測位装置、測位方法、および、プログラム
【課題】 測定精度の高い位置データおよび軌跡データを取得することのできる測位装置、測位方法、および、プログラムを提供する。
【解決手段】 現在位置を測定する絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、移動計測手段により計測された移動情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで現在位置を算出する自律測位手段と、絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度指標と自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段とを備え、絶対位置測定手段により求められた現在位置データが位置選択手段によって選択された場合には、選択された現在位置を基準点として設定し、自律測位手段により求められた現在位置の精度指標は、基準点から累積的に精度が低下するように設定される。
【解決手段】 現在位置を測定する絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、移動計測手段により計測された移動情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで現在位置を算出する自律測位手段と、絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度指標と自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段とを備え、絶対位置測定手段により求められた現在位置データが位置選択手段によって選択された場合には、選択された現在位置を基準点として設定し、自律測位手段により求められた現在位置の精度指標は、基準点から累積的に精度が低下するように設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の移動経路データを取得する測位装置、測位方法、および、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの衛星測位システムを利用した測位機能とモーションセンサを利用した自律航法機能とを併用した測位装置がある。この測位装置では、モーションセンサにより歩行者や車などの移動体の移動方向および移動距離を計測する。そして、衛星測位システムを用いて求められた絶対位置に、計測された相対的な移動量を積算していくことによって、移動体が移動してきた経路の軌跡データを取得することができる。
【０００３】
衛星測位システムを利用した測位（衛星測位）においては、測定される位置（衛星測位位置）の精度は、測位装置によって電波が受信された測位衛星の配置により変化する。従って、周囲の環境によっては、測定の精度が低下して誤った位置が求められる場合があるという問題点があった。
【０００４】
そこで、従来、衛星測位位置の精度を示すパラメータの値と、予め定められた閾値とを比較して、衛星測位位置の精度がこの閾値によって設定されたレベルよりも低い場合には、モーションセンサの測定結果を用いて現在位置を決定する（自律測位）測位装置が開発されている（例えば、特許文献１）。また、例えば、特許文献２には、衛星測位位置の精度を示すパラメータ、および、自律測位により求められた位置（自律測位位置）の見積もり誤差をそれぞれに対して予め設定された基準値と比較して、より正確と推定される方の位置を初期位置として設定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３１８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自律航法機能による移動量の計測値の誤差は、自律測位を続けていくと自律測位位置に毎回蓄積されていく。しかしながら、従来技術では、このような見積もり誤差や測定位置の精度を示すパラメータは、それぞれ所定の判定基準値と比較することで、初期位置を設定する際に用いられるだけであった。従って、初期位置に採用された自律測位位置に含まれる誤差の影響により、精度の良い位置データおよび軌跡データを取得することができないという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、測定精度の高い位置データおよび軌跡データを取得することのできる測位装置、測位方法、および、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、
移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と
を備え、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記自律測位手段により算出された移動経路中の位置を順次記憶する測位データ記憶手段と、
前記基準点の位置データ、及び、当該基準点の設定前の前記基準点である前回基準点の位置データに基づいて、前記測位データ記憶手段に記憶された前記移動経路中の位置を補正する経路データ補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の測位装置において、
前記経路データ補正手段は、
前記前回基準点の位置から前記基準点の位置へのベクトルに、前記前回基準点の位置から前記基準点の位置データの取得タイミングで前記自律測位手段によって算出された現在位置へのベクトルを一致させる回転伸縮操作を、前記前回基準点から前記測位データ記憶手段に記憶された位置へのベクトルのそれぞれに対して行う
ことを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の測位装置において、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記位置選択手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置のデータが選択され、且つ、前記精度判定手段により、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より低いと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この求められた現在位置を暫定基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、所定の補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高くなったと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この新たに求められた現在位置を前記基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、前記補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別されなかった場合には、前記基準点設定手段は、前記暫定基準点を前記基準点として設定する
ことを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の測位装置において、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記精度判定手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別された場合には、
前記位置選択手段は、前記絶対位置測定手段により求められた現在位置を選択し、
前記基準点設定手段は、この現在位置を前記基準点として設定する
ことを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の測位装置において、
前記位置選択手段が選択した現在位置情報と、当該現在位置情報の前記精度指標が示す誤差範囲とを表示する表示手段を備える
ことを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、からの情報に基づき、移動経路中の位置データを取得する測位方法において、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位ステップで求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択ステップで選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定ステップと
を含み、
前記自律測位ステップで求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段とを備えた測位装置に用いられるコンピュータを、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と、
として機能させるプログラムであって、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従うと、自律測位手段により算出される位置は、絶対位置測定手段により求められた位置のみに基づいて設定された基準点の情報に自律航法機能により求められた移動量を積算することによって求められる。そして、自律測位手段により算出される位置の精度指標は、この基準点から累積的に低下するように設定されて、絶対位置測定手段の精度指標と比較され、より精度の高いデータが取得されるので、精度の高い位置データ、および、軌跡データを取得することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】経路データの取得方法を示す図である。
【図３】経路データ取得処理を示すフローチャートである。
【図４】経路データの取得例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の測位装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
この実施形態の測位装置１は、歩行者であるユーザが装着して利用するものであり、装置の動作を全体的に統括制御し、また、演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１０（基準点設定手段）と、ＣＰＵ１０に作業用メモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１１と、実行プログラムや設定データを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、不揮発性メモリ１３と、ＧＰＳ受信アンテナ１４と、絶対位置測定手段としてのＧＰＳ受信処理部１５と、３軸地磁気センサ１６と、３軸加速度センサ１７と、表示部１８（表示手段）と、ＣＰＵ１０および３軸加速度センサ１７に電力を供給する電源１９と、操作キー２０と、自律測位制御処理部２１（自律測位手段）と、自律測位補正処理部２２（経路データ補正手段）と、位置精度判別処理部２３（位置選択手段、精度判定手段）などを備えている。
【００２１】
ＲＡＭ１１は、自律測位制御処理部２１で算出された現在位置のデータを一時的に記憶する自律測位データ記憶部１１ａ（測位データ記憶手段）を更に備えている。この自律測位データ記憶部１１ａは、順次送られてくる複数個のデータを順番に記憶することが可能である。
