判別移動狀態(tài)的裝置以及判別移動狀態(tài)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種移動狀態(tài)判別裝置，具備：加速度傳感器，其檢測加速度；周期比較單元，其將該加速度傳感器的輸出中的垂直方向分量的加速度的變動周期和水平方向分量的加速度的變動周期進行比較；和狀態(tài)判別單元，其根據(jù)該周期比較單元的比較結果，來判別處于安裝或保持于軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)、還是處于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)。
【專利說明】判別移動狀態(tài)的裝置以及判別移動狀態(tài)的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及判別利用者的移動狀態(tài)的判別移動狀態(tài)的裝置以及判別移動狀態(tài)的方法。
【背景技術】
[0002]過去，有進行移動體的當前位置、移動路徑的測量的裝置。
[0003]另外，在專利文獻I (日本國特開2002 — 048589號公報)中，公開了用于在這樣的裝置中，根據(jù)來自加速度傳感器的輸出及其能譜來特定移動體的移動狀態(tài)或移動手段，例如行走、奔跑、自行車、車輛、公交車、列車的技術。
[0004]在測量移動路徑的裝置中，能夠判別乘坐在列車的情況和乘坐汽車的情況是非常有用的。
[0005]例如，相對于后者在相對較自由的路徑上移動，前者在預先確定下來的線路上移動。
[0006]因此，若能判別前者和后者，則能獲得能夠與其相應地變更移動路徑的確定方法，從而在前者的情況下依靠線路來確定移動路徑的優(yōu)點。
[0007]另外，在對與移動路徑一起使用于其移動的交通工具進行記錄、或區(qū)別地顯示輸出與移動路徑一起使用的交通工具的情況也是有用的。
[0008]但是，正確地檢測出列車和汽車這樣的移動手段是較困難的。
[0009]另外，在利用加速度傳感器等來檢測出利用者的行走或奔跑的狀態(tài)的裝置中，實際情況是，在裝置收納于口袋等，被安裝或保持于軀體的狀態(tài)下，和在手持裝置的情況下，狀態(tài)檢測的正確性有較大的不同。
[0010]若安裝或保持于軀體，則能夠相對正確地檢測出動作狀態(tài)，另一方面，若拿在手上則會有難以檢測出正確的動作狀態(tài)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在與提供一種判別移動狀態(tài)的裝置以及判別移動狀態(tài)的方法，能夠進行利用者的移動狀態(tài)的判別，特別是進行用行駛于軌道上的交通工具進行移動的狀態(tài)、和用行駛于道路上的交通工具進行移動的狀態(tài)的判別。
[0012]另外，提供一種判別移動狀態(tài)的裝置以及判別移動狀態(tài)的方法，能夠判別將裝置安裝或保持于軀體上的狀態(tài)、和手持裝置的狀態(tài)等異常狀態(tài)。
[0013]為了達成上述目的，本發(fā)明的一個形態(tài)是判別移動狀態(tài)的裝置，其判別利用者的移動狀態(tài)，具備:
[0014]加速度傳感器，其檢測加速度；
[0015]提取特定的加速度的單元，其從該加速度傳感器的輸出中提取相對于行進方向為橫方向的分量的規(guī)定的頻率分量的加速度；和
[0016]判別狀態(tài)的單元，其根據(jù)由所述提取特定的加速度的單元提取出的加速度的大小，對是通過在軌道上行駛的交通工具進行移動的狀態(tài)，還是通過在道路上行駛的交通工具進行移動的狀態(tài)進行判別。
[0017]為了達成上述目的，本發(fā)明的一個形態(tài)是判別移動狀態(tài)的裝置，具備:加速度傳感器，其檢測加速度；
[0018]比較周期的單元，其將該加速度傳感器的輸出中的垂直方向的分量的加速度的變動周期和水平方向的分量的加速度的變動周期進行比較；和
[0019]判別狀態(tài)的單元，其根據(jù)該比較周期的單元的比較的結果，來判別是處于被安裝或保持于軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)、還是處于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)。
[0020]為了達成上述的目的，本發(fā)明的一個實施方式是使用加速度傳感器來判別利用者的移動狀態(tài)的判別移動狀態(tài)的方法，
[0021]該判別移動狀態(tài)的方法具備如下步驟:
[0022]提取特定的加速度的步驟，從所述加速度傳感器的輸出中提取相對于行進方向為橫方向的分量的規(guī)定的頻率分量的加速度；
[0023]判別狀態(tài)的步驟，根據(jù)由所述提取特定的加速度的步驟提取出的加速度的大小，對是通過在軌道上行駛的交通工具進行移動的狀態(tài)，還是通過在道路上行駛的交通工具進行移動的狀態(tài)進行判別。
[0024]為了達成上述的目的，本發(fā)明的一個實施方式是使用加速度傳感器來判別利用者的移動狀態(tài)的判別移動狀態(tài)的方法，所述判別移動狀態(tài)的方法具備如下步驟:
[0025]比較周期的步驟，將所述加速度傳感器的輸出中的垂直方向的分量的加速度的變動周期和水平方向的分量的加速度的變動周期進行比較；和
[0026]判別狀態(tài)的步驟，在該比較周期的步驟的比較的結果為兩方的變動周期沒有規(guī)定量以上的差的情況下，判別為處于被安裝或保持于所述利用者的軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)，在有規(guī)定量以上的差的情況下，判別為處于異常狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的導航裝置的整體構成的框圖。
[0028]圖2是表示利用者在將導航裝置安裝于軀體的狀態(tài)下進行行走的情況下的加速度的變化的概略的波形圖。
