携帯ナビゲーションシステム
【課題】ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。携帯端末２に搭載されている３軸磁気センサ３ａを用いて、交流磁界を検出する。そして、交流磁界を周波数毎に分解し、周波数毎の交流磁界の強さを算出する。この値から、携帯端末２から磁場発生源までの距離を算出し、携帯端末２の位置を特定する。これにより、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも、ユーザ６の進行開始位置を精確に特定することが可能になる。また、ユーザ６が移動した場合には、自律航法によってユーザ６の現在位置を特定する。
【解決手段】予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。携帯端末２に搭載されている３軸磁気センサ３ａを用いて、交流磁界を検出する。そして、交流磁界を周波数毎に分解し、周波数毎の交流磁界の強さを算出する。この値から、携帯端末２から磁場発生源までの距離を算出し、携帯端末２の位置を特定する。これにより、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも、ユーザ６の進行開始位置を精確に特定することが可能になる。また、ユーザ６が移動した場合には、自律航法によってユーザ６の現在位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＧＰＳ電波を利用してユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムが知られている（下記特許文献１参照）。この携帯ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ電波の受信部を携帯端末内に備え、この受信部で受信したＧＰＳ電波を使って携帯端末の現在位置を算出し、その位置の地図情報を表示画面に表示する。
【０００３】
また、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも使用できる携帯ナビゲーションシステムも知られている（下記特許文献２参照）。この携帯ナビゲーションシステムは、例えば、携帯端末の周囲に存在する複数の基地局と通信を行うことにより、この基地局を特定する。そして、予め記憶した基地局の位置情報を使って、携帯端末の現在位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２４７００号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基地局の位置を利用した携帯ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ電波を使用した場合と比較して精度が悪いという問題がある。そのため、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムが望まれている。
【０００６】
本発明は、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、携帯端末を保持するユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムであって、
予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源が配置されており、
上記携帯端末は、
互いに直交する３方向における磁界を検出する３軸磁気センサと、
互いに直交する３方向における加速度を検出する３軸加速度センサと、
上記３軸磁気センサによって検出した上記交流磁界に基づいて、ユーザの進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段と、
上記３軸磁気センサによって検出した地磁気と、上記３軸加速度センサによって検出した重力加速度とに基づいて、上記ユーザの進行方向を特定する進行方向特定手段と、
上記進行開始位置から上記ユーザが移動した際に、上記ユーザの現在位置を特定する現在位置特定手段とを備え、
上記進行開始位置特定手段は、上記磁界発生源の配置位置および上記磁界発生源が有する磁石の強さを記憶する記憶手段と、上記３軸磁気センサが検出した上記交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段とを有し、周波数毎の上記交流磁界の強さに基づいて上記３軸磁気センサから各上記磁界発生源までの距離を算出することにより上記携帯端末を有するユーザの進行開始位置を特定し、
上記現在位置特定手段は、上記３軸加速度センサが検出した加速度の変化に基づいて、上記ユーザの歩行を一歩ずつ検出し、上記進行方向特定手段により検出した上記ユーザの一歩ごとの進行方向と、予め記憶された上記ユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザの歩行ベクトルを求め、地図情報上において上記進行開始位置から上記現在位置までの全ての上記歩行ベクトルを足し合わせることにより、上記ユーザの上記現在位置を特定することを特徴とする携帯ナビゲーションシステムにある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果について説明する。本発明の携帯ナビゲーションシステムは、予め定められた場所に、互いに周波数の異なる交流磁界を発生する、少なくとも３個の上記磁界発生源が設けられている。そして、この磁界発生源から発信される交流磁界を上記３軸磁気センサで受信して、ユーザの進行開始位置を特定する。進行開始位置を特定した後、ユーザが交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、上記現在位置特定手段により、いわゆる自律航法を用いて、ユーザの現在位置を特定する。
このようにすると、ＧＰＳ電波の届きにくい場所でも、ユーザの位置を精確に特定することができる。すなわち、３個の上記磁界発生源を、地下街やショッピングモール等の、ＧＰＳ電波が届きにくい場所に予め設置しておき、この３個の磁界発生源から発信される交流磁界を３軸磁気センサで受信すれば、ＧＰＳ電波を用いなくても、ユーザの位置を精確に特定することができる。
【０００９】
交流磁界を使ってユーザの位置を特定するためには、以下の方法を用いる。すなわち、３軸磁気センサが検出する磁界は、３個の交流磁界を重ね合わせたものなので、まず、３軸磁気センサによって検出した交流磁界を周波数毎に分離する。そして、周波数毎の交流磁界の強さを算出する。磁界発生源が有する磁石の強さは予め記憶してあるので、検出した交流磁界の強さに基づいて、３軸磁気センサから３個の磁界発生源までの距離を求めることができる。また、磁界発生源の位置も記憶してあるので、各磁界発生源の位置情報と、この磁界発生源までの距離とから、携帯端末を保持するユーザの位置を特定することができる。これにより、ＧＰＳ電波を利用しなくても、ユーザの進行開始位置を精確に求めることが可能になる。
【００１０】
交流磁界を用いてユーザの進行開始位置を特定した後、ユーザが交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、上述したように、現在位置特定手段により、いわゆる自律航法を用いてユーザの現在位置を特定する。すなわち、３軸加速度センサが検出した加速度の変化から、ユーザの歩行を一歩ずつ検出する。また、３軸加速度センサが検出した重力加速度と、３軸磁気センサが検出した地磁気の強度とから、携帯端末を保持するユーザの進行方向を一歩ずつ検出する。そして、予め記憶したユーザの歩幅と、一歩ごとのユーザの進行方向から、ユーザの一歩ごとの歩行ベクトルを求める。この歩行ベクトルは、一歩の間に進行方向特定手段が検出したユーザの進行方向をその方向とし、上記歩幅をその大きさとするベクトルである。地図情報上において、進行開始位置から現在位置までの全ての歩行ベクトルを足し合わせることにより、ユーザの現在位置を特定することができる。
【００１１】