【００２２】
ＲＯＭ１２には、本実施形態における測位装置１に測位処理を行わせるための実行プログラム１２ａが格納されている。ＣＰＵ１０は、電源投入時に、或いは、操作キー２０からの入力指令に基づき、この実行プログラム１２ａを読み込んで実行する。このプログラム１２ａは、不揮発性メモリ１３に記憶させることも可能である。或いは、ＣＤＲＯＭやフラッシュメモリといった可搬型記録媒体に実行プログラム１２ａを記録し、読み取り装置を介してＣＰＵ１０が実行可能とすることも可能である。また、プログラム１２ａは、キャリアウェーブ（搬送波）を媒体として、通信回線を介して測位装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。
【００２３】
不揮発性メモリ１３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。この不揮発性メモリ１３には、ＣＰＵ１０の制御処理によって決定された移動位置データを順番に記憶する移動履歴データ記憶部１３ａ、および、ＧＰＳ衛星の軌道データであるエフェメリスデータを記憶する衛星軌道データ記憶部１３ｂが備えられている。また、不揮発性メモリ１３は、地図データを記憶することが可能であり、ＣＰＵ１０により読み出された地図データは、表示部１８に表示される。
【００２４】
ＧＰＳ受信処理部１５は、ＣＰＵ１０から入力する制御信号に基づいて、ＧＰＳ受信アンテナ１４が受信した複数のＧＰＳ衛星からの電波信号を復調する。また、このＧＰＳ受信処理部１５は、これらの復調信号に基づいて演算処理を行い、算出された測位データを設定されたフォーマットでＣＰＵ１０へ出力する。このＧＰＳ受信処理部１５から出力可能なフォーマットには、ＮＭＥＡ‐０１８３（National Marine Electronics Association）の規格に従った信号が含まれている。
【００２５】
ＧＰＳ受信処理部１５において算出されるＧＰＳ測位位置には、誤差が含まれている。このＧＰＳ測位位置の誤差範囲は、演算処理に用いられたＧＰＳ衛星の数やＧＰＳ衛星の配置によって大きさが変化する。ＧＰＳ受信処理部１５から出力されるＮＭＥＡ‐０１８３の規格に従ったデータには、このようなＧＰＳ測位位置の誤差範囲を示す指標としてＧＳＴメッセージ出力（GNSS（Global Navigation Satellite System） Pseudo Error Statistics）が含まれている。具体的には、このＧＳＴメッセージ出力には、ＧＰＳ測位位置の誤差範囲を示す楕円の長軸半径と短軸半径の標準偏差、および、楕円の傾き角度や、緯度誤差、経度誤差、および、高度誤差のそれぞれの標準偏差の値といった統計的エラー項目が含まれている。
【００２６】
３軸地磁気センサ１６は、特に限られないが、例えば、磁気抵抗素子を用いたセンサであり、地磁気の方位を三次元的に計測してＣＰＵ１０へ出力することが可能である。また、３軸加速度センサ１７は、３軸方向の加速度を計測してＣＰＵ１０へ出力する。これらの３軸地磁気センサ１６および３軸加速度センサ１７により、移動計測手段が構成される。
【００２７】
自律測位制御処理部２１は、３軸地磁気センサ１６、および、３軸加速度センサ１７からＣＰＵ１０に送られたそれぞれの計測データに基づいて測位装置１の移動方向および移動距離を算出する。例えば、重力方向の加速度変化に基づいて測位装置１を装着したユーザの歩数を計測し、この計測された歩数に予め設定された歩幅を乗算することによって移動距離が算出される。そして、自律測位制御処理部２１は、この算出された移動距離および移動方向と、元の位置データとに基づいて現在位置を算出して、この自律測位位置のデータをＣＰＵ１０へ送信する。この自律測位位置のデータは、自律測位データ記憶部１１ａに記憶される。
【００２８】
自律測位制御処理部２１で算出された自律測位位置には、設定された歩幅と実際の歩幅との間に一定のずれがあると、算出された移動距離に対して一定の割合で誤差が生じてくる。すなわち、自律測位制御処理部２１で算出される移動距離の誤差は、ユーザが移動経路を進むにつれて継続的に蓄積されていく。また、３軸地磁気センサ１６では、測位装置１の帯磁などによる一定方向へのオフセット誤差や、周辺環境の影響による一時的な方位誤差が生じる。従って、この誤差の影響は、算出された自律測位位置にも現れる。
【００２９】
図２は、測位装置１を装着したユーザの位置をＧＰＳ測位および自律測位によって計測する方法を示す図である。
【００３０】
ユーザは、経路ｗ上を記号“×”で示された地点a０から地点ｆ０へとまっすぐに移動する。この期間に、ＧＰＳ測位によって所定の時間間隔（例えば、１秒毎）で求められた位置を記号“○”を用いて地点ａ１〜ｆ１として表示し、また、ＧＰＳ測位によって求められた各地点の位置の誤差範囲（例えば、ＧＳＴメッセージにより示された緯度誤差の標準偏差と経度誤差の標準偏差（何れもメートル表記）のうちの大きい方の値、以後、ＧＳＴ誤差と記す）を各地点a１〜ｆ１の左側にそれぞれ表示している。一方、ＧＰＳ測位により地点ｂ１〜ｆ１を求めたタイミングとほぼ同時に自律測位によって求められた位置をそれぞれ記号“□”を用いて地点ｂ２〜ｆ２として表示している。
【００３１】
図２に示すように、ＧＰＳ測位によって求められた地点a１〜ｃ１のＧＳＴ誤差は、１０ｍである。このＧＳＴ誤差の大きさは、通常のＧＰＳ測位において地平線上のＧＰＳ衛星からの電波が全て明瞭に受信できる場合に期待される値に対応している。そして、求められた地点ａ１〜ｃ１は、経路ｗ上にほぼ正確に求められている。これに対して、ＧＰＳ測位により求められた地点ｄ１〜ｆ１のＧＳＴ誤差は、３０ｍとなっている。また、地点ｄ１〜ｆ１は、経路ｗ上の正確な地点ｄ０〜ｆ０から外れて（例えば、数メートル）求められている。
【００３２】
一方、図２に示すように、自律測位によって算出された移動距離および移動方向のデータに基づいて、地点ｂ２〜ｆ２が求められる。このとき、前回のＧＰＳ測位により求められた位置データを基準位置として（例えば、地点a１〜ｃ１）現在位置を求めるとすると、求められた現在位置（地点ｂ２〜ｄ２）には、経路ｗに対して時計回りにほぼ一定の角度のオフセットと、実際の歩幅と比較して約１０％長い移動距離の誤差とが現れている。
【００３３】
また、前回の自律測位によって求められた地点（ｄ２、e２）と、今回の自律測位によって算出された移動距離および移動方向とに基づいて現在位置（地点e２、ｆ２）を求めるとすると、求められた現在位置（地点ｅ２、ｆ２）には、それぞれ２回分、３回分の移動方向および移動距離の誤差が累積されて現れることとなる。
【００３４】
自律測位補正処理部２２は、自律測位データ記憶部１１ａに記憶された自律測位位置のデータをその後に取得されたＧＰＳ測位位置に基づいて補正する。補正された測位位置は、確定値として不揮発性メモリ１３に記憶される。
【００３５】
位置精度判別処理部２３は、ＧＰＳ受信処理部１５から取得したＧＰＳ測位位置のデータ、および、自律測位制御処理部２１から取得した自律測位位置のデータのそれぞれの誤差の大きさに基づいてデータ処理の方法を選択する処理を行う。また、位置精度判別処理部２３は、ＧＰＳ測位位置の誤差範囲を予め設定された閾値と比較して、求められたＧＰＳ測位位置の精度が十分であるかを判別する。
【００３６】
表示部１８は、例えば、液晶による表示を行う画面である。或いは、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイなどの他の方式の表示手段を用いても良い。この表示部１８には、不揮発性メモリ１３から地図データを読み出して表示し、求められた位置を示す記号、および、移動の軌跡を示す線を重ねて表示させることができる。また、このとき、表示部１８に表示された各位置を示す記号に対しては、例えば、ＧＳＴメッセージ出力から解読された誤差範囲情報に基づいてこの誤差範囲を示す楕円を同時に表示させることが可能な構成となっている。
【００３７】
次に、測位処理の動作内容について、フローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
図３は、ＣＰＵ１０が実行する測位制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
本実施形態の測位制御処理は、操作キー２０のユーザ操作に基づく入力信号によって開始される。この測位制御処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５へ信号を送って受信処理を開始させる。それから、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５から入力する信号に基づいて、ＧＰＳ衛星からの電波が受信されたか否かを判別する（ステップＳ１）。そして、ＧＰＳ衛星からの電波が受信されていると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、続いて、最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されているか否かを判別する（ステップＳ２）。最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されていないと判別されると、ＣＰＵ１０は、受信したエフェメリスデータをＧＰＳ受信処理部１５から取得して衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶させる（ステップＳ３）。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ４へ移行する。最新のエフェメリスデータが既に記憶されていると判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、そのままステップＳ４へ移行する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５からの入力データを解読して、ＧＰＳ測位によって求められた現在位置情報を取得するＧＰＳ測位処理を行う（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ５へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１の判別処理でＧＰＳ衛星からの電波が受信されていないと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を行わずにステップＳ５へ移行する。
【００４２】
ステップＳ５へ移行すると、ＣＰＵ１０は、３軸加速度センサ１７により計測された３軸加速度のデータから必要な期間（例えば、前回のＧＰＳ測位処理が行われた時刻から今回のＧＰＳ測位処理が行われた時刻までの期間）のデータを取得する。続いて、ＣＰＵ１０は、３軸地磁気センサ１６により計測された３軸地磁気データから必要な期間のデータを取得する（ステップＳ６）。
【００４３】
次いで、ＣＰＵ１０は、取得した３軸加速度データに重力加速度以外の加速度が含まれているか否かを判別する（ステップＳ７）。重力加速度以外の加速度が含まれていないと判別された場合は、歩行者であるユーザが前回の計測位置から移動をしていないと判断されて、ＣＰＵ１０は以降の処理を行わずに、ステップＳ１へと戻る。
【００４４】