[0029]圖3是表示在利用者在手持導航裝置的狀態(tài)下進行行走的情況下的加速度的變化的概略的波形圖。
[0030]圖4是表示行走時和奔跑時的垂直分量的加速度的頻率變化的曲線圖。
[0031]圖5是表示行走時和奔跑時的垂直分量的加速度的大小變化的波形圖。
[0032]圖6是表示用汽車的移動中的行進方向分量和相對于該行進方向的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的分量的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0033]圖7是表示用鐵路的移動中的行進方向分量和相對于該行進方向的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的分量的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0034]圖8是表示用汽車的移動中的垂直方向的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。[0035]圖9是表示用鐵路的移動中的垂直方向的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0036]圖10是表示由CPU執(zhí)行的定位處理的控制順序的流程圖。
[0037]圖11是表示圖10的步驟SI的判定用戶狀態(tài)的處理的詳細控制順序的流程圖的第I部分。
[0038]圖12是表示圖10的步驟SI的判定用戶狀態(tài)的處理的流程圖的第2部分。
[0039]圖13是表示存儲于移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部的I次的定位的移動履歷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)圖。
【具體實施方式】
[0040]下面，根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0041]圖1是表示具有作為本發(fā)明的實施方式的判別移動狀態(tài)的裝置的功能的導航裝置的整體構成的框圖。
[0042]該實施方式的導航裝置I是如下的裝置:在以該導航裝置I被安裝于利用者身上的情形下而利用者用腳進行行走移動以及進行基于交通工具的移動的情況下，進行基于GPS (全球定位系統(tǒng))的定位或基于自律航法傳感器的定位，并在地圖顯示上對該移動軌跡予以顯示。
[0043]另外，該導航裝置I也作為判別移動狀態(tài)的裝置發(fā)揮功能，進行利用者的移動狀態(tài)(行走、奔跑、手持等不能檢測行走奔跑的狀態(tài)，用鐵路的移動、用汽車的移動)的判別。
[0044]該導航裝置I如圖1所示，具備:CPU (中央運算處理裝置)10，其進行裝置的整體的控制；RAM (Random Access Memory) 11，其提供CPUlO工作用的存儲器空間；ROM (ReadOnly Memory) 12，其容納控制程序和控制數(shù)據(jù)；GPS接收天線13，其接收GPS衛(wèi)星的發(fā)送電波；GPS接收部14，其捕捉GPS衛(wèi)星的發(fā)送信號并將其解碼；3軸地磁傳感器15，其分別檢測3軸方向的地磁的大小；3軸加速度傳感器16，其分別檢測3軸方向的加速度的大??；顯示部18，其能夠顯示圖像；電源19，其對各部提供動作電壓；控制自律航法的處理部20，其根據(jù)3軸地磁傳感器15以及3軸加速度傳感器16的輸出數(shù)據(jù)，進行基于自律航法的定位運算；補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21，其在進行基于GPS的定位時，進行對基于之前的自律航法的定位結果進行補正的運算處理；移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部22，其由非易失性存儲器構成，存儲基于GPS和自律航法的定位的結果；和地圖數(shù)據(jù)庫23，其容納用于對地圖進行圖像顯示的數(shù)據(jù)，等。
[0045]3軸加速度傳感器16被固定于導航裝置I的框體內(nèi)。
[0046]因此，3軸加速度傳感器16對應于導航裝置I的方向，使3軸的各方向的輸出發(fā)生變化。
[0047]并且，CPU10通過檢測出平均能夠獲得重力加速度的大小的方向，來估計3軸加速度傳感器16的垂直方向。
[0048]在此,導航裝置I的行進方向在通過行走或奔跑而在路面上行進時成為該行走或奔跑方向，在通過交通工具前進時成為交通工具的移動方向。
[0049]在行走、奔跑(用腳跑步而進行的移動)時，3軸加速度傳感器16輸出表示體的上下移動的變化模式。[0050]另外，在停止狀態(tài)或用交通工具進行移動時，3軸加速度傳感器16不輸出該身體的上下移動的變化模式。
[0051]因此，CPUlO通過判別這些3軸加速度傳感器的輸出，能夠估計利用者是行走、奔跑狀態(tài)還是這以外的狀態(tài)。
[0052]另外，在用交通工具進行移動時，CPUlO能夠通過檢測出交通工具出發(fā)和停止時出現(xiàn)的、一定時間幅度且一定量以上的加速度傳感器16的輸出，來估計行進方向。
[0053]另外，CPUlO能夠根據(jù)該行進方向的估計結果和上述垂直方向的估計結果，來估計橫方向(在水平面內(nèi)與行進方向正交的方向)。
[0054]3軸地磁傳感器15被固定于導航裝置I的框體內(nèi)。
[0055]由此，導航裝置I的磁北的方向能夠根據(jù)3軸地磁傳感器15的輸出來確定。
[0056]另外，在行走以及奔跑(用腳跑步而進行的移動)時，3軸加速度傳感器16輸出表示身體前傾和后傾以及身體的左右搖擺動作的變化模式。
[0057]具體地，3軸加速度傳感器16的輸出為:重疊了在表示前傾和后傾的縱方向上較大的變化模式、和表不搖擺動作的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)上較小的變化模式。
