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姿勢角処理装置および姿勢角処理方法 コモンズ 新技術説明会 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P170014548
整理番号 328-02701(H15/01/15)
掲載日 2017年8月29日
出願番号 特願2003-007660
公開番号 特開2004-264028
登録番号 特許第3837533号
出願日 平成15年1月15日(2003.1.15)
公開日 平成16年9月24日(2004.9.24)
登録日 平成18年8月11日(2006.8.11)
発明者
  • 興梠 正克
  • 蔵田 武志
  • 加藤 丈和
  • 大隈 隆史
  • 酒田 信親
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 姿勢角処理装置および姿勢角処理方法 コモンズ 新技術説明会 実績あり 外国出願あり
発明の概要 【課題】姿勢角の情報を正確に得ることのできる姿勢角処理装置を提供する。
【解決初段】磁気センサと、重力加速度センサと、現在地の絶対位置を取得する位置情報取得装置と、絶対位置とその地点における地磁気伏角の対応を記憶している伏角データベース装置とを備え、伏角推定検証装置が、現在地の絶対位置に基づき、伏角データベース装置から現在地の地磁気伏角を読み出し、磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとにより、水平面と磁気ベクトルとの成す角を求め、磁気ベクトルと水平面の成す角と現在地の地磁気伏角とを比較し、誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力し、それ以外の場合は現在の磁気ベクトルは信頼できないことをあらわすフォールス信号を出力する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


従来から、磁気センサと傾斜角センサ、あるいは重力加速度センサを用いて絶対姿勢角を取得する技術は知られている。また、角速度センサを用いて、ある絶対基準姿勢角からの相対的な姿勢変化を計測する技術は知られている。これらのセンサを組み合わせて、より正確に、ロバストに計測対象の絶対姿勢角を計測する試みがなされている。
【特許文献1】
特許第3038452号公報
【特許文献2】
特開平11-211479号公報

産業上の利用分野


本発明は、例えば、人が携帯することでその人の姿勢角の情報を正確に得ることのできる姿勢角処理装置および姿勢角処理方法に関するものであり、特に、被計測対象(携帯電話やPDAなどの小型デバイス、人体など)の絶対姿勢角を装着可能な小型・軽量かつ、安価なセンサ群によって取得することのできる姿勢角処理装置および姿勢角処理方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
磁気ベクトルを検出する磁気センサと、
重力加速度ベクトルを検出する重力加速度センサと、
現在地の絶対位置を取得する位置情報取得装置と、
絶対位置とその地点における地磁気伏角の対応を記憶している伏角データベース装置と、
前記位置情報取得装置により取得した現在地の絶対位置に基づき、前記伏角データベース装置から現在地の地磁気伏角を読み出し、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとにより、水平面と磁気ベクトルとの成す角を求め、前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力し、それ以外の場合は現在の磁気ベクトルは信頼できないことをあらわすフォールス信号を出力する伏角推定検証装置と
を備えることを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項2】
請求項1に記載の姿勢角処理装置において、さらに、
移動状態の有無を検出する移動検出装置と、
前記移動検出装置が既定の移動距離もしくは移動時間を越えて移動状態を検出しており、前記伏角推定検証装置が連続的にツルー信号を出力しているとき、磁気センサにより検出した現在の磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力し、それ以外の場合は現在の磁気ベクトルは信頼できないことをあらわすフォールス信号を出力する信号出力装置と
を備えることを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項3】
請求項1に記載の姿勢角処理装置において、さらに、
前記伏角推定検証装置がツルー信号を出力しているとき、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を推定し出力する絶対姿勢角推定装置
を備えることを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項4】
請求項2に記載の姿勢角処理装置において、
前記移動検出装置は、人の歩行動作を検出して、移動状態の有無を検出する歩行動作検出装置
を備えることを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項5】
請求項2に記載の姿勢角処理装置において、さらに、
前記伏角推定検証装置がツルー信号を出力しているとき、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を算出し出力する絶対姿勢角推定装置
を備えることを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項6】
請求項4に記載の姿勢角処理装置において、
前記歩行動作検出装置は、人の歩行動作を検出するための加速度センサを備えており、
前記歩行動作検出装置が、前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルから鉛直方向を検出し、前記加速度センサにより検出した加速度ベクトルの前記鉛直方向の成分により、人の歩行動作が作り出す典型的なパターンを検出すると共に、前記加速度ベクトルの前記鉛直方向に対して直交する平面への成分により、人の歩行動作が作り出す典型的なパターンを検出し、これらのパターンの検出結果を組み合わせることで、人の歩行動作を検出する
ことを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項7】
請求項3に記載の姿勢角処理装置において、さらに、
角速度センサを備え、
当該絶対姿勢角推定装置は、前記伏角推定検証装置がツルー信号を出力しているときは、前記絶対姿勢角推定装置から出力される絶対姿勢角を現在の絶対姿勢角として出力し、前記伏角推定検証装置がフォールス信号を出力しているときには、当該絶対姿勢角推定装置から最後に出力された絶対姿勢角を基準として、前記角速度センサが計測する角速度ベクトルを積算して現在の絶対姿勢角を推定して出力する
ことを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項8】
請求項5に記載の姿勢角処理装置において、さらに、
角速度センサを備え、
前記絶対姿勢角推定装置は、前記伏角推定検証装置がツルー信号を出力しているときは、前記絶対姿勢角推定装置から出力される絶対姿勢角を現在の絶対姿勢角として出力し、前記伏角推定検証装置がフォールス信号を出力しているときには、当該絶対姿勢角推定装置から最後に出力された絶対姿勢角を基準として、角速度センサが計測する角速度ベクトルを積算して現在の絶対姿勢角を推定して出力する
ことを特徴とする姿勢角処理装置。

