JP5094589B2 - 現在位置推定装置、方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、現在位置推定装置に関する。特に、現在位置推定装置、方法及びシステムに関する。

近年、地球上の位置を測定するシステムとして、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる全地球測位システムが知られている。ＧＰＳシステムでは、ＧＰＳ受信機が地球の上空にある人工衛星から電波を受信し、受信した電波の時刻差から現在位置を即座に知ることができる。このようなシステムを利用して、移動する車の現在位置を地図と共に表示するいわゆるカーナビゲータ装置等が開発されている。

このようなＧＰＳシステムは、複数の衛星（原理的には４つの衛星）からの電波を利用するので、電波を受信できない場合や反射した電波を受信する場合等には、精度が確保できない場合がある。例えば、地下鉄や長大トンネル等の中ではＧＰＳ衛星からの電波を受信できない。また、ビル街や山間部では、衛星からＧＰＳ受信機までの電波経路が反射等によって多数存在するマルチパスにより、信号の時間差が生じたりＳ／Ｎ比が低下し、精度が落ちる場合がある。

そこで、ＧＰＳシステムを利用する仕方に合った補助手段を用いることによって精度の向上が図られている。例えば、カーナビゲータ装置等では、ＧＰＳシステムで初期位置を決定した後は、ジャイロ・加速度センサ等から得られる情報で位置を推定できるようにしている。また、車は道路上を走るということを前提として、カーナビゲータ装置に搭載している地図の道路情報と照らし合わせることで誤差を修正することができる。更に、２個の衛星を捕捉することができれば位置を検出することができる特許文献１のような装置が知られている。特許文献１では、移動体の移動経路が道路、歩道、鉄道等あらかじめ想定される場合には、移動経路上の３次元位置の関係（緯度、経度、高さ）が既知であることから、例えば緯度のみが分かれば経度、高さは一義的に計算することができることを利用して位置を推定している。
特開２００６−０７１２８６号公報

しかしながら、登山等において、ＧＰＳシステムを利用して現在位置を知る場合には、上述のような補助手段を用いても精度を向上させることはできない。すなわち、山岳地帯では、谷間等の地形や森林等により衛星からの電波を受信できない場合がしばしば発生する。このような場合に、登山者は登山ルートを歩くことを前提とすることはできないので、地図に記載されている登山ルートの情報を用いて位置を推定することを補助手段として採用することはできない。そこで、ＧＰＳシステムを利用した装置であって、登山等において衛星からの電波を受信できない場合があっても、現在位置を推定できる装置が求められている。

本発明は、登山等において、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる装置を提供することを目的とする。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる装置を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

（１） 地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段と、気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段と、地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するＧＰＳ情報受信手段と、気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得する気圧情報取得手段と、前記ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、前記気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に記録する測定ログ記憶手段と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて前記気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、前記地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する現在位置推定手段と、を備えることを特徴とする現在位置推定装置。

（１）の構成によれば、本願発明に係る現在位置推定装置は、地形に関する地図データを地図情報記憶手段に記憶し、気圧と高度とを対応付けて気圧高度換算記憶手段に記憶し、ＧＰＳ情報受信手段が地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信し、気圧情報取得手段が、気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得し、ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に測定ログ記憶手段に記録する。そして、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する。

すなわち、本願発明に係る現在位置推定装置は、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する。したがって、本願発明に係る現在位置推定装置は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。

（２） 方位を測定する方位測定手段により測定したデータを取得する方位情報取得手段と、加速度を測定する加速度測定手段により測定したデータを取得する加速度情報取得手段と、を更に備え、前記現在位置推定手段は、推定した前記現在位置を、前記方位情報取得手段が取得した方位のデータと、前記加速度情報取得手段が取得した加速度のデータとに基づき補正することを特徴とする（１）に記載の現在位置推定装置。

（２）の構成によれば、（１）に記載の現在位置推定装置は、方位情報取得手段と、加速度情報取得手段と、を更に備え、現在位置推定手段は、推定した現在位置を、方位のデータと、加速度のデータとに基づき補正するので、更に正確な位置を推定することができる。したがって、本願発明に係る現在位置推定装置は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を更に正確に推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を更に正確に推定することができる。

（３） 前記地図情報記憶手段に記憶した地図データと共に、推定した前記現在位置を表示する現在位置出力手段、を更に備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の現在位置推定装置。

（３）の構成によれば、（１）又は（２）に記載の現在位置推定装置は、地図情報記憶手段に記憶した地図データと共に、推定した現在位置を表示する。したがって、本願発明に係る現在位置推定装置は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができ、推定した現在位置を地図データと共に、表示することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定し、推定した現在位置を地図データと共に、表示することができる。