[0058]因此，CPUlO通過匹配基于上述3軸加速度傳感器16的輸出的垂直方向的估計結果和3軸地磁傳感器15的磁北方向的估計結果，能夠估計行走時以及奔跑時的行進方向和橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)。
[0059]控制自律航法的處理部20是輔助CPUlO的運算處理的運算電路，經(jīng)由CPUlO以規(guī)定的采樣周期，輸入3軸地磁傳感器15以及3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)。
[0060]控制自律航法的處理部20在利用者處于行走或奔跑的狀態(tài)下時，根據(jù)上述的測量數(shù)據(jù)來算出導航裝置I的移動方向和移動量。
[0061]詳細地，控制自律航法的處理部20根據(jù)基于3軸加速度傳感器16的上下方向的加速度變化的測量結果來對利用者的步數(shù)進行計數(shù)，通過將其和預先設定的行走時間或行走時間的步幅數(shù)據(jù)相乘，求得相對的移動量。
[0062]另外，控制自律航法的處理部20根據(jù)基于3軸加速度傳感器16的重力方向的估計結果和基于3軸地磁傳感器15的磁北方向的測量結果，來求導航裝置I的方向。
[0063]進而，控制自律航法的處理部20根據(jù)基于該導航裝置I的方向和3軸加速度傳感器16的輸出的變化模式的行進方向的估計結果，算出利用者的移動方向(方位)。
[0064]進而，控制自律航法的處理部20通過將如上述地求得的由移動量以及移動方向構成的矢量數(shù)據(jù)累積于由CPUlO提供的基準地點的位置數(shù)據(jù)上，由此求取沿著移動路徑的各地點的位置數(shù)據(jù)。
[0065]補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21是用于輔助CPUlO的運算處理的運算電路。
[0066]并且，補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21每當進行基于GPS的定位，就對具有誤差累積性質(zhì)的基于自律航法的位置數(shù)據(jù)進行該誤差補正的運算。
[0067]具體地，補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21每隔一定的間隔，通過GPS定位求取正確的位置數(shù)據(jù)。
[0068]然后，補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21在該GPS的定位間隔的期間，使通過自律航法而定位一連串的位置數(shù)據(jù)的起點和終點與基于GPS的定位的位置數(shù)據(jù)吻合。[0069]進而，算出通過自律航法而定位的一連串的位置數(shù)據(jù)的每一個的數(shù)據(jù)值。
[0070]通過這樣的誤差補正，由于按照在GPS的定位地點誤差成為零的方式，也對GPS的定位地點之間的位置數(shù)據(jù)進行連續(xù)的修整，因此能夠?qū)⑼ㄟ^自律航法而被定位的位置數(shù)據(jù)補正為整體上誤差較小的位置數(shù)據(jù)。
[0071]在R0M12中容納有定位處理的程序和判定用戶狀態(tài)的判定處理的程序。
[0072]定位處理的程序是選擇性且持續(xù)地執(zhí)行基于GPS的定位或基于自律航法的定位，從而繼續(xù)表示移動履歷的多個位置數(shù)據(jù)的程序。
[0073]判定用戶狀態(tài)的判定處理的程序是在定位處理中判別利用者的移動狀態(tài)的程序。
[0074]這些程序除了容納于ROMl2中以外，也能夠由CPUlO經(jīng)由數(shù)據(jù)讀取裝置來讀取，或預先容納于光盤等的可移動性的記錄介質(zhì)、閃存等非易失性存儲器中。
[0075]另外,這些程序也能應用于以載波(carrier wave)為介質(zhì)經(jīng)由通信線路下載到導航裝置I中的形態(tài)中。
[0076]說明判別在上述構成的導航裝置I中所執(zhí)行的利用者的移動狀態(tài)的、對用戶狀態(tài)進行判定的處理。
[0077]在圖2示出了表示將導航裝置I安裝或保持于利用者的軀體的狀態(tài)下，利用者進行行走的情況下的加速度變化的概略的波形圖。
[0078]另外，在圖3示出了表示利用者在手持導航裝置I的狀態(tài)下行走的情況下的加速度的變化的概略的波形圖。
[0079]在判定用戶狀態(tài)的處理中，CPUlO解析3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)。
[0080]然后，CPUlO判別:是在導航裝置I被安裝或保持于軀體從而能夠檢測行走或奔跑的動作的狀態(tài)、還是手持導航裝置I等不能檢測行走或奔跑的動作的狀態(tài)。
[0081]CPUlO通過對3軸加速度傳感器16中的垂直方向的分量的變動周期和行進方向的分量的變動周期進行比較，從而進行判別。
[0082]然后，若上述的變動周期大致一致，則判別為導航裝置I正常地安裝或保持于軀體，若有較大的不同，則判別為手持導航裝置I等的異常狀態(tài)。
[0083]CPUlO利用在說明3軸地磁傳感器15和3軸加速度傳感器16的地方所述的方法來求取垂直方向和行進方向。
[0084]另外，CPUlO例如通過檢測出各成分的加速度的峰值并算出相鄰的峰值間的時間間隔，由此來求取變動周期。
[0085]如圖2所示，在導航裝置I被安裝或保持于軀體的情況下，與垂直分量和行進方向分量相同地，出現(xiàn)伴隨行走或奔跑的上下移動的加速度變化。
[0086]具體地，雖然垂直方向分量的加速度變化相對較大，行進方向分量的加速度變化相對較小，但變動周期大致一致。
[0087]另一方面，如圖3所示，在手持導航裝置I來行走或奔跑的情況下，由于伴隨行走或奔跑的上下移動的加速度變化與單側(cè)的手的揮動所引起的加速度變化重疊，因此，與腳的步伐聯(lián)動的加速度變化從行進方向的加速度中消失。
[0088]進而，垂直方向分量的加速度的變動周期和行進方向分量的加速度的變動周期有較大的不同。
