしているため、Ｚ軸の軸回りの角速度を積分することで、ＸＹ平面におけるユーザーの移動方向を求めることができる。
【００４０】
２−３．動く歩道通過時の処理
次に、ユーザーの動く歩道通過時における位置算出の原理について説明する。ユーザーが動く歩道の搬送路に乗っている際には、一歩が踏み出される毎に歩幅を加算していく方法では、ユーザーの正確な位置を求めることができない。なぜなら、ユーザーが乗っている搬送路の移動を考慮していないためである。
【００４１】
本願発明者は、ナビゲーション装置２を被験者に装着させ、実際に動く歩道の搬送路上を歩行させる実験を行った。動く歩道の搬送路長は約２０ｍであり、搬送速度は約０．６５ｍ／ｓであった。動く歩道の手前から被験者に歩行を開始させて、一定の歩行速度を保ったまま搬送路に進入させ、搬送路に乗った後も同じ歩行速度で歩行を継続させた。
【００４２】
この実験の結果、被験者が搬送路に乗っていた時間は約１０秒であり、計測された移動距離は１３．５ｍであった。動く歩道の搬送路長は約２０ｍであるため、計測された移動距離には約６．５ｍの誤差が含まれていることになる。この６．５ｍという長さは、動く歩道の搬送速度でちょうど１０秒間進んだ距離に相当する。
【００４３】
参考として、この実験において計測されたＺ軸の加速度の時間変化のグラフを図４に示す。グラフの見方は図３と同じであり、２本の太実線で囲まれる部分が、被験者の動く歩道通過時に検出された加速度を示している。このグラフを見ると、ユーザーが動く歩道を通過している際には、通常時に検出される加速度よりも振幅が大きくなっており、通常時とは異なる特性を示していることがわかる。
【００４４】
上記の実験結果を考慮して、本実施形態では、搬送路にユーザーが乗っている際のユーザーの位置を正しく求めるため、ユーザーが乗り口位置に到来した際に乗り口発信器３から動く歩道搬送データ３１を受信する。そして、受信した動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行う。具体的には、通常時における歩行検出は継続しつつ、受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送速度３１３を積分することで搬送路の移動距離を算出する。
【００４５】
歩行検出によって一歩が検出されなかった場合は、搬送路上でユーザーが静止していることが想定されるため、搬送路の移動距離をユーザーの移動距離とする。一方、歩行検出によって一歩が検出された場合は、搬送路上でユーザーが歩行していることが想定されるため、搬送路の移動距離にユーザーの歩行距離を加算した距離をユーザーの移動距離とする。また、搬送路上におけるユーザーの移動方向は、乗り口発信器３から取得した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送方向３１５と同じである。このようにして搬送路上におけるユーザーの移動距離及び移動方向が求まるため、搬送路上におけるユーザーの位置も正しく求めることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ユーザーが搬送路に乗ったことを検出した場合に、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている乗り口位置３１１で、ナビゲーション画面に出力する出力位置をリセットする。そして、乗り口位置を基準として移動距離を算出し、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送路長３１７に移動距離が達した場合に、ユーザーが動く歩道の搬送路から降りたものと判定する。
【００４７】
３．機能構成
図５は、ナビゲーション装置２の機能構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置２は、処理部１０と、操作部２０と、表示部３０と、センサー部４０と、近距離無線通信部５０と、記憶部６０とを備え、各部がバス７０で接続されたコンピューターシステムである。
【００４８】
処理部１０は、記憶部６０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ナビゲーション装置２の各部を統括的に制御する機能部であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーにより実現される。本実施形態では、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている位置算出プログラム６０１に従って歩行者であるユーザーの位置を算出・決定し、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３０に表示させる。
【００４９】
操作部２０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処理部１０に出力する。この操作部２０の操作により、位置算出の開始指示操作や、リセット指示操作、電源切断指示操作等の各種指示入力がなされる。
【００５０】
表示部３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、処理部１０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３０には、ユーザーの移動軌跡や時刻情報等が表示される。
【００５１】
センサー部４０は、ユーザーの歩行状態を検出するためのセンサーを有する機能部であり、例えば加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とを備えて構成される。加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出結果は、処理部１０に随時出力される。
【００５２】
近距離無線通信部５０は、ナビゲーション装置２が乗り口発信器３等の外部機器と近距離の無線通信を行うための通信装置である。この機能は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）といった公知の近距離無線方式の技術を用いて実現される。
【００５３】
記憶部６０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備えた記憶装置であり、処理部１０がナビゲーション装置２を制御するためのシステムプログラムや、位置算出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。また、処理部１０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。
【００５４】
４．データ構成
図５に示すように、記憶部６０には、プログラムとして、処理部１０により読み出され、位置算出処理（図８参照）として実行される位置算出プログラム６０１が記憶されている。位置算出プログラム６０１は、歩行検出処理（図９参照）として実行される歩行検出プログラム６０１１と、動く歩道通過時処理（図１０参照）として実行される動く歩道通過時処理プログラム６０１３とをサブルーチンとして有している。
【００５５】
位置算出処理とは、処理部１０が、加速度センサー４１の検出結果に基づいて歩行検出を行うとともに、ユーザーが動く歩道の搬送路に乗ったことを検出した場合に、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行って、ユーザーの位置を算出する処理である。位置算出処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５６】
また、記憶部６０には、データとして、地図データ６０２と、歩幅データ６０３と、センサーデータ６０４と、歩数データ６０５と、移動距離データ６０７と、移動軌跡データ６０９と、動く歩道搬送データ３１とが記憶される。
【００５７】
地図データ６０２は、位置算出処理により算出・決定した出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成するための地図情報が記憶されたデータである。
【００５８】
歩幅データ６０３は、ユーザーの歩幅が設定されたデータである。歩幅の設定は、例えば固定値を設定することとしてもよいし、ユーザーの身長等の身体的特徴に基づいて設定することとしてもよい。
【００５９】
センサーデータ６０４は、センサー部４０の検出結果のデータであり、そのデータ構成例を図６に示す。センサーデータ６０４には、センサー部４０の検出時刻６０４１（例えばミリ秒単位の時刻であり、その時間間隔は移動軌跡データ６０９の出力時刻６０９１の時間間隔より十分に短い。）と、加速度センサー４１により検出された３軸の加速度６０４３と、ジャイロセンサー４３により検出された３軸の軸回りの角速度６０４５とが対応付けて記憶される。
【００６０】
歩数データ６０５は、フィルター処理後のＺ軸の加速度のピークを計測することでカウントされるユーザーの歩数のデータである。また、移動距離データ６０７は、動く歩道の入口位置を基準として算出されるユーザーの移動距離のデータである。
【００６１】
移動軌跡データ６０９は、ユーザーの移動軌跡のデータであり、そのデータ構成例を図７に示す。移動軌跡データ６０９には、出力時刻６０９１と、出力位置６０９３と、移動速度６０９５と、移動方向６０９７と、種別６０９９とが対応付けて記憶される。
【００６２】
種別６０９９は、出力位置６０９３、移動速度６０９５及び移動方向６０９７が、動く歩道通過時に算出されたものと、通常時に算出されたものとの何れであるかを示すフラグであり、前者の場合は「歩道通過時」、後者の場合は「通常時」がそれぞれ記憶される。
【００６３】
動く歩道通過時には、ユーザーの歩行速度と動く歩道の搬送速度とを合算した速度が移動速度６０９５となる。ユーザーの歩行速度は、一歩所要時間と一歩の歩幅とから算出することができる。また、動く歩道通過時におけるユーザーの移動方向６０９７は、動く歩道の搬送方向θと等しい。
【００６４】
動く歩道搬送データ３１は、近距離無線通信部５０が乗り口発信器３から受信することで取得される動く歩道の搬送情報が格納されたデータである。
【００６５】
５．処理の流れ
図８は、記憶部６０に記憶されている位置算出プログラム６０１が処理部１０により読み出されて実行されることで、ナビゲーション装置２において実行される位置算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００６６】
位置算出処理は、処理部１０が、操作部２０を介してユーザーにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。以下の位置算出処理においては、センサー部４０の検出結果が、記憶部６０のセンサーデータ６０４に随時格納されるものとして説明する。
