地磁気センサを用いて歩行者の端末所持状態を判別する携帯端末、プログラム及び方法
【課題】端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる携帯端末、プログラム及び方法を提供する。
【解決手段】携帯端末は、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段とを有する。変動量算出手段は、地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、正規化された地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、その変動量Ｃにおける所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段とを有する。
【解決手段】携帯端末は、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段とを有する。変動量算出手段は、地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、正規化された地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、その変動量Ｃにおける所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気センサを用いて歩行者の端末所持状態を判別する携帯端末、プログラム及び方法に関する。特に、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサ及び方位センサを用いて、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術がある。自律航法技術は、ＧＰＳ(Global Positioning System)技術と組み合わされて、主にカーナビゲーションシステム(Car Navigation System)に利用されている。カーナビゲーションシステムは、自動車の運転者に対して、正確な進行方向及び現在位置と、目的地への走行経路案内とを、ディスプレイに表示する。
【０００３】
カーナビゲーションシステムは、ＧＰＳによって測位した現在位置情報を、車速パルス又はジャイロのような自律航法技術によって補正する。また、道路地図情報を必要に応じて読み出し、現在の走行経路が道路上と一致するように、進行方向及び現在位置を補正する（投影法によるマップマッチング技術、例えば特許文献１参照）。これにより、センサの誤差によって、現在位置が、道路上でない位置になることを防ぐことができる。
【０００４】
これに対し、このようなナビゲーション技術を、歩行者の所持する携帯端末に適応したシステムもある。具体的には、検出した歩行者の「歩数」と、その歩行者の「歩幅」とを用いて、始点からの累積的な現在位置を導出する（例えば特許文献２参照）。自律航法技術を歩行者に適応した場合、水平方向の移動以外の加速度成分も検出される。従って、測定される距離は、単純に加速度センサの出力を積分するのではなく、歩数及び歩幅から導出される。
【０００５】
「歩数」は、携帯端末内の加速度センサによって検出された軸毎の加速度を二乗和の平方根とし（√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)）、そのピーク−ピーク間を１歩として検出する（例えば特許文献３参照）。「歩幅」は、利用者が予め設定するか、若しくは利用者の身長から判別する。又は、他の技術によれば、歩行者に規定距離を歩行させることによって、その歩幅をキャリブレーションする技術もある（例えば非特許文献１参照）。
【０００６】
「進行方向」は、「方位センサ」によって検出される。方位センサとしては、一般に「地磁気センサ」が用いられる。この地磁気センサを用いて、端末の鉛直方向（端末姿勢）を決定した後に、鉛直方向加速度と進行方向加速度との関係を利用して進行方向を決定する技術もある（例えば特許文献４参照）。これに対し、端末姿勢が一定していなくても、歩行者の腕振りの特徴から進行方向を決定する技術もある（例えば非特許文献２参照）。また、進行方向に交差点を介して複数の道路が存在する場合、その交差点を、現在位置とする技術もある（例えば特許文献５参照）。
【０００７】
更に、自律航法技術を用いた現在位置の決定について、センサデータの累積的誤差の影響を防ぐために、交差点での右折左折を検出した際に、その交差点を、現在位置の特定のための始点とする技術もある（例えば特許文献６参照）。即ち、方向転換が検出される毎に、センサデータの累積的誤差がリセットされることなり、その後の現在位置の特定に、先の累積的誤差が影響しない。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−０６１４０８号公報
【特許文献２】特開平９−０８９５８４号公報
【特許文献３】特開２００５−０３８０１８号公報
【特許文献４】特開２００８−０３９６１９号公報
【特許文献５】特開平３−０９９３９９号公報
【特許文献６】特開昭６３−０１１８１３号公報
【非特許文献１】「Nike＋iPodユーザーズガイド」、第２７頁、「online」、［平成２０年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://manuals.info.apple.com/ja/nikeipod_users_guide.pdf＞
【非特許文献２】上坂大輔、岩本健嗣、村松茂樹、西山智、「携帯電話における加速度・地磁気センサを用いた位置取得システム」、マルチメディア、分散、協調とモバイルシンポジウム論文集, pp.761-767、２００８年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４に記載された第１の進行方向決定技術によれば、端末姿勢を決定した後で、歩行者の進行方向を決定する。即ち、進行方向を決定する一定時間について、端末姿勢が変動しないことを前提としている。一方で、非特許文献２に記載された第２の進行方向決定技術によれば、歩行者によって携帯端末が手持ちされた状態で、その腕振りの特徴から歩行者の進行方向が決定される。即ち、進行方向を決定する一定時間について、端末姿勢が腕振りによって変動していることを前提としている。
【００１０】
