自律測位に用いる重力ベクトルを補正する携帯装置、プログラム及び方法
【課題】自律測位機能を有する携帯装置について、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正する携帯装置、プログラム及び方法を提供する。
【解決手段】地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段とを有する。これによって、自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する。
【解決手段】地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段とを有する。これによって、自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律測位に用いる重力ベクトルを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正確な端末姿勢を推定するために、重力ベクトルを補正する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、携帯装置は、角速度センサ及び加速度センサを有し、角速度データ及び加速度データから重力方向を逐次算出する。重力ベクトルは、角速度データに基づいて算出される。最初に、その重力ベクトルを、加速度ベクトルの方向へ近づくように補正する。次に、端末が所定の運動をする場合に、その重力ベクトルを、加速度データ及び角速度データの予め定義された関係から推定される重力方向へ近づくように補正する。最後に、その重力ベクトルを、所定期間における加速度ベクトルの平均の方向へ近づくように補正する。このように補正された重力ベクトルを用いて、正確な端末姿勢を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、携帯装置に、少なくとも角速度センサを搭載する必要がある。また、加速度データと角速度データとの関係を予め定義しておく必要があり、携帯装置を保持する態様の個人差には対応できない。
【０００５】
そこで、本発明は、自律測位機能を有する携帯装置について、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる携帯装置、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】
【０００６】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
加速度データ及び地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段と
を有する携帯装置であって、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正することを特徴とする。
【０００７】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、方位角分布検定手段は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定することも好ましい。
【０００８】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数１】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定することも好ましい。
【０００９】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
重力ベクトル算出手段は、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数２】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ことも好ましい。
【００１０】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるものであって、
加速度データ及び地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、方位角分布検定手段は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定するようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１２】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、
方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数３】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１３】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、
重力ベクトル算出手段は、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数４】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１４】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置における重力ベクトルの補正方法であって、
加速度データ及び地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位機能と、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ機能と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ機能と
を有し、
推定方位角バッファ機能に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する第１のステップと、
一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位機能へ出力する第２のステップと、
自律測位機能が、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する第３のステップと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、一様分布の地磁気データが得られたタイミングで、蓄積された推定方位角から重力ベクトルを算出し、その重力ベクトルを用いて自律測位機能を補正することによって、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる。即ち、本発明によれば、角速度センサを必要とせず、その装置を保持する態様の個人差によって、重力ベクトルの誤差が異なる場合であっても、これを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における携帯装置の機能構成図である。