（４） 地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するステップと、気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得するステップと、前記受信した衛星からのデータに基づく位置データと、前記取得した気圧データとを対応付けて時系列に測定ログ記憶手段に記録するステップと、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて、気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定するステップと、を備えることを特徴とする現在位置を推定する方法。

（４）の構成によれば、本願発明に係る現在位置を推定する方法は、地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信し、気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得し、受信した衛星からのデータに基づく位置データと、取得した気圧データとを対応付けて時系列に測定ログ記憶手段に記録し、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて、気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する。

したがって、本願発明に係る現在位置を推定する方法は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。

（５） 気圧を測定する気圧測定装置は、気圧データを出力する気圧情報出力手段を備え、現在位置を推定する現在位置推定装置は、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段と、気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段と、地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するＧＰＳ情報受信手段と、前記気圧測定装置から気圧データを取得する気圧情報取得手段と、前記ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、前記気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に記録する測定ログ記憶手段と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて前記気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、前記地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する現在位置推定手段と、を備え、現在位置を推定することを特徴とする現在位置推定システム。

（５）の構成によれば、本願発明に係る現在位置推定システムは、気圧を測定する気圧測定装置は、気圧データを出力する。そして、現在位置を推定する現在位置推定装置は、地形に関する地図データを地図情報記憶手段に記憶し、気圧と高度とを対応付けて気圧高度換算記憶手段に記憶し、ＧＰＳ情報受信手段が地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信し、気圧情報取得手段が気圧測定装置から気圧データを取得し、ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に測定ログ記憶手段に記録する。そして、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて気圧高度換算記憶手段を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、地図情報記憶手段に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する。

したがって、本願発明に係る現在位置を推定するシステムは、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。

本発明によれば、登山等において、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の機能を示す機能ブロック図である。

現在位置推定装置１０は、測定ログ記憶手段として測定ログＤＢ３１（データベース）と、気圧高度換算記憶手段として気圧高度換算ＤＢ３２（データベース）と、地図情報記憶手段として地図情報ＤＢ３３（データベース）と、ＧＰＳ情報受信手段としてＧＰＳ情報受信部１１と、気圧情報取得手段として気圧情報取得部１２と、現在位置推定手段として現在位置推定部１３と、を備えている。

地図情報ＤＢ３３は、地形に関する地図データを記憶する。地形に関する地図データは、位置データ（緯度及び経度）、高度データ等から構成される。地図情報ＤＢ３３は、地図データベースを保有するサーバ等からダウンロードして記憶することにより作成される。

気圧高度換算ＤＢ３２は、高度が高くなると気圧が下がる関係にあることに基づいて、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）が定めた標準大気（平均海水面での気圧が１０１３．２５ｈＰａ、気温が１５度Ｃ）の気圧と高度とを対応付けて記憶する。

ＧＰＳ情報受信部１１は、位置を特定するための全地球測位システムのＧＰＳ衛星からデータを受信し、受信した電波の時刻差に基づいて現在位置を特定する。ＧＰＳ情報受信部１１は、ＧＰＳシステムにより特定した現在位置であるＧＰＳ位置を現在時刻と共に測定ログＤＢ３１に記憶する。そして、ＧＰＳ位置に基づいて地図情報ＤＢ３３を参照し、地図データに基づく地図高度を求め、求めた地図高度を測定ログＤＢ３１に記憶する。

気圧情報取得部１２は、気圧を測定する気圧測定装置から気圧データを取得する。そして、取得した気圧データを、気圧高度換算ＤＢ３２に基づいて高度に換算し、気圧データ及び換算した換算高度を測定ログＤＢ３１に記憶する。

測定ログＤＢ３１は、ＧＰＳ情報受信部１１が受信したデータに基づく位置データと、気圧情報取得部１２が取得した気圧データとを対応付けて時系列に記録する。すなわち、測定ログＤＢ３１には、上述のように、時刻毎に、ＧＰＳ位置及び地図高度と、気圧と換算高度等が記憶されている。

現在位置推定部１３は、ＧＰＳ情報受信部１１がデータを受信することなく、測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した気圧データと、新たに取得した気圧データと、に基づいて気圧高度換算ＤＢ３２を参照して現在の高度を推定し、推定した当該高度と、測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した位置データと、地図情報ＤＢ３３に記憶した地形データと、に基づいて現在位置を推定する。

高度の推定は、新たに取得した気圧データを気圧高度換算ＤＢ３２を参照して高度に換算し、測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した、換算高度と地図高度との関係に基づいて、新たに取得した換算高度を補正することにより行う。このように換算高度について補正をすることにより、実際の大気状態が低気圧や高気圧による気圧の変化や、季節による気温の変化等によりＩＣＡＯ標準大気と異なることによる誤差を補正することができる。