しかしながら、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを使い分けるには、例えばユーザが端末姿勢状態を予め設定しておく必要があった。
【００１１】
そこで、本発明は、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる携帯端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、変動量算出手段は、
時間経過に応じて地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、
正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、
地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段と
を有することも好ましい。
【００１４】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
正規化手段は、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出し、
地磁気ベクトル変動量算出手段は、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって地磁気ベクトル変動量Ｃを算出し、
移動平均変動量算出手段は、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって移動平均変動量Ｃａを算出することも好ましい。
【００１５】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
３軸の加速度ベクトルを出力する加速度センサと、
地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する第１の進行方位算出手段と
地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する第２の進行方位算出手段と
を更に有し、
姿勢状態判別手段によって、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定手段によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定手段によって進行方位が算出されることも好ましい。
【００１６】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末における姿勢状態判別方法であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する第１のステップと、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する第２のステップと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、歩行者による携帯端末の所持状態を表す説明図である。
【００２１】
図１（ａ）によれば、歩行者は、携帯端末を手持ちにし、その手を前後に振りながら歩行している。このような一般的な歩行態様を横方向から見れば、携帯端末の位置は、円弧を描きながら振り子状に前後に変動している。また、進行方向から見れば、携帯端末の位置は、上下に変動している。
【００２２】
また、図１（ａ）によれば、歩行者及び携帯端末に対しては、地磁気が到来している。歩行者が、端末を一定の姿勢で保持し、一方向に真っ直ぐ進行している限り、その地磁気のセンサ座標系における到来方向は同じである。しかしながら、歩行者は、手持ちにした携帯端末を前後に振るために、その腕振りに応じて、地磁気の到来方向が、曲線を描いて変動する。この曲線の変動は、携帯端末に搭載された地磁気センサによって検出される。即ち、ある時点の地磁気ベクトルに対する直前の地磁気ベクトルからの変動である「地磁気ベクトル変動量」が検出される。
【００２３】
図１（ｂ）によれば、歩行者は、携帯端末を、胸ポケットに挿入した状態で所持している。この場合、端末の姿勢が変動しないために、地磁気の到来方向も殆ど変動しない。
【００２４】
そこで、本発明は、地磁気到来方向の変動を検出することによって、端末姿勢が変動しない所持状態であるか、又は端末姿勢が変動する手持ち状態であるかを判別する。
【００２５】
図２は、本発明の携帯端末における機能構成図である。
【００２６】
図２によれば、携帯端末１は、プロセッサ・メモリ１０と、地磁気センサ１１と、加速度センサ１２と、ＧＰＳ部１３と、地図情報記憶部１４と、ディスプレイ部１５とを有する。
【００２７】
地磁気センサ１１は、３軸方向（前後方向、左右方向及び上下方向）の地磁気の方向を測定する。地磁気センサ１１は、ホール素子を分離し、分離したホール素子からそれぞれ検出された値を出力する。
【００２８】
加速度センサ１２は、加速度、即ち単位時間当たりの速度の変化を検出する。携帯端末の傾きを検出することができる３軸タイプの場合、３次元の加速度を検出でき、地球の重力（静的加速度）の計測にも対応できる。
【００２９】
ＧＰＳ部１３は、基準の現在位置となる緯度経度情報を測位する。測位された現在位置を基準点として、歩行者の現在位置を、歩数、歩幅及び進行方向によって積算することができる。
【００３０】
地図情報記憶部１４は、例えば道路地図のような走行経路を表す地図情報を記憶する。また、ディスプレイ部１５は、プロセッサ・メモリ１０から出力された進行方向及び現在位置を、地図情報と共に表示する。これにより、歩行者に対してナビゲーション機能を提供する。
【００３１】
プロセッサ・メモリ１０は、歩行タイミング決定部１０１と、進行方向決定部１０２と、方向転換判定部１０３と、歩幅決定部１０４と、移動量積算部１０５と、現在位置決定部１０６として機能するようなプログラムを実行する。
【００３２】
ここで、本発明の特徴となる進行方向決定部１０２について、詳細に説明する。進行方向決定部１０２は、変動量算出部１０２１と、姿勢状態判別部１０２２と、第１の進行方位決定部１０２３と、第２の進行方位決定部１０２４とを有する。
【００３３】
変動量算出部１０２１は、時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する。ここで、変動量算出部１０２１は、正規化部１０２１１と、地磁気ベクトル変動量算出部１０２１２と、移動平均変動量算出部１０２１３とを有する。