【図２】正しい重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【図３】誤った重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【図４】全方位角３６０°を８区間に区分した説明図である。
【図５】観測度数Ｏiが一様分布でない場合の説明図である。
【図６】観測度数Ｏiが一様分布である場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明における携帯装置の機能構成図である。
【００１９】
携帯装置１は、ユーザに所持されるものであって、例えば携帯電話機又はスマートフォンのようなものである。図１によれば、携帯装置１は、加速度センサ１０１と、地磁気センサ１０２とを有する。
【００２０】
加速度センサ１０１は、加速度、即ち単位時間当たりの速度の変化を検出する。携帯装置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。
【００２１】
地磁気センサ１０２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１０２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。
【００２２】
また、携帯装置１は、自律測位部１１１と、方位角バッファ部１１２と、地磁気バッファ部１１３と、方位角分布検定部１１４と、重力ベクトル算出部１１５と、アプリケーション処理部１１６とを有する。アプリケーション処理部１１６は、自律測位部１１１から導出された推定方位角ｄを用いて、様々なサービスをユーザに提供する。これら機能構成部は、携帯装置１に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、自律測位における重力ベクトルの検出方法としても理解できる。
【００２３】
自律測位部１１１は、加速度データ及び地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄ（°）を出力する。自律測位部１１１は、既存のデッドレコニング(Dead Reckoning：ＤＲ)技術（自律推測航法技術）に基づくものであって、屋内のように測位電波を受信できない場所にあっても、その位置を自律的に測位することができる。デッドレコニング技術は、エンコーダや慣性センサを利用した相対的自己位置推定技術をいい、一般に、既知の初期値（位置と姿勢）に対して、地磁気データ又は角速度データ（ジャイロスコープ）及び加速度データを足し合わせて、その後の位置及び姿勢を算出する。そのために、デッドレコニング技術のみでは、誤差が蓄積していくことなる。即ち、重力ベクトルの誤差も蓄積していくこととなる。
【００２４】
図１によれば、自律測位部１１１は、重力ベクトル算出部１１５から重力ベクトルＧを入力する。自律測位部１１１は、重力ベクトル算出部１１５から重力ベクトルＧを入力した際に、自らの推定重力ベクトルを、その重力ベクトルＧに再設定（リセット）する。これによって、自律測位に基づく推定重力ベクトルの誤差を補正することができ、その後の自律測位の精度を向上させることができる。
【００２５】
推定方位角バッファ部１１２は、自律測位部１１１から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する。所定期間内とは、例えば重力ベクトル算出部１１５が重力ベクトルＧを自律測位部１１１へ出力する毎であってもよいし、任意の所定時間期間毎であってもよい。蓄積された推定方位角ｄは、方位角分布検定部１１４によって参照される。
【００２６】
地磁気バッファ部１１３は、地磁気センサ１０２から出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する。ここで、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データの時間期間と、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角ｄの時間期間とは、一致することが好ましい。即ち、その時間期間は、例えば重力ベクトル算出部１１５が重力ベクトルＧを自律測位部１１１へ出力する毎であることが好ましい。
【００２７】
図２は、正しい重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【００２８】
図２によれば、正しい重力ベクトルＧによって推定された進行方位角θが表されている。ここで、重力ベクトルＧは、多数の地磁気ベクトルｍの群からなる円錐の中心軸に位置する。
【００２９】
地磁気は、南から北へ向けて到来しており、地磁気ベクトルは、地域によって固有の伏角φを伴って、北（磁北）方向を示すベクトルとなる。地磁気ベクトルの伏角φは、重力ベクトルＧに対する角度を表す。また、重力ベクトルＧに対して垂直な平面（地表面）への射影ベクトルは、北向きベクトルを表す。北向きベクトルから前向きベクトルへの回転角θは、進行方向方位角を表す。角度は、北から時計回りで表される。
【００３０】
図２からも明らかなとおり、地磁気ベクトルは、重力ベクトルを軸とした円錐表面に分布する。即ち、全方位３６０°の地磁気ベクトルを収集することができれば、その円錐の中心軸は、重力ベクトルであると決定することができる。
【００３１】
図３は、誤った重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【００３２】
図３によれば、重力ベクトルにオフセットがかかることによって、重力ベクトルを基準とした座標系では、地磁気ベクトルの群が、本来あるべき位置から回転して見える。そのような重力ベクトルＧによって推定された進行方位角θも、誤ることとなる。特に、自律測位によって推定される重力ベクトルは、時間経過と共に誤差を生じてくる。図３によれば、重力ベクトルが誤差を含むことによって、正しい進行方位角θを推定することができなくなっている。
【００３３】
しかしながら、図２のように、全方位３６０°の地磁気ベクトルを確実に収集することは難しい。一般的には、その携帯端末を保持するユーザに、全方位３６０°を向いて（円周方向に一周回って）もらうような所定の行為をさせる必要が生じる。重力ベクトルを補正する毎に、このような行為をユーザに強いることは、極めて違和感がある。
【００３４】
そこで、方位角分布検定部１１４によって、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角ｄの分布が、全方位に対して一様となっているタイミングを検出する。このタイミングで、地磁気バッファ部１１３に蓄積されている地磁気ベクトルデータｍ群から、円錐の中心軸を算出することによって、重力ベクトルを検出することができる。その重力ベクトルは、自律測位部１１１へ出力される。自律測位部１１１は、自律測位における推定重力ベクトルを、入力された重力ベクトルＧに再設定することによって補正することができる。
【００３５】
［方位角分布検定部１１４］