【００６７】
先ず、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている歩行検出プログラム６０１１を読み出して実行することで、歩行検出処理を開始する（ステップＡ１）。以後、位置算出処理が終了するまで、歩行検出処理は常時実行される。
【００６８】
図９は、歩行検出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、処理部１０は、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の各軸の出力値に対するフィルター処理を実行する（ステップＢ１）。すなわち、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の各軸の出力値から高周波成分を除去する処理を行う。
【００６９】
次いで、処理部１０は、フィルター処理が施された後の上下動（Ｚ軸）の加速度からピークを検出したか否かを判定し（ステップＢ３）、ピークが検出されなかった場合は（ステップＢ３；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、ピークを検出した場合は（ステップＢ３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、一歩と判定して、記憶部６０の歩数データ６０５を更新する（ステップＢ５）。
【００７０】
次いで、処理部１０は、フィルター処理後のＺ軸の加速度の前回ピークから今回ピークまでの時間を算出して、一歩所要時間とする（ステップＢ７）。そして、処理部１０は、算出した一歩所要時間の間のフィルター処理後のＺ軸回りの角速度を積分することで、当該一歩所要時間における歩行方向の変化量を算出する（ステップＢ９）。
【００７１】
その後、処理部１０は、記憶部６０の移動軌跡データ６０９に記憶されている最新の移動方向６０９７と、ステップＢ９で算出した歩行方向の変化量とを用いて、ユーザーの最新の歩行方向を更新する（ステップＢ１１）。これら一連の処理を行った後、処理部１０は、ステップＢ１に戻る。
【００７２】
図８の位置算出処理に戻って、歩行検出処理を開始すると、処理部１０は、ユーザーが搬送路に乗ったか否かの検出を行う（ステップＡ３）。ユーザーが搬送路に乗ったか否かの検出は、近距離無線通信部５０が乗り口発信器３から発信信号を受信したことを検出することにより行う。
【００７３】
そして、搬送路に乗ったことを検出した場合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれる乗り口位置３１１で、移動軌跡データ６０９の最新の出力位置６０９３をリセットする処理を行う（ステップＡ５）。リセット処理を行った後、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている動く歩道通過時処理プログラム６０１３に従って動く歩道通過時処理を実行する（ステップＡ７）。
【００７４】
図１０は、動く歩道通過時処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、処理部１０は、受信した搬送速度３１３に単位時間を乗算して、当該単位時間における搬送路の移動距離を算出する（ステップＣ１）。ここで単位時間とは、例えば位置の出力時間間隔の１／ｎ倍（ｎ＞１）の時間として設定される時間である。例えば、位置の出力時間間隔が「１秒（１０００ミリ秒）」で「ｎ＝１００」とした場合は、単位時間として「１０ミリ秒」を設定する。
【００７５】
次いで、処理部１０は、ステップＣ１で算出した搬送路の移動距離を、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離に加算して更新する（ステップＣ３）。そして、処理部１０は、一歩を検出したか否かを判定する（ステップＣ５）。処理部１０は歩行検出処理を並列して実行しており、その結果に基づいて一歩を検出する。
【００７６】
一歩を検出しなかったと判定した場合は（ステップＣ５；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＣ９へと処理を移行する。また、一歩を検出したと判定した場合は（ステップＣ５；Ｙｅｓ）、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離に一歩の歩幅を加算して更新する（ステップＣ７）。
【００７７】
その後、処理部１０は、位置出力タイミングであるか否かを判定し（ステップＣ９）、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＣ９；Ｙｅｓ）、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離と、受信した搬送方向３１５とを用いて、ユーザーの位置を新たに算出し、移動軌跡データ６０９の出力位置６０９３を更新する（ステップＣ１１）。
【００７８】
そして、処理部１０は、最新の出力位置６０９３で表示部３０のナビゲーション画面の表示を更新した後（ステップＣ１３）、或いはステップＣ９において位置出力タイミングではないと判定した場合に（ステップＣ９；Ｎｏ）、ユーザーが搬送路から降りたことの検出を行う（ステップＣ１５）。具体的には、乗り口位置からのユーザーの移動距離が、受信した搬送路長３１７に達したか否かを判定する。
【００７９】
処理部１０は、動く歩道からの進出を検出するまでステップＣ１〜Ｃ１３の処理を繰り返し実行し（ステップＣ１５；Ｎｏ→Ｃ１）、動く歩道からの進出を検出した場合に（ステップＣ１５；Ｙｅｓ）、動く歩道通過時処理を終了する。
【００８０】
図８の位置算出処理に戻って、ステップＡ３において搬送路に乗ったことを検出しなかった場合は（ステップＡ３；Ｎｏ）、処理部１０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Ａ１３）。
【００８１】
そして、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＡ１３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、歩行検出処理で検出した歩数及び歩行方向と、歩幅データ６０３の歩幅とを用いて、ユーザーの位置を新たに算出し、移動軌跡データ６０９の出力位置６０９３を更新する（ステップＡ１５）。そして、処理部１０は、最新の出力位置６０９３で表示部３０のナビゲーション画面の表示を更新する（ステップＣ１７）。
【００８２】
ステップＡ７又はＡ１７の処理を行った後、又は、ステップＡ１３において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Ａ１３；Ｎｏ）、処理部１０は、位置算出を終了するか否かを判定する（ステップＡ１９）。すなわち、操作部２０を介して位置算出の終了指示操作がなされたか否かを判定する。
【００８３】
そして、位置算出をまだ終了しないと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＡ３に戻り、位置算出を終了すると判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、位置算出処理を終了する。
【００８４】
６．作用効果
位置算出システム１において、ナビゲーション装置２は、動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３からの発信信号を受信することで、ユーザーが動く歩道に乗ったことを検出する。そして、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送速度を積分し、歩行検出処理によってユーザーの一歩が検出されない場合には搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離を用いて、ユーザーの一歩が検出された場合は搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離及びユーザーの一歩の歩幅を用いて、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。
【００８５】
また、ナビゲーション装置２は、乗り口発信器３から受信した動く歩道の乗り口位置でナビゲーション画面に表示させる出力位置をリセットする。そして、乗り口位置を基準としてユーザーの移動距離を算出し、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送方向を併せて用いて、ユーザーの位置を算出する。そして、乗り口位置を基準として算出した移動距離が、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送路長に達した場合に、ユーザーが動く歩道から降りたことを検出する。
【００８６】
上下動の加速度の検出結果を用いた歩行検出によってユーザーの一歩が検出されない場合は、ユーザーは動く歩道上で静止していることが想定されるため、動く歩道の搬送速度を積分した結果を用いて移動距離を算出することが適切である。他方、ユーザーの一歩が検出された場合は、ユーザーは動く歩道上で歩行していることが想定されるため、動く歩道の搬送速度を積分した結果に加えて、ユーザーの一歩の歩幅も用いて移動距離を算出することが適切である。その上で、動く歩道の乗り口位置を基準として移動距離を算出することで、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの位置を正確に求めることが可能となる。
【００８７】
７．変形例
７−１．電子機器
本発明は、ナビゲーション装置の他にも、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、歩数計や腕時計等についても同様に適用可能である。
【００８８】
７−２．降り口発信器
上述した実施形態では、動く歩道の乗り口位置にのみ発信器を設置する場合について説明したが、動く歩道の乗り口位置ばかりでなく、動く歩道の降り口位置にも発信器を設置することとしてもよい。
【００８９】
図１１は、この場合における位置算出システムのシステム構成の概略を示す図である。図１１（Ａ）の位置算出システムでは、動く歩道の乗り口位置に乗り口発信器３が設置されているとともに、動く歩道の降り口位置に降り口発信器４が設置されている。
【００９０】