一方、ステップＳ７の判別処理で、重力加速度以外の加速度が含まれていると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、基準位置データが設定されているか否かを判別する（ステップＳ８）。測位制御処理のスタート直後には、基準位置データが存在しないと判別されて、ＣＰＵ１０は、最初のＧＰＳ測位処理（ステップＳ４）で取得した現在位置および時刻データを基準位置・時刻の初期値としてＲＡＭ１１に設定登録する（ステップＳ９）。この初期値は、誤差の大小に拠らずに設定されて、誤差情報とともに表示部１８に示される。すなわち、この初期値の表示段階では、データの精度に比してユーザに位置情報を提供することを優先させる。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１０へ移行する。一度基準位置データの初期値が設定登録された後には、ステップＳ７の判別処理では、基準位置データがあると判別されて、そのままステップＳ１０へ移行する。
【００４５】
ステップＳ１０へ移行すると、ＣＰＵ１０は、自律測位処理を行う。この自律測位処理では、ＣＰＵ１０は、取得した３軸加速度データおよび３軸地磁気データに基づいて自律測位制御処理部２１に進行方向を同定させ、また、加速度データの座標系を変換させる。それから、ＣＰＵ１０は、この３軸加速度データの時系列変化のパターンに基づいて自律測位制御処理部２１にユーザの移動歩数を算出させる。また、ＣＰＵ１０は、移動量計測処理を行う（ステップＳ１１）。この移動量計測処理では、ＣＰＵ１０は、算出された移動歩数に基づいて設定された期間内の移動距離を自律測位制御処理部２１に算出させて取得する。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５から取得したＧＳＴメッセージを解読する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ１０は、この解読したＧＳＴメッセージに基づいてＧＳＴ誤差の値を設定し、それから、位置精度判別処理部２３にこのＧＳＴ誤差の大きさを評価させる（ステップＳ１３）。先ず、ＧＳＴ誤差が予め設定された閾値、例えば、１０ｍ以下であると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、求められた現在位置データの信頼性が高いと判断してステップＳ１６へ移行する。一方、ＧＳＴ誤差が予め設定された他の閾値、例えば、１００ｍ以上であると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、求められた現在位置データの信頼性が低いと判断して、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１７へ移行する。ＧＳＴ誤差が１０ｍから１００ｍの間であると判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１４へ移行する。
【００４７】
ステップＳ１４へ移行すると、ＣＰＵ１０は、基準時間差変換処理を行う。この基準時間差変換処理では、ＣＰＵ１０は、先ず、現在設定されている基準位置の設定時刻から今回のＧＰＳ測位が行われたタイミングまでの経過時間を予め設定された移動速度に基づいて移動可能距離に換算する。そして、ＣＰＵ１０は、この移動可能距離を自律測位誤差の値として設定する。従って、この自律測位誤差は、基準位置を設定した時刻からの経過時間が長くなるにつれて単調に増加する。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ１０は、求められた自律測位誤差の値とＧＳＴ誤差の値とを位置精度判別処理部２３へ送り、位置精度の判別処理を行わせる（ステップＳ１５）。自律測位誤差がＧＳＴ誤差より小さいと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１６へ移行する。一方、ＧＳＴ誤差が自動測位誤差より小さいと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１７へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１６へ移行すると、ＣＰＵ１０は、自律測位位置採用処理を実行する。この自律測位位置採用処理では、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１の移動量計測処理によって算出された移動方向および移動距離を前回求められた位置情報に加算することによって、現在位置を設定する。そして、ＣＰＵ１０は、この自律測位位置採用処理で設定された現在位置のデータを現在時刻データとともに自律測位データ記憶部１１ａに記憶させる。また、ＣＰＵ１０は、この設定された現在位置および移動経路を表示部１８に表示させるとともに、この現在位置の誤差範囲を併せて表示させる。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１へ戻る。
【００５０】
一方、ステップＳ１７へ移行すると、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ測位位置採用処理を実行する。このＧＰＳ測位位置採用処理では、ＣＰＵ１０は、先ず、ＧＰＳ測位により求められた地点を現在位置として設定する。前回の基準位置の設定登録以降に自律測位データ記憶部１１ｂに記憶させた位置データがある場合には、ＣＰＵ１０は、これらの位置データ、前回の基準位置データ、および、決定されたＧＰＳ測位による現在位置を自律測位補正処理部２２に送り、後述する自律測位データの補正処理を行わせる。次いで、ＣＰＵ１０は、自律測位補正処理部２２から取得したこれらの補正後の位置データおよび現在位置データを順番に移動履歴データ記憶部１３ａに記憶させる。ＣＰＵ１０は、補正後の位置データに基づいてこれらの位置およびその誤差範囲と、移動経路とを表示部１８へ表示させる。それから、ＣＰＵ１０は、現在位置データおよびこの現在位置データの取得時刻を基準位置・時刻データとしてＲＡＭ１１に更新登録した後に、ステップＳ１へ戻る。
【００５１】
なお、上記フローチャートでは、ステップＳ１３、Ｓ１５の判別処理のみを位置精度判別処理部２３に行わせることとしたが、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を全て位置精度判別処理部２３で行わせることとしても良い。
【００５２】
また、上記フローチャートでは、移動を開始したのちに初期位置の設定がなされているが、最初にＧＰＳ測位データが取得された段階で初期位置の設定を行うこととしても良い。また、上記初期位置の設定は、ＧＳＴ誤差の値が小さくなった場合には、ユーザの移動がなくても更新登録することとしても良い。
【００５３】
次に、本実施形態の測位装置１における位置決定の具体例について説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態の測位装置による測位例を示す図である。
【００５５】
図４の測位例において、測位装置１を装着したユーザは、地点ｍから地点ｑへ高層建築物ｈの際を通って移動する。
【００５６】
まず、測位制御処理をスタートすると、ＧＰＳ衛星から電波を受信して（ステップＳ１）、最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されていなければ、最新のエフェメリスデータを取得する（ステップＳ２、Ｓ３）。それから、ＧＰＳ測位処理が行われる（ステップＳ４）。このときに測定された位置（地点ｍ１、記号“○”）、および、時刻のデータは、基準位置・時刻の初期値としてＲＡＭ１１に設定登録される（ステップＳ８、Ｓ９）。また、２回目以降のＧＰＳ測位処理では、それぞれユーザが移動した先の位置データ（地点ｎ１〜ｑ１、記号“○”）が、例えば、５秒間隔で取得されている。
【００５７】
一方、測位装置１に内蔵された３軸加速度センサ１７の計測データ、および、３軸地磁気センサ１６の計測データからは、ユーザの移動による加速度変化が検出されると（ステップＳ５〜Ｓ７）、ユーザの歩数が算出され、更に、移動距離と移動方位のデータに変換されて出力される（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【００５８】
次に、ＧＰＳ測位処理により求められたこれらのＧＰＳ測位位置（地点ｍ１〜ｑ１）に関するそれぞれのＧＳＴメッセージ出力を解読して、ＧＳＴ誤差を取得する（ステップＳ１２）。地点ｍ１、ｑ１の測位位置の精度は、ＧＳＴ誤差が１０ｍである。従って、ＧＰＳ測位位置採用処理がなされ、これらのＧＰＳ測位位置は、基準位置として設定される（ステップＳ１３、Ｓ１７）。
【００５９】
これに対し、高層建築物ｈの際で求められたＧＰＳ測位位置ｎ１〜ｐ１のＧＳＴ誤差は、何れも３０ｍである。従って、この期間の各ＧＳＴ誤差は、基準位置ｍ１の設定時刻からの経過時間に基づいて算出される自律測位誤差（ステップＳ１４）と比較される（ステップＳ１５）。そして、この期間の自律測位誤差が各ＧＳＴ誤差よりも小さいとすると、自律測位位置ｎ２〜ｐ２（それぞれ記号“□”で示す）は、自律測位位置採用処理により、現在位置として選択される（ステップＳ１６）。すなわち、自律測位位置ｏ２〜ｑ２は、それぞれ地点ｎ２〜ｐ２からの移動距離および移動方位として算出され、移動距離の誤差が徐々に累積されるとともに、ほぼ一定の方向への角度誤差が現れる。
【００６０】
ＧＰＳ測位位置ｑ１のＧＳＴ誤差は、１０ｍに回復する。このときに実行されるＧＰＳ測位位置採用処理（ステップＳ１７）では、自律測位によって算出され、現在位置として選択されていた地点ｎ２〜ｐ２の補正処理が行われる。具体的には、先ず、先の基準位置ｍ１から自律測位位置ｑ２へのベクトルＶ２に対して回転伸縮操作を行って、先の基準位置ｍ１から新たな基準位置ｑ１へのベクトルＶ１と一致させるための変換行列Ｔが算出される。すなわち、この変換行列Ｔにより、Ｖ１＝ＴＶ２が成り立つ。そして、先の基準位置ｍ１から地点n２〜ｐ２への各ベクトルに対し、それぞれこの変換行列Ｔによる回転伸縮操作を行って求められた地点ｎ３〜ｐ３（記号“△”で示す）をそれぞれ通過した位置データとして決定する。
【００６１】
また、ここで、ＧＰＳ測位位置ｑ１のＧＳＴ誤差が３０ｍのままであっても、自律測位位置n２〜ｑ２のそれぞれにおいて、例えば、８ｍずつの自律測位誤差が加算されていった場合には、地点ｑ２における累積の自律測位誤差は３２ｍとなる。従って、この自律測位誤差は、ＧＳＴ誤差の値より大きいので、やはり地点ｑ１を基準位置として設定し、地点ｎ２〜ｐ２の補正処理を行う。
【００６２】
以上のように、本実施形態の測位装置１によれば、ＧＳＴメッセージ出力を用いてＧＰＳ測位の誤差範囲を規定することにより、ＧＰＳ測位の誤差範囲と自律測位による誤差範囲とを毎回直接比較することができる。そして、ＧＰＳ測位で十分な精度が得られない場合には、自律測位位置とＧＰＳ測位位置のうち、誤差の小さい方の位置を選択することができるので、常に精度の良い位置データの取得を行うことができる。
【００６３】
また、自律測位位置をそのまま基準位置として採用せず、ＧＰＳ測位によって決められた精度の良い位置データのみを基準位置として設定するので、基準位置の設定後の自律測位による累積の誤差範囲を考慮して位置データの取得を行うことができる。従って、同様なＧＳＴ誤差の状況においても、自律測位による誤差が累積されて増加する影響を考慮に入れて、より精度のよい位置データの選択を行うことができる。
【００６４】