方位角分布検定部１１４は、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する。重力ベクトルを推定するには、地磁気ベクトルが、円錐表面上に、できる限り均一に分布している必要がある。方位角分布検定部１１４は、重力ベクトルを推定するために十分な地磁気データがバッファされているか否かを、推定方位角の分布から算出する。
【００３６】
方位角分布検定部１１４は、例えば以下の２つの条件を共に満たした際に、重力ベクトル算出部１１５へ重力ベクトルを算出するべく指示する。
（条件１）推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数が、所定閾値Ｎ（例えば３００）以上である。
（条件２）推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角が、一様分布である。
以下では、条件２について詳細に説明する。
【００３７】
方位角分布検定部１１４は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定する。
【００３８】
図４は、全方位角３６０°を８区間に区分した説明図である。
【００３９】
図４によれば、全方位角３６０°を８区間に分割し、所定角度区間を、例えば４５°としている。そして、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数を、所定角度区間毎に、「観測度数」として集計する。
【００４０】
図５は、観測度数Ｏiが一様分布でない場合の説明図である。
【００４１】
図５によれば、区間毎の観測度数Ｏiが一様分布でないために、その地磁気ベクトルにおける円錐の中心軸となる重力ベクトルも誤ったものとなる。
【００４２】
図６は、観測度数Ｏiが一様分布である場合の説明図である。
【００４３】
図６によれば、その所定角度区間毎に、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数（観測度数）が表されている。区間毎の観測度数Ｏiが一様分布であることによって、その地磁気ベクトルにおける円錐の中心軸となる重力ベクトルも正しいものとなる。
【００４４】
方位角分布検定部１１４は、χ２検定によって判定する。「χ２検定」とは、推定統計学における確率分布の一種である。本発明によれば、χ２値を以下の式によって算出する。
【数５】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
これは、「観測度数Ｏiを、平均μｉで分散σｉの正規分布に従う、ｋ個の独立なランダム変数とすると、統計量はχ２に従う」ことを意味する。χ２検定は、ｋという１個の母数をもつ。これは観測度数Ｏiの自由度に等しい正の整数である。観測度数Ｏiと平均Ｅ（期待度数）とのずれが偶然であるならば、χ２値は、自由度ｋ−１のχ２検定に従う。
【００４５】
ここで、方位角分布検定部１１４は、所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶している。そして、算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する。
算出されたχ２値＜基準χ２値 ： 一様分布である
【００４６】
具体的な数値を用いて説明する。
図６の例の場合、ｋ＝８、Ｎ＝３６１であり、χ２＝５．２１となる。
また、基準χ２値として、以下の値（χ２分布表）を記憶しているとする。
自由度７、有意水準０．０５の場合、基準χ２0.05＝１４．０６７
そうすると、以下のように、データが一様分布であるという帰無仮説を棄却できない。
χ２＜χ２0.05
従って、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の群は、一様分布であると判定される。
【００４７】
［重力ベクトル算出部１１５］
重力ベクトル算出部１１５は、方位角分布検定部１１４によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出する。
【００４８】
重力ベクトル算出部１１５は、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する。
【数６】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
【００４９】
そして、重力ベクトル算出部１１５は、算出した重力ベクトルＧを、自律測位部１１１へフィードバックする。これによって、自律測位部１１１は、自ら推定していた重力ベクトルを、フィードバックされた重力ベクトルＧに置き換える。
【００５０】
以上、詳細に説明したように、本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、一様分布の地磁気データが得られたタイミングで重力ベクトルを算出し、その重力ベクトルを用いて自律測位機能を補正することによって、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる。即ち、本発明によれば、角速度センサを必要とせず、その装置を保持する態様の個人差によって、重力ベクトルの誤差が異なる場合であっても、これを補正することができる。
【００５１】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば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。
【符号の説明】
【００５２】
１ 携帯装置
１０１ 加速度センサ
１０２ 地磁気センサ
１０３ ＧＰＳ測位部
１１１ 自律測位部
１１２ 推定方位角バッファ部
１１３ 地磁気バッファ部
１１４ 方位角分布検定部
１１５ 重力ベクトル算出部
１１６ アプリケーション処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律測位に用いる重力ベクトルを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正確な端末姿勢を推定するために、重力ベクトルを補正する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、携帯装置は、角速度センサ及び加速度センサを有し、角速度データ及び加速度データから重力方向を逐次算出する。重力ベクトルは、角速度データに基づいて算出される。最初に、その重力ベクトルを、加速度ベクトルの方向へ近づくように補正する。次に、端末が所定の運動をする場合に、その重力ベクトルを、加速度データ及び角速度データの予め定義された関係から推定される重力方向へ近づくように補正する。最後に、その重力ベクトルを、所定期間における加速度ベクトルの平均の方向へ近づくように補正する。このように補正された重力ベクトルを用いて、正確な端末姿勢を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、携帯装置に、少なくとも角速度センサを搭載する必要がある。また、加速度データと角速度データとの関係を予め定義しておく必要があり、携帯装置を保持する態様の個人差には対応できない。
【０００５】