【００３４】
正規化部１０２１１は、時間経過に応じて地磁気ベクトルを正規化する。具体的には、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出する。
【００３５】
地磁気ベクトル変動量算出部１０２１２は、正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する。具体的には、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する。Ｃは、第０の時点の正規化地磁気ベクトルと第１の時点の正規化地磁気ベクトルとからなる角の余弦となる。
【００３６】
移動平均変動量算出部１０２１３は、地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する。具体的には、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって移動平均変動量Ｃａを算出する。
【００３７】
姿勢状態判別部１０２２は、変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する。ここで、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定部１０２３によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定部１０２４によって進行方位が算出される。
【００３８】
第１の進行方位決定部１０２３は、地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する。例えば特許文献４に記載された技術を実行する。
【００３９】
第２の進行方位決定部１０２４は、地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する。例えば非特許文献２に記載された技術を実行する。
【００４０】
図３は、端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）における数値例である。また、図４は、端末姿勢不変動状態における数値例である。
【００４１】
図３及び図４によれば、観測値としての地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）と、正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）と、地磁気ベクトル変動量Ｃと、移動平均変動量Ｃａとが表されている。ここで、移動平均変動量Ｃａは、ｎ個のベクトルの平均である。図３及び図４によれば、ｎ＝１６で設定されており、例えば地磁気センサの１秒分のサンプル数であってもよい。
【００４２】
端末姿勢変動状態にある図３によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９７４０７である。また、端末姿勢不変動状態にある図４によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９９９７６である。
【００４３】
ここで、算出された移動平均変動量Ｃａと、所定閾値と比較することによって、端末所持状態を判別することができる。
Ｃａ＜閾値：端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）
Ｃａ≧閾値：端末姿勢不変動状態
【００４４】
例えば、閾値＝０．９９７１９と設定したとする。
図３によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９７４０７ ＜ 閾値＝０．９９７１９ であるので、端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）と判別される。
図４によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９９９７６ ≧ 閾値＝０．９９７１９ であるので、端末姿勢不変動状態と判別される。
【００４５】
次に、第２の進行方位決定部１０２４について、簡単に説明する。第２の進行方位決定部１０２４は、例えば非特許文献２に記載された技術を実行する。第２の進行方位決定部１０２４は、歩行基準ベクトル算出部と、方位基準ベクトル算出部と、方位角算出部とを有する。
【００４６】
歩行基準ベクトル算出部は、腕振り運動に基づく加速度面に対する法線ベクトルとなる歩行基準ベクトルＵを算出する。方位基準ベクトル算出部は、加速度データ及び地磁気データから、重力ベクトルと、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルとを導出し、重力ベクトル及び地磁気ベクトルの方位基準面に対する法線ベクトルとなる方位基準ベクトルＰを算出する。方位角算出部は、歩行基準ベクトルＵ及び方位基準ベクトルＰに基づいて、進行方向の方位角θを算出する。具体的には、方位基準ベクトルＰ及び歩行基準ベクトルＵを用いて、内積とノルム（ベクトルの大きさ）積から、両ベクトルのなす角αを以下の式によって算出する。
α＝arccos（(Ｐ・Ｕ)／(|Ｐ||Ｕ|)）
また、方位基準ベクトルＰ及び歩行基準ベクトルＵの外積ベクトル（Ｐ×Ｕ）と、重力ベクトルＧとのなす角βを算出する。そして、方位角θを、α及びβから以下の式によって算出する。
ｃｏｓβ≧０：θ＝α
ｃｏｓβ＜０：θ＝３６０−α
【００４７】
図５は、第２の進行方向決定部における歩行基準ベクトル及び方位基準ベクトルを表す説明図である。
【００４８】
図５（ａ）によれば、加速度センサから得られた３軸の加速度データ（ｘ、ｙ、ｚ）と、地磁気センサから得られた３軸の地磁気データ（ｘ、ｙ、ｚ）とが、３次元座標系にプロットされている。
【００４９】
これに対し、図５（ｂ）によれば、異なる端末位置で測定された加速度データのプロットから、加速度面が検出される。そして、加速度面（歩行者の進行方向）に対する右方（又は左方）を示すベクトルを、「歩行基準ベクトル」とする。また、図５（ｂ）によれば、歩行者は、南から到来している地磁気に対して、方位角θの方向へ歩行している。このとき、重力方向を示す加速度ベクトルと、北方向を示す地磁気ベクトルとから、方位基準面を検出することができる。そして、東方（又は西方）を示すベクトルを、「方位基準ベクトル」とする。図５（ｂ）によれば、携帯端末を手持ちした歩行者による腕振り動作に応じて、進行方向右方に「歩行基準ベクトル」が検出でき、東方向に「方位基準ベクトル」が検出できる。本発明によれば、歩行基準ベクトル及び方向基準ベクトルに基づいて、方位角θを算出することができる。