乗り口発信器３は、図１１（Ｂ）に示すように、乗り口位置３１１と、搬送速度３１３と、搬送方向３１５とを含む動く歩道搬送データ３３を記憶している。上述した実施形態では、ユーザーが搬送路から降りたことを検出するために搬送路長３１７が必要であったが、ここでは不要であるため、動く歩道搬送データ３３からは搬送路長３１７を除外している。図１（Ｂ）の動く歩道搬送データ３１とはデータ構成が異なるため、図１１（Ｂ）では符号を変えて動く歩道搬送データ３３としている。
【００９１】
降り口発信器４は、ユーザーが動く歩道の降り口に到来したことをナビゲーション装置２に通知することを目的として設置される発信装置である。降り口発信器４は、図１１（Ｃ）に示すように、ユーザーが降り口に到来した旨の降り口情報として、降り口位置４１１（降り口位置の位置座標）を記憶している。そして、降り口位置４１１を発信信号に含めて発信する。
【００９２】
ナビゲーション装置２を装着したユーザーが動く歩道の降り口に差し掛かると、ナビゲーション装置２は、降り口発信器４の発信信号を受信する。すると、ナビゲーション装置２は、ユーザーが搬送路から降りたことを検出し、実行中の動く歩道通過時処理を終了する。この場合には、乗り口発信器３と降り口発信器４とが位置算出支援システムとなる。
【００９３】
７−３．人間用搬送機器
上述した実施形態では、動く歩道に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、他の人間用輸送機器にも適用可能である。例えば、エスカレーターについても本発明を同様に適用可能である。
【００９４】
この場合は、エスカレーターの乗り口位置に乗り口発信器を設置する。乗り口発信器には、エスカレーターの搬送情報を記憶させておく。但し、エスカレーターは傾斜しているため、搬送方向として、水平面におけるエスカレーターの搬送方向「θ」に加えて、エスカレーターの傾斜角度「φ」も記憶させておく。そして、これらの搬送情報を乗り口発信器に発信させる。
【００９５】
ナビゲーション装置２は、乗り口発信器から信号を受信することで、歩行者がエスカレーターの搬送路に乗ったことを検出する。そして、上述した実施形態と同様に、乗り口発信器から取得したエスカレーターの搬送情報を用いて移動距離を算出する。この際、エスカレーターの傾斜角度「φ」も加味してユーザーの移動距離を算出する。
【００９６】
なお、前述したように、エスカレーターの降り口位置に降り口発信器を配置し、降り口発信器から発信信号を受信することで、歩行者がエスカレーターの搬送路から降りたことを検出することとしてもよい。
【００９７】
７−４．発信器を用いない構成
人間用搬送機器の乗り口位置や降り口位置に発信器を設置することなく、人間用搬送機器にユーザーが乗った際の位置算出を実現することも可能である。
【００９８】
この場合は、人間用搬送機器毎の搬送情報を記憶したデータベースをナビゲーション装置２に記憶させておく。例えば、図１２に示すように、人間用搬送機器が設置されている場所（駅や空港、ショッピングモールなど）と対応付けて、当該人間用搬送機器の搬送情報を記憶した人間用搬送機器データ６１１を蓄積したデータベースを生成する。図１２の人間用搬送機器データ６１１では、人間用搬送機器の設置場所６１１１と対応付けて、乗り口位置６１１２と、降り口位置６１１３と、搬送速度６１１４と、搬送方向６１１５と、搬送路長６１１６が記憶されている。
【００９９】
ナビゲーション装置２は、所定の測位演算を行ってユーザーの位置を算定する。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）に代表される衛星測位システムを利用した測位演算を行ってもよいし、上述した実施形態のように歩行検出処理の結果を用いて測位演算を行ってもよい。そして、ナビゲーション装置２は、測位演算により算定したユーザーの位置と、地図データ６０２とを照査して、何れかの人間用搬送機器の乗り口位置６１１３にユーザーが位置しているか否かを判定する。そして、肯定判定された場合は、ユーザーが位置している乗り口位置６１１３に対応付けられた人間用搬送機器データ６１１を読み出し、読み出した人間用搬送機器データ６１１を用いて位置算出を行う。
【０１００】
７−５．乗降検出
ユーザーの搬送路の乗降検出を次のように行ってもよい。すなわち、上記と同様に所定の測位演算を行ってユーザーの位置を算定する。そして、算定したユーザーの位置と、人間用搬送機器の乗り口位置や降り口位置とを照合することにより乗降検出を行う。
【０１０１】
図１３は、この場合における乗り降りの検出の説明図であり、人間用搬送機器を上方から俯瞰した図を示している。例えば、人間用搬送機器の乗り口位置を含む所定範囲の領域を進入判定領域として定めておく。図１３では、乗り口位置を中心とする矩形領域を進入判定領域とする場合を図示している。
【０１０２】
ナビゲーション装置２は、測位演算により算定したユーザーの位置が進入判定領域に含まれる、或いは、算定位置を結んだ移動軌跡が進入判定領域に差し掛かったと判定した場合に、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路に乗ったものと判定する。
【０１０３】
同様に、人間用搬送機器の降り口位置を含む所定範囲の領域（例えば図１３の矩形領域）を進出判定領域として定めておき、測位演算により算定したユーザーの位置或いは移動軌跡が進出判定領域に差し掛かったか否かを判定することによって、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路から降りたことを検出してもよい。
【０１０４】
７−６．方位センサー
上述した実施形態では、ジャイロセンサーの検出結果に基づいてユーザーの歩行方向を推測するものとして説明したが、地磁気センサーなどの方位センサーをセンサー部４０に具備させておき、方位センサーからユーザーの歩行方向を取得してもよい。
【０１０５】
７−７．センサー部のキャリブレーション
センサー部４０に対するキャリブレーション（センサーの更正処理）を所定のタイミングで行い、キャリブレーションされたセンサー部４０の検出結果に基づいて歩行検出を行ってもよい。キャリブレーションは、例えば、センサーのゼロ点バイアスやスケールファクターといった誤差パラメーター値を公知の手法により算出し、算出した誤差パラメーター値で検出結果を補正することにより行う。
【０１０６】
キャリブレーションを行うタイミングとしては、例えば電源投入時のタイミングや所定の時間間隔が経過したタイミング、ユーザーによりキャリブレーションの指示操作がなされたタイミング、温度変化が一定以上生じたタイミング等とすることができる。キャリブレーションされたセンサー部４０の検出結果を用いることで、歩行検出の正確性を向上させることができる。
【０１０７】
７−８．歩行検出及び歩行方向推測
上述した実施形態では、フィルター処理を施した後の上下動の加速度に基づいてユーザーの一歩を検出するものとして説明した。検出の精度は低下する可能性があるが、フィルター処理を施さずに、検出された上下動の加速度そのものに基づいてユーザーの一歩を検出してもよい。また、歩行方向の推測についても同様に、フィルター処理を施さない角速度そのものに基づいてユーザーの歩行方向を推測してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 位置算出システム、 ２ ナビゲーション装置、 ３ 乗り口発信器、 ４ 降り口発信器、 １０ 処理部、 ２０ 操作部、 ３０ 表示部、 ４０ センサー部、 ４１ 加速度センサー、 ４３ ジャイロセンサー、 ５０ 近距離無線通信部、 ６０ 記憶部、 ７０ バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置算出方法及び位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサーやジャイロセンサーなどの慣性センサーの検出結果に基づいてユーザーの歩行検出を行って、ユーザーの位置を算出する技術が考案されている。ユーザーの歩行（一歩）を検出する手法としては、加速度センサーにより検出された上下動の加速度の時間変化におけるピークを検出するものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
慣性センサーを利用した従来の位置算出方法では、位置算出装置を持ったユーザーが動く歩道やエスカレーターなどの人間用搬送機器の搬送路に乗っている際には、ユーザーの位置を正確に求めることができないという問題がある。搬送路上でユーザーが静止している場合には、通常は加速度のピークが検出されないため、ユーザーは静止しているものと判定される。しかし、搬送路の移動によって実際にはユーザーの位置は変動する。一方で、搬送路上でユーザーが歩行している場合には、加速度のピークを検出することでユーザーの歩行は検出できる。しかし、搬送路の移動成分を検出することはできないため、算出される位置はユーザーの正確な位置とはならない。
【０００５】
例えば、子供や老人などのユーザーに位置算出装置を持たせて管理側でユーザーの位置を管理したい場合や、ユーザーが自身の歩行ルートを位置算出装置に計測・記録させておいて後から利用したい場合などの利用状況を想定すると、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路に乗っている際の時間がたとえ僅かな時間であったとしても、その際のユーザーの位置を正しく求めたいという要望がある。
【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、人間用搬送機器の搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を正しく求めるための新たな手法を提案することにある。
【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の形態は、乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を算出する位置算出方法であって、前記人間用搬送機器の搬送速度を積分することと、前記ユーザーの一歩を検出することと、前記ユーザーの一歩が検出されない場合には前記積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には前記積分の結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出することと、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することと、を含む位置算出方法である。
【０００８】