そこで、本発明は、自律測位機能を有する携帯装置について、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる携帯装置、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】
【０００６】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
加速度データ及び地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段と
を有する携帯装置であって、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正することを特徴とする。
【０００７】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、方位角分布検定手段は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定することも好ましい。
【０００８】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数１】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定することも好ましい。
【０００９】
本発明の携帯装置における他の実施形態によれば、
重力ベクトル算出手段は、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数２】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ことも好ましい。
【００１０】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるものであって、
加速度データ及び地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
自律測位手段は、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、方位角分布検定手段は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定するようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１２】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、
方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数３】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１３】
本発明の携帯装置用のプログラムにおける他の実施形態によれば、
重力ベクトル算出手段は、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数４】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ようにコンピュータを更に機能させることも好ましい。
【００１４】
本発明によれば、
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置における重力ベクトルの補正方法であって、
加速度データ及び地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位機能と、
地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ機能と、
自律測位手段から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ機能と
を有し、
推定方位角バッファ機能に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する第１のステップと、
一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを自律測位機能へ出力する第２のステップと、
自律測位機能が、重力ベクトル算出手段から入力した重力ベクトルを用いて、推定方位角ｄを補正する第３のステップと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、一様分布の地磁気データが得られたタイミングで、蓄積された推定方位角から重力ベクトルを算出し、その重力ベクトルを用いて自律測位機能を補正することによって、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる。即ち、本発明によれば、角速度センサを必要とせず、その装置を保持する態様の個人差によって、重力ベクトルの誤差が異なる場合であっても、これを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における携帯装置の機能構成図である。
【図２】正しい重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【図３】誤った重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【図４】全方位角３６０°を８区間に区分した説明図である。
【図５】観測度数Ｏiが一様分布でない場合の説明図である。
【図６】観測度数Ｏiが一様分布である場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明における携帯装置の機能構成図である。
【００１９】
携帯装置１は、ユーザに所持されるものであって、例えば携帯電話機又はスマートフォンのようなものである。図１によれば、携帯装置１は、加速度センサ１０１と、地磁気センサ１０２とを有する。
【００２０】
加速度センサ１０１は、加速度、即ち単位時間当たりの速度の変化を検出する。携帯装置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。
【００２１】
地磁気センサ１０２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１０２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。
【００２２】
また、携帯装置１は、自律測位部１１１と、方位角バッファ部１１２と、地磁気バッファ部１１３と、方位角分布検定部１１４と、重力ベクトル算出部１１５と、アプリケーション処理部１１６とを有する。アプリケーション処理部１１６は、自律測位部１１１から導出された推定方位角ｄを用いて、様々なサービスをユーザに提供する。これら機能構成部は、携帯装置１に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、自律測位における重力ベクトルの検出方法としても理解できる。
【００２３】