現在位置の推定は、推定した高度と、測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した位置データと、地図情報ＤＢ３３に記憶した地形データと、に基づいて推定する。すなわち、推定した高度と、それまでに測定ログＤＢ３１に記録した位置データと、に基づいて地図情報ＤＢ３３に記憶した地形データ（例えば、等高線等）を参照する。そして、測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した位置データのうち、最新の２点の位置データから求められる延長線上に、地形データの高度が推定した高度と一致する地点を探索し、その地点を現在位置と推定する。

図２は、本発明の一実施形態に係る気圧高度換算ＤＢ３２を示す図である。

気圧高度換算ＤＢ３２は、ＩＣＡＯ標準大気の気圧と高度とを対応付けて記憶する。図では省略しているが、ＩＣＡＯ標準大気について、１０ｍごとの高度と気圧とを対応付けている。取得した気圧データに基づいて、その気圧データが含まれる区間を求め、その区間で補間することにより換算高度を求めることができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る地図情報ＤＢ３３を示す図である。

地図情報ＤＢ３３は、地図上の位置である緯度及び経度と、その位置の高度と、その位置に関する地図情報とを対応付けて記憶する。地図情報は、地名等の地図を表示する場合の情報である。地図情報ＤＢ３３は、適宜、ネットワーク通信Ｉ／Ｆ２０４０を介して地図データベースからダウンロードし、補助記憶部２０１５に記憶する。

図４は、本発明の一実施形態に係る測定ログＤＢ３１を示す図である。

測定ログＤＢ３１は、時刻に対応付けて、ＧＰＳ位置と、地図高度と、気圧と、換算高度、及び推定位置とを記憶している。時刻は、現在位置推定装置１０が計測した時刻である。ＧＰＳ位置は、ＧＰＳシステムにより特定した現在位置である。地図高度は、ＧＰＳ位置に基づいて、地図情報ＤＢ３３を参照して求めた高度である。気圧は、気圧計９１から取得した気圧データである。換算高度は、取得した気圧データに基づいて、気圧高度換算ＤＢ３２により換算した高度である。推定位置は、取得した気圧データと、それまでに記憶した位置データとに基づいて現在位置推定部１３が推定した推定位置である。

例えば、ＧＰＳシステムにより現在位置を特定できた場合には、地点１から地点４の様に、時刻、ＧＰＳ位置、地図高度、気圧及び換算高度が記憶される。ＧＰＳシステムにより現在位置を特定できなかった場合には、地点５のように、それまでに記録したデータと、地点５での気圧とに基づいて推定位置を次の様にして求め、記憶する。図４に示した値を基に説明する。

（１）高度を次の様に推定する。新たに取得した気圧データは９０８．６ｈＰａである。この気圧データを気圧高度換算ＤＢ３２を参照して高度に換算すると、９１０ｍになる。測定ログＤＢ３１にそれまでに記録した、換算高度と地図高度との関係は、直前の地点４では高度において５０ｍの差がある。これは、例えば、低気圧の通過等によるために気圧が低く測定されそのため換算した高度はその分だけ高くなることに基づく。よって、新たに取得した換算高度９１０ｍから地点４の補正分の５０ｍを補正し、高度を８６０ｍと推定する。

（２）現在位置を次の様に推定する。（１）で推定した高度８６０ｍと、直前の地点４のＧＰＳ位置（例えば、北緯３６度３０分２０秒東経１３８度１０分４６秒）に最も近い、地図情報ＤＢ３３に記憶した８６０ｍの等高線を求める。次に、直前の地点３及び地点４から求められる延長線と、求めた８６０ｍの等高線との交点を求め、求めた交点、例えば、北緯３６度３０分１４秒、東経１３８度１０分４９秒を現在位置と推定する。等高線は、スプライン関数等により表すことができ、直線との交点を求めることができる。交点が複数存在する場合は、地点４からの時間及び速度（例えば５０ｍ／分とする）により求めた距離に最も近い位置等とすることにより求める。

地点６もＧＰＳ位置が取得できなかった場合は、地点４のＧＰＳ位置と、地点５の推定位置と、地点６で新たに取得した気圧データを高度に換算し補正をして推定した高度と、に基づいて地点５と同様に、位置を推定する。地点７では、ＧＰＳ位置が取得できている。

実施例１によれば、現在位置推定装置１０は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、取得した気圧データを気圧高度換算ＤＢ３２に基づいて換算した高度を補正し推定した高度と、測定ログＤＢ３１に記録したそれまでの位置情報とに基づいて現在位置を推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を推定することができる。