また、他の形態として、ユーザーの位置を算出する位置算出装置であって、乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗ったことを検出する検出部と、前記人間用搬送機器の搬送速度を積分する積分部と、前記ユーザーの一歩を検出する歩行検出部と、前記歩行判定部による一歩の検出がなされない場合には前記積分部の積分結果を用いて、一歩の検出がなされた場合には前記積分部の積分結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出する移動距離算出部と、前記検出部による検出がなされた場合に、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とを用いて前記ユーザーの前記搬送路上の位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の形態等によれば、人間用搬送機器の搬送速度を積分し、ユーザーの一歩が検出されない場合には積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には積分の結果及び一歩の歩幅を用いて、搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。そして、少なくとも乗り口の位置と移動距離とを用いてユーザーの位置を算出する。
【００１０】
ユーザーの一歩が検出されない場合は、ユーザーが搬送路上で静止していることが想定されるため、搬送機器の搬送速度を積分した結果を用いて移動距離を算出することが適切である。他方、ユーザーの一歩が検出された場合は、ユーザーが搬送路上で歩行していることが想定されるため、搬送機器の搬送速度を積分した結果に加えて、ユーザーの一歩の歩幅も用いて移動距離を算出することが適切である。搬送路の乗り口の位置は定まっているため、搬送路上のユーザーの移動距離が適切に求まれば、搬送路上におけるユーザーの位置も正確に求まる。
【００１１】
また、第２の形態として、第１の形態の位置算出方法であって、前記乗り口には、前記乗り口の位置、前記搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を発信する発信器が設置されており、前記搬送情報を受信することを更に含み、前記積分することは、前記受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、前記位置を算出することは、前記受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、位置算出方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の形態によれば、搬送路の乗り口の位置、搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を搬送路の乗り口に設置された発信器から受信する。そして、受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分し、受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、算出した移動距離とを用いてユーザーの位置を算出する。搬送路に関する搬送情報を発信器から取得することで、搬送路上におけるユーザーの位置算出に供することができる。
【００１３】
また、第３の形態として、第２の形態の位置算出方法であって、前記発信器は、前記搬送路の長さを前記搬送情報に更に含めて発信しており、前記移動距離が前記受信した搬送情報に含まれる前記搬送路の長さに達した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、位置算出方法を構成してもよい。
【００１４】
この第３の形態によれば、発信器から受信した搬送情報に含まれる搬送路の長さに移動距離が達するか否かを判定するといった簡易な判定方法により、ユーザーが搬送路から降りたことを検出することができる。
【００１５】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の位置算出方法であって、前記降り口には、降り口に到来した旨の降り口情報を発信する降り口発信器が設置されており、前記降り口情報を受信した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、位置算出方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の形態によれば、降り口発信器から降り口情報を受信するといった簡易な判定方法により、ユーザーが搬送路から降りたことを検出することができる。
【００１７】
また、第５の形態として、第１の形態の位置算出方法であって、前記搬送路上に位置するか否かに関わらず、所定の測位演算を行って前記ユーザーの位置を算定することと、乗り口の位置、搬送速度及び搬送方向を少なくとも含む搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、前記ユーザーが乗った前記人間用搬送機器の搬送情報を前記算定された位置に基づいて読み出すことと、を更に含み、前記積分することは、前記読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、前記位置を算出することは、前記読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、位置算出方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の形態によれば、搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、ユーザーが乗った人間用搬送機器の搬送情報を、測位演算によって算定した位置に基づいて読み出す。そして、読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分し、読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、算出した移動距離とを用いて、ユーザーの位置を算出する。搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶部に記憶させておけばよいため、例えば第２の形態のように、搬送情報を発信する発信器を搬送路の乗り口に設置する必要がない。
【００１９】
また、第６の形態として、第１〜第５の何れかの形態の位置算出方法であって、前記人間用搬送機器は、動く歩道又はエスカレーターである、位置算出方法を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は位置算出システムの概略図。（Ｂ）は乗り口発信器の構成図。
【図２】ナビゲーション装置をユーザーが装着した状態を示す図。
【図３】歩数検出の原理の説明図。
【図４】Ｚ軸の加速度の計測結果の一例を示す図。
【図５】ナビゲーション装置の機能構成の一例を示すブロック図。
【図６】センサーデータのデータ構成の一例を示す図。
【図７】移動軌跡データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】位置算出処理の流れを示すフローチャート。
【図９】歩行検出処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】動く歩道通過時処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】（Ａ）は変形例における位置算出システムの概略図。（Ｂ）は変形例における乗り口発信器の構成図。（Ｃ）は変形例における降り口発信器の構成図。
【図１２】人間用搬送機器データベースの構成図。
【図１３】搬送路の乗降検出の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、ナビゲーション装置を装着した歩行者であるユーザーの位置を算出するシステムである位置算出システムの実施形態について説明する。但し、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はない。
【００２２】
１．システム構成
図１は、本実施形態における位置算出システム１のシステム構成を説明するための図である。位置算出システム１は、図１（Ａ）に示すように、着脱式のナビゲーション装置２と、人間用搬送機器の一種である動く歩道と、当該動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３とを備えて構成され、ナビゲーション装置２を装着したユーザーの位置を算出するシステムである。
【００２３】
図２は、ナビゲーション装置２をユーザーが装着した様子及びナビゲーション装置２の概略構成の説明図である。ナビゲーション装置２は、操作部２０からの指示操作に従って、ユーザーの位置算出を行ってナビゲーションを行う機能を有する電子機器であり、図２に示すように、例えばユーザーの右腰に装着されて使用される。
【００２４】
ナビゲーション装置２は、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３を有するセンサー部４０を具備している。そして、加速度センサー４１により検出された加速度に基づいてユーザーの一歩（歩行）を検出する。また、ジャイロセンサー４３により検出された角速度に基づいてユーザーの移動方向を推測する。そして、一歩を検出する毎に歩幅を加算して歩行距離を算出するとともに、推測した移動方向に基づいてユーザーの位置を算出する。そして、算出した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３０に表示させる。
【００２５】
加速度センサー４１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。また、ジャイロセンサー４３は、直交３軸の角速度を検出するセンサーであり、加速度センサー４１と軸方向が同一となるように配置設定されている。尚、図２では、加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とを独立したセンサーとして図示しているが、加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とは一体型のセンサーであってもよい。
【００２６】