[0089]因此，CPUlO能夠判別導航裝置I被安裝或保持于軀體上的狀態(tài)和手持導航裝置I的狀態(tài)。
[0090]另外，在導航裝置I被安裝或保持于軀體的情況下，關于相對于行進方向的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度，也是在左右的腳踏到地面時出現(xiàn)變動。
[0091]另一方面，在手持導航裝置I的情況下，左右的腳踏到地面時的加速度被緩沖，表示行走或奔跑的動作的變動從橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度中消失。
[0092]因此，通過對加速度的垂直方向分量的變動周期和任意I個水平方向分量的變動周期進行比較，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)導航裝置I被安裝或保持于軀體上的狀態(tài)和手持導航裝置I的狀態(tài)的判別。
[0093]圖4中示出了表示行走時和奔跑時的加速度的變動頻率的曲線圖。
[0094]圖5中示出了表示行走時和奔跑時的加速度的變化的波形圖。
[0095]在判定用戶狀態(tài)的處理中，在上述的判別處理中判定為導航裝置I被安裝或保持于軀體上的情況下，CPUlO進行利用者是處于行走狀態(tài)還是奔跑(用腳跑步而進行的移動)狀態(tài)的判別。
[0096]CPUlO根據(jù)從3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)獲得的垂直分量(也可以是水平分量)的變動頻率和垂直方向分量的加速度的峰值的大小來進行判定。
[0097]然后，CPUlO首先如圖4所示那樣，若上述變動頻率是表示步伐的第I范圍(例如
2.3Hz以下)則判定為行走。
[0098]進而，若上述變動頻率是表示步伐的第2范圍(例如2.6Hz以上)，則判定為奔跑。
[0099]該第I范圍和第2范圍與人的行走和奔跑的動作相匹配而預先設定。
[0100]但是，在快步走(沒有雙腳都離開地面的期間)的狀態(tài)下或慢跑(有雙腳都離開地面的期間)的狀態(tài)下，變動頻率成為第I范圍的上限值和第2范圍的下限值之間的范圍。
[0101]因此，CPUlO在上述的變動頻率未包含在第I范圍和第2范圍中的情況下，如圖5所示，將垂直方向分量的加速度的峰值、與區(qū)別行走和奔跑的閾值(例如2G:G為重力加速度)進行比較。
[0102]然后，若峰值低于閾值，則CPUlO判定為行走，若超過閾值則判定為奔跑。
[0103]另外，垂直方向分量的加速度的峰值根據(jù)地面、鞋的硬度或行走方式、跑步方式的不同，會變大或變小。
[0104]因此，行走和奔跑的判別若僅用加速度的峰值來進行，則有時會得到相對不正確的結果。
[0105]因此，如本實施方式所示那樣，CPUlO首先用加速度的變動頻率進行行走和奔跑的狀態(tài)判別。
[0106]然后，在僅用加速度的變動周期不能進行判定的情況下，參照加速度的峰值來進行狀態(tài)判別，由此能獲得相對較正確的結果。
[0107]在圖6中，示出了表示用汽車的移動中的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0108]在圖7中，示出了表示用鐵路的移動中加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0109]在判定用戶狀態(tài)的處理中，在3軸加速度傳感器16的輸出中未出現(xiàn)表示利用者的行走或奔跑的上下變動的加速度變化的情況下，CPUio再進行用交通工具進行移動的情況的判別。
[0110]具體地，CPUlO進行基于在道路上移動的汽車的移動狀態(tài)、和基于在軌道上移動的鐵路的移動狀態(tài)的判別。
[0111]在判別為汽車和鐵路的情況下，CPUlO從3軸加速度傳感器16的輸出中提取相對于行進方向橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的分量的低頻分量(例如IHz?3Hz帶的變動分量)的加速度。
[0112]然后，CPUlO對交通工具移動時提取出的加速度的大小是否超過第2閾值(參照圖
6、圖7)進行比較。
[0113]然后，若超過，則CPUIO判別為是用汽車的移動，若未超過，則判別為是用鐵路的移動。
[0114]在此，CPU16利用在說明3軸加速度傳感器16的地方所述的方法來求取用交通工具進行移動時的行進方向。
[0115]另外，CPUlO對一定期間的加速度數(shù)據(jù)進行傅立葉變換來求出規(guī)定的低頻帶的信號分量的峰值，或?qū)σ?guī)定的低頻帶的信號量進行積分，從而提取出加速度的低頻分量的大小。
[0116]圖6表示汽車增減移動速度(粗實線)來反復移動和停止的例子。
[0117]如圖6所示，在從加速開始時或從加速狀態(tài)向等速狀態(tài)移轉(zhuǎn)時，在行進方向的加速度中較大地出現(xiàn)低頻的變動(粗虛線)。
[0118]另外，在如汽車這樣的在道路上移動的交通工具中，在移動時，橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量(粗一點劃線)變大。
[0119]S卩，在移動中，橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的振動幾乎總是要產(chǎn)生，該振動作為橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量出現(xiàn)。
[0120]圖7表示鐵路上增減移動速度(粗實線)來反復移動和停止的例子。
[0121]如圖7所示，在從加速開始時或從加速狀態(tài)向等速狀態(tài)移轉(zhuǎn)時，在行進方向的加速度中較大地出現(xiàn)低頻的變動(粗虛線)。
[0122]另外，在如鐵路這樣的在軌道上移動的交通工具中，在移動時，橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量(粗一點劃線)不像汽車那樣變大。
