专利名称：判别移动状态的装置以及判别移动状态的方法
技术领域：
本发明涉及判别利用者的移动状态的判别移动状态的装置以及判别移动状态的方法。
背景技术：
过去，有进行移动体的当前位置、移动路径的测量的装置。另外，在专利文献1(日本国特开2002-048589号公报)中，公开了用于在这样的装置中，根据来自加速度传感器的输出及其能谱来特定移动体的移动状态或移动手段，例如行走、奔跑、自行车、车辆、公交车、列车的技术。在测量移动路径的装置中，能够判别乘坐在列车的情况和乘坐汽车的情况是非常有用的。例如，相对于后者在相对较自由的路径上移动，前者在预先确定下来的线路上移动。因此，若能判别前者和后者，则能获得能够与其相应地变更移动路径的确定方法， 从而在前者的情况下依靠线路来确定移动路径的优点。另外，在对与移动路径一起使用于其移动的交通工具进行记录、或区别地显示输出与移动路径一起使用的交通工具的情况也是有用的。但是，正确地检测出列车和汽车这样的移动手段是较困难的。另外，在利用加速度传感器等来检测出利用者的行走或奔跑的状态的装置中，实际情况是，在装置收纳于口袋等，被安装或保持于躯体的状态下，和在手持装置的情况下， 状态检测的正确性有较大的不同。若安装或保持于躯体，则能够相对正确地检测出动作状态，另一方面，若拿在手上则会有难以检测出正确的动作状态的问题。

发明内容
本发明目的在与提供一种判别移动状态的装置以及判别移动状态的方法，能够进行利用者的移动状态的判别，特别是进行用行驶于轨道上的交通工具进行移动的状态、和用行驶于道路上的交通工具进行移动的状态的判别。另外，提供一种判别移动状态的装置以及判别移动状态的方法，能够判别将装置安装或保持于躯体上的状态、和手持装置的状态等异常状态。为了达成上述目的，本发明的一个形态是判别移动状态的装置，其判别利用者的移动状态，具备加速度传感器，其检测加速度；提取特定的加速度的单元，其从该加速度传感器的输出中提取相对于行进方向为横方向的分量的规定的频率分量的加速度；和判别状态的单元，其根据由所述提取特定的加速度的单元提取出的加速度的大小，对是通过在轨道上行驶的交通工具进行移动的状态，还是通过在道路上行驶的交通工具进行移动的状态进行判别。为了达成上述目的，本发明的一个形态是判别移动状态的装置，具备加速度传感器，其检测加速度；比较周期的单元，其将该加速度传感器的输出中的垂直方向的分量的加速度的变动周期和水平方向的分量的加速度的变动周期进行比较；和判别状态的单元，其根据该比较周期的单元的比较的结果，来判别是处于被安装或保持于躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态、还是处于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的状态。为了达成上述的目的，本发明的一个实施方式是使用加速度传感器来判别利用者的移动状态的判别移动状态的方法，该判别移动状态的方法具备如下步骤提取特定的加速度的步骤，从所述加速度传感器的输出中提取相对于行进方向为横方向的分量的规定的频率分量的加速度；判别状态的步骤，根据由所述提取特定的加速度的步骤提取出的加速度的大小， 对是通过在轨道上行驶的交通工具进行移动的状态，还是通过在道路上行驶的交通工具进行移动的状态进行判别。为了达成上述的目的，本发明的一个实施方式是使用加速度传感器来判别利用者的移动状态的判别移动状态的方法，所述判别移动状态的方法具备如下步骤比较周期的步骤，将所述加速度传感器的输出中的垂直方向的分量的加速度的变动周期和水平方向的分量的加速度的变动周期进行比较；和判别状态的步骤，在该比较周期的步骤的比较的结果为两方的变动周期没有规定量以上的差的情况下，判别为处于被安装或保持于所述利用者的躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态，在有规定量以上的差的情况下，判别为处于异常状态。


图1是表示本发明的实施方式的导航装置的整体构成的框图。图2是表示利用者在将导航装置安装于躯体的状态下进行行走的情况下的加速度的变化的概略的波形图。图3是表示在利用者在手持导航装置的状态下进行行走的情况下的加速度的变化的概略的波形图。图4是表示行走时和奔跑时的垂直分量的加速度的频率变化的曲线图。图5是表示行走时和奔跑时的垂直分量的加速度的大小变化的波形图。图6是表示用汽车的移动中的行进方向分量和相对于该行进方向的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的分量的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。图7是表示用铁路的移动中的行进方向分量和相对于该行进方向的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的分量的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。图8是表示用汽车的移动中的垂直方向的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。