本実施形態では、ユーザーから見て前後方向の前方向を「Ｘ軸の正方向」、左右方向の右方向を「Ｙ軸の正方向」、上下方向（鉛直方向）の下方向を「Ｚ軸の正方向」とする直交３軸の座標系として説明する。また、説明を分かり易くするために、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出軸の軸方向及び各軸の正方向を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向及び正方向と同じとして説明する。但し、実際には異なっていてもよいのは勿論である。加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出軸とＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向とは、相対的な関係でユーザーに固定されるため、公知の行列計算によって、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出結果からＸ，Ｙ，Ｚそれぞれの値を算出することができる。
【００２７】
動く歩道は、踏み面である搬送路が移動することで人間を搬送する人間用搬送機器の一種であり、大規模な駅構内や空港内、ショッピングモールなどに設置されている。歩行者であるユーザーは、乗り口から搬送路に乗って移動し、降り口で搬送路から降りる。搬送路上では、ユーザーは静止していることもできるし、歩行することもできる。
【００２８】
乗り口発信器３は、ユーザーが動く歩道の乗り口に到来したことをナビゲーション装置２に通知することを目的として乗り口位置に設置される発信装置であり、いわばナビゲーション装置２の位置算出を支援する支援装置（支援システム）とも言える。
【００２９】
乗り口発信器３は、図１（Ｂ）に示すように、動く歩道の搬送情報を記憶した動く歩道搬送データ３１を記憶している。動く歩道搬送データ３１には、例えば、動く歩道の乗り口位置の位置座標である乗り口位置３１１と、動く歩道の搬送路の速度である搬送速度３１３と、動く歩道の搬送路が移動する方向である搬送方向３１５と、動く歩道の乗り口位置から降り口位置までの長さである搬送路長３１７とが含まれる。
【００３０】
乗り口発信器３は、動く歩道搬送データ３１を発信信号に含めて、所定の近距離無線方式で発信する。発信信号の信号強度等は、発信信号の到達範囲が規定の距離となるように予め設計されている。ユーザーが動く歩道の乗り口に到来し、動く歩道に進入しようとしていることをユーザーに通知することが目的であるため、発信信号の到達範囲は乗り口位置近傍の範囲（例えば乗り口発信器３の設置位置を中心として半径１ｍ以内）とすることが適切である。なお、所定の指向性アンテナを利用して動く歩道の進入通路内に電波を発信する構成としてもよい。
【００３１】
ナビゲーション装置２を装着したユーザーが動く歩道の乗り口位置に接近すると、ナビゲーション装置２は乗り口発信器３から発信信号を受信する。すると、ナビゲーション装置２は、ユーザーが動く歩道の搬送路に乗ったことを検出する。そして、受信した発信信号に含まれる動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行うことによって、動く歩道上におけるユーザーの正確な位置算出を実現する。
【００３２】
２．原理
２−１．一歩の検出の原理
最初に、ユーザーの一歩の検出の原理について説明する。一歩の検出は、加速度センサー４１により検出された直交３軸の加速度のうち、ユーザーの上下動の加速度であるＺ軸の加速度に基づいて行う。具体的には、Ｚ軸の加速度の時系列変化において、加速度がピーク（極大値）となった時刻においてユーザーにより一歩が踏み出されたものと判定し、一歩とカウントする。
【００３３】
しかしながら、加速度センサー４１により検出されるＺ軸の加速度には高周波のノイズ成分が含まれ得る。そのため、一歩であると思って検出した加速度のピークが“真の”ピークではなく、単なるノイズ成分である“偽の”ピークである場合があり、歩数のミスカウントに繋がる場合がある。
【００３４】
上述したＺ軸の加速度に含まれるノイズは高周波の成分である。そこで、本実施形態では、Ｚ軸の加速度に対してフィルター処理を行うことで、加速度センサー４１により検出されるＺ軸の加速度の低周波成分を抽出する。
【００３５】
具体的には、歩行時の１歩１歩の周波数（１秒当たりの歩数）は、高く見積もっても５［Ｈｚ］程度であり、１０［Ｈｚ］となることはないと言える。そのため、数［Ｈｚ］をカットオフ周波数（所定の閾値周波数）として、それよりも高い周波数成分をカットすることで、加速度の低周波成分、すなわち歩行時の加速度の成分を抽出する。そして、抽出した低周波成分の加速度のピークを検出して一歩と判定する。
【００３６】
図３は、Ｚ軸の加速度の生のデータと、Ｚ軸の加速度に対してフィルター処理を施した後のデータとを対比したグラフである。図３において、横軸は時間を示しており、縦軸はフィルター処理を施す前と施した後とのそれぞれにおけるＺ軸の加速度を示している。また、フィルター処理を施す前の加速度を波線で、フィルター処理を施した後の加速度を実線で示している。
【００３７】
この図を見ると、フィルター処理を施す前においては、Ｚ軸の加速度は高周波成分を含んでおり、上下方向に大きな振幅で細かく振動していることがわかる。一方、フィルター処理を施した後においては、Ｚ軸の加速度から高周波成分が除去されて、加速度が平滑化されていることがわかる。フィルター処理後の加速度の時系列変化において、○印で囲んで示した部分が、加速度の大きさがピーク（極大値）となった部分であり、一歩が踏み出された部分である。以下では、隣接する加速度のピーク間の時間のことを「一歩所要時間」として説明する。
【００３８】
２−２．歩行方向推測の原理
次に、ユーザーの歩行方向推測の原理について説明する。本実施形態では、ジャイロセンサー４３により検出された上下方向（Ｚ軸）の軸回りの角速度に基づいてユーザーの歩行方向を推測する。すなわち、Ｚ軸はヨー軸に相当するため、ヨー軸の軸回りの角速度に基づいて歩行方向を推測する。
【００３９】
具体的には、ジャイロセンサー４３により検出された角速度に対してフィルター処理を行うことで、角速度を平滑化する。そして、平滑化されたＺ軸（ヨー軸）の軸回りの角速度に対して積分処理を行ってユーザーの移動方向を推測する。本実施形態では、ジャイロセンサー４３の検出軸の軸方向及び各軸の正方向をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸方向及び正方向と同じとしているため、Ｚ軸の軸回りの角速度を積分することで、ＸＹ平面におけるユーザーの移動方向を求めることができる。
【００４０】
２−３．動く歩道通過時の処理
次に、ユーザーの動く歩道通過時における位置算出の原理について説明する。ユーザーが動く歩道の搬送路に乗っている際には、一歩が踏み出される毎に歩幅を加算していく方法では、ユーザーの正確な位置を求めることができない。なぜなら、ユーザーが乗っている搬送路の移動を考慮していないためである。
【００４１】
本願発明者は、ナビゲーション装置２を被験者に装着させ、実際に動く歩道の搬送路上を歩行させる実験を行った。動く歩道の搬送路長は約２０ｍであり、搬送速度は約０．６５ｍ／ｓであった。動く歩道の手前から被験者に歩行を開始させて、一定の歩行速度を保ったまま搬送路に進入させ、搬送路に乗った後も同じ歩行速度で歩行を継続させた。
【００４２】
この実験の結果、被験者が搬送路に乗っていた時間は約１０秒であり、計測された移動距離は１３．５ｍであった。動く歩道の搬送路長は約２０ｍであるため、計測された移動距離には約６．５ｍの誤差が含まれていることになる。この６．５ｍという長さは、動く歩道の搬送速度でちょうど１０秒間進んだ距離に相当する。
【００４３】
参考として、この実験において計測されたＺ軸の加速度の時間変化のグラフを図４に示す。グラフの見方は図３と同じであり、２本の太実線で囲まれる部分が、被験者の動く歩道通過時に検出された加速度を示している。このグラフを見ると、ユーザーが動く歩道を通過している際には、通常時に検出される加速度よりも振幅が大きくなっており、通常時とは異なる特性を示していることがわかる。
【００４４】
上記の実験結果を考慮して、本実施形態では、搬送路にユーザーが乗っている際のユーザーの位置を正しく求めるため、ユーザーが乗り口位置に到来した際に乗り口発信器３から動く歩道搬送データ３１を受信する。そして、受信した動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行う。具体的には、通常時における歩行検出は継続しつつ、受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送速度３１３を積分することで搬送路の移動距離を算出する。
【００４５】
歩行検出によって一歩が検出されなかった場合は、搬送路上でユーザーが静止していることが想定されるため、搬送路の移動距離をユーザーの移動距離とする。一方、歩行検出によって一歩が検出された場合は、搬送路上でユーザーが歩行していることが想定されるため、搬送路の移動距離にユーザーの歩行距離を加算した距離をユーザーの移動距離とする。また、搬送路上におけるユーザーの移動方向は、乗り口発信器３から取得した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送方向３１５と同じである。このようにして搬送路上におけるユーザーの移動距離及び移動方向が求まるため、搬送路上におけるユーザーの位置も正しく求めることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ユーザーが搬送路に乗ったことを検出した場合に、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている乗り口位置３１１で、ナビゲーション画面に出力する出力位置をリセットする。そして、乗り口位置を基準として移動距離を算出し、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれている搬送路長３１７に移動距離が達した場合に、ユーザーが動く歩道の搬送路から降りたものと判定する。
【００４７】
３．機能構成
図５は、ナビゲーション装置２の機能構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置２は、処理部１０と、操作部２０と、表示部３０と、センサー部４０と、近距離無線通信部５０と、記憶部６０とを備え、各部がバス７０で接続されたコンピューターシステムである。
【００４８】
処理部１０は、記憶部６０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ナビゲーション装置２の各部を統括的に制御する機能部であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーにより実現される。本実施形態では、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている位置算出プログラム６０１に従って歩行者であるユーザーの位置を算出・決定し、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３０に表示させる。