本発明は、上述したように、ユーザの進行開始位置を精確に特定できるので、その後に行われる、自律航法によるユーザの現在位置の特定も、精確に行うことができる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムの概念図。
【図２】実施例１における、携帯端末の概念図。
【図３】実施例１における、携帯端末のブロック図。
【図４】実施例１における、３軸磁気センサが検出した交流磁界の検出信号と、該検出信号を周波数毎に分離したもの。
【図５】実施例１における、磁界発生源からの距離と磁界との関係を表すグラフ。
【図６】実施例１における、携帯端末の一部切り欠き斜視図。
【図７】実施例１における、ユーザの進行方向を特定する方法の説明図。
【図８】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムが使用される場所の説明図。
【図９】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムのフローチャート。
【図１０】図９に続くフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、建造物の出入り口付近に設けられたエントランスホールに上記磁界発生源が配置され、該エントランスホールから上記建造物内に、上記交流磁界が届かない位置まで連続する通路が延びており、上記進行開始位置特定手段は、上記ユーザが上記エントランスホールに入った際に該ユーザの上記進行開始位置を特定し、上記現在位置特定手段は、上記ユーザが上記通路に入った際に該ユーザの上記現在位置を特定するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、建造物の中はＧＰＳ電波が届きにくいため、本発明の効果を十分に得ることができる。ここで建造物とは、例えばショッピングモールや立体駐車場、空港、地下街等である。ユーザがこれらの建造物に入った場合、ＧＰＳ電波を検出できなくなるが、上記エントランスホールに磁界発生源を設けておけば、この磁界発生源から発信される交流磁界を検出して、ユーザの進行開始位置を精確に特定できる。また、ユーザが上記通路に入った場合は、交流磁界を検出することができなくなっても、進行開始位置を正確に特定しているため、自律航法によって、ユーザの現在位置を精確に特定することができる。
【００１５】
また、上記交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚであることが好ましい（請求項３）。
このようにすると、商業周波数として使用される５０〜６０Ｈｚの周波数帯を避けることができ、３軸磁気センサにノイズが入りにくくなる。また、磁石を回転させて交流磁界を発生する場合、５００Ｈｚ以上の交流磁界を発生させるのは困難な場合がある。なお、交流磁界の周波数は、８〜１３Ｈｚの範囲内であることがより好ましい。
【００１６】
また、上記周波数分離手段は、フーリエ変換によって上記交流磁界を周波数毎に分離することが好ましい（請求項４）。
このようにすると、交流磁界を周波数毎に、精確に分離することができる。そのため、携帯端末から各磁界発生源までの距離を算出しやすくなる。これにより、携帯端末を保持するユーザの進行開始位置を精確に特定しやすくなる。
【００１７】
また、上記３軸磁気センサは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサであることが好ましい（請求項５）。
磁気インピーダンスセンサは微少な磁界を検出できるため、磁界発生源から離れた位置においても、交流磁界を検出することが可能になる。そのため、ユーザの進行開始位置を特定できる範囲を広げることができる。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる携帯ナビゲーションシステムにつき、図１〜図１０を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の携帯ナビゲーションシステム１は、携帯端末２を保持するユーザ６の現在位置を検出する。この携帯ナビゲーションシステム１では、予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。
図６に示すごとく、携帯端末２は、互いに直交する３方向Ｘ，Ｙ，Ｚにおける磁界Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する３軸磁気センサ３ａを備える。また、携帯端末２は、互いに直交する３方向Ｘ，Ｙ，Ｚにおける加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を検出する３軸加速度センサ３ｂを備える。
ここで、Ｘは携帯端末２の操作部１５の横方向を向く方向であり、Ｙは携帯端末２の操作部１５の縦方向を向く方向である。また、Ｚは携帯端末２の操作部１５の厚さ方向を向く方向である。
【００１９】
図２に示すごとく、携帯端末２は、３軸磁気センサ３ａによって検出した交流磁界に基づいて、ユーザ６の進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段５を備える。また、携帯端末２は、３軸磁気センサ３ａによって検出した地磁気と、３軸加速度センサ３ｂによって検出した重力加速度とに基づいて、ユーザ６の進行方向を特定する進行方向特定手段７を備える。そして、携帯端末２は、進行開始位置からユーザ６が移動した際に、ユーザ６の現在位置を特定する現在位置特定手段８を備える。
【００２０】
図２に示すごとく、進行開始位置特定手段５は、磁界発生源４の配置位置および磁界発生源４が有する磁石の強さを記憶する記憶手段２２と、３軸磁気センサ３ａが検出した交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段２６とを有し、周波数毎の交流磁界の強さに基づいて３軸磁気センサ３ａから各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃ（図１参照）を算出することにより携帯端末２を有するユーザ６の進行開始位置を特定する。
【００２１】
また、図８に示すごとく、現在位置特定手段８は、３軸加速度センサ３ｂが検出した加速度の変化に基づいて、ユーザ６の歩行を一歩ずつ検出し、進行方向特定手段７により検出したユーザ６の一歩ごとの進行方向と、予め記憶されたユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザ６の歩行ベクトルＶを求め、地図情報上において進行開始位置から現在位置までの全ての歩行ベクトルＶを足し合わせることにより、ユーザ６の現在位置を特定する。
以下、詳説する。
【００２２】
図１に示すごとく、磁界発生源４は、棒状の磁石４０の中央部をモータ４１の回転軸に取り付けたもので、磁石４０をモータ４１で回転させることにより、交流磁界を発生している。図示するごとく、互いに異なる水平方向位置である位置Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれ第１磁界発生源４ａ、第２磁界発生源４ｂ、第３磁界発生源４ｃが取り付けられている。これらの磁界発生源４ａ〜４ｃは、モータ４１の回転速度が各々異なっており、これにより、周波数が互いに異なる交流磁界を発生している。各磁界発生源４ａ〜４ｃのモータ４１の回転軸は、それぞれ水平方向を向いている。交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚである。また、磁界発生源４ａ〜４ｃの取付高さは、全て同じになっている。磁界発生源４ａ〜４ｃは、ユーザ６が携帯端末２を保持する高さ、例えば９０〜１１０ｃｍの高さ位置に取り付けることが好ましい。
【００２３】
次に、進行開始位置特定手段５によって、ユーザの進行開始位置を特定する方法について説明する。
上述したように、携帯端末２に搭載されている３軸磁気センサ３ａ（図６参照）は、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における磁界Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する。また、３軸磁気センサ３ｂは、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を検出する。