自律測位部１１１は、加速度データ及び地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄ（°）を出力する。自律測位部１１１は、既存のデッドレコニング(Dead Reckoning：ＤＲ)技術（自律推測航法技術）に基づくものであって、屋内のように測位電波を受信できない場所にあっても、その位置を自律的に測位することができる。デッドレコニング技術は、エンコーダや慣性センサを利用した相対的自己位置推定技術をいい、一般に、既知の初期値（位置と姿勢）に対して、地磁気データ又は角速度データ（ジャイロスコープ）及び加速度データを足し合わせて、その後の位置及び姿勢を算出する。そのために、デッドレコニング技術のみでは、誤差が蓄積していくことなる。即ち、重力ベクトルの誤差も蓄積していくこととなる。
【００２４】
図１によれば、自律測位部１１１は、重力ベクトル算出部１１５から重力ベクトルＧを入力する。自律測位部１１１は、重力ベクトル算出部１１５から重力ベクトルＧを入力した際に、自らの推定重力ベクトルを、その重力ベクトルＧに再設定（リセット）する。これによって、自律測位に基づく推定重力ベクトルの誤差を補正することができ、その後の自律測位の精度を向上させることができる。
【００２５】
推定方位角バッファ部１１２は、自律測位部１１１から出力された所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する。所定期間内とは、例えば重力ベクトル算出部１１５が重力ベクトルＧを自律測位部１１１へ出力する毎であってもよいし、任意の所定時間期間毎であってもよい。蓄積された推定方位角ｄは、方位角分布検定部１１４によって参照される。
【００２６】
地磁気バッファ部１１３は、地磁気センサ１０２から出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する。ここで、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データの時間期間と、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角ｄの時間期間とは、一致することが好ましい。即ち、その時間期間は、例えば重力ベクトル算出部１１５が重力ベクトルＧを自律測位部１１１へ出力する毎であることが好ましい。
【００２７】
図２は、正しい重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【００２８】
図２によれば、正しい重力ベクトルＧによって推定された進行方位角θが表されている。ここで、重力ベクトルＧは、多数の地磁気ベクトルｍの群からなる円錐の中心軸に位置する。
【００２９】
地磁気は、南から北へ向けて到来しており、地磁気ベクトルは、地域によって固有の伏角φを伴って、北（磁北）方向を示すベクトルとなる。地磁気ベクトルの伏角φは、重力ベクトルＧに対する角度を表す。また、重力ベクトルＧに対して垂直な平面（地表面）への射影ベクトルは、北向きベクトルを表す。北向きベクトルから前向きベクトルへの回転角θは、進行方向方位角を表す。角度は、北から時計回りで表される。
【００３０】
図２からも明らかなとおり、地磁気ベクトルは、重力ベクトルを軸とした円錐表面に分布する。即ち、全方位３６０°の地磁気ベクトルを収集することができれば、その円錐の中心軸は、重力ベクトルであると決定することができる。
【００３１】
図３は、誤った重力ベクトルＧと地磁気ベクトルＭとの関係を表すユーザ座標系である。
【００３２】
図３によれば、重力ベクトルにオフセットがかかることによって、重力ベクトルを基準とした座標系では、地磁気ベクトルの群が、本来あるべき位置から回転して見える。そのような重力ベクトルＧによって推定された進行方位角θも、誤ることとなる。特に、自律測位によって推定される重力ベクトルは、時間経過と共に誤差を生じてくる。図３によれば、重力ベクトルが誤差を含むことによって、正しい進行方位角θを推定することができなくなっている。
【００３３】
しかしながら、図２のように、全方位３６０°の地磁気ベクトルを確実に収集することは難しい。一般的には、その携帯端末を保持するユーザに、全方位３６０°を向いて（円周方向に一周回って）もらうような所定の行為をさせる必要が生じる。重力ベクトルを補正する毎に、このような行為をユーザに強いることは、極めて違和感がある。
【００３４】
そこで、方位角分布検定部１１４によって、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角ｄの分布が、全方位に対して一様となっているタイミングを検出する。このタイミングで、地磁気バッファ部１１３に蓄積されている地磁気ベクトルデータｍ群から、円錐の中心軸を算出することによって、重力ベクトルを検出することができる。その重力ベクトルは、自律測位部１１１へ出力される。自律測位部１１１は、自律測位における推定重力ベクトルを、入力された重力ベクトルＧに再設定することによって補正することができる。
【００３５】
［方位角分布検定部１１４］
方位角分布検定部１１４は、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する。重力ベクトルを推定するには、地磁気ベクトルが、円錐表面上に、できる限り均一に分布している必要がある。方位角分布検定部１１４は、重力ベクトルを推定するために十分な地磁気データがバッファされているか否かを、推定方位角の分布から算出する。
【００３６】
方位角分布検定部１１４は、例えば以下の２つの条件を共に満たした際に、重力ベクトル算出部１１５へ重力ベクトルを算出するべく指示する。
（条件１）推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数が、所定閾値Ｎ（例えば３００）以上である。
（条件２）推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角が、一様分布である。
以下では、条件２について詳細に説明する。
【００３７】
方位角分布検定部１１４は、推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定する。
【００３８】
図４は、全方位角３６０°を８区間に区分した説明図である。
【００３９】
図４によれば、全方位角３６０°を８区間に分割し、所定角度区間を、例えば４５°としている。そして、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数を、所定角度区間毎に、「観測度数」として集計する。
【００４０】
図５は、観測度数Ｏiが一様分布でない場合の説明図である。
【００４１】
図５によれば、区間毎の観測度数Ｏiが一様分布でないために、その地磁気ベクトルにおける円錐の中心軸となる重力ベクトルも誤ったものとなる。
【００４２】
図６は、観測度数Ｏiが一様分布である場合の説明図である。
【００４３】
図６によれば、その所定角度区間毎に、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の数（観測度数）が表されている。区間毎の観測度数Ｏiが一様分布であることによって、その地磁気ベクトルにおける円錐の中心軸となる重力ベクトルも正しいものとなる。
【００４４】
方位角分布検定部１１４は、χ２検定によって判定する。「χ２検定」とは、推定統計学における確率分布の一種である。本発明によれば、χ２値を以下の式によって算出する。