［実施例２］
図５は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の機能を示す機能ブロック図である。

現在位置推定装置１０は、実施例１の構成に加えて、方位情報取得手段として方位情報取得部１４と、加速度情報取得手段として加速度情報取得部１５と、現在位置出力手段として現在位置出力部１６と、を更に備えている。

方位情報取得部１４は、方位を測定する方位測定手段により測定したデータを取得する。取得したデータは、移動する方向を示す方向データとして測定ログＤＢ３１に記録する。

加速度情報取得部１５は、加速度を測定する加速度測定手段により測定したデータを取得する。取得したデータに基づいて速度を求め、その地点の速度を示すデータとして測定ログＤＢ３１に記録する。

現在位置推定部１３は、推定した高度と、測定ログＤＢ３１に記録した位置データとに基づいて推定した現在位置を、方位情報取得部１４が取得した方位データと、加速度情報取得部１５が取得した加速度のデータとに基づき補正する。

補正は、次の様に行う。（１）実施例１と同様に、現在地点で取得した気圧データの換算高度から推定した推定高度と、それまでに記録した位置データと、によって地図情報ＤＢ３３に記憶した地形データ（例えば、等高線等）を求める。次に、現在地点の直前の地点について測定ログＤＢ３１に記録したＧＰＳ位置と、直前の地点で取得した方位データから求めた移動方向と、に基づいて延長線を求める。そして、求めた地形データと延長線との交点である交点位置を求める。（２）一方、現在地点の直前の地点で加速度計から取得したデータから求めた速度と、直前の地点から現在地点までの移動時間と、から移動距離を求める（移動距離＝速度×移動時間）。次に、求めた移動距離と、直前の地点及び現在地点の高度差と、から水平距離を求める（移動距離^２＝高度差^２＋水平距離^２）。そして、水平距離と、直前の地点で取得した移動方向（αとする）と、から方向距離（水平距離×ｃｏｓα及び水平距離×ｓｉｎα）を求め、直前の地点のＧＰＳ位置に加算することによって距離位置を求める。（３）そして、求めた交点位置と、求めた距離位置と、を平均した位置を求め、現在位置と推定する。平均は、交点位置と距離位置との重み平均等により平均する。重みは、直前の地点において求めた重みである。すなわち、直前の地点において、同様に交点位置及び距離位置を求め、求めた交点位置及び距離位置の重み平均がＧＰＳ位置となる重みを求める（交点位置×重み＋距離位置×（１−重み）＝ＧＰＳ位置）。

現在位置出力部１６は、推定した現在位置を、地図情報ＤＢ３３に記憶した地図データと共に表示する。

図６は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。

図６に示すように、現在位置推定装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１１、メモリ２０１２、操作部２０１３、表示部２０１４、補助記憶部２０１５、ネットワーク通信Ｉ／Ｆ２０４０、ＧＰＳ受信部２５００、気圧部２６００、方位部２７００、加速度部２８００及び時計部２９００がバスラインＢＵＳにより接続されて構成されている。

ＣＰＵ２０１１は、現在位置推定装置１０を統括的に制御する部分であり、メモリ２０１２に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、上述したハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。

操作部２０１３は、各種設定や入力操作を行う操作ボタン群、決定操作ボタン等を備えており、操作部２０１３による入力情報はＣＰＵ２０１１の制御下で処理される。表示部２０１４は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）によって構成され、各種情報を表示する。

補助記憶部２０１５は、フラッシュメモリ等により構成され、現在位置推定装置１０が機能するための各種プログラム及び本発明の機能を実行するプログラムを記憶しており、更に、測定ログＤＢ３１と、気圧高度換算ＤＢ３２と、地図情報ＤＢ３３等の各種データベースを構成可能である。

ネットワーク通信Ｉ／Ｆ２０４０は、現在位置推定装置１０を専用ネットワーク又は公共ネットワークを介して地図データベースを保有するサーバ等と接続できるようにするためのネットワーク・アダプタである。

ＧＰＳ受信部２５００は、ＧＰＳ衛星から電波を受信する。ＧＰＳ受信部２５００は、無線通信に必要なアンテナ及びアンテナ信号処理回路等を含んで構成される。ＧＰＳ受信部２５００は、受信した電波に基づいて処理を行い、位置データを作成する。