３軸磁気センサ３ａが検出する磁界は、３個の磁界発生源４ａ〜４ｂから発信される交流磁界が重なったものである。そのため、３軸磁気センサ３ａが検出した磁界Ｍを、周波数毎に分離する。すなわち、図４に示すごとく、磁界ＭのＸ方向の成分Ｍｘを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｘと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｘと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｘとに分離する。同様に、磁界ＭのＹ方向の成分Ｍｙを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｙと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｙと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｙとに分離する。また、磁界ＭのＺ方向の成分Ｍｚを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｚと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｚと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｚとに分離する。
【００２４】
そして、以下の式に基づいて、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａの強度｜Ｍａ｜と、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂの強度｜Ｍｂ｜と、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃの強度｜Ｍｃ｜とを算出する。
【００２５】
【数１】
【００２６】
図５に、磁界発生源４からの距離と、検出する磁界の強さとの関係を示す。携帯端末２には、この関係と、各磁界発生源４の磁石４０の強さとが記憶されている。この関係と、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａの強度｜Ｍａ｜とから、図１に示すごとく、第１磁界発生源４ａから携帯端末２までの距離ｒａを算出する。同様にして、第２磁界発生源４ｂから携帯端末２までの距離ｒｂと、第３磁界発生源４ｃから携帯端末までの距離ｒｃとを算出する。
また、携帯端末は、磁界発生源４ａ〜４ｃの配置位置を記憶している。この配置位置と、上記距離ｒａ〜ｒｃとを用いて、ユーザ６の進行開始位置を特定する。
【００２７】
次に、ユーザ６の進行方向を特定する方法について説明する。図６、図７に示すごとく、３軸磁気センサ３ａと３軸加速度センサ３ｂとを使って、これらのセンサ３のＹ軸が東西南北のどの方角を向いているかを算出する。ユーザ６は、携帯端末２のＹ軸を正面に向けた状態で移動する場合が多いので、Ｙ軸の方向をユーザの進行方向とみなすことができる。
図７に示すごとく、Ｙ軸を水平面Ｈに投影した軸Ｙ’軸と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点Ｏを水平面に投影した点Ｏ’を通り磁北Ｎに向かう軸５００とのなす角度θは、地磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）と、重力加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）とから、以下の式によって算出することができる。これにより、ユーザ６の進行方向を特定することが可能となる。なお、地磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）は、ＧＰＳ電波が届かない地下街等でも計測することが可能である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
次に、交流磁界を検出できない領域にユーザ６が移動した場合に、ユーザ６の現在位置を検出する方法について説明する。ユーザ６が歩くと、３軸加速度センサ３ｂが検出した加速度が変化するため、この加速度の変化によって、ユーザ６の歩行を一歩ずつ検出することができる。また、上述したように、上記進行方向特定手段７によって、ユーザ６の進行方向を一歩ずつ特定することができる。そして、図８に示すごとく、予め記憶したユーザ６の歩幅と、一歩ごとのユーザ６の進行方向とから、ユーザ６の一歩ごとの歩行ベクトルＶを算出する。歩行ベクトルＶは、当該一歩の間に進行方向特定手段７が検出したユーザ７の進行方向をその方向とし、上記歩幅をその大きさとするベクトルである。
ユーザ６が進行開始位置ＳＰから交流磁界を検出できない通路１０１に移動した場合に、地図情報上において、進行開始位置ＳＰから現在位置ＣＰまで、ユーザ６の全ての歩行ベクトルＶを足し合わせる。これにより、交流磁界およびＧＰＳ電波が届かない場所１０１でも、ユーザの現在位置ＣＰを精確に特定することが可能になる。
【００３０】
本例の携帯ナビゲーションシステム１では、図８に示すごとく、建造物１００の出入り口付近に設けられたエントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。そして、エントランスホールＥＨから建造物１００内に、交流磁界が届かない位置まで連続する通路１０１が延びている。上記進行開始位置特定手段５は、ユーザ６がエントランスホールＥＨに入った際にユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定し、現在位置特定手段８は、ユーザ６が通路１０１に入った際にユーザ６の現在位置ＣＰを特定するよう構成されている。
【００３１】
次に、携帯端末の構成について説明する。図３に示すごとく、携帯端末２はマイコン２０を備え、このマイコン２０に３軸磁気センサ３ａ、３軸加速度センサ３ｂ、表示部１４、操作部１５、マイク１６、通信制御部１１、背面スピーカ１２、バイブレータ１３、送受信部１１１、ＧＰＳアンテナ５１、ＧＰＳ測位部５２が接続されている。３軸磁気センサ３ａには、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサを用いる。
マイコン２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｉ／Ｏ２４、接続ライン２５を備える。また、ＲＯＭ２２にはプログラム２２ｐと、磁界発生源４の位置情報や地図情報等のデータ２２ｄが記憶されている。ＣＰＵ２１がプログラム２２ｐを読み出して実行することにより、本例の進行開始位置特定手段５、進行方向特定手段７、現在位置特定手段８、周波数分離手段２６が実現される。
【００３２】
上記プログラム２２ｐのフローチャートを図９、図１０に示す。プログラム２２ｐを開始し、ユーザがエントランスホールＥＨ（図８参照）に入ると、磁界発生源４ａ〜４ｃから発信した交流磁界を３軸磁気センサ３ａが検出する（ステップＳ１）。
その後、周波数分離手段２６によって、交流磁界を周波数ごとに分離する（ステップＳ２）。この際、フーリエ変換を利用することができる。また、一定の周波数のみ通過させるバンドフィルタを用いてもよい。
【００３３】
その後、周波数毎に磁界の強さを算出し（ステップＳ３）、携帯端末２から各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃを算出する（ステップＳ４）。そして、ユーザ６の進行開始位置を特定し、表示画面１４に表示する（ステップＳ５）。
【００３４】
交流磁界の届かない領域へユーザ６が移動する場合には、ユーザ６の歩行を３軸加速度センサ３ｂによって一歩ずつ検出し（ステップＳ６）、進行方向特定手段７によってユーザ７の進行方向を一歩ずつ検出する（ステップＳ７）。そして、ユーザ６の一歩ごとの歩行ベクトルＶを算出し、地図情報上において（図８参照）、進行開始位置ＳＰから歩行ベクトルＶを足し合わせる（ステップＳ８）。これによりユーザ６の現在位置ＣＰを特定し、表示画面１４に表示する（ステップＳ９）。