【００４９】
操作部２０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処理部１０に出力する。この操作部２０の操作により、位置算出の開始指示操作や、リセット指示操作、電源切断指示操作等の各種指示入力がなされる。
【００５０】
表示部３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、処理部１０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３０には、ユーザーの移動軌跡や時刻情報等が表示される。
【００５１】
センサー部４０は、ユーザーの歩行状態を検出するためのセンサーを有する機能部であり、例えば加速度センサー４１とジャイロセンサー４３とを備えて構成される。加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の検出結果は、処理部１０に随時出力される。
【００５２】
近距離無線通信部５０は、ナビゲーション装置２が乗り口発信器３等の外部機器と近距離の無線通信を行うための通信装置である。この機能は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）といった公知の近距離無線方式の技術を用いて実現される。
【００５３】
記憶部６０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備えた記憶装置であり、処理部１０がナビゲーション装置２を制御するためのシステムプログラムや、位置算出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。また、処理部１０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。
【００５４】
４．データ構成
図５に示すように、記憶部６０には、プログラムとして、処理部１０により読み出され、位置算出処理（図８参照）として実行される位置算出プログラム６０１が記憶されている。位置算出プログラム６０１は、歩行検出処理（図９参照）として実行される歩行検出プログラム６０１１と、動く歩道通過時処理（図１０参照）として実行される動く歩道通過時処理プログラム６０１３とをサブルーチンとして有している。
【００５５】
位置算出処理とは、処理部１０が、加速度センサー４１の検出結果に基づいて歩行検出を行うとともに、ユーザーが動く歩道の搬送路に乗ったことを検出した場合に、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１を用いた位置算出処理を行って、ユーザーの位置を算出する処理である。位置算出処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５６】
また、記憶部６０には、データとして、地図データ６０２と、歩幅データ６０３と、センサーデータ６０４と、歩数データ６０５と、移動距離データ６０７と、移動軌跡データ６０９と、動く歩道搬送データ３１とが記憶される。
【００５７】
地図データ６０２は、位置算出処理により算出・決定した出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成するための地図情報が記憶されたデータである。
【００５８】
歩幅データ６０３は、ユーザーの歩幅が設定されたデータである。歩幅の設定は、例えば固定値を設定することとしてもよいし、ユーザーの身長等の身体的特徴に基づいて設定することとしてもよい。
【００５９】
センサーデータ６０４は、センサー部４０の検出結果のデータであり、そのデータ構成例を図６に示す。センサーデータ６０４には、センサー部４０の検出時刻６０４１（例えばミリ秒単位の時刻であり、その時間間隔は移動軌跡データ６０９の出力時刻６０９１の時間間隔より十分に短い。）と、加速度センサー４１により検出された３軸の加速度６０４３と、ジャイロセンサー４３により検出された３軸の軸回りの角速度６０４５とが対応付けて記憶される。
【００６０】
歩数データ６０５は、フィルター処理後のＺ軸の加速度のピークを計測することでカウントされるユーザーの歩数のデータである。また、移動距離データ６０７は、動く歩道の入口位置を基準として算出されるユーザーの移動距離のデータである。
【００６１】
移動軌跡データ６０９は、ユーザーの移動軌跡のデータであり、そのデータ構成例を図７に示す。移動軌跡データ６０９には、出力時刻６０９１と、出力位置６０９３と、移動速度６０９５と、移動方向６０９７と、種別６０９９とが対応付けて記憶される。
【００６２】
種別６０９９は、出力位置６０９３、移動速度６０９５及び移動方向６０９７が、動く歩道通過時に算出されたものと、通常時に算出されたものとの何れであるかを示すフラグであり、前者の場合は「歩道通過時」、後者の場合は「通常時」がそれぞれ記憶される。
【００６３】
動く歩道通過時には、ユーザーの歩行速度と動く歩道の搬送速度とを合算した速度が移動速度６０９５となる。ユーザーの歩行速度は、一歩所要時間と一歩の歩幅とから算出することができる。また、動く歩道通過時におけるユーザーの移動方向６０９７は、動く歩道の搬送方向θと等しい。
【００６４】
動く歩道搬送データ３１は、近距離無線通信部５０が乗り口発信器３から受信することで取得される動く歩道の搬送情報が格納されたデータである。
【００６５】
５．処理の流れ
図８は、記憶部６０に記憶されている位置算出プログラム６０１が処理部１０により読み出されて実行されることで、ナビゲーション装置２において実行される位置算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００６６】
位置算出処理は、処理部１０が、操作部２０を介してユーザーにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。以下の位置算出処理においては、センサー部４０の検出結果が、記憶部６０のセンサーデータ６０４に随時格納されるものとして説明する。
【００６７】
先ず、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている歩行検出プログラム６０１１を読み出して実行することで、歩行検出処理を開始する（ステップＡ１）。以後、位置算出処理が終了するまで、歩行検出処理は常時実行される。
【００６８】
図９は、歩行検出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、処理部１０は、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の各軸の出力値に対するフィルター処理を実行する（ステップＢ１）。すなわち、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４３の各軸の出力値から高周波成分を除去する処理を行う。
【００６９】
次いで、処理部１０は、フィルター処理が施された後の上下動（Ｚ軸）の加速度からピークを検出したか否かを判定し（ステップＢ３）、ピークが検出されなかった場合は（ステップＢ３；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、ピークを検出した場合は（ステップＢ３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、一歩と判定して、記憶部６０の歩数データ６０５を更新する（ステップＢ５）。
【００７０】
次いで、処理部１０は、フィルター処理後のＺ軸の加速度の前回ピークから今回ピークまでの時間を算出して、一歩所要時間とする（ステップＢ７）。そして、処理部１０は、算出した一歩所要時間の間のフィルター処理後のＺ軸回りの角速度を積分することで、当該一歩所要時間における歩行方向の変化量を算出する（ステップＢ９）。
【００７１】
その後、処理部１０は、記憶部６０の移動軌跡データ６０９に記憶されている最新の移動方向６０９７と、ステップＢ９で算出した歩行方向の変化量とを用いて、ユーザーの最新の歩行方向を更新する（ステップＢ１１）。これら一連の処理を行った後、処理部１０は、ステップＢ１に戻る。
【００７２】
図８の位置算出処理に戻って、歩行検出処理を開始すると、処理部１０は、ユーザーが搬送路に乗ったか否かの検出を行う（ステップＡ３）。ユーザーが搬送路に乗ったか否かの検出は、近距離無線通信部５０が乗り口発信器３から発信信号を受信したことを検出することにより行う。
【００７３】
そして、搬送路に乗ったことを検出した場合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、乗り口発信器３から受信した動く歩道搬送データ３１に含まれる乗り口位置３１１で、移動軌跡データ６０９の最新の出力位置６０９３をリセットする処理を行う（ステップＡ５）。リセット処理を行った後、処理部１０は、記憶部６０に記憶されている動く歩道通過時処理プログラム６０１３に従って動く歩道通過時処理を実行する（ステップＡ７）。
【００７４】
図１０は、動く歩道通過時処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、処理部１０は、受信した搬送速度３１３に単位時間を乗算して、当該単位時間における搬送路の移動距離を算出する（ステップＣ１）。ここで単位時間とは、例えば位置の出力時間間隔の１／ｎ倍（ｎ＞１）の時間として設定される時間である。例えば、位置の出力時間間隔が「１秒（１０００ミリ秒）」で「ｎ＝１００」とした場合は、単位時間として「１０ミリ秒」を設定する。
【００７５】
次いで、処理部１０は、ステップＣ１で算出した搬送路の移動距離を、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離に加算して更新する（ステップＣ３）。そして、処理部１０は、一歩を検出したか否かを判定する（ステップＣ５）。処理部１０は歩行検出処理を並列して実行しており、その結果に基づいて一歩を検出する。
【００７６】
一歩を検出しなかったと判定した場合は（ステップＣ５；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＣ９へと処理を移行する。また、一歩を検出したと判定した場合は（ステップＣ５；Ｙｅｓ）、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離に一歩の歩幅を加算して更新する（ステップＣ７）。
【００７７】
その後、処理部１０は、位置出力タイミングであるか否かを判定し（ステップＣ９）、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＣ９；Ｙｅｓ）、移動距離データ６０７に記憶されているユーザーの移動距離と、受信した搬送方向３１５とを用いて、ユーザーの位置を新たに算出し、移動軌跡データ６０９の出力位置６０９３を更新する（ステップＣ１１）。