图9是表示用铁路的移动中的垂直方向的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。图10是表示由CPU执行的定位处理的控制顺序的流程图。图11是表示图10的步骤Sl的判定用户状态的处理的详细控制顺序的流程图的第1部分。图12是表示图10的步骤Sl的判定用户状态的处理的流程图的第2部分。图13是表示存储于移动履历数据的存储部的1次的定位的移动履历数据的数据图。
具体实施例方式下面，根据附图来说明本发明的实施方式。图1是表示具有作为本发明的实施方式的判别移动状态的装置的功能的导航装置的整体构成的框图。该实施方式的导航装置1是如下的装置在以该导航装置1被安装于利用者身上的情形下而利用者用脚进行行走移动以及进行基于交通工具的移动的情况下，进行基于 GPS (全球定位系统)的定位或基于自律航法传感器的定位，并在地图显示上对该移动轨迹
予以显不。另外，该导航装置1也作为判别移动状态的装置发挥功能，进行利用者的移动状态(行走、奔跑、手持等不能检测行走奔跑的状态，用铁路的移动、用汽车的移动)的判别。该导航装置1如图1所示，具备CPU(中央运算处理装置)10，其进行装置的整体的控制；RAM (Random Access Memory) 11，其提供CPUlO工作用的存储器空间；R0M(Read Only Memory) 12，其容纳控制程序和控制数据；GPS接收天线13，其接收GPS卫星的发送电波；GPS接收部14，其捕捉GPS卫星的发送信号并将其解码；3轴地磁传感器15，其分别检测3轴方向的地磁的大小；3轴加速度传感器16，其分别检测3轴方向的加速度的大小；显示部18，其能够显示图像；电源19，其对各部提供动作电压；控制自律航法的处理部20，其根据3轴地磁传感器15以及3轴加速度传感器16的输出数据，进行基于自律航法的定位运算；补正自律航法数据的处理部21，其在进行基于GPS的定位时，进行对基于之前的自律航法的定位结果进行补正的运算处理；移动履历数据的存储部22，其由非易失性存储器构成，存储基于GPS和自律航法的定位的结果；和地图数据库23，其容纳用于对地图进行图像显示的数据，等。3轴加速度传感器16被固定于导航装置1的框体内。因此，3轴加速度传感器16对应于导航装置1的方向，使3轴的各方向的输出发生变化。并且，CPUlO通过检测出平均能够获得重力加速度的大小的方向，来估计3轴加速度传感器16的垂直方向。在此，导航装置1的行进方向在通过行走或奔跑而在路面上行进时成为该行走或奔跑方向，在通过交通工具前进时成为交通工具的移动方向。在行走、奔跑(用脚跑步而进行的移动)时，3轴加速度传感器16输出表示体的上下移动的变化模式。
另外，在停止状态或用交通工具进行移动时，3轴加速度传感器16不输出该身体的上下移动的变化模式。因此，CPUlO通过判别这些3轴加速度传感器的输出，能够估计利用者是行走、奔跑状态还是这以外的状态。另外，在用交通工具进行移动时，CPUlO能够通过检测出交通工具出发和停止时出现的、一定时间幅度且一定量以上的加速度传感器16的输出，来估计行进方向。另外，CPUlO能够根据该行进方向的估计结果和上述垂直方向的估计结果，来估计横方向(在水平面内与行进方向正交的方向)。3轴地磁传感器15被固定于导航装置1的框体内。由此，导航装置1的磁北的方向能够根据3轴地磁传感器15的输出来确定。另外，在行走以及奔跑(用脚跑步而进行的移动)时，3轴加速度传感器16输出表示身体前倾和后倾以及身体的左右摇摆动作的变化模式。具体地，3轴加速度传感器16的输出为重叠了在表示前倾和后倾的纵方向上较大的变化模式、和表示摇摆动作的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)上较小的变化模式。因此，CPUlO通过匹配基于上述3轴加速度传感器16的输出的垂直方向的估计结果和3轴地磁传感器15的磁北方向的估计结果，能够估计行走时以及奔跑时的行进方向和横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)。控制自律航法的处理部20是辅助CPUlO的运算处理的运算电路，经由CPUlO以规定的采样周期，输入3轴地磁传感器15以及3轴加速度传感器16的测量数据。控制自律航法的处理部20在利用者处于行走或奔跑的状态下时，根据上述的测量数据来算出导航装置1的移动方向和移动量。详细地，控制自律航法的处理部20根据基于3轴加速度传感器16的上下方向的加速度变化的测量结果来对利用者的步数进行计数，通过将其和预先设定的行走时间或行走时间的步幅数据相乘，求得相对的移动量。另外，控制自律航法的处理部20根据基于3轴加速度传感器16的重力方向的估计结果和基于3轴地磁传感器15的磁北方向的测量结果，来求导航装置1的方向。进而，控制自律航法的处理部20根据基于该导航装置1的方向和3轴加速度传感器16的输出的变化模式的行进方向的估计结果，算出利用者的移动方向(方位)。进而，控制自律航法的处理部20通过将如上述地求得的由移动量以及移动方向构成的矢量数据累积于由CPUlO提供的基准地点的位置数据上，由此求取沿着移动路径的各地点的位置数据。补正自律航法数据的处理部21是用于辅助CPUlO的运算处理的运算电路。并且，补正自律航法数据的处理部21每当进行基于GPS的定位，就对具有误差累积性质的基于自律航法的位置数据进行该误差补正的运算。具体地，补正自律航法数据的处理部21每隔一定的间隔，通过GPS定位求取正确的位置数据。然后，补正自律航法数据的处理部21在该GPS的定位间隔的期间，使通过自律航法而定位一连串的位置数据的起点和终点与基于GPS的定位的位置数据吻合。