気圧部２６００は、気圧計９１から気圧データを受信する。受信した気圧データは、ＣＰＵ２０１１によって高度に換算され、測定ログＤＢ３１に記憶される。

方位部２７００は、方位計９２から方位データを受信する。受信した方位データは、ＣＰＵ２０１１によって測定ログＤＢ３１に記憶される。

加速度部２８００、加速度計９３から加速度データを受信する。受信した加速度データは、ＣＰＵ２０１１によって処理され、測定ログＤＢ３１に記憶される。

時計部２９００は、時刻を計測する。計測した時刻のデータは、ＣＰＵ２０１１によって測定ログＤＢ３１に記憶される。

なお、現在位置推定装置１０は、気圧計９１、方位計９２、加速度計９３等を一部、或いは全て一体として構成してもよい。具体的には、例えば、現在位置推定装置１０は、いわゆるＧＰＳ受信機能付携帯端末であり、例えば、気圧計９１及び方位計９２を含む腕時計からそれぞれ気圧及び方位の情報を受信し、加速度計９３（加速度センサー）を含む靴から加速度の情報を受信する構成としてもよいし、気圧計９１、方位計９２、加速度計９３を含むＧＰＳ携帯端末として実現してもよい。

図７は、本発明の別の一実施形態に係る測定ログＤＢ３１を示す図である。

測定ログＤＢ３１は、実施例１に加えて、速度、方向、交点位置及び距離位置を記憶している。速度は、加速度部２８００が加速度計９３から受信したデータに基づいて求めた速度である。方向は、方位部２７００が方位計９２から受信した移動の方向を示すデータである。

例えば、ＧＰＳシステムにより現在位置を特定できた場合には、地点１から地点４の様に、時刻、ＧＰＳ位置、地図高度、気圧、換算高度、速度及び方向が記憶される。ＧＰＳシステムにより現在位置を特定できなかった地点５の場合には、それまでに記録したデータと、地点５での気圧と、に基づいて推定位置を、次の様にして求める。図７に示した値を基に説明する。

（１）高度の推定は、実施例１と同様にして、８６０ｍと推定する。

現在位置を次の様に推定する。（１）で推定した高度８６０ｍと、直前の地点４のＧＰＳ位置（例えば、北緯３６度３０分１６秒東経１３８度１０分４８秒）に最も近い、地図情報ＤＢ３３に記憶した８６０ｍの等高線を求める。次に、直前の地点４のＧＰＳ位置と、地点４における方向データ（２２５度）とに基づいて、延長線を求める。そして、求めた延長線と、求めた８６０ｍの等高線との交点を求め、求めた交点である交点位置、例えば、北緯３６度３０分１２秒東経１３８度１０分４９秒を得る。（２）一方、直前の地点４における速度に地点５までの移動時間を掛けて移動距離（４５ｍ／分×１分＝４５ｍ）を求める。次に、移動距離と、地点４及び地点５の高度差（２０ｍ）と、から水平距離（４０．３１５ｍ）を求める。そして、水平距離と、地点４における方向（２２５度）と、から方向距離（南へ２８．５ｍ緯度に換算して約１秒、東へ２８．５ｍ経度に換算して約１秒）を求め、地点４におけるＧＰＳ位置（例えば、北緯３６度３０分１６秒、東経１３８度１０分４８秒）に加算し、距離位置（例えば、北緯３６度３０分１５秒、東経１３８度１０分４９秒）を得る。（３）そして、求めた交点位置と、求めた距離位置と、を平均した位置を求め、現在位置と推定する。平均は、交点位置と距離位置との重み平均等により平均する。重みは、直前の地点４で上述と同様にして地点４の交点位置及び距離位置を求め、求めた交点位置及び距離位置と、地点４のＧＰＳ位置との関係から求める。例えば、地点４において求めた交点位置（例えば、北緯３６度３０分１４秒東経１３８度１０分４６秒）及び距離位置（例えば、北緯３６度３０分３４秒東経１３８度１１分０６秒）と、地点４のＧＰＳ位置とから交点位置の重み０．９と距離位置の重み０．１とを求めることができる。この重みを地点５に適用し、求めた北緯３６度３０分１２秒東経１３８度１０分４９秒を現在位置と推定する。

地点６もＧＰＳ位置が取得できなかった場合は、地点５の推定位置と、地点５での気圧、方向及び速度データと、地点６での気圧データと、に基づき、地点５での重みを適用し、地点５と同様に求め、位置を推定する。地点７では、ＧＰＳ位置が取得できている。