【００７８】
そして、処理部１０は、最新の出力位置６０９３で表示部３０のナビゲーション画面の表示を更新した後（ステップＣ１３）、或いはステップＣ９において位置出力タイミングではないと判定した場合に（ステップＣ９；Ｎｏ）、ユーザーが搬送路から降りたことの検出を行う（ステップＣ１５）。具体的には、乗り口位置からのユーザーの移動距離が、受信した搬送路長３１７に達したか否かを判定する。
【００７９】
処理部１０は、動く歩道からの進出を検出するまでステップＣ１〜Ｃ１３の処理を繰り返し実行し（ステップＣ１５；Ｎｏ→Ｃ１）、動く歩道からの進出を検出した場合に（ステップＣ１５；Ｙｅｓ）、動く歩道通過時処理を終了する。
【００８０】
図８の位置算出処理に戻って、ステップＡ３において搬送路に乗ったことを検出しなかった場合は（ステップＡ３；Ｎｏ）、処理部１０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Ａ１３）。
【００８１】
そして、位置出力タイミングであると判定した場合は（ステップＡ１３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、歩行検出処理で検出した歩数及び歩行方向と、歩幅データ６０３の歩幅とを用いて、ユーザーの位置を新たに算出し、移動軌跡データ６０９の出力位置６０９３を更新する（ステップＡ１５）。そして、処理部１０は、最新の出力位置６０９３で表示部３０のナビゲーション画面の表示を更新する（ステップＣ１７）。
【００８２】
ステップＡ７又はＡ１７の処理を行った後、又は、ステップＡ１３において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Ａ１３；Ｎｏ）、処理部１０は、位置算出を終了するか否かを判定する（ステップＡ１９）。すなわち、操作部２０を介して位置算出の終了指示操作がなされたか否かを判定する。
【００８３】
そして、位置算出をまだ終了しないと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＡ３に戻り、位置算出を終了すると判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、位置算出処理を終了する。
【００８４】
６．作用効果
位置算出システム１において、ナビゲーション装置２は、動く歩道の乗り口位置に設置された乗り口発信器３からの発信信号を受信することで、ユーザーが動く歩道に乗ったことを検出する。そして、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送速度を積分し、歩行検出処理によってユーザーの一歩が検出されない場合には搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離を用いて、ユーザーの一歩が検出された場合は搬送速度を積分して得られる歩道の移動距離及びユーザーの一歩の歩幅を用いて、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの移動距離を算出する。
【００８５】
また、ナビゲーション装置２は、乗り口発信器３から受信した動く歩道の乗り口位置でナビゲーション画面に表示させる出力位置をリセットする。そして、乗り口位置を基準としてユーザーの移動距離を算出し、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送方向を併せて用いて、ユーザーの位置を算出する。そして、乗り口位置を基準として算出した移動距離が、乗り口発信器３から受信した動く歩道の搬送路長に達した場合に、ユーザーが動く歩道から降りたことを検出する。
【００８６】
上下動の加速度の検出結果を用いた歩行検出によってユーザーの一歩が検出されない場合は、ユーザーは動く歩道上で静止していることが想定されるため、動く歩道の搬送速度を積分した結果を用いて移動距離を算出することが適切である。他方、ユーザーの一歩が検出された場合は、ユーザーは動く歩道上で歩行していることが想定されるため、動く歩道の搬送速度を積分した結果に加えて、ユーザーの一歩の歩幅も用いて移動距離を算出することが適切である。その上で、動く歩道の乗り口位置を基準として移動距離を算出することで、動く歩道の搬送路上におけるユーザーの位置を正確に求めることが可能となる。
【００８７】
７．変形例
７−１．電子機器
本発明は、ナビゲーション装置の他にも、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、歩数計や腕時計等についても同様に適用可能である。
【００８８】
７−２．降り口発信器
上述した実施形態では、動く歩道の乗り口位置にのみ発信器を設置する場合について説明したが、動く歩道の乗り口位置ばかりでなく、動く歩道の降り口位置にも発信器を設置することとしてもよい。
【００８９】
図１１は、この場合における位置算出システムのシステム構成の概略を示す図である。図１１（Ａ）の位置算出システムでは、動く歩道の乗り口位置に乗り口発信器３が設置されているとともに、動く歩道の降り口位置に降り口発信器４が設置されている。
【００９０】
乗り口発信器３は、図１１（Ｂ）に示すように、乗り口位置３１１と、搬送速度３１３と、搬送方向３１５とを含む動く歩道搬送データ３３を記憶している。上述した実施形態では、ユーザーが搬送路から降りたことを検出するために搬送路長３１７が必要であったが、ここでは不要であるため、動く歩道搬送データ３３からは搬送路長３１７を除外している。図１（Ｂ）の動く歩道搬送データ３１とはデータ構成が異なるため、図１１（Ｂ）では符号を変えて動く歩道搬送データ３３としている。
【００９１】
降り口発信器４は、ユーザーが動く歩道の降り口に到来したことをナビゲーション装置２に通知することを目的として設置される発信装置である。降り口発信器４は、図１１（Ｃ）に示すように、ユーザーが降り口に到来した旨の降り口情報として、降り口位置４１１（降り口位置の位置座標）を記憶している。そして、降り口位置４１１を発信信号に含めて発信する。
【００９２】
ナビゲーション装置２を装着したユーザーが動く歩道の降り口に差し掛かると、ナビゲーション装置２は、降り口発信器４の発信信号を受信する。すると、ナビゲーション装置２は、ユーザーが搬送路から降りたことを検出し、実行中の動く歩道通過時処理を終了する。この場合には、乗り口発信器３と降り口発信器４とが位置算出支援システムとなる。
【００９３】
７−３．人間用搬送機器
上述した実施形態では、動く歩道に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、他の人間用輸送機器にも適用可能である。例えば、エスカレーターについても本発明を同様に適用可能である。
【００９４】
この場合は、エスカレーターの乗り口位置に乗り口発信器を設置する。乗り口発信器には、エスカレーターの搬送情報を記憶させておく。但し、エスカレーターは傾斜しているため、搬送方向として、水平面におけるエスカレーターの搬送方向「θ」に加えて、エスカレーターの傾斜角度「φ」も記憶させておく。そして、これらの搬送情報を乗り口発信器に発信させる。
【００９５】
ナビゲーション装置２は、乗り口発信器から信号を受信することで、歩行者がエスカレーターの搬送路に乗ったことを検出する。そして、上述した実施形態と同様に、乗り口発信器から取得したエスカレーターの搬送情報を用いて移動距離を算出する。この際、エスカレーターの傾斜角度「φ」も加味してユーザーの移動距離を算出する。
【００９６】
なお、前述したように、エスカレーターの降り口位置に降り口発信器を配置し、降り口発信器から発信信号を受信することで、歩行者がエスカレーターの搬送路から降りたことを検出することとしてもよい。
【００９７】
７−４．発信器を用いない構成
人間用搬送機器の乗り口位置や降り口位置に発信器を設置することなく、人間用搬送機器にユーザーが乗った際の位置算出を実現することも可能である。
【００９８】
この場合は、人間用搬送機器毎の搬送情報を記憶したデータベースをナビゲーション装置２に記憶させておく。例えば、図１２に示すように、人間用搬送機器が設置されている場所（駅や空港、ショッピングモールなど）と対応付けて、当該人間用搬送機器の搬送情報を記憶した人間用搬送機器データ６１１を蓄積したデータベースを生成する。図１２の人間用搬送機器データ６１１では、人間用搬送機器の設置場所６１１１と対応付けて、乗り口位置６１１２と、降り口位置６１１３と、搬送速度６１１４と、搬送方向６１１５と、搬送路長６１１６が記憶されている。
【００９９】
ナビゲーション装置２は、所定の測位演算を行ってユーザーの位置を算定する。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）に代表される衛星測位システムを利用した測位演算を行ってもよいし、上述した実施形態のように歩行検出処理の結果を用いて測位演算を行ってもよい。そして、ナビゲーション装置２は、測位演算により算定したユーザーの位置と、地図データ６０２とを照査して、何れかの人間用搬送機器の乗り口位置６１１３にユーザーが位置しているか否かを判定する。そして、肯定判定された場合は、ユーザーが位置している乗り口位置６１１３に対応付けられた人間用搬送機器データ６１１を読み出し、読み出した人間用搬送機器データ６１１を用いて位置算出を行う。
【０１００】
７−５．乗降検出
ユーザーの搬送路の乗降検出を次のように行ってもよい。すなわち、上記と同様に所定の測位演算を行ってユーザーの位置を算定する。そして、算定したユーザーの位置と、人間用搬送機器の乗り口位置や降り口位置とを照合することにより乗降検出を行う。
【０１０１】
図１３は、この場合における乗り降りの検出の説明図であり、人間用搬送機器を上方から俯瞰した図を示している。例えば、人間用搬送機器の乗り口位置を含む所定範囲の領域を進入判定領域として定めておく。図１３では、乗り口位置を中心とする矩形領域を進入判定領域とする場合を図示している。
【０１０２】
ナビゲーション装置２は、測位演算により算定したユーザーの位置が進入判定領域に含まれる、或いは、算定位置を結んだ移動軌跡が進入判定領域に差し掛かったと判定した場合に、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路に乗ったものと判定する。
【０１０３】
同様に、人間用搬送機器の降り口位置を含む所定範囲の領域（例えば図１３の矩形領域）を進出判定領域として定めておき、測位演算により算定したユーザーの位置或いは移動軌跡が進出判定領域に差し掛かったか否かを判定することによって、ユーザーが人間用搬送機器の搬送路から降りたことを検出してもよい。