【００５０】
尚、図２に表された携帯端末１における他の機能構成部について更に説明する。
【００５１】
歩行タイミング決定部１０１は、加速度センサ１２から出力された加速度データ列を、所定時間毎、例えば歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の、加速度データに分割する。例えば、合成加速度の変化、即ち移動時の揺れ具合から歩数を算出することもできる。
【００５２】
進行方向決定部１０２は、所定時間毎に、地磁気センサ１１からの地磁気データと、加速度センサ１２からの加速度データと、歩行タイミング決定部１０１からの歩行タイミングデータから、進行方向を決定する。本発明は、この進行方向決定部１０２における進行方向の特定方法に基づく。
【００５３】
方向転換判定部１０３は、進行方向決定部１０２から進行方向のデータを受け取る。方向転換判定部１０３は、メモリを有し、進行方向のデータを時間経過に応じて記憶する。そして、方向転換判定部１０３は、メモリに記憶された一定の時間範囲の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する。
【００５４】
歩幅決定部１０４は、歩行タイミング決定部１０１から１歩分の加速度データを受け取り、１歩毎の歩幅を決定する。決定された歩幅は、移動量積算部１０５へ出力される。尚、歩幅決定部１０４は、その歩幅の情報を方向転換判定部１０３にも出力する。
【００５５】
移動量積算部１０５は、進行方向決定部１０２から進行方向の情報を受け取り、歩幅決定部１０４から歩幅の情報を受け取る。そして、移動量積算部１０５は、１歩分の進行方向及び歩幅を積算する。現在位置決定部１０６は、地図情報記憶部１４から地図情報を取得し、積算された移動量から現在位置を特定する。現在位置決定部１０６は、方向転換判定部１０３が方向転換したと判定すれば、地図情報における近傍の交差点の位置を現在位置として決定する。また、方向転換していないと判定すれば（直進したと判定すれば）、マップマッチングによって投影された位置を、現在位置として決定する。
【００５６】
以上、詳細に説明したように、本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる。
【００５７】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】歩行者による携帯端末の所持状態を表す説明図である。
【図２】本発明の携帯端末における機能構成図である。
【図３】端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）における数値例である。
【図４】端末姿勢不変動状態における数値例である。
【図５】第２の進行方向決定部における歩行基準ベクトル及び方位基準ベクトルを表す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 携帯端末
１０ プロセッサ・メモリ
１０１ 歩行タイミング決定部
１０２ 進行方向決定部
１０２１ 変動量算出部
１０２１１ 正規化部
１０２１２ 地磁気ベクトル変動量算出部
１０２１３ 移動平均変動量算出部
１０２２ 姿勢状態判別部
１０２３ 第１の進行方位決定部
１０２４ 第２の進行方位決定部
１０３ 方向転換判定部
１０４ 歩幅決定部
１０５ 移動量積算部
１０６ 現在位置決定部
１１ 地磁気センサ
１２ 加速度センサ
１３ ＧＰＳ部
１４ 地図情報記憶部
１５ ディスプレイ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気センサを用いて歩行者の端末所持状態を判別する携帯端末、プログラム及び方法に関する。特に、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサ及び方位センサを用いて、進行方向及び現在位置をリアルタイムに導出する自律航法技術がある。自律航法技術は、ＧＰＳ(Global Positioning System)技術と組み合わされて、主にカーナビゲーションシステム(Car Navigation System)に利用されている。カーナビゲーションシステムは、自動車の運転者に対して、正確な進行方向及び現在位置と、目的地への走行経路案内とを、ディスプレイに表示する。
【０００３】
カーナビゲーションシステムは、ＧＰＳによって測位した現在位置情報を、車速パルス又はジャイロのような自律航法技術によって補正する。また、道路地図情報を必要に応じて読み出し、現在の走行経路が道路上と一致するように、進行方向及び現在位置を補正する（投影法によるマップマッチング技術、例えば特許文献１参照）。これにより、センサの誤差によって、現在位置が、道路上でない位置になることを防ぐことができる。
【０００４】
これに対し、このようなナビゲーション技術を、歩行者の所持する携帯端末に適応したシステムもある。具体的には、検出した歩行者の「歩数」と、その歩行者の「歩幅」とを用いて、始点からの累積的な現在位置を導出する（例えば特許文献２参照）。自律航法技術を歩行者に適応した場合、水平方向の移動以外の加速度成分も検出される。従って、測定される距離は、単純に加速度センサの出力を積分するのではなく、歩数及び歩幅から導出される。
【０００５】
「歩数」は、携帯端末内の加速度センサによって検出された軸毎の加速度を二乗和の平方根とし（√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)）、そのピーク−ピーク間を１歩として検出する（例えば特許文献３参照）。「歩幅」は、利用者が予め設定するか、若しくは利用者の身長から判別する。又は、他の技術によれば、歩行者に規定距離を歩行させることによって、その歩幅をキャリブレーションする技術もある（例えば非特許文献１参照）。
【０００６】