进而，算出通过自律航法而定位的一连串的位置数据的每一个的数据值。通过这样的误差补正，由于按照在GPS的定位地点误差成为零的方式，也对GPS的定位地点之间的位置数据进行连续的修整，因此能够将通过自律航法而被定位的位置数据补正为整体上误差较小的位置数据。在R0M12中容纳有定位处理的程序和判定用户状态的判定处理的程序。定位处理的程序是选择性且持续地执行基于GPS的定位或基于自律航法的定位， 从而继续表示移动履历的多个位置数据的程序。判定用户状态的判定处理的程序是在定位处理中判别利用者的移动状态的程序。这些程序除了容纳于R0M12中以外，也能够由CPUlO经由数据读取装置来读取，或预先容纳于光盘等的可移动性的记录介质、闪存等非易失性存储器中。另外，这些程序也能应用于以载波(carrier wave)为介质经由通信线路下载到导航装置1中的形态中。说明判别在上述构成的导航装置1中所执行的利用者的移动状态的、对用户状态进行判定的处理。在图2示出了表示将导航装置1安装或保持于利用者的躯体的状态下，利用者进行行走的情况下的加速度变化的概略的波形图。另外，在图3示出了表示利用者在手持导航装置1的状态下行走的情况下的加速度的变化的概略的波形图。在判定用户状态的处理中，CPUlO解析3轴加速度传感器16的测量数据。然后，CPUlO判别是在导航装置1被安装或保持于躯体从而能够检测行走或奔跑的动作的状态、还是手持导航装置1等不能检测行走或奔跑的动作的状态。 CPUlO通过对3轴加速度传感器16中的垂直方向的分量的变动周期和行进方向的分量的变动周期进行比较，从而进行判别。然后，若上述的变动周期大致一致，则判别为导航装置1正常地安装或保持于躯体，若有较大的不同，则判别为手持导航装置1等的异常状态。CPUlO利用在说明3轴地磁传感器15和3轴加速度传感器16的地方所述的方法来求取垂直方向和行进方向。另外，CPUlO例如通过检测出各成分的加速度的峰值并算出相邻的峰值间的时间间隔，由此来求取变动周期。如图2所示，在导航装置1被安装或保持于躯体的情况下，与垂直分量和行进方向分量相同地，出现伴随行走或奔跑的上下移动的加速度变化。具体地，虽然垂直方向分量的加速度变化相对较大，行进方向分量的加速度变化相对较小，但变动周期大致一致。另一方面，如图3所示，在手持导航装置1来行走或奔跑的情况下，由于伴随行走或奔跑的上下移动的加速度变化与单侧的手的挥动所引起的加速度变化重叠，因此，与脚的步伐联动的加速度变化从行进方向的加速度中消失。进而，垂直方向分量的加速度的变动周期和行进方向分量的加速度的变动周期有较大的不同。因此，CPUlO能够判别导航装置1被安装或保持于躯体上的状态和手持导航装置1的状态。另外，在导航装置1被安装或保持于躯体的情况下，关于相对于行进方向的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度，也是在左右的脚踏到地面时出现变动。另一方面，在手持导航装置1的情况下，左右的脚踏到地面时的加速度被缓冲，表示行走或奔跑的动作的变动从横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度中消失。因此，通过对加速度的垂直方向分量的变动周期和任意1个水平方向分量的变动周期进行比较，同样能够实现导航装置1被安装或保持于躯体上的状态和手持导航装置1 的状态的判别。图4中示出了表示行走时和奔跑时的加速度的变动频率的曲线图。图5中示出了表示行走时和奔跑时的加速度的变化的波形图。在判定用户状态的处理中，在上述的判别处理中判定为导航装置1被安装或保持于躯体上的情况下，CPUlO进行利用者是处于行走状态还是奔跑(用脚跑步而进行的移动) 状态的判别。CPUlO根据从3轴加速度传感器16的测量数据获得的垂直分量(也可以是水平分量)的变动频率和垂直方向分量的加速度的峰值的大小来进行判定。然后，CPUlO首先如图4所示那样，若上述变动频率是表示步伐的第1范围(例如 2. 3Hz以下)则判定为行走。进而，若上述变动频率是表示步伐的第2范围(例如2. 6Hz以上)，则判定为奔跑。该第1范围和第2范围与人的行走和奔跑的动作相匹配而预先设定。但是，在快步走(没有双脚都离开地面的期间)的状态下或慢跑(有双脚都离开地面的期间)的状态下，变动频率成为第1范围的上限值和第2范围的下限值之间的范围。因此，CPUlO在上述的变动频率未包含在第1范围和第2范围中的情况下，如图5 所示，将垂直方向分量的加速度的峰值、与区别行走和奔跑的阈值(例如2G:G为重力加速度)进行比较。然后，若峰值低于阈值，则CPUlO判定为行走，若超过阈值则判定为奔跑。