図８は、本発明の別の一実施形態に係る設定テーブルを示す図である。

設定テーブルは、位置推定条件と、許容誤差と、ＧＰＳ受信間隔と、を記憶する。位置推定条件は、ＧＰＳ位置を取得することができた場合にも位置を推定するか否かの情報を記憶する。この設定がＯＮの場合には、ＧＰＳ位置を取得することができた場合にも位置を推定し、ＯＦＦの場合には、ＧＰＳ位置を取得できなかった場合にのみ位置を推定する。許容誤差は、ＧＰＳ位置と推定位置との誤差範囲を記憶している。ＧＰＳ受信間隔は、ＧＰＳ衛星から電波を受信する時間間隔を記憶している。この時間間隔を変更することにより、ＧＰＳ衛星から電波を受信する時間間隔を変えることができる。例えば、位置推定条件をＯＮにすると、ＧＰＳ位置を求める毎に位置の推定も行い、ＧＰＳ位置と推定位置との誤差を求め、誤差が設定されている許容誤差の範囲内であれば、ＧＰＳ受信間隔を長くする。例えば、誤差が許容範囲内の場合はＧＰＳ受信間隔を２分、許容範囲外の場合は１分等とする。比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を少なくすることができる。

図９は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の処理内容を示すフローチャートである。なお、本処理は、例えば、プログラム開始指令を受け付けて開始し、プログラム終了指令を受け付けて終了する。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳ受信時間か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２０１１は、設定テーブルに設定されたＧＰＳ受信間隔による時間になったか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をステップＳ１０２に移し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１０３に移す。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２０１１は、位置特定処理を行い現在位置を特定する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ２０１１は、表示要求か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２０１１は、ユーザからの操作によって操作部２０１３が表示要求を受信したか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をステップＳ１０４に移し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１０５に移す。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２０１１は、現在位置の表示処理をする。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、現在位置のデータと、地図情報ＤＢ３３とに基づいて、現在位置を表示部２０１４に表示する。現在位置の表示は、現在位置と、測定ログＤＢ３１に記憶したＧＰＳ位置及び推定位置を表示し、地図情報ＤＢ３３に記憶する地形データ等をも表示する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ２０１１は、設定変更か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２０１１は、ユーザからの操作によって操作部２０１３が設定変更要求を受信したか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をステップＳ１０６に移し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵ２０１１は、設定変更処理をする。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、ユーザからの操作を操作部２０１３を介して受け付け、受け付けた操作に応じて、設定テーブルの位置推定条件、許容誤差及びＧＰＳ受信間隔を更新する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１０１に移す。なお、ＧＰＳ受信間隔は、ユーザによる操作によって更新されるだけではなく、所定の条件により自動的に更新される（ステップＳ２０７参照）。

図１０は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の位置特定処理の処理内容を示すフローチャートである。

ステップＳ１１１において、ＣＰＵ２０１１は、気圧データを記憶する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、気圧部２６００が気圧計９１から取得したデータを、気圧高度換算ＤＢ３２に基づいて高度データに換算し、気圧データと換算高度とを、時計部２９００から取得した時刻と共に測定ログＤＢ３１に記憶する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１１２に移す。

ステップＳ１１２において、ＣＰＵ２０１１は、方向データを記憶する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、方位部２７００が方位計９２から取得したデータを移動する方向として測定ログＤＢ３１に記憶する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１１３に移す。

ステップＳ１１３において、ＣＰＵ２０１１は、速度データを記憶する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、加速度部２８００が加速度計９３から取得したデータに基づいて求めた速度を測定ログＤＢ３１に記憶する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１１４に移す。

ステップＳ１１４において、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳシステムからデータを受信する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳ受信部２５００にＧＰＳ衛星からの電波を受信する指令を出力し、指令を受信したＧＰＳ受信部２５００は、必要な数のＧＰＳ衛星から電波を受信し、受信した電波の時刻差に基づいて現在位置を特定する。ＧＰＳ受信部２５００は、現在位置を特定できなかった場合はエラーデータを作成する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１１５に移す。

ステップＳ１１５において、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳシステムからデータを受信できたか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳ受信部２５００から取得した現在位置データがエラーデータか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をステップＳ１１６に移し、ＮＯの場合は処理をステップＳ１１８に移す。

ステップＳ１１６において、ＣＰＵ２０１１は、位置データを記憶する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、ＧＰＳ受信部２５００が特定した現在位置データを取得し、測定ログＤＢ３１に記憶する。そして、地図情報ＤＢ３３を参照し、現在位置データに最も近い地点を抽出し、抽出した地点の高度を地図高度として記憶する。地図高度は、現在位置データに近い、抽出した複数の地点の高度から補間によって求めてもよい。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ１１７に移す。

ステップＳ１１７において、ＣＰＵ２０１１は、設定テーブルを参照し、位置推定条件がＯＮであるか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をステップＳ１１８に移し、ＮＯの場合は処理を終了し本処理に移る処理の次の処理へ戻る。

ステップＳ１１８において、ＣＰＵ２０１１は、現在位置推定処理をし、現在位置を推定する。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理を終了し本処理に移る処理の次の処理へ戻る。