【００３５】
ユーザ６が一歩進むたびに、ステップＳ６〜Ｓ９を処理する（ステップＳ１０）。また、ユーザ６がプログラム２２ｐの終了操作をした場合には、終了する（ステップＳ１０）。
【００３６】
次に、本例の作用効果について説明する。本例の携帯ナビゲーションシステム１では、予め定められた場所に、互いに周波数の異なる交流磁界を発生する、少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが設けられている。そして、この磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を３軸磁気センサ３ａで受信して、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定する。進行開始位置ＳＰを特定した後、ユーザ６が交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、現在位置特定手段８により、いわゆる自律航法を用いて、ユーザ６の現在位置ＣＰを特定する。
【００３７】
このようにすると、ＧＰＳ電波の届きにくい場所でも、ユーザ６の位置を精確に特定することができる。すなわち、３個の磁界発生源４ａ〜４ｃを、地下街やショッピングモール等の、ＧＰＳ電波が届きにくい場所に予め設置しておき、この３個の磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を３軸磁気センサ３ａで受信するため、ＧＰＳ電波を用いなくても、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定することができる。
【００３８】
本例では、進行開始位置ＳＰを精確に特定できるので、その後に行われる、自律航法を用いたユーザ６の現在位置の特定も、精確に行うことが可能となる。
【００３９】
また、本例では、図８に示すごとく、建造物１００の出入り口付近に設けられたエントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃが配置され、エントランスホールＥＨから建造物１００内に、交流磁界が届かない位置まで連続する通路１０１が延びている。そして、ユーザ６がエントランスホールＥＨに入った際にユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定し、ユーザ６が通路１０１に入った際にユーザ６の現在位置ＣＰを特定する。
このようにすると、建造物１００の中はＧＰＳ電波が届きにくいため、本例の効果を十分に得ることができる。ここで建造物１００とは、例えばショッピングモールや立体駐車場、空港、地下街等である。ユーザ６がこれらの建造物１００に入った場合、ＧＰＳ電波を検出できなくなるが、エントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃを設けておけば、この磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を検出して、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定できる。また、ユーザ６が通路１０１に入った場合は、交流磁界を検出することができなくなっても、進行開始位置ＳＰを精確に特定しているため、自律航法によって、ユーザ６の現在位置を精確に特定することができる。
【００４０】
また、本例では、交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚである。
このようにすると、商業周波数として使用される５０〜６０Ｈｚの周波数帯を避けることができ、３軸磁気センサ３ａにノイズが入りにくくなる。また、磁石４０を回転させて交流磁界を発生する場合、５００Ｈｚ以上の交流磁界を発生させるのは困難な場合がある。交流磁界の周波数は、８〜１３Ｈｚの範囲内であることがより好ましい。
【００４１】
また、本例では、周波数分離手段２６は、フーリエ変換によって交流磁界を周波数毎に分離している。
このようにすると、交流磁界を周波数毎に、精確に分離することができる。そのため、携帯端末２から各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃを算出しやすくなる。これにより、携帯端末２を保持するユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定しやすくなる。
【００４２】
また、本例では、３軸磁気センサ３ａは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサである。
磁気インピーダンスセンサは微少な磁界を検出できるため、磁界発生源４から離れた位置においても、交流磁界を検出することが可能になる。そのため、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定できる範囲を広げることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 携帯ナビゲーションシステム
２ 携帯端末
２２ 記憶手段
２６ 周波数分離手段
３ａ ３軸磁気センサ
３ｂ ３軸加速度センサ
４ 磁界発生源
５ 進行開始位置特定手段
６ ユーザ
７ 進行方向特定手段
８ 現在位置特定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＧＰＳ電波を利用してユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムが知られている（下記特許文献１参照）。この携帯ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ電波の受信部を携帯端末内に備え、この受信部で受信したＧＰＳ電波を使って携帯端末の現在位置を算出し、その位置の地図情報を表示画面に表示する。
【０００３】
また、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも使用できる携帯ナビゲーションシステムも知られている（下記特許文献２参照）。この携帯ナビゲーションシステムは、例えば、携帯端末の周囲に存在する複数の基地局と通信を行うことにより、この基地局を特定する。そして、予め記憶した基地局の位置情報を使って、携帯端末の現在位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２４７００号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基地局の位置を利用した携帯ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ電波を使用した場合と比較して精度が悪いという問題がある。そのため、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムが望まれている。
【０００６】
本発明は、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、携帯端末を保持するユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムであって、
予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源が配置されており、
上記携帯端末は、
互いに直交する３方向における磁界を検出する３軸磁気センサと、
互いに直交する３方向における加速度を検出する３軸加速度センサと、
上記３軸磁気センサによって検出した上記交流磁界に基づいて、ユーザの進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段と、
上記３軸磁気センサによって検出した地磁気と、上記３軸加速度センサによって検出した重力加速度とに基づいて、上記ユーザの進行方向を特定する進行方向特定手段と、