另外，垂直方向分量的加速度的峰值根据地面、鞋的硬度或行走方式、跑步方式的不同，会变大或变小。因此，行走和奔跑的判别若仅用加速度的峰值来进行，则有时会得到相对不正确的结果。因此，如本实施方式所示那样，CPUlO首先用加速度的变动频率进行行走和奔跑的状态判别。然后，在仅用加速度的变动周期不能进行判定的情况下，参照加速度的峰值来进行状态判别，由此能获得相对较正确的结果。在图6中，示出了表示用汽车的移动中的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。在图7中，示出了表示用铁路的移动中加速度的低频分量的大小的概略的波形图。在判定用户状态的处理中，在3轴加速度传感器16的输出中未出现表示利用者的行走或奔跑的上下变动的加速度变化的情况下，CPUlO再进行用交通工具进行移动的情况的判别。具体地，CPUlO进行基于在道路上移动的汽车的移动状态、和基于在轨道上移动的铁路的移动状态的判别。在判别为汽车和铁路的情况下，CPUlO从3轴加速度传感器16的输出中提取相对于行进方向横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的分量的低频分量(例如IHz 3Hz带的变动分量)的加速度。然后，CPUlO对交通工具移动时提取出的加速度的大小是否超过第2阈值(参照图6、图7)进行比较。然后，若超过，则CPUlO判别为是用汽车的移动，若未超过，则判别为是用铁路的移动。在此，CPU16利用在说明3轴加速度传感器16的地方所述的方法来求取用交通工具进行移动时的行进方向。另外，CPUlO对一定期间的加速度数据进行傅立叶变换来求出规定的低频带的信号分量的峰值，或对规定的低频带的信号量进行积分，从而提取出加速度的低频分量的大小。图6表示汽车增减移动速度(粗实线)来反复移动和停止的例子。如图6所示，在从加速开始时或从加速状态向等速状态移转时，在行进方向的加速度中较大地出现低频的变动(粗虚线)。另外，在如汽车这样的在道路上移动的交通工具中，在移动时，横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量(粗一点划线)变大。即，在移动中，横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的振动几乎总是要产生，该振动作为横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量出现。图7表示铁路上增减移动速度(粗实线)来反复移动和停止的例子。如图7所示，在从加速开始时或从加速状态向等速状态移转时，在行进方向的加速度中较大地出现低频的变动(粗虚线)。另外，在如铁路这样的在轨道上移动的交通工具中，在移动时，横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量(粗一点划线)不像汽车那样变大。S卩，即使在移动时，横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的振动也不变大，横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量保持较小不变。因此，如图6、图7所示，CPUlO在汽车的移动中所出现的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量的大小、和铁路的移动中所出现的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量的大小之间，设定第2阈值。如上所述，CPUlO通过在交通工具移动时，比较横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量的大小和第2阈值，能够判别基于汽车的移动状态和基于铁路的移动状态。但是，上述的交通工具的判别由于不能在交通工具停止时进行，因此CPUlO如下所述那样，一边检测交通工具的移动状态一边进行交通工具的判别。在图8中示出了表示用汽车的移动中的垂直方向的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。在图9中示出了表示用铁路的移动中的垂直方向的加速度的低频分量的大小的概略的波形图。在检测出交通工具正在移动的状态的情况下，CPUlO通过从3轴加速度传感器16 的输出中提取垂直方向分量中的低频分量(例如IHz 3Hz带的变动分量)。然后，CPUlO通过对该分量的大小是否超过第1阈值(参照图8、图9)进行比较， 来进行交通工具正在移动的状态的检测。然后，若超过，则CPUlO判别为移动的状态，若未超过，则判别为停止的状态。如表示汽车的情况的图8和表示铁路的情况的图9所示那样，两者都是垂直方向的加速度的低频分量(粗一点划线)在移动中变大，在停止中变小。S卩，在移动时，垂直方向的加速度的低频分量几乎总是产生垂直方向的振动，该振动作为垂直方向的加速度的低频分量出现，另一方面，在停止时垂直方向的加速度的低频分量几乎消失。因此，CPUlO能通过上述的方法检测交通工具正在移动的状态。