「進行方向」は、「方位センサ」によって検出される。方位センサとしては、一般に「地磁気センサ」が用いられる。この地磁気センサを用いて、端末の鉛直方向（端末姿勢）を決定した後に、鉛直方向加速度と進行方向加速度との関係を利用して進行方向を決定する技術もある（例えば特許文献４参照）。これに対し、端末姿勢が一定していなくても、歩行者の腕振りの特徴から進行方向を決定する技術もある（例えば非特許文献２参照）。また、進行方向に交差点を介して複数の道路が存在する場合、その交差点を、現在位置とする技術もある（例えば特許文献５参照）。
【０００７】
更に、自律航法技術を用いた現在位置の決定について、センサデータの累積的誤差の影響を防ぐために、交差点での右折左折を検出した際に、その交差点を、現在位置の特定のための始点とする技術もある（例えば特許文献６参照）。即ち、方向転換が検出される毎に、センサデータの累積的誤差がリセットされることなり、その後の現在位置の特定に、先の累積的誤差が影響しない。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−０６１４０８号公報
【特許文献２】特開平９−０８９５８４号公報
【特許文献３】特開２００５−０３８０１８号公報
【特許文献４】特開２００８−０３９６１９号公報
【特許文献５】特開平３−０９９３９９号公報
【特許文献６】特開昭６３−０１１８１３号公報
【非特許文献１】「Nike＋iPodユーザーズガイド」、第２７頁、「online」、［平成２０年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://manuals.info.apple.com/ja/nikeipod_users_guide.pdf＞
【非特許文献２】上坂大輔、岩本健嗣、村松茂樹、西山智、「携帯電話における加速度・地磁気センサを用いた位置取得システム」、マルチメディア、分散、協調とモバイルシンポジウム論文集, pp.761-767、２００８年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４に記載された第１の進行方向決定技術によれば、端末姿勢を決定した後で、歩行者の進行方向を決定する。即ち、進行方向を決定する一定時間について、端末姿勢が変動しないことを前提としている。一方で、非特許文献２に記載された第２の進行方向決定技術によれば、歩行者によって携帯端末が手持ちされた状態で、その腕振りの特徴から歩行者の進行方向が決定される。即ち、進行方向を決定する一定時間について、端末姿勢が腕振りによって変動していることを前提としている。
【００１０】
しかしながら、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを使い分けるには、例えばユーザが端末姿勢状態を予め設定しておく必要があった。
【００１１】
そこで、本発明は、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる携帯端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、変動量算出手段は、
時間経過に応じて地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、
正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、
地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段と
を有することも好ましい。
【００１４】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
正規化手段は、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出し、
地磁気ベクトル変動量算出手段は、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって地磁気ベクトル変動量Ｃを算出し、
移動平均変動量算出手段は、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって移動平均変動量Ｃａを算出することも好ましい。
【００１５】
本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
３軸の加速度ベクトルを出力する加速度センサと、
地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する第１の進行方位算出手段と
地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する第２の進行方位算出手段と
を更に有し、
姿勢状態判別手段によって、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定手段によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定手段によって進行方位が算出されることも好ましい。
【００１６】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末における姿勢状態判別方法であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する第１のステップと、
変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する第２のステップと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、歩行者による携帯端末の所持状態を表す説明図である。
【００２１】
図１（ａ）によれば、歩行者は、携帯端末を手持ちにし、その手を前後に振りながら歩行している。このような一般的な歩行態様を横方向から見れば、携帯端末の位置は、円弧を描きながら振り子状に前後に変動している。また、進行方向から見れば、携帯端末の位置は、上下に変動している。
【００２２】
また、図１（ａ）によれば、歩行者及び携帯端末に対しては、地磁気が到来している。歩行者が、端末を一定の姿勢で保持し、一方向に真っ直ぐ進行している限り、その地磁気のセンサ座標系における到来方向は同じである。しかしながら、歩行者は、手持ちにした携帯端末を前後に振るために、その腕振りに応じて、地磁気の到来方向が、曲線を描いて変動する。この曲線の変動は、携帯端末に搭載された地磁気センサによって検出される。即ち、ある時点の地磁気ベクトルに対する直前の地磁気ベクトルからの変動である「地磁気ベクトル変動量」が検出される。