上記進行開始位置から上記ユーザが移動した際に、上記ユーザの現在位置を特定する現在位置特定手段とを備え、
上記進行開始位置特定手段は、上記磁界発生源の配置位置および上記磁界発生源が有する磁石の強さを記憶する記憶手段と、上記３軸磁気センサが検出した上記交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段とを有し、周波数毎の上記交流磁界の強さに基づいて上記３軸磁気センサから各上記磁界発生源までの距離を算出することにより上記携帯端末を有するユーザの進行開始位置を特定し、
上記現在位置特定手段は、上記３軸加速度センサが検出した加速度の変化に基づいて、上記ユーザの歩行を一歩ずつ検出し、上記進行方向特定手段により検出した上記ユーザの一歩ごとの進行方向と、予め記憶された上記ユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザの歩行ベクトルを求め、地図情報上において上記進行開始位置から上記現在位置までの全ての上記歩行ベクトルを足し合わせることにより、上記ユーザの上記現在位置を特定することを特徴とする携帯ナビゲーションシステムにある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果について説明する。本発明の携帯ナビゲーションシステムは、予め定められた場所に、互いに周波数の異なる交流磁界を発生する、少なくとも３個の上記磁界発生源が設けられている。そして、この磁界発生源から発信される交流磁界を上記３軸磁気センサで受信して、ユーザの進行開始位置を特定する。進行開始位置を特定した後、ユーザが交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、上記現在位置特定手段により、いわゆる自律航法を用いて、ユーザの現在位置を特定する。
このようにすると、ＧＰＳ電波の届きにくい場所でも、ユーザの位置を精確に特定することができる。すなわち、３個の上記磁界発生源を、地下街やショッピングモール等の、ＧＰＳ電波が届きにくい場所に予め設置しておき、この３個の磁界発生源から発信される交流磁界を３軸磁気センサで受信すれば、ＧＰＳ電波を用いなくても、ユーザの位置を精確に特定することができる。
【０００９】
交流磁界を使ってユーザの位置を特定するためには、以下の方法を用いる。すなわち、３軸磁気センサが検出する磁界は、３個の交流磁界を重ね合わせたものなので、まず、３軸磁気センサによって検出した交流磁界を周波数毎に分離する。そして、周波数毎の交流磁界の強さを算出する。磁界発生源が有する磁石の強さは予め記憶してあるので、検出した交流磁界の強さに基づいて、３軸磁気センサから３個の磁界発生源までの距離を求めることができる。また、磁界発生源の位置も記憶してあるので、各磁界発生源の位置情報と、この磁界発生源までの距離とから、携帯端末を保持するユーザの位置を特定することができる。これにより、ＧＰＳ電波を利用しなくても、ユーザの進行開始位置を精確に求めることが可能になる。
【００１０】
交流磁界を用いてユーザの進行開始位置を特定した後、ユーザが交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、上述したように、現在位置特定手段により、いわゆる自律航法を用いてユーザの現在位置を特定する。すなわち、３軸加速度センサが検出した加速度の変化から、ユーザの歩行を一歩ずつ検出する。また、３軸加速度センサが検出した重力加速度と、３軸磁気センサが検出した地磁気の強度とから、携帯端末を保持するユーザの進行方向を一歩ずつ検出する。そして、予め記憶したユーザの歩幅と、一歩ごとのユーザの進行方向から、ユーザの一歩ごとの歩行ベクトルを求める。この歩行ベクトルは、一歩の間に進行方向特定手段が検出したユーザの進行方向をその方向とし、上記歩幅をその大きさとするベクトルである。地図情報上において、進行開始位置から現在位置までの全ての歩行ベクトルを足し合わせることにより、ユーザの現在位置を特定することができる。
【００１１】
本発明は、上述したように、ユーザの進行開始位置を精確に特定できるので、その後に行われる、自律航法によるユーザの現在位置の特定も、精確に行うことができる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムの概念図。
【図２】実施例１における、携帯端末の概念図。
【図３】実施例１における、携帯端末のブロック図。
【図４】実施例１における、３軸磁気センサが検出した交流磁界の検出信号と、該検出信号を周波数毎に分離したもの。
【図５】実施例１における、磁界発生源からの距離と磁界との関係を表すグラフ。
【図６】実施例１における、携帯端末の一部切り欠き斜視図。
【図７】実施例１における、ユーザの進行方向を特定する方法の説明図。
【図８】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムが使用される場所の説明図。
【図９】実施例１における、携帯ナビゲーションシステムのフローチャート。
【図１０】図９に続くフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、建造物の出入り口付近に設けられたエントランスホールに上記磁界発生源が配置され、該エントランスホールから上記建造物内に、上記交流磁界が届かない位置まで連続する通路が延びており、上記進行開始位置特定手段は、上記ユーザが上記エントランスホールに入った際に該ユーザの上記進行開始位置を特定し、上記現在位置特定手段は、上記ユーザが上記通路に入った際に該ユーザの上記現在位置を特定するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、建造物の中はＧＰＳ電波が届きにくいため、本発明の効果を十分に得ることができる。ここで建造物とは、例えばショッピングモールや立体駐車場、空港、地下街等である。ユーザがこれらの建造物に入った場合、ＧＰＳ電波を検出できなくなるが、上記エントランスホールに磁界発生源を設けておけば、この磁界発生源から発信される交流磁界を検出して、ユーザの進行開始位置を精確に特定できる。また、ユーザが上記通路に入った場合は、交流磁界を検出することができなくなっても、進行開始位置を正確に特定しているため、自律航法によって、ユーザの現在位置を精確に特定することができる。
【００１５】
また、上記交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚであることが好ましい（請求項３）。
このようにすると、商業周波数として使用される５０〜６０Ｈｚの周波数帯を避けることができ、３軸磁気センサにノイズが入りにくくなる。また、磁石を回転させて交流磁界を発生する場合、５００Ｈｚ以上の交流磁界を発生させるのは困難な場合がある。なお、交流磁界の周波数は、８〜１３Ｈｚの範囲内であることがより好ましい。
【００１６】
また、上記周波数分離手段は、フーリエ変換によって上記交流磁界を周波数毎に分離することが好ましい（請求項４）。
このようにすると、交流磁界を周波数毎に、精確に分離することができる。そのため、携帯端末から各磁界発生源までの距離を算出しやすくなる。これにより、携帯端末を保持するユーザの進行開始位置を精確に特定しやすくなる。
【００１７】
また、上記３軸磁気センサは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサであることが好ましい（請求項５）。
磁気インピーダンスセンサは微少な磁界を検出できるため、磁界発生源から離れた位置においても、交流磁界を検出することが可能になる。そのため、ユーザの進行開始位置を特定できる範囲を広げることができる。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる携帯ナビゲーションシステムにつき、図１〜図１０を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の携帯ナビゲーションシステム１は、携帯端末２を保持するユーザ６の現在位置を検出する。この携帯ナビゲーションシステム１では、予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。