【数５】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
これは、「観測度数Ｏiを、平均μｉで分散σｉの正規分布に従う、ｋ個の独立なランダム変数とすると、統計量はχ２に従う」ことを意味する。χ２検定は、ｋという１個の母数をもつ。これは観測度数Ｏiの自由度に等しい正の整数である。観測度数Ｏiと平均Ｅ（期待度数）とのずれが偶然であるならば、χ２値は、自由度ｋ−１のχ２検定に従う。
【００４５】
ここで、方位角分布検定部１１４は、所定角度区間iの数ｋを自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶している。そして、算出されたχ２値が、基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する。
算出されたχ２値＜基準χ２値 ： 一様分布である
【００４６】
具体的な数値を用いて説明する。
図６の例の場合、ｋ＝８、Ｎ＝３６１であり、χ２＝５．２１となる。
また、基準χ２値として、以下の値（χ２分布表）を記憶しているとする。
自由度７、有意水準０．０５の場合、基準χ２0.05＝１４．０６７
そうすると、以下のように、データが一様分布であるという帰無仮説を棄却できない。
χ２＜χ２0.05
従って、推定方位角バッファ部１１２に蓄積された推定方位角の群は、一様分布であると判定される。
【００４７】
［重力ベクトル算出部１１５］
重力ベクトル算出部１１５は、方位角分布検定部１１４によって一様分布であると判定された際に、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出する。
【００４８】
重力ベクトル算出部１１５は、地磁気バッファ部１１３に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する。
【数６】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
【００４９】
そして、重力ベクトル算出部１１５は、算出した重力ベクトルＧを、自律測位部１１１へフィードバックする。これによって、自律測位部１１１は、自ら推定していた重力ベクトルを、フィードバックされた重力ベクトルＧに置き換える。
【００５０】
以上、詳細に説明したように、本発明の携帯装置、プログラム及び方法によれば、一様分布の地磁気データが得られたタイミングで重力ベクトルを算出し、その重力ベクトルを用いて自律測位機能を補正することによって、その装置を保持する態様の個人差に関係なく、重力ベクトルを補正することができる。即ち、本発明によれば、角速度センサを必要とせず、その装置を保持する態様の個人差によって、重力ベクトルの誤差が異なる場合であっても、これを補正することができる。
【００５１】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば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。
【符号の説明】
【００５２】
１ 携帯装置
１０１ 加速度センサ
１０２ 地磁気センサ
１０３ ＧＰＳ測位部
１１１ 自律測位部
１１２ 推定方位角バッファ部
１１３ 地磁気バッファ部
１１４ 方位角分布検定部
１１５ 重力ベクトル算出部
１１６ アプリケーション処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段と
を有する携帯装置であって、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
前記推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
前記方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
前記自律測位手段は、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正することを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
前記方位角分布検定手段は、前記推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の携帯装置。
【請求項３】
前記方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
前記所定角度区間iの数ｋを前記自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数１】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、前記基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の携帯装置。
【請求項４】
前記重力ベクトル算出手段は、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数２】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯装置。
【請求項５】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるものであって、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
前記推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
前記方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
前記自律測位手段は、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする携帯装置用のプログラム。
【請求項６】
前記方位角分布検定手段は、前記推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定するようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項５に記載の携帯装置。
【請求項７】
前記方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
前記所定角度区間iの数ｋを前記自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数３】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、前記基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項６に記載の携帯装置。
【請求項８】
前記重力ベクトル算出手段は、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数４】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の携帯装置。