また、２点のＧＰＳ測位位置に基づいて自律測位位置のデータを補正するので、自律測位による累積した移動距離の誤差や角度誤差を遡って取り除くことができる。また、累積していく自律測位位置の誤差をほぼ一様なレベルへ減少させることができる。
【００６５】
また、自律測位位置の補正処理をベクトルの回転及び伸縮操作の組み合わせといった線形変換で行うので、難しい処理を必要とせず簡便に精度の高い補正を行うことができる。
【００６６】
また、ＧＰＳ測位の誤差範囲が１０ｍ以下や１００ｍ以上のときは、自律測位による見積もり誤差との大小の比較を行わずにそれぞれＧＰＳ測位位置、自律測位位置の採用処理を行うので、十分に精度の足りているデータを除外したり、明らかに精度の足りないデータを用いたりする状況を避けることができる。
【００６７】
また、位置、および、経路データの表示画面には、位置データだけではなく、誤差データも表示させるので、ユーザは、現在の測位データがどの程度正確であるかを把握しながら表示情報を利用することができる。
【００６８】
［変形例１］
上述の実施形態の測位装置１において、図３で示したフローチャートにおけるステップＳ１３のＧＳＴ誤差が１０ｍ以下の場合の分岐を省略することができる。ＧＳＴ誤差が１０ｍ以内であっても、自律測位誤差がＧＳＴ誤差よりも大きくなるまでは、自律測位により求められた移動距離と移動方位に従って経路を測定し、自律測位誤差がＧＳＴ誤差よりも大きくなったときに経路の補正処理を行う。
【００６９】
この変形例１の測位装置を用いることによって、ＧＰＳ測位の通常の限界精度以下の移動経路であっても自律測位の誤差範囲内で位置データを取得することができるので、常に精度の高い経路データを取得することができる。
【００７０】
また、道路情報などとの照合を行わずに細かい移動経路のデータを取得することができるので、屋内の通過、広場や山道などの道路データのない場所での経路データの取得を高精度で行うことができる。
【００７１】
［変形例２］
上述の実施形態の測位装置１において、図３で示したフローチャートのステップＳ１５で自律測位誤差がＧＳＴ誤差より大きくなったと判別された場合、ステップＳ１６のＧＰＳ測位位置採用処理で行う経路の補正、および、基準位置の設定処理を行う際に、ＧＳＴ誤差が１０ｍよりも大きい場合には、当該補正された経路、および設定された基準位置のデータを更に一定の期間暫定値として、例えば、自律測位データ記憶部１１ａに記憶させておくこととする。そして、ＧＳＴ誤差がその後１０ｍ以下にまで低下した場合には、当初の基準位置からこの暫定基準位置へのベクトルと、ＧＳＴ誤差が１０ｍ以下に低下するまでの自律測位位置へのベクトルとに対し、それぞれ回転伸縮変換を行う変換行列Ｔ１、Ｔ２を算出して、測位データの補正を行う。
【００７２】
一方、一定の期間内にＧＳＴ誤差が１０ｍ以下にまで低下しなかった場合には、補正された経路と暫定基準位置をそのまま決定された位置データとして確定する。
【００７３】
このような変形例２の測位装置においては、可能な限りＧＳＴ誤差が１０ｍ以下のＧＰＳ測位データに基づいて測位データの補正処理を行い、また、ＧＳＴ誤差が１０ｍ以下に回復しない場合でも自律測位による位置データ以上の精度でＧＰＳ測位データによる補正処理を行う。従って、精度の低い位置データが最終的に記録される軌跡データに含まれる可能性が低く、且つ、全体としても精度の良い補正を行うことができる。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、ＧＰＳ誤差データの評価として、ＧＳＴメッセージ出力のデータを用いたが、他の指標を用いることとしてもよい。例えば、ＮＭＥＡ‐０１８３の規格によるＧＳＡ（GPS DOP（Dilution of Precision） and active satellites）メッセージ出力に含まれるＰＤＯＰ（Position Dilution of precision）の値および受信周波数に基づいて移動距離の誤差範囲を規定しても良い。例えば、ＰＤＯＰの２ｄｒｍｓ（twice distance root mean square）を利用することができる。
【００７５】
また、上述の実施の形態では、自律測位位置の精度を示す見積もり誤差は、基準位置が設定された時刻からの経過時間によって求めたが、他の方法を用いても良い。例えば、自律測位処理（ステップＳ１０）でカウントされた歩数データと予め設定された歩幅データとの乗算結果や、更に、この乗算結果の値に所定の係数α（０＜α＜１）を乗じた値を用いて自律測位位置の精度を示す値として用いることも可能である。
【００７６】
また、本実施形態では、ＧＰＳ衛星のデータを用いて衛星測位を行ったが、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの他の衛星測位システムを利用することとしてもよい。或いは、複数の携帯電話の基地局との通信による測位を利用するなど、衛星以外の通信システムを利用することも可能である。
【００７７】
また、上述の実施の形態では、自律測位により求められた位置データをＧＰＳ測位により求められた２点の位置データにより補正したが、３点以上の位置データを用いて補正することも可能である。また、２点のＧＰＳ測位データを用いる場合にも、この２点の間の期間に取得された自律測位位置だけではなく、基準点とされるＧＰＳ測位データの時間間隔に応じて前後の期間の自律測位位置を補正するように構成することもできる。
【００７８】
また、上記の実施の形態では、歩行者の移動軌跡を具体例として挙げて説明したが、自転車など、他の移動手段に係る測位装置に適用することも可能である。
【００７９】
また、上記の実施の形態では、衛星測位と自律測位を同一の時間間隔でほぼ同時に行ったが、対象となる移動体の移動速度に応じて、例えば、衛星測位を自律測位の半分の実行回数に減らすこともできる。
【００８０】
また、上述の実施の形態では、ＲＯＭ１２に格納されたプログラム１２ａに基づいて、ＣＰＵ１０がＧＰＳ受信処理部１５、自律測位制御処理部２１、自律測位補正処理部２２、位置精度判別処理部２３などに各処理を実行させる形態を示したが、これらの処理を全てＣＰＵ１０の演算によるソフトウェア処理として行わせることとしても良い。
【００８１】
また、上述の実施の形態では、表示画面に求められた経路情報と誤差情報を表示したが、数値データとして出力して、接続した外部機器から使用可能な構成としても良い。その他、本実施形態で示した具体的な構成の細部や設定された数値などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 測位装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１１ａ 自律測位データ記憶部
１１ｂ 自律測位データ記憶部
１２ ＲＯＭ
１２ａ プログラム
１３ 不揮発性メモリ
１３ａ 移動履歴データ記憶部
１３ｂ 衛星軌道データ記憶部
１４ ＧＰＳ受信アンテナ
１５ ＧＰＳ受信処理部
１６ ３軸地磁気センサ
１７ ３軸加速度センサ
１８ 表示部
１９ 電源
２０ 操作キー
２１ 自律測位制御処理部
２２ 自律測位補正処理部
２３ 位置精度判別処理部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の移動経路データを取得する測位装置、測位方法、および、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの衛星測位システムを利用した測位機能とモーションセンサを利用した自律航法機能とを併用した測位装置がある。この測位装置では、モーションセンサにより歩行者や車などの移動体の移動方向および移動距離を計測する。そして、衛星測位システムを用いて求められた絶対位置に、計測された相対的な移動量を積算していくことによって、移動体が移動してきた経路の軌跡データを取得することができる。
【０００３】
衛星測位システムを利用した測位（衛星測位）においては、測定される位置（衛星測位位置）の精度は、測位装置によって電波が受信された測位衛星の配置により変化する。従って、周囲の環境によっては、測定の精度が低下して誤った位置が求められる場合があるという問題点があった。
【０００４】
そこで、従来、衛星測位位置の精度を示すパラメータの値と、予め定められた閾値とを比較して、衛星測位位置の精度がこの閾値によって設定されたレベルよりも低い場合には、モーションセンサの測定結果を用いて現在位置を決定する（自律測位）測位装置が開発されている（例えば、特許文献１）。また、例えば、特許文献２には、衛星測位位置の精度を示すパラメータ、および、自律測位により求められた位置（自律測位位置）の見積もり誤差をそれぞれに対して予め設定された基準値と比較して、より正確と推定される方の位置を初期位置として設定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３１８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自律航法機能による移動量の計測値の誤差は、自律測位を続けていくと自律測位位置に毎回蓄積されていく。しかしながら、従来技術では、このような見積もり誤差や測定位置の精度を示すパラメータは、それぞれ所定の判定基準値と比較することで、初期位置を設定する際に用いられるだけであった。従って、初期位置に採用された自律測位位置に含まれる誤差の影響により、精度の良い位置データおよび軌跡データを取得することができないという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、測定精度の高い位置データおよび軌跡データを取得することのできる測位装置、測位方法、および、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、
移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と
を備え、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記自律測位手段により算出された移動経路中の位置を順次記憶する測位データ記憶手段と、
前記基準点の位置データ、及び、当該基準点の設定前の前記基準点である前回基準点の位置データに基づいて、前記測位データ記憶手段に記憶された前記移動経路中の位置を補正する経路データ補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の測位装置において、
前記経路データ補正手段は、
前記前回基準点の位置から前記基準点の位置へのベクトルに、前記前回基準点の位置から前記基準点の位置データの取得タイミングで前記自律測位手段によって算出された現在位置へのベクトルを一致させる回転伸縮操作を、前記前回基準点から前記測位データ記憶手段に記憶された位置へのベクトルのそれぞれに対して行う