図６に示すごとく、携帯端末２は、互いに直交する３方向Ｘ，Ｙ，Ｚにおける磁界Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する３軸磁気センサ３ａを備える。また、携帯端末２は、互いに直交する３方向Ｘ，Ｙ，Ｚにおける加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を検出する３軸加速度センサ３ｂを備える。
ここで、Ｘは携帯端末２の操作部１５の横方向を向く方向であり、Ｙは携帯端末２の操作部１５の縦方向を向く方向である。また、Ｚは携帯端末２の操作部１５の厚さ方向を向く方向である。
【００１９】
図２に示すごとく、携帯端末２は、３軸磁気センサ３ａによって検出した交流磁界に基づいて、ユーザ６の進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段５を備える。また、携帯端末２は、３軸磁気センサ３ａによって検出した地磁気と、３軸加速度センサ３ｂによって検出した重力加速度とに基づいて、ユーザ６の進行方向を特定する進行方向特定手段７を備える。そして、携帯端末２は、進行開始位置からユーザ６が移動した際に、ユーザ６の現在位置を特定する現在位置特定手段８を備える。
【００２０】
図２に示すごとく、進行開始位置特定手段５は、磁界発生源４の配置位置および磁界発生源４が有する磁石の強さを記憶する記憶手段２２と、３軸磁気センサ３ａが検出した交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段２６とを有し、周波数毎の交流磁界の強さに基づいて３軸磁気センサ３ａから各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃ（図１参照）を算出することにより携帯端末２を有するユーザ６の進行開始位置を特定する。
【００２１】
また、図８に示すごとく、現在位置特定手段８は、３軸加速度センサ３ｂが検出した加速度の変化に基づいて、ユーザ６の歩行を一歩ずつ検出し、進行方向特定手段７により検出したユーザ６の一歩ごとの進行方向と、予め記憶されたユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザ６の歩行ベクトルＶを求め、地図情報上において進行開始位置から現在位置までの全ての歩行ベクトルＶを足し合わせることにより、ユーザ６の現在位置を特定する。
以下、詳説する。
【００２２】
図１に示すごとく、磁界発生源４は、棒状の磁石４０の中央部をモータ４１の回転軸に取り付けたもので、磁石４０をモータ４１で回転させることにより、交流磁界を発生している。図示するごとく、互いに異なる水平方向位置である位置Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれ第１磁界発生源４ａ、第２磁界発生源４ｂ、第３磁界発生源４ｃが取り付けられている。これらの磁界発生源４ａ〜４ｃは、モータ４１の回転速度が各々異なっており、これにより、周波数が互いに異なる交流磁界を発生している。各磁界発生源４ａ〜４ｃのモータ４１の回転軸は、それぞれ水平方向を向いている。交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚである。また、磁界発生源４ａ〜４ｃの取付高さは、全て同じになっている。磁界発生源４ａ〜４ｃは、ユーザ６が携帯端末２を保持する高さ、例えば９０〜１１０ｃｍの高さ位置に取り付けることが好ましい。
【００２３】
次に、進行開始位置特定手段５によって、ユーザの進行開始位置を特定する方法について説明する。
上述したように、携帯端末２に搭載されている３軸磁気センサ３ａ（図６参照）は、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における磁界Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する。また、３軸磁気センサ３ｂは、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を検出する。
３軸磁気センサ３ａが検出する磁界は、３個の磁界発生源４ａ〜４ｂから発信される交流磁界が重なったものである。そのため、３軸磁気センサ３ａが検出した磁界Ｍを、周波数毎に分離する。すなわち、図４に示すごとく、磁界ＭのＸ方向の成分Ｍｘを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｘと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｘと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｘとに分離する。同様に、磁界ＭのＹ方向の成分Ｍｙを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｙと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｙと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｙとに分離する。また、磁界ＭのＺ方向の成分Ｍｚを、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａｚと、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂｚと、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃｚとに分離する。
【００２４】
そして、以下の式に基づいて、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａの強度｜Ｍａ｜と、第２磁界発生源４ｂから発生した磁界Ｍｂの強度｜Ｍｂ｜と、第３磁界発生源４ｃから発生した磁界Ｍｃの強度｜Ｍｃ｜とを算出する。
【００２５】
【数１】
【００２６】
図５に、磁界発生源４からの距離と、検出する磁界の強さとの関係を示す。携帯端末２には、この関係と、各磁界発生源４の磁石４０の強さとが記憶されている。この関係と、第１磁界発生源４ａから発生した磁界Ｍａの強度｜Ｍａ｜とから、図１に示すごとく、第１磁界発生源４ａから携帯端末２までの距離ｒａを算出する。同様にして、第２磁界発生源４ｂから携帯端末２までの距離ｒｂと、第３磁界発生源４ｃから携帯端末までの距離ｒｃとを算出する。
また、携帯端末は、磁界発生源４ａ〜４ｃの配置位置を記憶している。この配置位置と、上記距離ｒａ〜ｒｃとを用いて、ユーザ６の進行開始位置を特定する。
【００２７】
次に、ユーザ６の進行方向を特定する方法について説明する。図６、図７に示すごとく、３軸磁気センサ３ａと３軸加速度センサ３ｂとを使って、これらのセンサ３のＹ軸が東西南北のどの方角を向いているかを算出する。ユーザ６は、携帯端末２のＹ軸を正面に向けた状態で移動する場合が多いので、Ｙ軸の方向をユーザの進行方向とみなすことができる。
図７に示すごとく、Ｙ軸を水平面Ｈに投影した軸Ｙ’軸と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点Ｏを水平面に投影した点Ｏ’を通り磁北Ｎに向かう軸５００とのなす角度θは、地磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）と、重力加速度Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）とから、以下の式によって算出することができる。これにより、ユーザ６の進行方向を特定することが可能となる。なお、地磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）は、ＧＰＳ電波が届かない地下街等でも計測することが可能である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