进而，CPUlO能够通过此时进行上述的交通工具的类别的判别而对是在道路上移动的汽车等的交通工具，还是在轨道上移动的铁路等的交通工具进行判别。接下来，根据流程图来说明该实施方式的导航装置1的整体的动作。在图10中示出了由CPUlO所执行的定位处理的流程图。该定位处理是根据基于利用者的操作而进行定位处理的开始请求这一情况而连续执行的处理。开始该定位处理后，首先，CPUlO进行判别利用者的移动状态的判定用户状态的处理(步骤Si)。在后面说明判定用户状态的处理。然后，CPUlO通过该处理，判定利用者的移动状态是行走、奔跑、停止、其它(手持装置的状态下的行走、奔跑等)、基于汽车的移动、基于列车的移动中的哪一者。若判定了移动状态，则CPUlO进行基于该判定结果的分支处理(步骤S2)。若是行走、奔跑的判定结果则CPUlO跳到步骤S4,若是停止则移转到步骤S3，若是汽车、列车、其它，则移转到步骤S6。若在停止判定，移转到步骤S3，则CPUlO将刚才的定位时判定的移动状态从移动履历数据的存储部22中读出数据，再次进行基于刚才的移动状态的分支处理。然后，若刚才的移动状态是行走、奔跑，则CPUlO移转到步骤S4，若是汽车、列车、 其它，则移转到步骤S6。在根据行走、奔跑的判定结果而移转到步骤S4的情况下，CPUlO对当前的时刻是否在从上次的基于GPS的定位起的30分钟内进行确认，若是在30分钟内，则执行基于自律航法的定位处理(步骤S5)。另一方面，若超过30分钟，则CPUlO执行基于GPS的定位处理(步骤S6)。在步骤S5的基于自律航法的定位处理中，CPUlO将到此为止所采样的3轴地磁传感器15和3轴加速度传感器16的测量数据发送给控制自律航法的处理部20。然后，控制自律航法的处理部20从该测量数据中求取行进方向(方位)和步数。
进而，控制自律航法的处理部20通过与预先设定的步幅数据相乘来求取移动量。接下来，控制自律航法的处理部20通过在刚才的位置数据上加上移动矢量来算出当前的位置数据，并返回给CPU10。步幅数据准备多种行走时的值和奔跑时的值，使用与在判定用户状态的处理中所判定的移动状态对应的步幅数据。另一方面，在步骤S6的基于GPS的定位处理中，CPUlO根据从GPS接收部14所提供的GPS卫星的发送数据和定位编码的接收时刻，进行规定的定位运算，由此算出表示绝对位置的位置数据。进行了基于自律航法或GPS的定位处理后，接下来，CPUlO对这些位置数据添加附属数据，并作为一个移动履历数据而写入到移动履历数据的存储部22中(步骤S7)。在图13中，示出了存储于移动履历数据的存储部中的表示1次的定位的移动履历数据的数据图。如图13所示，1次的定位的移动履历数据由如下数据构成定位所求得的位数据(纬度、经度)；年月日数据；时刻数据；高度数据；在是GPS定位的情况下，表示其定位经度的精度劣化系数 PDOP (Position Dilution of Precision)以及 HDOP (Horizontal Dilution of Precision)的值；表示是否需要基于GPS的定位结果的补正(基于自律航法的定位数据还是GPS单独的定位数据)的数据；和表示判定用户状态的处理的判定结果的状态判别数据。并且，1次定位的移动履历数据被写入到移动履历数据的存储部22中。在步骤S7写入移动履历数据后，接下来，在刚才的定位是基于GPS的定位的情况下，CPU10对移动履历数据中是否有要补正的自律航法的位置数据进行确认。然后，若有要补正的自律航法的位置数据，则CPU10对补正自律航法数据的处理部21发出指令，进行这些位置数据的补正(步骤S8)。CPU10对是否根据利用者的操作进行了定位处理的结束请求而进行确认(步骤 S9)。然后，若进行了结束请求，则CPU10结束定位处理，若没有进行结束请求，则返回步骤Si，从步骤Sl的处理起再次反复执行。在图11和图12中，示出了定位处理的在步骤Sl执行的判定用户状态的处理的流程图。移转到判定用户状态的处理后，首先，CPU10以规定的期间量，用例如40Hz的采样频率对3轴加速度传感器16和3轴地磁传感器15的输出进行采样，并作为数字的测量数据而取入(步骤Sll)。然后，CPU10根据该测量数据来求取导航装置1的垂直方向、行进方向、横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)。进而，CPU将3轴加速度传感器16的测量数据进行坐标变换，算出加速度的垂直分量、行进方向分量、横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的分量(步骤S12:方向设定单元、行进方向设定单元)。垂直方向、行进方向、横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的各方向的求取方法是利用在说明3轴加速度传感器16和3轴地磁传感器15的地方所述的估计方法来进行的。进而，CPUlO对这些测量数据进行除去高频噪声分量的滤波处理(步骤S13)。另外，CPUlO通过垂直分量的加速度的峰值间的测量，算出步数周期(每一步的周期)(步骤S14)。