ことを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の測位装置において、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記位置選択手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置のデータが選択され、且つ、前記精度判定手段により、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より低いと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この求められた現在位置を暫定基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、所定の補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高くなったと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この新たに求められた現在位置を前記基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、前記補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別されなかった場合には、前記基準点設定手段は、前記暫定基準点を前記基準点として設定する
ことを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の測位装置において、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記精度判定手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別された場合には、
前記位置選択手段は、前記絶対位置測定手段により求められた現在位置を選択し、
前記基準点設定手段は、この現在位置を前記基準点として設定する
ことを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の測位装置において、
前記位置選択手段が選択した現在位置情報と、当該現在位置情報の前記精度指標が示す誤差範囲とを表示する表示手段を備える
ことを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、からの情報に基づき、移動経路中の位置データを取得する測位方法において、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位ステップで求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択ステップで選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定ステップと
を含み、
前記自律測位ステップで求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の発明は、
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段とを備えた測位装置に用いられるコンピュータを、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と、
として機能させるプログラムであって、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従うと、自律測位手段により算出される位置は、絶対位置測定手段により求められた位置のみに基づいて設定された基準点の情報に自律航法機能により求められた移動量を積算することによって求められる。そして、自律測位手段により算出される位置の精度指標は、この基準点から累積的に低下するように設定されて、絶対位置測定手段の精度指標と比較され、より精度の高いデータが取得されるので、精度の高い位置データ、および、軌跡データを取得することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】経路データの取得方法を示す図である。
【図３】経路データ取得処理を示すフローチャートである。
【図４】経路データの取得例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の測位装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
この実施形態の測位装置１は、歩行者であるユーザが装着して利用するものであり、装置の動作を全体的に統括制御し、また、演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１０（基準点設定手段）と、ＣＰＵ１０に作業用メモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１１と、実行プログラムや設定データを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、不揮発性メモリ１３と、ＧＰＳ受信アンテナ１４と、絶対位置測定手段としてのＧＰＳ受信処理部１５と、３軸地磁気センサ１６と、３軸加速度センサ１７と、表示部１８（表示手段）と、ＣＰＵ１０および３軸加速度センサ１７に電力を供給する電源１９と、操作キー２０と、自律測位制御処理部２１（自律測位手段）と、自律測位補正処理部２２（経路データ補正手段）と、位置精度判別処理部２３（位置選択手段、精度判定手段）などを備えている。
【００２１】
ＲＡＭ１１は、自律測位制御処理部２１で算出された現在位置のデータを一時的に記憶する自律測位データ記憶部１１ａ（測位データ記憶手段）を更に備えている。この自律測位データ記憶部１１ａは、順次送られてくる複数個のデータを順番に記憶することが可能である。
【００２２】
ＲＯＭ１２には、本実施形態における測位装置１に測位処理を行わせるための実行プログラム１２ａが格納されている。ＣＰＵ１０は、電源投入時に、或いは、操作キー２０からの入力指令に基づき、この実行プログラム１２ａを読み込んで実行する。このプログラム１２ａは、不揮発性メモリ１３に記憶させることも可能である。或いは、ＣＤＲＯＭやフラッシュメモリといった可搬型記録媒体に実行プログラム１２ａを記録し、読み取り装置を介してＣＰＵ１０が実行可能とすることも可能である。また、プログラム１２ａは、キャリアウェーブ（搬送波）を媒体として、通信回線を介して測位装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。
【００２３】
不揮発性メモリ１３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。この不揮発性メモリ１３には、ＣＰＵ１０の制御処理によって決定された移動位置データを順番に記憶する移動履歴データ記憶部１３ａ、および、ＧＰＳ衛星の軌道データであるエフェメリスデータを記憶する衛星軌道データ記憶部１３ｂが備えられている。また、不揮発性メモリ１３は、地図データを記憶することが可能であり、ＣＰＵ１０により読み出された地図データは、表示部１８に表示される。
【００２４】
ＧＰＳ受信処理部１５は、ＣＰＵ１０から入力する制御信号に基づいて、ＧＰＳ受信アンテナ１４が受信した複数のＧＰＳ衛星からの電波信号を復調する。また、このＧＰＳ受信処理部１５は、これらの復調信号に基づいて演算処理を行い、算出された測位データを設定されたフォーマットでＣＰＵ１０へ出力する。このＧＰＳ受信処理部１５から出力可能なフォーマットには、ＮＭＥＡ‐０１８３（National Marine Electronics Association）の規格に従った信号が含まれている。
【００２５】
ＧＰＳ受信処理部１５において算出されるＧＰＳ測位位置には、誤差が含まれている。このＧＰＳ測位位置の誤差範囲は、演算処理に用いられたＧＰＳ衛星の数やＧＰＳ衛星の配置によって大きさが変化する。ＧＰＳ受信処理部１５から出力されるＮＭＥＡ‐０１８３の規格に従ったデータには、このようなＧＰＳ測位位置の誤差範囲を示す指標としてＧＳＴメッセージ出力（GNSS（Global Navigation Satellite System） Pseudo Error Statistics）が含まれている。具体的には、このＧＳＴメッセージ出力には、ＧＰＳ測位位置の誤差範囲を示す楕円の長軸半径と短軸半径の標準偏差、および、楕円の傾き角度や、緯度誤差、経度誤差、および、高度誤差のそれぞれの標準偏差の値といった統計的エラー項目が含まれている。
【００２６】
３軸地磁気センサ１６は、特に限られないが、例えば、磁気抵抗素子を用いたセンサであり、地磁気の方位を三次元的に計測してＣＰＵ１０へ出力することが可能である。また、３軸加速度センサ１７は、３軸方向の加速度を計測してＣＰＵ１０へ出力する。これらの３軸地磁気センサ１６および３軸加速度センサ１７により、移動計測手段が構成される。
【００２７】
自律測位制御処理部２１は、３軸地磁気センサ１６、および、３軸加速度センサ１７からＣＰＵ１０に送られたそれぞれの計測データに基づいて測位装置１の移動方向および移動距離を算出する。例えば、重力方向の加速度変化に基づいて測位装置１を装着したユーザの歩数を計測し、この計測された歩数に予め設定された歩幅を乗算することによって移動距離が算出される。そして、自律測位制御処理部２１は、この算出された移動距離および移動方向と、元の位置データとに基づいて現在位置を算出して、この自律測位位置のデータをＣＰＵ１０へ送信する。この自律測位位置のデータは、自律測位データ記憶部１１ａに記憶される。
【００２８】
自律測位制御処理部２１で算出された自律測位位置には、設定された歩幅と実際の歩幅との間に一定のずれがあると、算出された移動距離に対して一定の割合で誤差が生じてくる。すなわち、自律測位制御処理部２１で算出される移動距離の誤差は、ユーザが移動経路を進むにつれて継続的に蓄積されていく。また、３軸地磁気センサ１６では、測位装置１の帯磁などによる一定方向へのオフセット誤差や、周辺環境の影響による一時的な方位誤差が生じる。従って、この誤差の影響は、算出された自律測位位置にも現れる。
【００２９】
図２は、測位装置１を装着したユーザの位置をＧＰＳ測位および自律測位によって計測する方法を示す図である。
【００３０】
ユーザは、経路ｗ上を記号“×”で示された地点a０から地点ｆ０へとまっすぐに移動する。この期間に、ＧＰＳ測位によって所定の時間間隔（例えば、１秒毎）で求められた位置を記号“○”を用いて地点ａ１〜ｆ１として表示し、また、ＧＰＳ測位によって求められた各地点の位置の誤差範囲（例えば、ＧＳＴメッセージにより示された緯度誤差の標準偏差と経度誤差の標準偏差（何れもメートル表記）のうちの大きい方の値、以後、ＧＳＴ誤差と記す）を各地点a１〜ｆ１の左側にそれぞれ表示している。一方、ＧＰＳ測位により地点ｂ１〜ｆ１を求めたタイミングとほぼ同時に自律測位によって求められた位置をそれぞれ記号“□”を用いて地点ｂ２〜ｆ２として表示している。
【００３１】
図２に示すように、ＧＰＳ測位によって求められた地点a１〜ｃ１のＧＳＴ誤差は、１０ｍである。このＧＳＴ誤差の大きさは、通常のＧＰＳ測位において地平線上のＧＰＳ衛星からの電波が全て明瞭に受信できる場合に期待される値に対応している。そして、求められた地点ａ１〜ｃ１は、経路ｗ上にほぼ正確に求められている。これに対して、ＧＰＳ測位により求められた地点ｄ１〜ｆ１のＧＳＴ誤差は、３０ｍとなっている。また、地点ｄ１〜ｆ１は、経路ｗ上の正確な地点ｄ０〜ｆ０から外れて（例えば、数メートル）求められている。
【００３２】
一方、図２に示すように、自律測位によって算出された移動距離および移動方向のデータに基づいて、地点ｂ２〜ｆ２が求められる。このとき、前回のＧＰＳ測位により求められた位置データを基準位置として（例えば、地点a１〜ｃ１）現在位置を求めるとすると、求められた現在位置（地点ｂ２〜ｄ２）には、経路ｗに対して時計回りにほぼ一定の角度のオフセットと、実際の歩幅と比較して約１０％長い移動距離の誤差とが現れている。
【００３３】