次に、交流磁界を検出できない領域にユーザ６が移動した場合に、ユーザ６の現在位置を検出する方法について説明する。ユーザ６が歩くと、３軸加速度センサ３ｂが検出した加速度が変化するため、この加速度の変化によって、ユーザ６の歩行を一歩ずつ検出することができる。また、上述したように、上記進行方向特定手段７によって、ユーザ６の進行方向を一歩ずつ特定することができる。そして、図８に示すごとく、予め記憶したユーザ６の歩幅と、一歩ごとのユーザ６の進行方向とから、ユーザ６の一歩ごとの歩行ベクトルＶを算出する。歩行ベクトルＶは、当該一歩の間に進行方向特定手段７が検出したユーザ７の進行方向をその方向とし、上記歩幅をその大きさとするベクトルである。
ユーザ６が進行開始位置ＳＰから交流磁界を検出できない通路１０１に移動した場合に、地図情報上において、進行開始位置ＳＰから現在位置ＣＰまで、ユーザ６の全ての歩行ベクトルＶを足し合わせる。これにより、交流磁界およびＧＰＳ電波が届かない場所１０１でも、ユーザの現在位置ＣＰを精確に特定することが可能になる。
【００３０】
本例の携帯ナビゲーションシステム１では、図８に示すごとく、建造物１００の出入り口付近に設けられたエントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃが配置されている。そして、エントランスホールＥＨから建造物１００内に、交流磁界が届かない位置まで連続する通路１０１が延びている。上記進行開始位置特定手段５は、ユーザ６がエントランスホールＥＨに入った際にユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定し、現在位置特定手段８は、ユーザ６が通路１０１に入った際にユーザ６の現在位置ＣＰを特定するよう構成されている。
【００３１】
次に、携帯端末の構成について説明する。図３に示すごとく、携帯端末２はマイコン２０を備え、このマイコン２０に３軸磁気センサ３ａ、３軸加速度センサ３ｂ、表示部１４、操作部１５、マイク１６、通信制御部１１、背面スピーカ１２、バイブレータ１３、送受信部１１１、ＧＰＳアンテナ５１、ＧＰＳ測位部５２が接続されている。３軸磁気センサ３ａには、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサを用いる。
マイコン２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｉ／Ｏ２４、接続ライン２５を備える。また、ＲＯＭ２２にはプログラム２２ｐと、磁界発生源４の位置情報や地図情報等のデータ２２ｄが記憶されている。ＣＰＵ２１がプログラム２２ｐを読み出して実行することにより、本例の進行開始位置特定手段５、進行方向特定手段７、現在位置特定手段８、周波数分離手段２６が実現される。
【００３２】
上記プログラム２２ｐのフローチャートを図９、図１０に示す。プログラム２２ｐを開始し、ユーザがエントランスホールＥＨ（図８参照）に入ると、磁界発生源４ａ〜４ｃから発信した交流磁界を３軸磁気センサ３ａが検出する（ステップＳ１）。
その後、周波数分離手段２６によって、交流磁界を周波数ごとに分離する（ステップＳ２）。この際、フーリエ変換を利用することができる。また、一定の周波数のみ通過させるバンドフィルタを用いてもよい。
【００３３】
その後、周波数毎に磁界の強さを算出し（ステップＳ３）、携帯端末２から各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃを算出する（ステップＳ４）。そして、ユーザ６の進行開始位置を特定し、表示画面１４に表示する（ステップＳ５）。
【００３４】
交流磁界の届かない領域へユーザ６が移動する場合には、ユーザ６の歩行を３軸加速度センサ３ｂによって一歩ずつ検出し（ステップＳ６）、進行方向特定手段７によってユーザ７の進行方向を一歩ずつ検出する（ステップＳ７）。そして、ユーザ６の一歩ごとの歩行ベクトルＶを算出し、地図情報上において（図８参照）、進行開始位置ＳＰから歩行ベクトルＶを足し合わせる（ステップＳ８）。これによりユーザ６の現在位置ＣＰを特定し、表示画面１４に表示する（ステップＳ９）。
【００３５】
ユーザ６が一歩進むたびに、ステップＳ６〜Ｓ９を処理する（ステップＳ１０）。また、ユーザ６がプログラム２２ｐの終了操作をした場合には、終了する（ステップＳ１０）。
【００３６】
次に、本例の作用効果について説明する。本例の携帯ナビゲーションシステム１では、予め定められた場所に、互いに周波数の異なる交流磁界を発生する、少なくとも３個の磁界発生源４ａ〜４ｃが設けられている。そして、この磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を３軸磁気センサ３ａで受信して、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定する。進行開始位置ＳＰを特定した後、ユーザ６が交流磁界の届かない場所へ移動した場合は、現在位置特定手段８により、いわゆる自律航法を用いて、ユーザ６の現在位置ＣＰを特定する。
【００３７】
このようにすると、ＧＰＳ電波の届きにくい場所でも、ユーザ６の位置を精確に特定することができる。すなわち、３個の磁界発生源４ａ〜４ｃを、地下街やショッピングモール等の、ＧＰＳ電波が届きにくい場所に予め設置しておき、この３個の磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を３軸磁気センサ３ａで受信するため、ＧＰＳ電波を用いなくても、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定することができる。
【００３８】
本例では、進行開始位置ＳＰを精確に特定できるので、その後に行われる、自律航法を用いたユーザ６の現在位置の特定も、精確に行うことが可能となる。
【００３９】
また、本例では、図８に示すごとく、建造物１００の出入り口付近に設けられたエントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃが配置され、エントランスホールＥＨから建造物１００内に、交流磁界が届かない位置まで連続する通路１０１が延びている。そして、ユーザ６がエントランスホールＥＨに入った際にユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定し、ユーザ６が通路１０１に入った際にユーザ６の現在位置ＣＰを特定する。
このようにすると、建造物１００の中はＧＰＳ電波が届きにくいため、本例の効果を十分に得ることができる。ここで建造物１００とは、例えばショッピングモールや立体駐車場、空港、地下街等である。ユーザ６がこれらの建造物１００に入った場合、ＧＰＳ電波を検出できなくなるが、エントランスホールＥＨに磁界発生源４ａ〜４ｃを設けておけば、この磁界発生源４ａ〜４ｃから発信される交流磁界を検出して、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定できる。また、ユーザ６が通路１０１に入った場合は、交流磁界を検出することができなくなっても、進行開始位置ＳＰを精確に特定しているため、自律航法によって、ユーザ６の現在位置を精確に特定することができる。
【００４０】
また、本例では、交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚである。
このようにすると、商業周波数として使用される５０〜６０Ｈｚの周波数帯を避けることができ、３軸磁気センサ３ａにノイズが入りにくくなる。また、磁石４０を回転させて交流磁界を発生する場合、５００Ｈｚ以上の交流磁界を発生させるのは困難な場合がある。交流磁界の周波数は、８〜１３Ｈｚの範囲内であることがより好ましい。
【００４１】
また、本例では、周波数分離手段２６は、フーリエ変換によって交流磁界を周波数毎に分離している。
このようにすると、交流磁界を周波数毎に、精確に分離することができる。そのため、携帯端末２から各磁界発生源４ａ〜４ｃまでの距離ｒａ〜ｒｃを算出しやすくなる。これにより、携帯端末２を保持するユーザ６の進行開始位置ＳＰを精確に特定しやすくなる。
【００４２】