【０１０４】
７−６．方位センサー
上述した実施形態では、ジャイロセンサーの検出結果に基づいてユーザーの歩行方向を推測するものとして説明したが、地磁気センサーなどの方位センサーをセンサー部４０に具備させておき、方位センサーからユーザーの歩行方向を取得してもよい。
【０１０５】
７−７．センサー部のキャリブレーション
センサー部４０に対するキャリブレーション（センサーの更正処理）を所定のタイミングで行い、キャリブレーションされたセンサー部４０の検出結果に基づいて歩行検出を行ってもよい。キャリブレーションは、例えば、センサーのゼロ点バイアスやスケールファクターといった誤差パラメーター値を公知の手法により算出し、算出した誤差パラメーター値で検出結果を補正することにより行う。
【０１０６】
キャリブレーションを行うタイミングとしては、例えば電源投入時のタイミングや所定の時間間隔が経過したタイミング、ユーザーによりキャリブレーションの指示操作がなされたタイミング、温度変化が一定以上生じたタイミング等とすることができる。キャリブレーションされたセンサー部４０の検出結果を用いることで、歩行検出の正確性を向上させることができる。
【０１０７】
７−８．歩行検出及び歩行方向推測
上述した実施形態では、フィルター処理を施した後の上下動の加速度に基づいてユーザーの一歩を検出するものとして説明した。検出の精度は低下する可能性があるが、フィルター処理を施さずに、検出された上下動の加速度そのものに基づいてユーザーの一歩を検出してもよい。また、歩行方向の推測についても同様に、フィルター処理を施さない角速度そのものに基づいてユーザーの歩行方向を推測してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 位置算出システム、 ２ ナビゲーション装置、 ３ 乗り口発信器、 ４ 降り口発信器、 １０ 処理部、 ２０ 操作部、 ３０ 表示部、 ４０ センサー部、 ４１ 加速度センサー、 ４３ ジャイロセンサー、 ５０ 近距離無線通信部、 ６０ 記憶部、 ７０ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を算出する位置算出方法であって、
前記人間用搬送機器の搬送速度を積分することと、
前記ユーザーの一歩を検出することと、
前記ユーザーの一歩が検出されない場合には前記積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には前記積分の結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出することと、
少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することと、
を含む位置算出方法。
【請求項２】
前記乗り口には、前記乗り口の位置、前記搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を発信する発信器が設置されており、
前記搬送情報を受信することを更に含み、
前記積分することは、前記受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、
前記位置を算出することは、前記受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、
請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項３】
前記発信器は、前記搬送路の長さを前記搬送情報に更に含めて発信しており、
前記移動距離が前記受信した搬送情報に含まれる前記搬送路の長さに達した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、
請求項２に記載の位置算出方法。
【請求項４】
前記降り口には、降り口に到来した旨の降り口情報を発信する降り口発信器が設置されており、
前記降り口情報を受信した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項５】
前記搬送路上に位置するか否かに関わらず、所定の測位演算を行って前記ユーザーの位置を算定することと、
乗り口の位置、搬送速度及び搬送方向を少なくとも含む搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、前記ユーザーが乗った前記人間用搬送機器の搬送情報を前記算定された位置に基づいて読み出すことと、
を更に含み、
前記積分することは、前記読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、
前記位置を算出することは、前記読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、
請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項６】
前記人間用搬送機器は、動く歩道又はエスカレーターである、
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】
ユーザーの位置を算出する位置算出装置であって、
乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗ったことを検出する検出部と、
前記人間用搬送機器の搬送速度を積分する積分部と、
前記ユーザーの一歩を検出する歩行検出部と、
前記歩行判定部による一歩の検出がなされない場合には前記積分部の積分結果を用いて、一歩の検出がなされた場合には前記積分部の積分結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記検出部による検出がなされた場合に、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とを用いて前記ユーザーの前記搬送路上の位置を算出する位置算出部と、
を備えた位置算出装置。
【請求項１】
乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗った際のユーザーの位置を算出する位置算出方法であって、
前記人間用搬送機器の搬送速度を積分することと、
前記ユーザーの一歩を検出することと、
前記ユーザーの一歩が検出されない場合には前記積分の結果を用いて、一歩が検出された場合には前記積分の結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出することと、
少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することと、
を含む位置算出方法。
【請求項２】
前記乗り口には、前記乗り口の位置、前記搬送速度、及び、搬送方向を少なくとも含む搬送情報を発信する発信器が設置されており、
前記搬送情報を受信することを更に含み、
前記積分することは、前記受信した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、
前記位置を算出することは、前記受信した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、
請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項３】
前記発信器は、前記搬送路の長さを前記搬送情報に更に含めて発信しており、
前記移動距離が前記受信した搬送情報に含まれる前記搬送路の長さに達した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、
請求項２に記載の位置算出方法。
【請求項４】
前記降り口には、降り口に到来した旨の降り口情報を発信する降り口発信器が設置されており、
前記降り口情報を受信した場合に、前記ユーザーが前記搬送路から降りたことを検出することを更に含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の位置算出方法。
【請求項５】
前記搬送路上に位置するか否かに関わらず、所定の測位演算を行って前記ユーザーの位置を算定することと、
乗り口の位置、搬送速度及び搬送方向を少なくとも含む搬送情報を人間用搬送機器毎に記憶した記憶部から、前記ユーザーが乗った前記人間用搬送機器の搬送情報を前記算定された位置に基づいて読み出すことと、
を更に含み、
前記積分することは、前記読み出した搬送情報に含まれる搬送速度を積分することであり、
前記位置を算出することは、前記読み出した搬送情報に含まれる乗り口の位置及び搬送方向と、前記移動距離とを用いて前記ユーザーの位置を算出することである、
請求項１に記載の位置算出方法。
【請求項６】
前記人間用搬送機器は、動く歩道又はエスカレーターである、
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】
ユーザーの位置を算出する位置算出装置であって、
乗り口から降り口に至る搬送路上において歩行可能に人間を搬送する人間用搬送機器の前記搬送路にユーザーが乗ったことを検出する検出部と、
前記人間用搬送機器の搬送速度を積分する積分部と、
前記ユーザーの一歩を検出する歩行検出部と、
前記歩行判定部による一歩の検出がなされない場合には前記積分部の積分結果を用いて、一歩の検出がなされた場合には前記積分部の積分結果及び前記一歩の歩幅を用いて、前記搬送路上における前記ユーザーの移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記検出部による検出がなされた場合に、少なくとも前記乗り口の位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とを用いて前記ユーザーの前記搬送路上の位置を算出する位置算出部と、
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２１５１０６（Ｐ２０１１−２１５１０６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５８３１（Ｐ２０１０−８５８３１）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【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２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【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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