図１１は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の現在位置推定処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、ＣＰＵ２０１１は、高度を推定する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、測定ログＤＢ３１を参照し、現在地点の直前の地点の地図高度と換算高度との差を補正値とし、現在位置の換算高度を補正し、推定高度とする。補正値は、現在地点の前の複数の地点の地図高度と換算高度との差を平均し補正値としてもよい。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０２に移す。

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ２０１１は、高度による地形データを求める。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、直前の地点の位置データと、推定高度とに基づいて、地図情報ＤＢ３３を参照し、求めた等高線の中で直前の地点の位置データに最も近い等高線を求める。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０３に移す。

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ２０１１は、延長線を求める。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、測定ログＤＢ３１を参照し、現在地点の直前の地点のＧＰＳ位置又は推定位置と、直前の地点における方向データとに基づいて、延長線を求める。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０４に移す。

ステップＳ２０４において、ＣＰＵ２０１１は、交点位置を求める。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、求めた等高線に基づくスプライン関数と、求めた延長線との交点を求める。複数の交点が求まる場合は、最も近い交点を交点位置とする。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０５に移す。

ステップＳ２０５において、ＣＰＵ２０１１は、距離位置を求める。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、現在地点の直前の地点で加速度計から取得したデータから求めた速度と、直前の地点から現在地点までの移動時間と、から移動距離を求める。次に、求めた移動距離と、直前の地点及び現在地点の高度差と、から水平距離を求める。そして、水平距離と、直前の地点で取得した移動方向と、から方向距離を求め、直前の地点のＧＰＳ位置又は推定位置に加算することによって距離位置を求める。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０６に移す。

ステップＳ２０６において、ＣＰＵ２０１１は、交点位置及び距離位置から推定位置を求める。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、求めた交点位置と、求めた距離位置と、を平均した位置を求め、測定ログＤＢ３１の推定位置に記憶する。平均は、交点位置と距離位置との重み平均等により平均する。重みは、直前の地点において求めた交点位置及び距離位置の重み平均がＧＰＳ位置となる関係から求められる。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理をステップＳ２０７に移す。

ステップＳ２０７において、ＣＰＵ２０１１は、推定位置とＧＰＳ位置との誤差を判断し、誤差が設定テーブルの許容範囲内の場合には設定テーブルのＧＰＳ受信間隔を更新する。より具体的には、ＣＰＵ２０１１は、設定テーブルの位置推定条件によりＧＰＳ位置を取得することができた場合に、推定位置をも求めた場合には、推定位置とＧＰＳ位置との誤差を求める。そして、誤差が設定テーブルの許容範囲内の場合には、設定テーブルのＧＰＳ受信間隔を例えば、１分単位で更新する。誤差が設定テーブルの許容範囲外の場合には、例えば、初期値の１分にする。その後、ＣＰＵ２０１１は、処理を終了し本処理に移る処理の次の処理へ戻る。

図１２は、本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の表示例を示す図である。図１２の例は、測定ログＤＢ３１の地点５において現在位置の表示要求をユーザから受け付けて、地点５を表示部２０１４に表示していることを示す例である。

推定した現在位置のＰ５地点１０５を表示部２０１４のほぼ中心とし、測定ログＤＢ３１に記録されている地点１をＰ１地点１０１として、地点２をＰ２地点１０２として、地点３をＰ３地点１０３として、地点４をＰ４地点１０４として表示していることを示している。そして、地図情報ＤＢ３３に基づいて、等高線２０４を表示し、地図情報として×××山２０２と、登山道２０１と、高度２０３である９１１とを表示していることを示している。また、緯度及び経度をそれぞれの破線３０１、３０３とそれぞれの値３０２、３０４によって表示していることを示している。よって、ユーザは現在位置がどこであるかを直感的に知ることができる。

実施例２によれば、現在位置推定装置１０は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、気圧計９１から取得した気圧データを気圧高度換算ＤＢ３２に基づいて換算した高度を補正し推定した高度と、測定ログＤＢ３１に記録したそれまでの位置情報とに基づいて現在位置を推定することができる。更に、方位計９２と、加速度計９３と、を更に備え、現在位置推定装置１０は、推定した現在位置を、方位のデータと、加速度のデータとに基づき補正するので、更に正確な位置を推定することができる。したがって、実施例２に係る現在位置推定装置１０は、ＧＰＳシステムによる衛星からの電波を受信できない場合があっても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を正確に推定することができる。又、比較的電力消費の大きいＧＰＳシステムの使用頻度を意図的に少なくなるように間引いた場合においても、それまでの位置情報に基づいて現在位置を正確に推定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の機能を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る気圧高度換算ＤＢ３２を示す図である。 本発明の一実施形態に係る地図情報ＤＢ３３を示す図である。 本発明の一実施形態に係る測定ログＤＢ３１を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の機能を示す機能ブロック図である。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の別の一実施形態に係る測定ログＤＢ３１を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る設定テーブルを示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の位置特定処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の現在位置推定処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の別の一実施形態に係る現在位置推定装置１０の表示例を示す図である。