また、本例では、３軸磁気センサ３ａは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサである。
磁気インピーダンスセンサは微少な磁界を検出できるため、磁界発生源４から離れた位置においても、交流磁界を検出することが可能になる。そのため、ユーザ６の進行開始位置ＳＰを特定できる範囲を広げることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、ＧＰＳ電波が届きにくい場所でも利用でき、位置検出精度が高い携帯ナビゲーションシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 携帯ナビゲーションシステム
２ 携帯端末
２２ 記憶手段
２６ 周波数分離手段
３ａ ３軸磁気センサ
３ｂ ３軸加速度センサ
４ 磁界発生源
５ 進行開始位置特定手段
６ ユーザ
７ 進行方向特定手段
８ 現在位置特定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末を保持するユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムであって、
予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源が配置されており、
上記携帯端末は、
互いに直交する３方向における磁界を検出する３軸磁気センサと、
互いに直交する３方向における加速度を検出する３軸加速度センサと、
上記３軸磁気センサによって検出した上記交流磁界に基づいて、ユーザの進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段と、
上記３軸磁気センサによって検出した地磁気と、上記３軸加速度センサによって検出した重力加速度とに基づいて、上記ユーザの進行方向を特定する進行方向特定手段と、
上記進行開始位置から上記ユーザが移動した際に、上記ユーザの現在位置を特定する現在位置特定手段とを備え、
上記進行開始位置特定手段は、上記磁界発生源の配置位置および上記磁界発生源が有する磁石の強さを記憶する記憶手段と、上記３軸磁気センサが検出した上記交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段とを有し、周波数毎の上記交流磁界の強さに基づいて上記３軸磁気センサから各上記磁界発生源までの距離を算出することにより上記携帯端末を有するユーザの進行開始位置を特定し、
上記現在位置特定手段は、上記３軸加速度センサが検出した加速度の変化に基づいて、上記ユーザの歩行を一歩ずつ検出し、上記進行方向特定手段により検出した上記ユーザの一歩ごとの進行方向と、予め記憶された上記ユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザの歩行ベクトルを求め、地図情報上において上記進行開始位置から上記現在位置までの全ての上記歩行ベクトルを足し合わせることにより、上記ユーザの上記現在位置を特定することを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項２】
請求項１において、建造物の出入り口付近に設けられたエントランスホールに上記磁界発生源が配置され、該エントランスホールから上記建造物内に、上記交流磁界が届かない位置まで連続する通路が延びており、上記進行開始位置特定手段は、上記ユーザが上記エントランスホールに入った際に該ユーザの上記進行開始位置を特定し、上記現在位置特定手段は、上記ユーザが上記通路に入った際に該ユーザの上記現在位置を特定するよう構成されていることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚであることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記周波数分離手段は、フーリエ変換によって上記交流磁界を周波数毎に分離することを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記３軸磁気センサは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサであることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項１】
携帯端末を保持するユーザの現在位置を検出する携帯ナビゲーションシステムであって、
予め定められた位置に、互いに周波数が異なる交流磁界を発生する少なくとも３個の磁界発生源が配置されており、
上記携帯端末は、
互いに直交する３方向における磁界を検出する３軸磁気センサと、
互いに直交する３方向における加速度を検出する３軸加速度センサと、
上記３軸磁気センサによって検出した上記交流磁界に基づいて、ユーザの進行開始位置を特定する進行開始位置特定手段と、
上記３軸磁気センサによって検出した地磁気と、上記３軸加速度センサによって検出した重力加速度とに基づいて、上記ユーザの進行方向を特定する進行方向特定手段と、
上記進行開始位置から上記ユーザが移動した際に、上記ユーザの現在位置を特定する現在位置特定手段とを備え、
上記進行開始位置特定手段は、上記磁界発生源の配置位置および上記磁界発生源が有する磁石の強さを記憶する記憶手段と、上記３軸磁気センサが検出した上記交流磁界の検出信号を周波数毎に分離する周波数分離手段とを有し、周波数毎の上記交流磁界の強さに基づいて上記３軸磁気センサから各上記磁界発生源までの距離を算出することにより上記携帯端末を有するユーザの進行開始位置を特定し、
上記現在位置特定手段は、上記３軸加速度センサが検出した加速度の変化に基づいて、上記ユーザの歩行を一歩ずつ検出し、上記進行方向特定手段により検出した上記ユーザの一歩ごとの進行方向と、予め記憶された上記ユーザの歩幅とに基づいて、一歩ごとのユーザの歩行ベクトルを求め、地図情報上において上記進行開始位置から上記現在位置までの全ての上記歩行ベクトルを足し合わせることにより、上記ユーザの上記現在位置を特定することを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項２】
請求項１において、建造物の出入り口付近に設けられたエントランスホールに上記磁界発生源が配置され、該エントランスホールから上記建造物内に、上記交流磁界が届かない位置まで連続する通路が延びており、上記進行開始位置特定手段は、上記ユーザが上記エントランスホールに入った際に該ユーザの上記進行開始位置を特定し、上記現在位置特定手段は、上記ユーザが上記通路に入った際に該ユーザの上記現在位置を特定するよう構成されていることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記交流磁界の周波数は、１〜４０Ｈｚまたは７０〜５００Ｈｚであることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記周波数分離手段は、フーリエ変換によって上記交流磁界を周波数毎に分離することを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記３軸磁気センサは、アモルファスワイヤにコイルを巻回してなる磁気インピーダンスセンサであることを特徴とする携帯ナビゲーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１２４２４（Ｐ２０１１−１１２４２４Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７１５８（Ｐ２００９−２６７１５８）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（５０１０３４１０６）アイチ・マイクロ・インテリジェント株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（５０１０３４１０６）アイチ・マイクロ・インテリジェント株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
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