また、前回の自律測位によって求められた地点（ｄ２、e２）と、今回の自律測位によって算出された移動距離および移動方向とに基づいて現在位置（地点e２、ｆ２）を求めるとすると、求められた現在位置（地点ｅ２、ｆ２）には、それぞれ２回分、３回分の移動方向および移動距離の誤差が累積されて現れることとなる。
【００３４】
自律測位補正処理部２２は、自律測位データ記憶部１１ａに記憶された自律測位位置のデータをその後に取得されたＧＰＳ測位位置に基づいて補正する。補正された測位位置は、確定値として不揮発性メモリ１３に記憶される。
【００３５】
位置精度判別処理部２３は、ＧＰＳ受信処理部１５から取得したＧＰＳ測位位置のデータ、および、自律測位制御処理部２１から取得した自律測位位置のデータのそれぞれの誤差の大きさに基づいてデータ処理の方法を選択する処理を行う。また、位置精度判別処理部２３は、ＧＰＳ測位位置の誤差範囲を予め設定された閾値と比較して、求められたＧＰＳ測位位置の精度が十分であるかを判別する。
【００３６】
表示部１８は、例えば、液晶による表示を行う画面である。或いは、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイなどの他の方式の表示手段を用いても良い。この表示部１８には、不揮発性メモリ１３から地図データを読み出して表示し、求められた位置を示す記号、および、移動の軌跡を示す線を重ねて表示させることができる。また、このとき、表示部１８に表示された各位置を示す記号に対しては、例えば、ＧＳＴメッセージ出力から解読された誤差範囲情報に基づいてこの誤差範囲を示す楕円を同時に表示させることが可能な構成となっている。
【００３７】
次に、測位処理の動作内容について、フローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
図３は、ＣＰＵ１０が実行する測位制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
本実施形態の測位制御処理は、操作キー２０のユーザ操作に基づく入力信号によって開始される。この測位制御処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５へ信号を送って受信処理を開始させる。それから、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５から入力する信号に基づいて、ＧＰＳ衛星からの電波が受信されたか否かを判別する（ステップＳ１）。そして、ＧＰＳ衛星からの電波が受信されていると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、続いて、最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されているか否かを判別する（ステップＳ２）。最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されていないと判別されると、ＣＰＵ１０は、受信したエフェメリスデータをＧＰＳ受信処理部１５から取得して衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶させる（ステップＳ３）。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ４へ移行する。最新のエフェメリスデータが既に記憶されていると判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、そのままステップＳ４へ移行する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５からの入力データを解読して、ＧＰＳ測位によって求められた現在位置情報を取得するＧＰＳ測位処理を行う（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ５へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１の判別処理でＧＰＳ衛星からの電波が受信されていないと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を行わずにステップＳ５へ移行する。
【００４２】
ステップＳ５へ移行すると、ＣＰＵ１０は、３軸加速度センサ１７により計測された３軸加速度のデータから必要な期間（例えば、前回のＧＰＳ測位処理が行われた時刻から今回のＧＰＳ測位処理が行われた時刻までの期間）のデータを取得する。続いて、ＣＰＵ１０は、３軸地磁気センサ１６により計測された３軸地磁気データから必要な期間のデータを取得する（ステップＳ６）。
【００４３】
次いで、ＣＰＵ１０は、取得した３軸加速度データに重力加速度以外の加速度が含まれているか否かを判別する（ステップＳ７）。重力加速度以外の加速度が含まれていないと判別された場合は、歩行者であるユーザが前回の計測位置から移動をしていないと判断されて、ＣＰＵ１０は以降の処理を行わずに、ステップＳ１へと戻る。
【００４４】
一方、ステップＳ７の判別処理で、重力加速度以外の加速度が含まれていると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、基準位置データが設定されているか否かを判別する（ステップＳ８）。測位制御処理のスタート直後には、基準位置データが存在しないと判別されて、ＣＰＵ１０は、最初のＧＰＳ測位処理（ステップＳ４）で取得した現在位置および時刻データを基準位置・時刻の初期値としてＲＡＭ１１に設定登録する（ステップＳ９）。この初期値は、誤差の大小に拠らずに設定されて、誤差情報とともに表示部１８に示される。すなわち、この初期値の表示段階では、データの精度に比してユーザに位置情報を提供することを優先させる。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１０へ移行する。一度基準位置データの初期値が設定登録された後には、ステップＳ７の判別処理では、基準位置データがあると判別されて、そのままステップＳ１０へ移行する。
【００４５】
ステップＳ１０へ移行すると、ＣＰＵ１０は、自律測位処理を行う。この自律測位処理では、ＣＰＵ１０は、取得した３軸加速度データおよび３軸地磁気データに基づいて自律測位制御処理部２１に進行方向を同定させ、また、加速度データの座標系を変換させる。それから、ＣＰＵ１０は、この３軸加速度データの時系列変化のパターンに基づいて自律測位制御処理部２１にユーザの移動歩数を算出させる。また、ＣＰＵ１０は、移動量計測処理を行う（ステップＳ１１）。この移動量計測処理では、ＣＰＵ１０は、算出された移動歩数に基づいて設定された期間内の移動距離を自律測位制御処理部２１に算出させて取得する。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信処理部１５から取得したＧＳＴメッセージを解読する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ１０は、この解読したＧＳＴメッセージに基づいてＧＳＴ誤差の値を設定し、それから、位置精度判別処理部２３にこのＧＳＴ誤差の大きさを評価させる（ステップＳ１３）。先ず、ＧＳＴ誤差が予め設定された閾値、例えば、１０ｍ以下であると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、求められた現在位置データの信頼性が高いと判断してステップＳ１６へ移行する。一方、ＧＳＴ誤差が予め設定された他の閾値、例えば、１００ｍ以上であると判別された場合には、ＣＰＵ１０は、求められた現在位置データの信頼性が低いと判断して、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１７へ移行する。ＧＳＴ誤差が１０ｍから１００ｍの間であると判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１４へ移行する。
【００４７】
ステップＳ１４へ移行すると、ＣＰＵ１０は、基準時間差変換処理を行う。この基準時間差変換処理では、ＣＰＵ１０は、先ず、現在設定されている基準位置の設定時刻から今回のＧＰＳ測位が行われたタイミングまでの経過時間を予め設定された移動速度に基づいて移動可能距離に換算する。そして、ＣＰＵ１０は、この移動可能距離を自律測位誤差の値として設定する。従って、この自律測位誤差は、基準位置を設定した時刻からの経過時間が長くなるにつれて単調に増加する。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ１０は、求められた自律測位誤差の値とＧＳＴ誤差の値とを位置精度判別処理部２３へ送り、位置精度の判別処理を行わせる（ステップＳ１５）。自律測位誤差がＧＳＴ誤差より小さいと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１６へ移行する。一方、ＧＳＴ誤差が自動測位誤差より小さいと判別された場合には、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１７へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１６へ移行すると、ＣＰＵ１０は、自律測位位置採用処理を実行する。この自律測位位置採用処理では、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１の移動量計測処理によって算出された移動方向および移動距離を前回求められた位置情報に加算することによって、現在位置を設定する。そして、ＣＰＵ１０は、この自律測位位置採用処理で設定された現在位置のデータを現在時刻データとともに自律測位データ記憶部１１ａに記憶させる。また、ＣＰＵ１０は、この設定された現在位置および移動経路を表示部１８に表示させるとともに、この現在位置の誤差範囲を併せて表示させる。それから、ＣＰＵ１０の処理は、ステップＳ１へ戻る。
【００５０】
一方、ステップＳ１７へ移行すると、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ測位位置採用処理を実行する。このＧＰＳ測位位置採用処理では、ＣＰＵ１０は、先ず、ＧＰＳ測位により求められた地点を現在位置として設定する。前回の基準位置の設定登録以降に自律測位データ記憶部１１ｂに記憶させた位置データがある場合には、ＣＰＵ１０は、これらの位置データ、前回の基準位置データ、および、決定されたＧＰＳ測位による現在位置を自律測位補正処理部２２に送り、後述する自律測位データの補正処理を行わせる。次いで、ＣＰＵ１０は、自律測位補正処理部２２から取得したこれらの補正後の位置データおよび現在位置データを順番に移動履歴データ記憶部１３ａに記憶させる。ＣＰＵ１０は、補正後の位置データに基づいてこれらの位置およびその誤差範囲と、移動経路とを表示部１８へ表示させる。それから、ＣＰＵ１０は、現在位置データおよびこの現在位置データの取得時刻を基準位置・時刻データとしてＲＡＭ１１に更新登録した後に、ステップＳ１へ戻る。
【００５１】
なお、上記フローチャートでは、ステップＳ１３、Ｓ１５の判別処理のみを位置精度判別処理部２３に行わせることとしたが、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を全て位置精度判別処理部２３で行わせることとしても良い。
【００５２】