[0123]S卩，即使在移動時，橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的振動也不變大，橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量保持較小不變。
[0124]因此，如圖6、圖7所示，CPUlO在汽車的移動中所出現(xiàn)的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量的大小、和鐵路的移動中所出現(xiàn)的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量的大小之間，設定第2閾值。
[0125]如上所述，CPUlO通過在交通工具移動時，比較橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量的大小和第2閾值，能夠判別基于汽車的移動狀態(tài)和基于鐵路的移動狀態(tài)。
[0126]但是，上述的交通工具的判別由于不能在交通工具停止時進行，因此CPUlO如下所述那樣，一邊檢測交通工具的移動狀態(tài)一邊進行交通工具的判別。
[0127]在圖8中示出了表示用汽車的移動中的垂直方向的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0128]在圖9中示出了表示用鐵路的移動中的垂直方向的加速度的低頻分量的大小的概略的波形圖。
[0129]在檢測出交通工具正在移動的狀態(tài)的情況下，CPUlO通過從3軸加速度傳感器16的輸出中提取垂直方向分量中的低頻分量(例如IHz?3Hz帶的變動分量)。
[0130]然后，CPUlO通過對該分量的大小是否超過第I閾值(參照圖8、圖9)進行比較，來進行交通工具正在移動的狀態(tài)的檢測。
[0131]然后,若超過,則CPUlO判別為移動的狀態(tài),若未超過,則判別為停止的狀態(tài)。
[0132]如表示汽車的情況的圖8和表示鐵路的情況的圖9所示那樣，兩者都是垂直方向的加速度的低頻分量(粗一點劃線)在移動中變大，在停止中變小。
[0133]即，在移動時，垂直方向的加速度的低頻分量幾乎總是產(chǎn)生垂直方向的振動，該振動作為垂直方向的加速度的低頻分量出現(xiàn)，另一方面，在停止時垂直方向的加速度的低頻分量幾乎消失。
[0134]因此，CPUlO能通過上述的方法檢測交通工具正在移動的狀態(tài)。
[0135]進而，CPUlO能夠通過此時進行上述的交通工具的類別的判別而對是在道路上移動的汽車等的交通工具，還是在軌道上移動的鐵路等的交通工具進行判別。
[0136]接下來，根據(jù)流程圖來說明該實施方式的導航裝置I的整體的動作。
[0137]在圖10中示出了由CPUlO所執(zhí)行的定位處理的流程圖。
[0138]該定位處理是根據(jù)基于利用者的操作而進行定位處理的開始請求這一情況而連續(xù)執(zhí)行的處理。
[0139]開始該定位處理后，首先，CPUlO進行判別利用者的移動狀態(tài)的判定用戶狀態(tài)的處理(步驟SI)。
[0140]在后面說明判定用戶狀態(tài)的處理。
[0141]然后，CPUlO通過該處理，判定利用者的移動狀態(tài)是行走、奔跑、停止、其它(手持裝置的狀態(tài)下的行走、奔跑等)、基于汽車的移動、基于列車的移動中的哪一者。
[0142]若判定了移動狀態(tài)，則CPUlO進行基于該判定結果的分支處理(步驟S2)。
[0143]若是行走、奔跑的判定結果則CPUlO跳到步驟S4，若是停止則移轉(zhuǎn)到步驟S3，若是汽車、列車、其它，則移轉(zhuǎn)到步驟S6。
[0144]若在停止判定，移轉(zhuǎn)到步驟S3，則CPUlO將剛才的定位時判定的移動狀態(tài)從移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部22中讀出數(shù)據(jù)，再次進行基于剛才的移動狀態(tài)的分支處理。
[0145]然后，若剛才的移動狀態(tài)是行走、奔跑，則CPUlO移轉(zhuǎn)到步驟S4，若是汽車、列車、其它，則移轉(zhuǎn)到步驟S6。
[0146]在根據(jù)行走、奔跑的判定結果而移轉(zhuǎn)到步驟S4的情況下，CPUlO對當前的時刻是否在從上次的基于GPS的定位起的30分鐘內(nèi)進行確認，若是在30分鐘內(nèi)，則執(zhí)行基于自律航法的定位處理(步驟S5)。
[0147]另一方面，若超過30分鐘，則CPUlO執(zhí)行基于GPS的定位處理(步驟S6)。
[0148]在步驟S5的基于自律航法的定位處理中，CPUlO將到此為止所采樣的3軸地磁傳感器15和3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)發(fā)送給控制自律航法的處理部20。
[0149]然后，控制自律航法的處理部20從該測量數(shù)據(jù)中求取行進方向(方位)和步數(shù)。[0150]進而，控制自律航法的處理部20通過與預先設定的步幅數(shù)據(jù)相乘來求取移動量。
[0151]接下來，控制自律航法的處理部20通過在剛才的位置數(shù)據(jù)上加上移動矢量來算出當前的位置數(shù)據(jù)，并返回給CPU10。
[0152]步幅數(shù)據(jù)準備多種行走時的值和奔跑時的值，使用與在判定用戶狀態(tài)的處理中所判定的移動狀態(tài)對應的步幅數(shù)據(jù)。
[0153]另一方面，在步驟S6的基于GPS的定位處理中，CPUlO根據(jù)從GPS接收部14所提供的GPS衛(wèi)星的發(fā)送數(shù)據(jù)和定位編碼的接收時刻，進行規(guī)定的定位運算，由此算出表示絕對位置的位置數(shù)據(jù)。
[0154]進行了基于自律航法或GPS的定位處理后，接下來，CPUlO對這些位置數(shù)據(jù)添加附屬數(shù)據(jù)，并作為一個移動履歷數(shù)據(jù)而寫入到移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部22中(步驟S7)。