符号の説明

１０ 現在位置推定装置
１１ ＧＰＳ情報受信部
１２ 気圧情報取得部
１３ 現在位置推定部
１４ 方位情報取得部
１５ 加速度情報取得部
１６ 現在位置出力部
３１ 測定ログＤＢ
３２ 気圧高度換算ＤＢ
３３ 地図情報ＤＢ

Claims (5)

1. 位置データと高度データとが対応づけられたデータを含む、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段と、
   気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段と、
   地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するＧＰＳ情報受信手段と、
   気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得する気圧情報取得手段と、
   前記ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、前記気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に記録する測定ログ記憶手段と、
   前記気圧高度換算記憶手段を参照して、前記測定ログ記憶手段に記録されている前記気圧データに続いて前記気圧情報取得手段が新たに取得した気圧データに対応する高度データを取得し、当該取得した高度データから現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、前記地図情報記憶手段に記憶した前記地図データとを参照し、前記地図データにおける推定した前記高度に対応する位置から、過去の位置データの変化を基に現在位置を推定する現在位置推定手段と、
   を備えることを特徴とする現在位置推定装置。
2. 方位を測定する方位測定手段により測定したデータを取得する方位情報取得手段と、
   加速度を測定する加速度測定手段により測定したデータを取得する加速度情報取得手段と、を更に備え、
   前記現在位置推定手段は、推定した前記現在位置を、前記方位情報取得手段が取得した方位のデータと、前記加速度情報取得手段が取得した加速度のデータとを用いて算出される移動方向及び距離によって補正することを特徴とする請求項１に記載の現在位置推定装置。
3. 前記測定ログ記憶手段は、前記ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、前記気圧情報取得手段が取得した気圧データと、前記地図情報記憶手段に記憶された前記地図データにおける前記位置データに対応する高度データとを対応付けて時系列に記録し、
   前記現在位置推定手段は、前記気圧情報取得手段が取得して前記測定ログ記憶手段に記録されている気圧データと、前記測定ログ記憶手段に記憶されている前記位置データに対応する高度データとの関係を基に、前記取得した高度データを補正することによって現在の高度を推定することを特徴とする請求項１に記載の現在位置推定装置。
4. 地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するステップと、
   気圧を測定する気圧測定手段から気圧データを取得するステップと、
   前記受信した衛星からのデータに基づく位置データと、前記取得した気圧データとを対応付けて時系列に測定ログ記憶手段に記録するステップと、
   気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段を参照して、前記測定ログ記憶手段に記録されている前記気圧データに続いて新たに取得した気圧データに対応する高度データを取得し、当該取得した高度データから現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、位置データと高度データとが対応づけられたデータを含む、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段に記憶した前記地図データとを参照し、前記地図データにおける推定した前記高度に対応する位置から、過去の位置データの変化を基に現在位置を推定するステップと、
   をコンピュータが実行することを特徴とする現在位置を推定する方法。
5. 気圧を測定する気圧測定装置は、気圧データを出力する気圧情報出力手段を備え、
   現在位置を推定する現在位置推定装置は、
   位置データと高度データとが対応づけられたデータを含む、地形に関する地図データを記憶する地図情報記憶手段と、
   気圧と高度とを対応付けて記憶する気圧高度換算記憶手段と、
   地球上の位置を特定するための全地球測位システムの衛星からデータを受信するＧＰＳ情報受信手段と、
   前記気圧測定装置から気圧データを取得する気圧情報取得手段と、
   前記ＧＰＳ情報受信手段が受信したデータに基づく位置データと、前記気圧情報取得手段が取得した気圧データとを対応付けて時系列に記録する測定ログ記憶手段と、
   前記気圧高度換算記憶手段を参照して、前記測定ログ記憶手段に記録されている前記気圧データに続いて前記気圧情報取得手段が新たに取得した気圧データに対応する高度データを取得し、当該取得した高度データから現在の高度を推定し、推定した当該高度と、前記測定ログ記憶手段にそれまでに記録した位置データと、前記地図情報記憶手段に記憶した前記地図データとを参照し、前記地図データにおける推定した前記高度に対応する位置から、過去の位置データの変化を基に現在位置を推定する現在位置推定手段と、
   を備えることを特徴とする現在位置推定システム。

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