接下来，CPUlO判别垂直分量的加速度的峰值是否为比IG稍大的值“lG+α ”以上 (步骤S15:判别加速度的单元)。若为该值以上，则CPUlO认为是行走或奔跑(用脚跑步而进行的移动)并进入到下面步骤，另一方面，若小于该值，则认为不是行走或奔跑，并移转到步骤S31。其结果，若为“lG+α ”以上而进入到下面步骤，则CPUlO对加速度的垂直分量的变动周期和行进方向的变动周期进行比较，判别它们是否大致一致(步骤S16 周期比较单元)°详细地，CPUlO对它们是否在包含基于噪声等的容许误差在内的范围内一致进行判别。其结果，如图3所示那样，若各个周期不一致，则CPUlO判定为是例如手持装置进行行走或奔跑的状态等的异常状态(其它的状态)(步骤S17)。然后，CPUlO结束该判定用户状态的处理。另一方面，若在步骤S16的判别处理中判定为一致，则进入到下面步骤，首先， CPUlO如参照图4所说明那样，对在步骤S14算出的步数周期的频率换算值是在第1范围 (例如2. 3Hz以下)、第2范围(例如2. 6Hz以上)、还是在其中间进行判别(步骤S18 判别周期的单元)。然后，在为中间的情况下，CPUlO进一步地如参照图5所说明那样，对垂直分量的加速度峰值是否在规定的阈值OG)以下进行判别(步骤S19:比较加速度峰值的单元)。然后，若步数周期的向频率的换算值为2. 3Hz以下，则CPUlO判定为利用者的移动状态为行走(步骤S20)。另外，若为2. 6Hz以上，则CPUlO判定为奔跑(步骤S21)。进而，若为中间，则CPUlO根据垂直分量的加速度峰值进行判定，若为2G以下则判定为行走(步骤S20)。并且，若超过2G，则判定为奔跑(步骤S21)。构成了通过基于步骤S16的判别结果的步骤S17、S20、S21的判定处理来判别状态的单元。另外，构成了根据步骤S18 S21的处理来判别行走或奔跑的单元。并且，判定出移动状态后，结束该判定用户状态的处理。另一方面，在上述步骤S15的处理中，若判别为小于“lG+α ”，则为了进行是停止、 用汽车的移动、用铁路的移动中的何者的判别，而跳到步骤S31(图12)。跳到步骤S31后，首先，CUPlO从在步骤Sll取得的3轴加速度传感器16的规定时间量的测量数据中提取垂直方向中的低频(例如1 3Hz)的分量(步骤S31)。另外，CPU从测量数据中提取横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)中的低频(例如1 3HZ)的分量(步骤S32 提取特定的加速度的单元)。接着，CPUlO对提取出的垂直方向的低频分量的加速度是否在全期间为第1阈值(参照图8、图9)以下进行判别(步骤S33)。然后，若在全期间为第1阈值以下，则CPUlO判定为是停止状态(行走、奔跑的中断、交通工具的规定期间的停止)(步骤S37)。另一方面，在有大于第1阈值的期间，进入到下面，CPUlO从在步骤Sll取得的规定时间量的测量数据中检索在行进方向分量的加速度中产生规定量的变化的部分(步骤 S34)。Bp,CPUlO由此而识别交通工具出发时或停止时的时刻、或从加速状态移转到等速状态的转移时刻。另外，若检测出交通工具的上述时刻，则接下来，CPUlO检索在步骤S31提取出的垂直方向的低频分量的加速度中的第1阈值以上的部分(步骤S35 判别移动的单元)。然后，CPUlO根据上述的步骤S34、S35的检索结果，将交通工具以一定速度以上来进行移动的期间的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的低频分量的加速度和第 2阈值(图6、图7)进行比较，判别是否为第2阈值以上(步骤S36)。交通工具以一定速度以上来进行移动的期间是在交通工具出发后的移转到等速状态之后，直到停止加速的开始前位置的期间，是垂直方向的低频分量的加速度成为第1 阈值以上的期间。若步骤S36的判定结果为第2阈值以上，则CPUlO判定为用汽车的移动(步骤
538)。若步骤S36的判定结果为小于第2阈值，则CPUlO判定为用铁路的移动(步骤
539)。构成了通过上述的步骤S36、步骤S38、步骤S39的处理来判别状态的单元。并且，进行了步骤S37 S39的判定后，CPUlO结束该判定用户状态的处理，并移转到定位处理(图10)的下面的步骤。通过这样的判定用户状态的处理(图11、图12)，CPUlO根据3轴加速度传感器16 的测量数据相对正确地判定各状态。各状态是利用者行走、奔跑、其它(手持导航装置1等)、停止、用汽车的移动、用铁路的移动。另外，通过包含判定用户状态的处理的上述的定位处理(图10)，CPUlO根据各移动状态来进行定位方法的选择以及定位参数的选择，从而不断蓄积适当的移动履历数据。如以上，本实施方式的导航装置1根据加速度传感器的输出中相对于行进方向的横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的加速度的低频分量的大小来进行交通工具的判别。因此，导航装置1能够正确地判别像汽车那样在道路上自由行驶的交通工具、和像铁路那样在轨道上行驶的交通工具。另外，由于导航装置1提取IHz 3Hz的频率分量作为上述的低频分量来用到交通工具的判别中，因此，能够明确地进行汽车和铁路的判别。另外，导航装置1即使在提取0. 5Hz IOHz内的任意的范围的频率分量来用到交通工具的判别中的情况下，也能够根据汽车和铁路的出现差异的情况来进行汽车和铁路的判别。