[0155]在圖13中，示出了存儲于移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部中的表示I次的定位的移動履歷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)圖。
[0156]如圖13所示，I次的定位的移動履歷數(shù)據(jù)由如下數(shù)據(jù)構成:定位所求得的位數(shù)據(jù)(緯度、經(jīng)度)；年月日數(shù)據(jù)；時刻數(shù)據(jù)；高度數(shù)據(jù)；在是GPS定位的情況下，表示其定位經(jīng)度的精度劣化系數(shù) F1DOP (Position Dilution of Precision)以及 HDOP (HorizontalDilution of Precision)的值；表示是否需要基于GPS的定位結果的補正(基于自律航法的定位數(shù)據(jù)還是GPS單獨的定位數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)；和表示判定用戶狀態(tài)的處理的判定結果的狀態(tài)判別數(shù)據(jù)。
[0157]并且，I次定位的移動履歷數(shù)據(jù)被寫入到移動履歷數(shù)據(jù)的存儲部22中。
[0158]在步驟S7寫入移動履歷數(shù)據(jù)后，接下來，在剛才的定位是基于GPS的定位的情況下，CPU10對移動履歷數(shù)據(jù)中是否有要補正的自律航法的位置數(shù)據(jù)進行確認。
[0159]然后，若有要補正的自律航法的位置數(shù)據(jù)，則CPU10對補正自律航法數(shù)據(jù)的處理部21發(fā)出指令，進行這些位置數(shù)據(jù)的補正(步驟S8)。
[0160]CPU10對是否根據(jù)利用者的操作進行了定位處理的結束請求而進行確認(步驟S9)。
[0161]然后，若進行了結束請求，則CPU10結束定位處理，若沒有進行結束請求，則返回步驟Si，從步驟SI的處理起再次反復執(zhí)行。
[0162]在圖11和圖12中，示出了定位處理的在步驟SI執(zhí)行的判定用戶狀態(tài)的處理的流程圖。
[0163]移轉(zhuǎn)到判定用戶狀態(tài)的處理后，首先，CPU10以規(guī)定的期間量，用例如40Hz的采樣頻率對3軸加速度傳感器16和3軸地磁傳感器15的輸出進行采樣，并作為數(shù)字的測量數(shù)據(jù)而取入(步驟S11)。
[0164]然后，CPU10根據(jù)該測量數(shù)據(jù)來求取導航裝置I的垂直方向、行進方向、橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)。
[0165]進而，CPU將3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)進行坐標變換，算出加速度的垂直分量、行進方向分量、橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的分量(步驟S12:方向設定單元、行進方向設定單元)。
[0166]垂直方向、行進方向、橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的各方向的求取方法是利用在說明3軸加速度傳感器16和3軸地磁傳感器15的地方所述的估計方法來進行的。
[0167]進而，CPUlO對這些測量數(shù)據(jù)進行除去高頻噪聲分量的濾波處理(步驟S13)。
[0168]另外，CPUlO通過垂直分量的加速度的峰值間的測量，算出步數(shù)周期(每一步的周期)(步驟S14)。
[0169]接下來，CPUlO判別垂直分量的加速度的峰值是否為比IG稍大的值“1G十α ”以上(步驟S15:判別加速度的單元)。
[0170]若為該值以上，則CPUlO認為是行走或奔跑(用腳跑步而進行的移動)并進入到下面步驟，另一方面，若小于該值，則認為不是行走或奔跑，并移轉(zhuǎn)到步驟S31。
[0171]其結果，若為“1G+ α ”以上而進入到下面步驟，則CPUlO對加速度的垂直分量的變動周期和行進方向的變動周期進行比較，判別它們是否大致一致(步驟S16:周期比較單元)。
[0172]詳細地，CPUlO對它們是否在包含基于噪聲等的容許誤差在內(nèi)的范圍內(nèi)一致進行判別。
[0173]其結果，如圖3所示那樣，若各個周期不一致，則CPUlO判定為是例如手持裝置進行行走或奔跑的狀態(tài)等的異常狀態(tài)(其它的狀態(tài))(步驟S17)。
[0174]然后，CPUlO結束該判定用戶狀態(tài)的處理。
[0175]另一方面，若在步驟S16的判別處理中判定為一致，則進入到下面步驟，首先，CPUlO如參照圖4所說明那樣，對在步驟S14算出的步數(shù)周期的頻率換算值是在第I范圍(例如2.3Hz以下)、第2范圍(例如2.6Hz以上)、還是在其中間進行判別(步驟S18:判別周期的單元)。
[0176]然后，在為中間的情況下，CPUlO進一步地如參照圖5所說明那樣，對垂直分量的加速度峰值是否在規(guī)定的閾值(2G)以下進行判別(步驟S19:比較加速度峰值的單元)。
[0177]然后，若步數(shù)周期的向頻率的換算值為2.3Hz以下，則CPUlO判定為利用者的移動狀態(tài)為行走(步驟S20)。
[0178]另外，若為2.6Hz以上，則CPUlO判定為奔跑(步驟S21)。
[0179]進而，若為中間，則CPUlO根據(jù)垂直分量的加速度峰值進行判定，若為2G以下則判定為行走(步驟S20)。
[0180]并且，若超過2G，則判定為奔跑(步驟S21)。
[0181]構成了通過基于步驟S16的判別結果的步驟S17、S20、S21的判定處理來判別狀態(tài)的單元。
[0182]另外，構成了根據(jù)步驟S18?S21的處理來判別行走或奔跑的單元。