【請求項９】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置における重力ベクトルの補正方法であって、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位機能と、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ機能と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ機能と
を有し、
前記推定方位角バッファ機能に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する第１のステップと、
一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位機能へ出力する第２のステップと、
前記自律測位機能が、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正する第３のステップと
を有することを特徴とする重力ベクトルの補正方法。
【請求項１】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段と
を有する携帯装置であって、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
前記推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
前記方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
前記自律測位手段は、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正することを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
前記方位角分布検定手段は、前記推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の携帯装置。
【請求項３】
前記方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
前記所定角度区間iの数ｋを前記自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数１】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、前記基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の携帯装置。
【請求項４】
前記重力ベクトル算出手段は、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数２】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯装置。
【請求項５】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置に搭載されたコンピュータを機能させるものであって、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位手段としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ手段と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ手段と、
前記推定方位角バッファ手段に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する方位角分布検定手段と、
前記方位角分布検定手段によって一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位手段へ出力する重力ベクトル算出手段と
を有し、
前記自律測位手段は、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする携帯装置用のプログラム。
【請求項６】
前記方位角分布検定手段は、前記推定方位角ｄを所定角度区間毎に分割し、所定角度区間i毎の推定方位角ｄの観測度数Ｏiが一様分布であるか否かを判定するようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項５に記載の携帯装置。
【請求項７】
前記方位角分布検定手段は、χ２検定によって判定するものであって、
前記所定角度区間iの数ｋを前記自由度とした場合に、所定有意水準値を満たす基準χ２値を予め記憶しており、
以下の式によってχ２値を算出し、
【数３】
Ｅ＝Ｎ／ｋ
Ｎ：全観測度数
ｋ：所定角度区間の数
算出されたχ２値が、前記基準χ２値よりも小さい場合、一様分布であると判定する
ようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項６に記載の携帯装置。
【請求項８】
前記重力ベクトル算出手段は、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データｍから、以下の式によって重力ベクトルを算出する
【数４】
Ｇ：重力ベクトル
ｍ：地磁気ベクトル
ようにコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の携帯装置。
【請求項９】
３軸の加速度データを出力する加速度センサと、
３軸の地磁気データを出力する地磁気センサと、
を有する携帯装置における重力ベクトルの補正方法であって、
前記加速度データ及び前記地磁気データを用いて重力ベクトルを算出すると共に、自律的に測位した推定方位角ｄを出力する自律測位機能と、
前記地磁気センサから出力された所定期間内の複数の地磁気データを蓄積する地磁気バッファ機能と、
前記自律測位手段から出力された前記所定期間内の複数の推定方位角ｄを蓄積する推定方位角バッファ機能と
を有し、
前記推定方位角バッファ機能に蓄積された複数の推定方位角ｄが、一様分布であるか否かを判定する第１のステップと、
一様分布であると判定された際に、前記地磁気バッファ手段に蓄積された地磁気データから、その円錐の中心軸となる重力ベクトルを算出し、該重力ベクトルを前記自律測位機能へ出力する第２のステップと、
前記自律測位機能が、前記重力ベクトル算出手段から入力した前記重力ベクトルを用いて、前記推定方位角ｄを補正する第３のステップと
を有することを特徴とする重力ベクトルの補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２０８０６９（Ｐ２０１２−２０８０６９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５３０８（Ｐ２０１１−７５３０８）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
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