また、上記フローチャートでは、移動を開始したのちに初期位置の設定がなされているが、最初にＧＰＳ測位データが取得された段階で初期位置の設定を行うこととしても良い。また、上記初期位置の設定は、ＧＳＴ誤差の値が小さくなった場合には、ユーザの移動がなくても更新登録することとしても良い。
【００５３】
次に、本実施形態の測位装置１における位置決定の具体例について説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態の測位装置による測位例を示す図である。
【００５５】
図４の測位例において、測位装置１を装着したユーザは、地点ｍから地点ｑへ高層建築物ｈの際を通って移動する。
【００５６】
まず、測位制御処理をスタートすると、ＧＰＳ衛星から電波を受信して（ステップＳ１）、最新のエフェメリスデータが衛星軌道データ記憶部１３ｂに記憶されていなければ、最新のエフェメリスデータを取得する（ステップＳ２、Ｓ３）。それから、ＧＰＳ測位処理が行われる（ステップＳ４）。このときに測定された位置（地点ｍ１、記号“○”）、および、時刻のデータは、基準位置・時刻の初期値としてＲＡＭ１１に設定登録される（ステップＳ８、Ｓ９）。また、２回目以降のＧＰＳ測位処理では、それぞれユーザが移動した先の位置データ（地点ｎ１〜ｑ１、記号“○”）が、例えば、５秒間隔で取得されている。
【００５７】
一方、測位装置１に内蔵された３軸加速度センサ１７の計測データ、および、３軸地磁気センサ１６の計測データからは、ユーザの移動による加速度変化が検出されると（ステップＳ５〜Ｓ７）、ユーザの歩数が算出され、更に、移動距離と移動方位のデータに変換されて出力される（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【００５８】
次に、ＧＰＳ測位処理により求められたこれらのＧＰＳ測位位置（地点ｍ１〜ｑ１）に関するそれぞれのＧＳＴメッセージ出力を解読して、ＧＳＴ誤差を取得する（ステップＳ１２）。地点ｍ１、ｑ１の測位位置の精度は、ＧＳＴ誤差が１０ｍである。従って、ＧＰＳ測位位置採用処理がなされ、これらのＧＰＳ測位位置は、基準位置として設定される（ステップＳ１３、Ｓ１７）。
【００５９】
これに対し、高層建築物ｈの際で求められたＧＰＳ測位位置ｎ１〜ｐ１のＧＳＴ誤差は、何れも３０ｍである。従って、この期間の各ＧＳＴ誤差は、基準位置ｍ１の設定時刻からの経過時間に基づいて算出される自律測位誤差（ステップＳ１４）と比較される（ステップＳ１５）。そして、この期間の自律測位誤差が各ＧＳＴ誤差よりも小さいとすると、自律測位位置ｎ２〜ｐ２（それぞれ記号“□”で示す）は、自律測位位置採用処理により、現在位置として選択される（ステップＳ１６）。すなわち、自律測位位置ｏ２〜ｑ２は、それぞれ地点ｎ２〜ｐ２からの移動距離および移動方位として算出され、移動距離の誤差が徐々に累積されるとともに、ほぼ一定の方向への角度誤差が現れる。
【００６０】
ＧＰＳ測位位置ｑ１のＧＳＴ誤差は、１０ｍに回復する。このときに実行されるＧＰＳ測位位置採用処理（ステップＳ１７）では、自律測位によって算出され、現在位置として選択されていた地点ｎ２〜ｐ２の補正処理が行われる。具体的には、先ず、先の基準位置ｍ１から自律測位位置ｑ２へのベクトルＶ２に対して回転伸縮操作を行って、先の基準位置ｍ１から新たな基準位置ｑ１へのベクトルＶ１と一致させるための変換行列Ｔが算出される。すなわち、この変換行列Ｔにより、Ｖ１＝ＴＶ２が成り立つ。そして、先の基準位置ｍ１から地点n２〜ｐ２への各ベクトルに対し、それぞれこの変換行列Ｔによる回転伸縮操作を行って求められた地点ｎ３〜ｐ３（記号“△”で示す）をそれぞれ通過した位置データとして決定する。
【００６１】
また、ここで、ＧＰＳ測位位置ｑ１のＧＳＴ誤差が３０ｍのままであっても、自律測位位置n２〜ｑ２のそれぞれにおいて、例えば、８ｍずつの自律測位誤差が加算されていった場合には、地点ｑ２における累積の自律測位誤差は３２ｍとなる。従って、この自律測位誤差は、ＧＳＴ誤差の値より大きいので、やはり地点ｑ１を基準位置として設定し、地点ｎ２〜ｐ２の補正処理を行う。
【００６２】
以上のように、本実施形態の測位装置１によれば、ＧＳＴメッセージ出力を用いてＧＰＳ測位の誤差範囲を規定することにより、ＧＰＳ測位の誤差範囲と自律測位による誤差範囲とを毎回直接比較することができる。そして、ＧＰＳ測位で十分な精度が得られない場合には、自律測位位置とＧＰＳ測位位置のうち、誤差の小さい方の位置を選択することができるので、常に精度の良い位置データの取得を行うことができる。
【００６３】
また、自律測位位置をそのまま基準位置として採用せず、ＧＰＳ測位によって決められた精度の良い位置データのみを基準位置として設定するので、基準位置の設定後の自律測位による累積の誤差範囲を考慮して位置データの取得を行うことができる。従って、同様なＧＳＴ誤差の状況においても、自律測位による誤差が累積されて増加する影響を考慮に入れて、より精度のよい位置データの選択を行うことができる。
【００６４】
また、２点のＧＰＳ測位位置に基づいて自律測位位置のデータを補正するので、自律測位による累積した移動距離の誤差や角度誤差を遡って取り除くことができる。また、累積していく自律測位位置の誤差をほぼ一様なレベルへ減少させることができる。
【００６５】
また、自律測位位置の補正処理をベクトルの回転及び伸縮操作の組み合わせといった線形変換で行うので、難しい処理を必要とせず簡便に精度の高い補正を行うことができる。
【００６６】
また、ＧＰＳ測位の誤差範囲が１０ｍ以下や１００ｍ以上のときは、自律測位による見積もり誤差との大小の比較を行わずにそれぞれＧＰＳ測位位置、自律測位位置の採用処理を行うので、十分に精度の足りているデータを除外したり、明らかに精度の足りないデータを用いたりする状況を避けることができる。
【００６７】
また、位置、および、経路データの表示画面には、位置データだけではなく、誤差データも表示させるので、ユーザは、現在の測位データがどの程度正確であるかを把握しながら表示情報を利用することができる。
【００６８】
［変形例１］
上述の実施形態の測位装置１において、図３で示したフローチャートにおけるステップＳ１３のＧＳＴ誤差が１０ｍ以下の場合の分岐を省略することができる。ＧＳＴ誤差が１０ｍ以内であっても、自律測位誤差がＧＳＴ誤差よりも大きくなるまでは、自律測位により求められた移動距離と移動方位に従って経路を測定し、自律測位誤差がＧＳＴ誤差よりも大きくなったときに経路の補正処理を行う。
【００６９】
この変形例１の測位装置を用いることによって、ＧＰＳ測位の通常の限界精度以下の移動経路であっても自律測位の誤差範囲内で位置データを取得することができるので、常に精度の高い経路データを取得することができる。
【００７０】
また、道路情報などとの照合を行わずに細かい移動経路のデータを取得することができるので、屋内の通過、広場や山道などの道路データのない場所での経路データの取得を高精度で行うことができる。
【００７１】
［変形例２］
上述の実施形態の測位装置１において、図３で示したフローチャートのステップＳ１５で自律測位誤差がＧＳＴ誤差より大きくなったと判別された場合、ステップＳ１６のＧＰＳ測位位置採用処理で行う経路の補正、および、基準位置の設定処理を行う際に、ＧＳＴ誤差が１０ｍよりも大きい場合には、当該補正された経路、および設定された基準位置のデータを更に一定の期間暫定値として、例えば、自律測位データ記憶部１１ａに記憶させておくこととする。そして、ＧＳＴ誤差がその後１０ｍ以下にまで低下した場合には、当初の基準位置からこの暫定基準位置へのベクトルと、ＧＳＴ誤差が１０ｍ以下に低下するまでの自律測位位置へのベクトルとに対し、それぞれ回転伸縮変換を行う変換行列Ｔ１、Ｔ２を算出して、測位データの補正を行う。
【００７２】
一方、一定の期間内にＧＳＴ誤差が１０ｍ以下にまで低下しなかった場合には、補正された経路と暫定基準位置をそのまま決定された位置データとして確定する。
【００７３】
このような変形例２の測位装置においては、可能な限りＧＳＴ誤差が１０ｍ以下のＧＰＳ測位データに基づいて測位データの補正処理を行い、また、ＧＳＴ誤差が１０ｍ以下に回復しない場合でも自律測位による位置データ以上の精度でＧＰＳ測位データによる補正処理を行う。従って、精度の低い位置データが最終的に記録される軌跡データに含まれる可能性が低く、且つ、全体としても精度の良い補正を行うことができる。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、ＧＰＳ誤差データの評価として、ＧＳＴメッセージ出力のデータを用いたが、他の指標を用いることとしてもよい。例えば、ＮＭＥＡ‐０１８３の規格によるＧＳＡ（GPS DOP（Dilution of Precision） and active satellites）メッセージ出力に含まれるＰＤＯＰ（Position Dilution of precision）の値および受信周波数に基づいて移動距離の誤差範囲を規定しても良い。例えば、ＰＤＯＰの２ｄｒｍｓ（twice distance root mean square）を利用することができる。
【００７５】
また、上述の実施の形態では、自律測位位置の精度を示す見積もり誤差は、基準位置が設定された時刻からの経過時間によって求めたが、他の方法を用いても良い。例えば、自律測位処理（ステップＳ１０）でカウントされた歩数データと予め設定された歩幅データとの乗算結果や、更に、この乗算結果の値に所定の係数α（０＜α＜１）を乗じた値を用いて自律測位位置の精度を示す値として用いることも可能である。
【００７６】
また、本実施形態では、ＧＰＳ衛星のデータを用いて衛星測位を行ったが、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの他の衛星測位システムを利用することとしてもよい。或いは、複数の携帯電話の基地局との通信による測位を利用するなど、衛星以外の通信システムを利用することも可能である。
【００７７】
また、上述の実施の形態では、自律測位により求められた位置データをＧＰＳ測位により求められた２点の位置データにより補正したが、３点以上の位置データを用いて補正することも可能である。また、２点のＧＰＳ測位データを用いる場合にも、この２点の間の期間に取得された自律測位位置だけではなく、基準点とされるＧＰＳ測位データの時間間隔に応じて前後の期間の自律測位位置を補正するように構成することもできる。
【００７８】
また、上記の実施の形態では、歩行者の移動軌跡を具体例として挙げて説明したが、自転車など、他の移動手段に係る測位装置に適用することも可能である。
【００７９】
また、上記の実施の形態では、衛星測位と自律測位を同一の時間間隔でほぼ同時に行ったが、対象となる移動体の移動速度に応じて、例えば、衛星測位を自律測位の半分の実行回数に減らすこともできる。
【００８０】
また、上述の実施の形態では、ＲＯＭ１２に格納されたプログラム１２ａに基づいて、ＣＰＵ１０がＧＰＳ受信処理部１５、自律測位制御処理部２１、自律測位補正処理部２２、位置精度判別処理部２３などに各処理を実行させる形態を示したが、これらの処理を全てＣＰＵ１０の演算によるソフトウェア処理として行わせることとしても良い。
【００８１】
また、上述の実施の形態では、表示画面に求められた経路情報と誤差情報を表示したが、数値データとして出力して、接続した外部機器から使用可能な構成としても良い。その他、本実施形態で示した具体的な構成の細部や設定された数値などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 測位装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１１ａ 自律測位データ記憶部