[0183]并且，判定出移動狀態(tài)后，結束該判定用戶狀態(tài)的處理。
[0184]另一方面，在上述步驟S15的處理中，若判別為小于“1G+ α ”，則為了進行是停止、用汽車的移動、用鐵路的移動中的何者的判別，而跳到步驟S31 (圖12)。
[0185]跳到步驟S31后，首先，CUPlO從在步驟Sll取得的3軸加速度傳感器16的規(guī)定時間量的測量數(shù)據(jù)中提取垂直方向中的低頻(例如I?3Hz)的分量(步驟S31)。
[0186]另外，CPU從測量數(shù)據(jù)中提取橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)中的低頻(例如I?3Hz)的分量(步驟S32:提取特定的加速度的單元)。
[0187]接著，CPUlO對提取出的垂直方向的低頻分量的加速度是否在全期間為第I閾值(參照圖8、圖9)以下進行判別(步驟S33)。
[0188]然后，若在全期間為第I閾值以下，則CPUlO判定為是停止狀態(tài)(行走、奔跑的中斷、交通工具的規(guī)定期間的停止)(步驟S37)。
[0189]另一方面，在有大于第I閾值的期間，進入到下面，CPUlO從在步驟Sll取得的規(guī)定時間量的測量數(shù)據(jù)中檢索在行進方向分量的加速度中產(chǎn)生規(guī)定量的變化的部分(步驟S34)。
[0190]Bp,CPUlO由此而識別交通工具出發(fā)時或停止時的時刻、或從加速狀態(tài)移轉(zhuǎn)到等速狀態(tài)的轉(zhuǎn)移時刻。
[0191]另外，若檢測出交通工具的上述時刻，則接下來，CPUlO檢索在步驟S31提取出的垂直方向的低頻分量的加速度中的第I閾值以上的部分(步驟S35:判別移動的單元)。
[0192]然后，CPUlO根據(jù)上述的步驟S34、S35的檢索結果，將交通工具以一定速度以上來進行移動的期間的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的低頻分量的加速度和第2閾值(圖6、圖7)進行比較，判別是否為第2閾值以上(步驟S36)。
[0193]交通工具以一定速度以上來進行移動的期間是在交通工具出發(fā)后的移轉(zhuǎn)到等速狀態(tài)之后，直到停止加速的開始前位置的期間，是垂直方向的低頻分量的加速度成為第I閾值以上的期間。
[0194]若步驟S36的判定結果為第2閾值以上，則CPUlO判定為用汽車的移動(步驟
538)。
[0195]若步驟S36的判定結果為小于第2閾值，則CPUlO判定為用鐵路的移動(步驟
539)。
[0196]構成了通過上述的步驟S36、步驟S38、步驟S39的處理來判別狀態(tài)的單元。
[0197]并且，進行了步驟S37?S39的判定后，CPUlO結束該判定用戶狀態(tài)的處理，并移轉(zhuǎn)到定位處理(圖10)的下面的步驟。
[0198]通過這樣的判定用戶狀態(tài)的處理(圖11、圖12)，CPUlO根據(jù)3軸加速度傳感器16的測量數(shù)據(jù)相對正確地判定各狀態(tài)。
[0199]各狀態(tài)是利用者行走、奔跑、其它(手持導航裝置I等)、停止、用汽車的移動、用鐵路的移動。
[0200]另外，通過包含判定用戶狀態(tài)的處理的上述的定位處理(圖10)，CPUlO根據(jù)各移動狀態(tài)來進行定位方法的選擇以及定位參數(shù)的選擇，從而不斷蓄積適當?shù)囊苿勇臍v數(shù)據(jù)。
[0201]如以上，本實施方式的導航裝置I根據(jù)加速度傳感器的輸出中相對于行進方向的橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的加速度的低頻分量的大小來進行交通工具的判別。
[0202]因此，導航裝置I能夠正確地判別像汽車那樣在道路上自由行駛的交通工具、和像鐵路那樣在軌道上行駛的交通工具。
[0203]另外，由于導航裝置I提取IHz?3Hz的頻率分量作為上述的低頻分量來用到交通工具的判別中，因此，能夠明確地進行汽車和鐵路的判別。
[0204]另外，導航裝置I即使在提取0.5Hz?IOHz內(nèi)的任意的范圍的頻率分量來用到交通工具的判別中的情況下，也能夠根據(jù)汽車和鐵路的出現(xiàn)差異的情況來進行汽車和鐵路的判別。[0205]進而，根據(jù)本實施方式的導航裝置1，根據(jù)加速度傳感器的輸出中垂直方向的加速度的低頻分量的大小，來判別交通工具是移動中還是停止中，在移動中時進行上述交通工具的類別的判別。
[0206]因此，導航裝置I回避了在停止中進行錯誤的交通工具的類別的判定。
[0207]另外，根據(jù)本實施方式的導航裝置I，根據(jù)重力加速度來設定垂直方向。
[0208]并且，導航裝置I在加速度中未出現(xiàn)行走的變化的情況下，根據(jù)交通工具的出發(fā)停止的加速度變化來設定行進方向和橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)，從而提取出上述的各方向的分量。
[0209]因此，在未確定便攜式裝置的方向的導航裝置I中，能夠從3軸加速度傳感器16的輸出中正確地提取各方向分量，從而將它們使用于上述的交通工具的判別中。
[0210]另外，本實施方式的導航裝置I通過在行走、奔跑時，將加速度的垂直方向分量的變動周期和水平方向分量的變動周期進行比較，能夠判別導航裝置I是被安裝或保持于軀體來行走或奔跑、或者還是手持導航裝置I來行走或奔跑。
[0211]由此，導航裝置I能夠適當?shù)厍袚Q，若是安裝或保持于軀體的狀態(tài)，則進行基于行走或奔跑的自律航法的定位，若是手持的狀態(tài)，則停止自律航法的定位進行基于GPS的定位。
[0212]進而，本實施方式的導航裝置I在確認了垂直方向的加速度峰值為表示行走或奔跑的“1G + α ”以上后，進行上述安裝狀態(tài)的判別。
[0213]因此，導航裝置I回避了下述情形:例如用交通工具的移動中進行上述的安裝狀態(tài)的判別從而進行了錯誤的狀態(tài)判定的情形。