【００２３】
図１（ｂ）によれば、歩行者は、携帯端末を、胸ポケットに挿入した状態で所持している。この場合、端末の姿勢が変動しないために、地磁気の到来方向も殆ど変動しない。
【００２４】
そこで、本発明は、地磁気到来方向の変動を検出することによって、端末姿勢が変動しない所持状態であるか、又は端末姿勢が変動する手持ち状態であるかを判別する。
【００２５】
図２は、本発明の携帯端末における機能構成図である。
【００２６】
図２によれば、携帯端末１は、プロセッサ・メモリ１０と、地磁気センサ１１と、加速度センサ１２と、ＧＰＳ部１３と、地図情報記憶部１４と、ディスプレイ部１５とを有する。
【００２７】
地磁気センサ１１は、３軸方向（前後方向、左右方向及び上下方向）の地磁気の方向を測定する。地磁気センサ１１は、ホール素子を分離し、分離したホール素子からそれぞれ検出された値を出力する。
【００２８】
加速度センサ１２は、加速度、即ち単位時間当たりの速度の変化を検出する。携帯端末の傾きを検出することができる３軸タイプの場合、３次元の加速度を検出でき、地球の重力（静的加速度）の計測にも対応できる。
【００２９】
ＧＰＳ部１３は、基準の現在位置となる緯度経度情報を測位する。測位された現在位置を基準点として、歩行者の現在位置を、歩数、歩幅及び進行方向によって積算することができる。
【００３０】
地図情報記憶部１４は、例えば道路地図のような走行経路を表す地図情報を記憶する。また、ディスプレイ部１５は、プロセッサ・メモリ１０から出力された進行方向及び現在位置を、地図情報と共に表示する。これにより、歩行者に対してナビゲーション機能を提供する。
【００３１】
プロセッサ・メモリ１０は、歩行タイミング決定部１０１と、進行方向決定部１０２と、方向転換判定部１０３と、歩幅決定部１０４と、移動量積算部１０５と、現在位置決定部１０６として機能するようなプログラムを実行する。
【００３２】
ここで、本発明の特徴となる進行方向決定部１０２について、詳細に説明する。進行方向決定部１０２は、変動量算出部１０２１と、姿勢状態判別部１０２２と、第１の進行方位決定部１０２３と、第２の進行方位決定部１０２４とを有する。
【００３３】
変動量算出部１０２１は、時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する。ここで、変動量算出部１０２１は、正規化部１０２１１と、地磁気ベクトル変動量算出部１０２１２と、移動平均変動量算出部１０２１３とを有する。
【００３４】
正規化部１０２１１は、時間経過に応じて地磁気ベクトルを正規化する。具体的には、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出する。
【００３５】
地磁気ベクトル変動量算出部１０２１２は、正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する。具体的には、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する。Ｃは、第０の時点の正規化地磁気ベクトルと第１の時点の正規化地磁気ベクトルとからなる角の余弦となる。
【００３６】
移動平均変動量算出部１０２１３は、地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する。具体的には、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって移動平均変動量Ｃａを算出する。
【００３７】
姿勢状態判別部１０２２は、変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する。ここで、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定部１０２３によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定部１０２４によって進行方位が算出される。
【００３８】
第１の進行方位決定部１０２３は、地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する。例えば特許文献４に記載された技術を実行する。
【００３９】
第２の進行方位決定部１０２４は、地磁気ベクトル及び加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する。例えば非特許文献２に記載された技術を実行する。
【００４０】
図３は、端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）における数値例である。また、図４は、端末姿勢不変動状態における数値例である。
【００４１】
図３及び図４によれば、観測値としての地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）と、正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）と、地磁気ベクトル変動量Ｃと、移動平均変動量Ｃａとが表されている。ここで、移動平均変動量Ｃａは、ｎ個のベクトルの平均である。図３及び図４によれば、ｎ＝１６で設定されており、例えば地磁気センサの１秒分のサンプル数であってもよい。
【００４２】
端末姿勢変動状態にある図３によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９７４０７である。また、端末姿勢不変動状態にある図４によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９９９７６である。
【００４３】
ここで、算出された移動平均変動量Ｃａと、所定閾値と比較することによって、端末所持状態を判別することができる。
Ｃａ＜閾値：端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）
Ｃａ≧閾値：端末姿勢不変動状態
【００４４】
例えば、閾値＝０．９９７１９と設定したとする。
図３によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９７４０７ ＜ 閾値＝０．９９７１９ であるので、端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）と判別される。