【請求項9】
磁気ベクトルを検出する磁気センサと、重力加速度ベクトルを検出する重力加速度センサと、現在地の絶対位置を取得する位置情報取得装置と、絶対位置とその地点における地磁気伏角の対応を記憶している伏角データベース装置と、データ処理装置とを備えた姿勢角処理装置において、姿勢角処理を行う姿勢角処理方法であって、
現在地の絶対位置を取得する位置情報取得装置により取得した現在地の絶対位置に基づき、絶対位置とその地点における地磁気伏角の対応を記憶している伏角データベース装置から現在地の地磁気伏角を読み出し、
磁気センサによって検出した磁気ベクトルと重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとにより、水平面と磁気ベクトルとの成す角を求め、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、
その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力し、それ以外の場合は現在の磁気ベクトルは信頼できないことをあらわすフォールス信号を出力することを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項10】
請求項9に記載の姿勢角処理方法において、さらに、
移動状態の有無を検出する移動検出装置が既定の移動距離もしくは移動時間を越えて移動状態を検出しており、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を連続的に出力しているとき、磁気センサにより検出した現在の磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力し、それ以外の場合は現在の磁気ベクトルは信頼できないことをあらわすフォールス信号を出力する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項11】
請求項9に記載の姿勢角処理方法において、さらに、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力しているとき、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を推定し出力する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項12】
請求項10に記載の姿勢角処理方法において、
前記移動検出装置は人の歩行動作を検出して、移動状態の有無を検出する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項13】
請求項10に記載の姿勢角処理方法において、さらに、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力しているとき、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を算出し出力する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項14】
請求項12に記載の姿勢角処理方法において、
前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルから鉛直方向を検出し、人の歩行動作を検出する加速度センサにより検出した加速度ベクトルの前記鉛直方向の成分により、人の歩行動作が作り出す典型的なパターンを検出すると共に、前記加速度ベクトルの前記鉛直方向に対して直交する平面への成分により、人の歩行動作が作り出す典型的なパターンを検出し、これらのパターンの検出結果を組み合わせることで、人の歩行動作を検出する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項15】
請求項11に記載の姿勢角処理方法において、さらに、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力しているときは、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を現在の絶対姿勢角として出力し、
前記ツルー信号を出力していないときには、最後に出力された絶対姿勢角を基準として、前記角速度センサが計測する角速度ベクトルを積算して現在の絶対姿勢角を推定して出力する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。

【請求項16】
請求項13に記載の姿勢角処理方法において、さらに、
前記磁気ベクトルと水平面の成す角と前記現在地の地磁気伏角とを比較して、その誤差が一定範囲内であれば、磁気センサにより検出した磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして信頼できることをあらわすツルー信号を出力しているときは、前記磁気センサによって検出した磁気ベクトルと前記重力加速度センサにより検出した重力加速度ベクトルとに基づいて絶対姿勢角を現在の絶対姿勢角として出力し、
前記ツルー信号を出力していないときには、最後に出力された絶対姿勢角を基準として、前記角速度センサが計測する角速度ベクトルを積算して現在の絶対姿勢角を推定して出力する
ことを特徴とする姿勢角処理方法。
国際特許分類(IPC)
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