１１ｂ 自律測位データ記憶部
１２ ＲＯＭ
１２ａ プログラム
１３ 不揮発性メモリ
１３ａ 移動履歴データ記憶部
１３ｂ 衛星軌道データ記憶部
１４ ＧＰＳ受信アンテナ
１５ ＧＰＳ受信処理部
１６ ３軸地磁気センサ
１７ ３軸加速度センサ
１８ 表示部
１９ 電源
２０ 操作キー
２１ 自律測位制御処理部
２２ 自律測位補正処理部
２３ 位置精度判別処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、
移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と
を備え、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記自律測位手段により算出された移動経路中の位置を順次記憶する測位データ記憶手段と、
前記基準点の位置データ、及び、当該基準点の設定前の前記基準点である前回基準点の位置データに基づいて、前記測位データ記憶手段に記憶された前記移動経路中の位置を補正する経路データ補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
前記経路データ補正手段は、
前記前回基準点の位置から前記基準点の位置へのベクトルに、前記前回基準点の位置から前記基準点の位置データの取得タイミングで前記自律測位手段によって算出された現在位置へのベクトルを一致させる回転伸縮操作を、前記前回基準点から前記測位データ記憶手段に記憶された位置へのベクトルのそれぞれに対して行う
ことを特徴とする請求項２記載の測位装置。
【請求項４】
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記位置選択手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置のデータが選択され、且つ、前記精度判定手段により、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より低いと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この求められた現在位置を暫定基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、所定の補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高くなったと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この新たに求められた現在位置を前記基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、前記補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別されなかった場合には、前記基準点設定手段は、前記暫定基準点を前記基準点として設定する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の測位装置。
【請求項５】
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記精度判定手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別された場合には、
前記位置選択手段は、前記絶対位置測定手段により求められた現在位置を選択し、
前記基準点設定手段は、この現在位置を前記基準点として設定する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の測位装置。
【請求項６】
前記位置選択手段が選択した現在位置情報と、当該現在位置情報の前記精度指標が示す誤差範囲とを表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の測位装置。
【請求項７】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、からの情報に基づき、移動経路中の位置データを取得する測位方法において、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位ステップで求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択ステップで選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定ステップと
を含み、
前記自律測位ステップで求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位方法。
【請求項８】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段とを備えた測位装置に用いられるコンピュータを、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と、
として機能させるプログラムであって、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、
移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と
を備え、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記自律測位手段により算出された移動経路中の位置を順次記憶する測位データ記憶手段と、
前記基準点の位置データ、及び、当該基準点の設定前の前記基準点である前回基準点の位置データに基づいて、前記測位データ記憶手段に記憶された前記移動経路中の位置を補正する経路データ補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
前記経路データ補正手段は、
前記前回基準点の位置から前記基準点の位置へのベクトルに、前記前回基準点の位置から前記基準点の位置データの取得タイミングで前記自律測位手段によって算出された現在位置へのベクトルを一致させる回転伸縮操作を、前記前回基準点から前記測位データ記憶手段に記憶された位置へのベクトルのそれぞれに対して行う
ことを特徴とする請求項２記載の測位装置。
【請求項４】
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記位置選択手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置のデータが選択され、且つ、前記精度判定手段により、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より低いと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この求められた現在位置を暫定基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、所定の補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高くなったと判別された場合には、前記基準点設定手段は、この新たに求められた現在位置を前記基準点として設定し、
前記暫定基準点が設定された後、前記精度判定手段により、前記補正待機期間内に前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別されなかった場合には、前記基準点設定手段は、前記暫定基準点を前記基準点として設定する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の測位装置。
【請求項５】
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の前記精度指標と、所定の閾値とを比較することにより、当該現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いか否かを判別する精度判定手段を備え、
前記精度判定手段により、前記絶対位置測定手段によって求められた現在位置の精度が前記閾値で示される精度より高いと判別された場合には、
前記位置選択手段は、前記絶対位置測定手段により求められた現在位置を選択し、
前記基準点設定手段は、この現在位置を前記基準点として設定する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の測位装置。
【請求項６】
前記位置選択手段が選択した現在位置情報と、当該現在位置情報の前記精度指標が示す誤差範囲とを表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の測位装置。
【請求項７】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段と、からの情報に基づき、移動経路中の位置データを取得する測位方法において、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位ステップで求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択ステップと、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択ステップで選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定ステップと
を含み、
前記自律測位ステップで求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とする測位方法。
【請求項８】
現在位置の測定を行う絶対位置測定手段と、移動方向及び移動量を計測する移動計測手段とを備えた測位装置に用いられるコンピュータを、
前記移動計測手段により計測された移動方向及び移動量の情報を当該移動の始点の位置情報に積算していくことで、現在位置を算出する自律測位手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置の精度を示す精度指標と、前記自律測位手段により求められた現在位置の精度指標とを比較して、より高精度な現在位置データを選択する位置選択手段と、
前記絶対位置測定手段により求められた現在位置データが前記位置選択手段によって選択された場合には、当該選択された現在位置を基準点として設定する基準点設定手段と、
として機能させるプログラムであって、
前記自律測位手段により求められた現在位置の前記精度指標は、前記基準点から累積的に精度が低下するように設定される
ことを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５２８９８（Ｐ２０１２−５２８９８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５２４１（Ｐ２０１０−１９５２４１）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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