図４によれば、移動平均変動量Ｃａ＝０．９９９７６ ≧ 閾値＝０．９９７１９ であるので、端末姿勢不変動状態と判別される。
【００４５】
次に、第２の進行方位決定部１０２４について、簡単に説明する。第２の進行方位決定部１０２４は、例えば非特許文献２に記載された技術を実行する。第２の進行方位決定部１０２４は、歩行基準ベクトル算出部と、方位基準ベクトル算出部と、方位角算出部とを有する。
【００４６】
歩行基準ベクトル算出部は、腕振り運動に基づく加速度面に対する法線ベクトルとなる歩行基準ベクトルＵを算出する。方位基準ベクトル算出部は、加速度データ及び地磁気データから、重力ベクトルと、該重力ベクトルに対応する地磁気ベクトルとを導出し、重力ベクトル及び地磁気ベクトルの方位基準面に対する法線ベクトルとなる方位基準ベクトルＰを算出する。方位角算出部は、歩行基準ベクトルＵ及び方位基準ベクトルＰに基づいて、進行方向の方位角θを算出する。具体的には、方位基準ベクトルＰ及び歩行基準ベクトルＵを用いて、内積とノルム（ベクトルの大きさ）積から、両ベクトルのなす角αを以下の式によって算出する。
α＝arccos（(Ｐ・Ｕ)／(|Ｐ||Ｕ|)）
また、方位基準ベクトルＰ及び歩行基準ベクトルＵの外積ベクトル（Ｐ×Ｕ）と、重力ベクトルＧとのなす角βを算出する。そして、方位角θを、α及びβから以下の式によって算出する。
ｃｏｓβ≧０：θ＝α
ｃｏｓβ＜０：θ＝３６０−α
【００４７】
図５は、第２の進行方向決定部における歩行基準ベクトル及び方位基準ベクトルを表す説明図である。
【００４８】
図５（ａ）によれば、加速度センサから得られた３軸の加速度データ（ｘ、ｙ、ｚ）と、地磁気センサから得られた３軸の地磁気データ（ｘ、ｙ、ｚ）とが、３次元座標系にプロットされている。
【００４９】
これに対し、図５（ｂ）によれば、異なる端末位置で測定された加速度データのプロットから、加速度面が検出される。そして、加速度面（歩行者の進行方向）に対する右方（又は左方）を示すベクトルを、「歩行基準ベクトル」とする。また、図５（ｂ）によれば、歩行者は、南から到来している地磁気に対して、方位角θの方向へ歩行している。このとき、重力方向を示す加速度ベクトルと、北方向を示す地磁気ベクトルとから、方位基準面を検出することができる。そして、東方（又は西方）を示すベクトルを、「方位基準ベクトル」とする。図５（ｂ）によれば、携帯端末を手持ちした歩行者による腕振り動作に応じて、進行方向右方に「歩行基準ベクトル」が検出でき、東方向に「方位基準ベクトル」が検出できる。本発明によれば、歩行基準ベクトル及び方向基準ベクトルに基づいて、方位角θを算出することができる。
【００５０】
尚、図２に表された携帯端末１における他の機能構成部について更に説明する。
【００５１】
歩行タイミング決定部１０１は、加速度センサ１２から出力された加速度データ列を、所定時間毎、例えば歩数毎、又は歩数に基づく時間単位毎の、加速度データに分割する。例えば、合成加速度の変化、即ち移動時の揺れ具合から歩数を算出することもできる。
【００５２】
進行方向決定部１０２は、所定時間毎に、地磁気センサ１１からの地磁気データと、加速度センサ１２からの加速度データと、歩行タイミング決定部１０１からの歩行タイミングデータから、進行方向を決定する。本発明は、この進行方向決定部１０２における進行方向の特定方法に基づく。
【００５３】
方向転換判定部１０３は、進行方向決定部１０２から進行方向のデータを受け取る。方向転換判定部１０３は、メモリを有し、進行方向のデータを時間経過に応じて記憶する。そして、方向転換判定部１０３は、メモリに記憶された一定の時間範囲の進行方向について、方向転換がなされたか否かを判定する。
【００５４】
歩幅決定部１０４は、歩行タイミング決定部１０１から１歩分の加速度データを受け取り、１歩毎の歩幅を決定する。決定された歩幅は、移動量積算部１０５へ出力される。尚、歩幅決定部１０４は、その歩幅の情報を方向転換判定部１０３にも出力する。
【００５５】
移動量積算部１０５は、進行方向決定部１０２から進行方向の情報を受け取り、歩幅決定部１０４から歩幅の情報を受け取る。そして、移動量積算部１０５は、１歩分の進行方向及び歩幅を積算する。現在位置決定部１０６は、地図情報記憶部１４から地図情報を取得し、積算された移動量から現在位置を特定する。現在位置決定部１０６は、方向転換判定部１０３が方向転換したと判定すれば、地図情報における近傍の交差点の位置を現在位置として決定する。また、方向転換していないと判定すれば（直進したと判定すれば）、マップマッチングによって投影された位置を、現在位置として決定する。
【００５６】
以上、詳細に説明したように、本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、歩行者が所持する携帯端末に搭載された地磁気センサを用いて、端末姿勢の変動状態を判別することによって、端末姿勢が変動しない第１の進行方向決定技術と、端末姿勢が腕振りによって変動する第２の進行方向決定技術とを自動的に使い分けることができる。
【００５７】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】歩行者による携帯端末の所持状態を表す説明図である。
【図２】本発明の携帯端末における機能構成図である。
【図３】端末姿勢変動状態（端末手持ち状態）における数値例である。
【図４】端末姿勢不変動状態における数値例である。
【図５】第２の進行方向決定部における歩行基準ベクトル及び方位基準ベクトルを表す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 携帯端末
１０ プロセッサ・メモリ
１０１ 歩行タイミング決定部
１０２ 進行方向決定部
１０２１ 変動量算出部
１０２１１ 正規化部
１０２１２ 地磁気ベクトル変動量算出部
１０２１３ 移動平均変動量算出部
１０２２ 姿勢状態判別部
１０２３ 第１の進行方位決定部
１０２４ 第２の進行方位決定部
１０３ 方向転換判定部
１０４ 歩幅決定部
１０５ 移動量積算部
１０６ 現在位置決定部
１１ 地磁気センサ
１２ 加速度センサ
１３ ＧＰＳ部
１４ 地図情報記憶部
１５ ディスプレイ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記変動量算出手段は、
時間経過に応じて前記地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、