[0214]另外，在本實施方式中，在判別為導航裝置2安裝或保持于軀體的情況下，根據(jù)加速度的變動頻率來進行是行走還是奔跑的判別。
[0215]并且，導航裝置I僅在加速度的變動頻率處于中間范圍時，才根據(jù)垂直方向的加速度的峰值來進行是行走還是奔跑的判別。
[0216]因此，導航裝置I能夠相對正確地進行行走和奔跑的判別。
[0217]另外，本發(fā)明并不限于上述的實施方式，能夠進行各種變更。
[0218]例如，在上述的實施方式中，示出了為了進行定位方法的選擇而利用了利用者的狀態(tài)判別的結果，但能夠?qū)顟B(tài)判別的結果用于各種目的。
[0219]例如，能夠根據(jù)用汽車的移動和用鐵路的移動的判別結果，之后能夠確認用什么移動手段移動了什么移動路徑，或能夠在移動路徑的顯示中區(qū)別顯示汽車的移動和鐵路的移動中利用。
[0220]另外，即使是手持的狀態(tài)，只要通過其它的方式能夠進行自律航法的定位，則在判別為安裝或保持于軀體的情況和判別為手持的情況下，都能構成為用分別對應的方式進行自律航法的測定。
[0221]另外，行走、奔跑、用交通工具的移動的各判定結果也可以利用于求取利用者的消耗能量中。
[0222]另外，在上述實施方式中，示出了根據(jù)3軸加速度傳感器16以及3軸地磁傳感器15的輸出來求取垂直方向、行進方向、橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)的例子。
[0223]但在已知道裝置以規(guī)定的方向安裝于利用者的情況等，也可以利用該方向的信息來求取垂直方向、行進方向、橫方向(在水平面內(nèi)和行進方向正交的方向)。
[0224]另外，在上述實施方式中，判別是進行行走或還是奔跑的垂直方向的加速度峰值的閾值“ IG + α ”、判別行走和奔跑的加速度的變動周期的第I范圍(2.3Hz以下)和第2范圍(2.6Hz以上)、加速度的變動周期位于中間的情況下判別行走和奔跑的加速度峰值的閾值“2G”的各值僅表不一例,本實施方式并不限于這些值。
[0225]此外，示于實施方式的細節(jié)構成和細節(jié)方法只要在沒有脫離發(fā)明宗旨的范圍，都能進行適當?shù)淖兏?br> 【權利要求】
1.一種判別移動狀態(tài)的裝置，其特征在于具備: 加速度傳感器，其檢測各方向的加速度； 比較周期的單元，其將該加速度傳感器的輸出中的垂直方向的分量的加速度的變動周期和水平方向的分量的加速度的變動周期進行比較；和 判別狀態(tài)的單元，其根據(jù)該比較周期的單元的比較的結果，來判別處于被安裝或保持于軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)、還是處于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的判別移動狀態(tài)的裝置，其特征在于， 所述比較周期的單元將所述垂直方向的分量的加速度的變動周期、和作為所述水平方向的分量的行進方向的分量的加速度的變動周期進行比較。
3.根據(jù)權利要求1所述的判別移動狀態(tài)的裝置，其特征在于， 所述判別移動狀態(tài)的裝置還具備判別加速度的單元，所述判別加速度的單元根據(jù)所述加速度傳感器的輸出，判別在垂直方向的分量的加速度中，是否包含有超過了重力加速度規(guī)定量大小以上的加速度， 所述比較周期的單元通過所述判別加速度的單元判別為包含有超過了重力加速度規(guī)定量大小以上的加速度的情況下，進行所述變動周期的比較。
4.根據(jù)權利要求2所述的判別移動狀態(tài)的裝置，其特征在于， 所述判別移動狀態(tài)的裝 置還具備設定行進方向的單元，所述設定行進方向的單元根據(jù)所述加速度傳感器的輸出的變化模式來設定行進方向， 所述比較周期的單元根據(jù)所述設定行進方向的單元的行進方向的設定，來提取所述行進方向的分量的加速度，并進行所述變動周期的比較。
5.根據(jù)權利要求1所述的判別移動狀態(tài)的裝置，其特征在于， 所述判別移動狀態(tài)的裝置還具備判別行走或奔跑的單元，所述判別行走或奔跑的單元在通過所述判別狀態(tài)的單元而判別為處于被安裝或保持于軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài)的情況下，判別是處于行走或奔跑的哪種狀態(tài)， 所述判別行走或奔跑的單元具有: 判別周期的單元，其判別所述加速度的變動周期是位于表示行走的第I范圍、表示奔跑的第2范圍、還是所述第I范圍和所述第2范圍的中間范圍；和 加速度峰值比較單元，其在所述加速度的變動周期處于所述中間范圍的情況下，比較所述垂直方向的分量的加速度的峰值是否超過了識別行走和奔跑的閾值， 通過所述判別周期的單元若判別為所述加速度的變動周期位于第I范圍，則所述判別行走或奔跑的單元判別為行走的狀態(tài)，若位于第2范圍，則判別為奔跑的狀態(tài)，進而，若位于中間范圍，則根據(jù)所述加速度峰值比較單元的比較結果來判別是行走的狀態(tài)還是奔跑的狀態(tài)。
6.一種判別移動狀態(tài)的方法，使用加速度傳感器來判別利用者的移動狀態(tài)，所述加速度傳感器檢測各方向的加速度， 所述判別移動狀態(tài)的方法的特征在于具備如下步驟: 比較周期的步驟，將所述加速度傳感器的輸出中的垂直方向的分量的加速度的變動周期和水平方向的分量的加速度的變動周期進行比較；和狀態(tài)判別步驟，在該比較周期的步驟中的比較的結果為雙方的變動周期沒有規(guī)定量以上的差的情況下，判別為處于加速度傳感器被安裝或保持于所述利用者的軀體的情形下所述利用者行走或奔跑的狀態(tài) ，在有規(guī)定量以上的差的情況下，判別為處于異常狀態(tài)。
【文檔編號】G01S19/47GK103471587SQ201310310940
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2011年5月11日 優(yōu)先權日:2010年5月14日
【發(fā)明者】櫻岡聰 申請人:卡西歐計算機株式會社