进而，根据本实施方式的导航装置1，根据加速度传感器的输出中垂直方向的加速度的低频分量的大小，来判别交通工具是移动中还是停止中，在移动中时进行上述交通工具的类别的判别。因此，导航装置1回避了在停止中进行错误的交通工具的类别的判定。另外，根据本实施方式的导航装置1，根据重力加速度来设定垂直方向。并且，导航装置1在加速度中未出现行走的变化的情况下，根据交通工具的出发停止的加速度变化来设定行进方向和横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)，从而提取出上述的各方向的分量。因此，在未确定便携式装置的方向的导航装置1中，能够从3轴加速度传感器16 的输出中正确地提取各方向分量，从而将它们使用于上述的交通工具的判别中。另外，本实施方式的导航装置1通过在行走、奔跑时，将加速度的垂直方向分量的变动周期和水平方向分量的变动周期进行比较，能够判别导航装置1是被安装或保持于躯体来行走或奔跑、或者还是手持导航装置1来行走或奔跑。由此，导航装置1能够适当地切换，若是安装或保持于躯体的状态，则进行基于行走或奔跑的自律航法的定位，若是手持的状态，则停止自律航法的定位进行基于GPS的定位。进而，本实施方式的导航装置1在确认了垂直方向的加速度峰值为表示行走或奔跑的“lG+α，，以上后，进行上述安装状态的判别。因此，导航装置1回避了下述情形例如用交通工具的移动中进行上述的安装状态的判别从而进行了错误的状态判定的情形。另外，在本实施方式中，在判别为导航装置2安装或保持于躯体的情况下，根据加速度的变动频率来进行是行走还是奔跑的判别。并且，导航装置1仅在加速度的变动频率处于中间范围时，才根据垂直方向的加速度的峰值来进行是行走还是奔跑的判别。因此，导航装置1能够相对正确地进行行走和奔跑的判别。另外，本发明并不限于上述的实施方式，能够进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，示出了为了进行定位方法的选择而利用了利用者的状态判别的结果，但能够将状态判别的结果用于各种目的。例如，能够根据用汽车的移动和用铁路的移动的判别结果，之后能够确认用什么移动手段移动了什么移动路径，或能够在移动路径的显示中区别显示汽车的移动和铁路的移动中利用。另外，即使是手持的状态，只要通过其它的方式能够进行自律航法的定位，则在判别为安装或保持于躯体的情况和判别为手持的情况下，都能构成为用分别对应的方式进行自律航法的测定。另外，行走、奔跑、用交通工具的移动的各判定结果也可以利用于求取利用者的消耗能量中。另外，在上述实施方式中，示出了根据3轴加速度传感器16以及3轴地磁传感器 15的输出来求取垂直方向、行进方向、横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)的例子。
但在已知道装置以规定的方向安装于利用者的情况等，也可以利用该方向的信息来求取垂直方向、行进方向、横方向(在水平面内和行进方向正交的方向)。另外，在上述实施方式中，判别是进行行走或还是奔跑的垂直方向的加速度峰值的阈值“lG+α ”、判别行走和奔跑的加速度的变动周期的第1范围(2. 3Hz以下)和第2范围0.6Hz以上)、加速度的变动周期位于中间的情况下判别行走和奔跑的加速度峰值的阈值“ 2G，，的各值仅表示一例，本实施方式并不限于这些值。此外，示于实施方式的细节构成和细节方法只要在没有脱离发明宗旨的范围，都能进行适当的变更。
权利要求
1.一种判别移动状态的装置，其用于对利用者的移动状态进行判别，其特征在于具备加速度传感器，其检测各方向的加速度，并将这些加速度作为多种频率分量输出； 特定加速度提取单元，其从该加速度传感器的输出中，提取相对于行进方向为横方向的分量的规定的频率分量的加速度；和状态判别单元，其根据由所述特定加速度提取单元提取出的利用者的加速度的大小， 来判别是通过在轨道上行驶的交通工具进行移动的状态，还是通过在道路上行驶的交通工具进行移动的状态。
2.根据权利要求1所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述判别移动状态的装置还具备设定方向的单元，所述设定方向的单元将所述加速度传感器的输出中总是被附加重力加速度的方向设定为垂直方向，通过表示出发和停止的加速度的检测而将该加速度方向设定为行进方向，将与所述垂直方向和所述行进方向正交的方向设定为所述横方向，所述特定加速度提取单元根据所述设定方向的单元的设定来提取所述横方向的分量的加速度。
3.根据权利要求1所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述判别移动状态的装置还具备判别移动的单元，所述判别移动的单元根据所述加速度传感器的输出中的垂直方向的分量的低频分量的加速度的大小和第1阈值的比较结果， 来判别是移动中还是停止中，所述判别状态的单元，在通过所述判别移动的单元判别为移动中时，将通过所述特定加速度提取单元所提取出的加速度的大小和第2阈值进行比较，根据其比较结果来进行所述状态的判别。