前記正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、
前記地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
【請求項３】
前記正規化手段は、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出し、
前記地磁気ベクトル変動量算出手段は、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって前記地磁気ベクトル変動量Ｃを算出し、
前記移動平均変動量算出手段は、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって前記移動平均変動量Ｃａを算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
【請求項４】
３軸の加速度ベクトルを出力する加速度センサと、
前記地磁気ベクトル及び前記加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する第１の進行方位算出手段と
前記地磁気ベクトル及び前記加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する第２の進行方位算出手段と
を更に有し、
前記姿勢状態判別手段によって、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定手段によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定手段によって進行方位が算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項５】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯端末用のプログラム。
【請求項６】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末における姿勢状態判別方法であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する第１のステップと、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する第２のステップと
を有することを特徴とする姿勢状態判別方法。
【請求項１】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記変動量算出手段は、
時間経過に応じて前記地磁気ベクトルを正規化する正規化手段と、
前記正規化された２時点の地磁気ベクトルから、地磁気ベクトル変動量Ｃを算出する地磁気ベクトル変動量算出手段と、
前記地磁気ベクトル変動量における所定個数ｎの移動平均変動量Ｃａを算出する移動平均変動量算出手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
【請求項３】
前記正規化手段は、３軸の地磁気ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘn＝ｘ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｙn＝ｙ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
ｚn＝ｚ／√(ｘ2＋ｙ2＋ｚ2)
によって正規化地磁気ベクトル（ｘn，ｙn，ｚn）を算出し、
前記地磁気ベクトル変動量算出手段は、第０の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn0，ｙn0，ｚn0）とし、第１の時点の正規化地磁気ベクトル（ｘn1，ｙn1，ｚn1）とし、
Ｃ＝ｘn0ｘn1＋ｙn0ｙn1＋ｚn0ｚn1
によって前記地磁気ベクトル変動量Ｃを算出し、
前記移動平均変動量算出手段は、
Ｃａ＝１／ｎ・Σni=1Ｃi
によって前記移動平均変動量Ｃａを算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
【請求項４】
３軸の加速度ベクトルを出力する加速度センサと、
前記地磁気ベクトル及び前記加速度ベクトルを用いて姿勢が維持された状態における重力ベクトルから進行方位を算出する第１の進行方位算出手段と
前記地磁気ベクトル及び前記加速度ベクトルを用いて手持ち状態における腕振り運動及び重力ベクトルから進行方位を算出する第２の進行方位算出手段と
を更に有し、
前記姿勢状態判別手段によって、姿勢不変動状態と判別された場合、第１の進行方位決定手段によって進行方位が算出され、姿勢変動状態と判別された場合、第２の進行方位決定手段によって進行方位が算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯端末。
【請求項５】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する変動量算出手段と、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する姿勢状態判別手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯端末用のプログラム。
【請求項６】
３軸の地磁気ベクトルを出力する地磁気センサを有し、歩行者によって所持される携帯端末における姿勢状態判別方法であって、
時間経過に応じて、当該携帯端末に対する地磁気ベクトルの向きの変動量を算出する第１のステップと、
前記変動量が所定閾値以上である場合、当該携帯端末は姿勢不変動状態にあり、そうでない場合、当該携帯端末は姿勢変動状態にあると判別する第２のステップと
を有することを特徴とする姿勢状態判別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−７８４９２（Ｐ２０１０−７８４９２Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４８１３２（Ｐ２００８−２４８１３２）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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