4.根据权利要求1所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述规定的频率分量是包含于0. 5Hz IOHz的范围的频率的分量。
5.一种判别移动状态的装置，其特征在于具备 加速度传感器，其检测各方向的加速度；比较周期的单元，其将该加速度传感器的输出中的垂直方向的分量的加速度的变动周期和水平方向的分量的加速度的变动周期进行比较；和判别状态的单元，其根据该比较周期的单元的比较的结果，来判别处于被安装或保持于躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态、还是处于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的状态。
6.根据权利要求5所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述比较周期的单元将所述垂直方向的分量的加速度的变动周期、和作为所述水平方向的分量的行进方向的分量的加速度的变动周期进行比较。
7.根据权利要求5所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述判别移动状态的装置还具备判别加速度的单元，所述判别加速度的单元根据所述加速度传感器的输出，判别在垂直方向的分量的加速度中，是否包含有超过了重力加速度规定量大小以上的加速度，所述比较周期的单元通过所述判别加速度的单元判别为包含有超过了重力加速度规定量大小以上的加速度的情况下，进行所述变动周期的比较。
8.根据权利要求6所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述判别移动状态的装置还具备设定行进方向的单元，所述设定行进方向的单元根据所述加速度传感器的输出的变化模式来设定行进方向，所述比较周期的单元根据所述设定行进方向的单元的行进方向的设定，来提取所述行进方向的分量的加速度，并进行所述变动周期的比较。
9.根据权利要求5所述的判别移动状态的装置，其特征在于，所述判别移动状态的装置还具备判别行走或奔跑的单元，所述判别行走或奔跑的单元在通过所述判别状态的单元而判别为处于被安装或保持于躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态的情况下，判别是处于行走或奔跑的哪种状态，所述判别行走或奔跑的单元具有判别周期的单元，其判别所述加速度的变动周期是位于表示行走的第1范围、表示奔跑的第2范围、还是所述第1范围和所述第2范围的中间范围；和加速度峰值比较单元，其在所述加速度的变动周期处于所述中间范围的情况下，比较所述垂直方向的分量的加速度的峰值是否超过了识别行走和奔跑的阈值，通过所述判别周期的单元若判别为所述加速度的变动周期位于第1范围，则所述判别行走或奔跑的单元判别为行走的状态，若位于第2范围，则判别为奔跑的状态，进而，若位于中间范围，则根据所述加速度峰值比较单元的比较结果来判别是行走的状态还是奔跑的状态。
10.一种判别移动状态的方法，使用加速度传感器来判别利用者的移动状态，所述加速度传感器检测各方向的加速度，并将这些加速度作为多种频率分量而输出，所述判别移动状态的方法的特征在于具备如下步骤提取特定的加速度的步骤，从所述加速度传感器的输出中提取相对于行进方向为横方向的分量的规定的频率分量的加速度；判别状态的步骤，根据由所述提取特定的加速度的步骤提取出的利用者的加速度的大小，来判别是通过在轨道上行驶的交通工具进行移动的状态，还是通过在道路上行驶的交通工具进行移动的状态。
11.一种判别移动状态的方法，使用加速度传感器来判别利用者的移动状态，所述加速度传感器检测各方向的加速度，所述判别移动状态的方法的特征在于具备如下步骤比较周期的步骤，将所述加速度传感器的输出中的垂直方向的分量的加速度的变动周期和水平方向的分量的加速度的变动周期进行比较；和状态判别步骤，在该比较周期的步骤中的比较的结果为双方的变动周期没有规定量以上的差的情况下，判别为处于加速度传感器被安装或保持于所述利用者的躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态，在有规定量以上的差的情况下，判别为处于异常状态。
全文摘要
本发明提供一种移动状态判别装置，具备加速度传感器，其检测加速度；周期比较单元，其将该加速度传感器的输出中的垂直方向分量的加速度的变动周期和水平方向分量的加速度的变动周期进行比较；和状态判别单元，其根据该周期比较单元的比较结果，来判别处于安装或保持于躯体的情形下所述利用者行走或奔跑的状态、还是处于手持的情形下所述利用者行走或奔跑的状态。
文档编号G01S19/47GK102313555SQ20111012949
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月11日 优先权日2010年5月14日
发明者樱冈聪 申请人:卡西欧计算机株式会社