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CN108627150B - 位置推定装置、位置推定方法以及存储介质 - Google Patents

位置推定装置、位置推定方法以及存储介质 Download PDF

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CN108627150B CN201810075530.0A CN201810075530A CN108627150B CN 108627150 B CN108627150 B CN 108627150B CN 201810075530 A CN201810075530 A CN 201810075530A CN 108627150 B CN108627150 B CN 108627150B
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Abstract

本发明提供一种位置推定装置，具备：气压传感器(22)；和CPU(13)，其从包含海拔信息的登山地图数据(15A)中，取得作为地图区域的相对高度分布的第一相对高度分布，在进行了移动的区间中，基于由气压传感器(22)得到的气压信息，生成作为进行了移动的区间中的相对高度分布的第二相对高度分布，并基于第一相对高度分布与第二相对高度分布的相似度，来推定进行了移动的区间的位置。

Description

位置推定装置、位置推定方法以及存储介质
本申请主张以在2017年3月17日申请的日本专利申请第2017-053388号为基础申请的优先权，并将该基础申请的全部内容援引到本申请。
技术领域
本发明涉及位置推定装置、位置推定方法以及存储介质。
背景技术
提出了一种地图显示系统的技术，即便是未设定节点信息的山道、原野，也能够将方位信息和方向信息组合，从而正确地选择前进路线。(例如，JP特开2014-092463号公报)
包含上述JP特开2014-092463号公报所记载的技术在内，在众多的地图显示系统中，从作为卫星导航系统而普及的GPS(Global Positioning System：全地球定位系统)卫星接收到来电波来测定当前位置，并进行与该测定位置相应的地图显示。
但是，在GPS定位中，在原理上由于电波的传播时间、钟表误差、GPS卫星位置的误差，有时会引起一部分测定结果产生偏差。
此外，由于大厦等建筑物、山岳等环境而产生基于反射波的多条路径，有时会计算出错误的位置。
也就是说，对于基于GPS定位的当前位置测定而言，存在不一定能够准确地识别当前的位置这样的课题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种即使在无法执行GPS定位的状况下，也能够准确地识别当前的位置的位置推定装置、位置推定方法以及存储介质。
用于解决课题的手段
一种位置推定装置，具备：
相对高度分布取得单元，其取得第一相对高度分布，所述第一相对高度分布是地图中的区域的相对高度分布；
气压取得单元，其取得气压信息；
相对高度分布生成单元，其基于在进行了移动的区间中由所述气压取得单元得到的气压信息，生成第二相对高度分布，所述第二相对高度分布是所述进行了移动的区间中的相对高度分布；和
位置推定单元，其基于由所述相对高度分布取得单元得到的所述第一相对高度分布与由所述相对高度分布生成单元得到的所述第二相对高度分布的相似度，来推定所述进行了移动的区间在所述区域中的位置。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的登山用位置显示装置的功能电路的结构的框图。
图2是示出该实施方式所涉及的第一动作例中的登山地图数据的例子的图。
图3A是例示该实施方式所涉及的第一动作例中的图2的登山地图数据中的登山路线的一个绝对高度位移的图。
图3B是例示该实施方式所涉及的第一动作例中的图2的登山地图数据中的登山路线的详细的相对高度位移的一部分的图。
图4是示出该实施方式所涉及的第一动作例中的与登山路线对应的相对高度位移和轨迹片段的相对高度的对比的图。
图5是示出该实施方式所涉及的第一动作例中的对应于图4的、与实际的登山路线上的轨迹片段相当的区间的图。
图6A是例示该实施方式所涉及的第一动作例中的路线上的海拔数据的图。
图6B是例示该实施方式所涉及的第一动作例中的路线上的观测到的海拔数据的图。
图7是示出该实施方式所涉及的第一动作例中的用于当前位置推定的处理内容的流程图。
图8A是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的登山路线中的一部分的相对高度的位移例的图。
图8B是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的登山路线中的区间累积高度的例子的图。
图9A是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的伴随实际的移动的相对高度的位移例的图。
图9B是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的伴随实际的移动的区间累积高度的例子的图。
图10A是例示该实施方式所涉及的第二动作例中的伴随移动的轨迹片段的相对高度的图。
图10B是例示该实施方式所涉及的第二动作例中的伴随移动的累积相对高度的图。
图11是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的路线的相对高度位移、对应的累积相对高度、以及通过相似度计算而得到的当前位置的关系的图。
图12是例示该实施方式所涉及的第二动作例中的路线上的海拔数据和符号反转累积高度的图。
图13是示出该实施方式所涉及的第二动作例中的用于当前位置推定的处理内容的流程图。
图14A是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的伴随移动的轨迹片段的相对高度的图。
图14B是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的伴随移动的对应的二进制编码后的相对高度代码的图。
图15A是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的伴随移动的轨迹片段的相对高度的图。
图15B是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的伴随移动的对应的记号编码后的相对高度代码的图。
图16A是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的路线上的海拔数据的图。
图16B是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的路线上的观测海拔数据的图。
图16C是例示该实施方式所涉及的第三动作例中的路线上的记号编码变换表的图。
图17是示出该实施方式所涉及的第三动作例中的用于当前位置推定的处理内容的流程图。
图18A是示出该实施方式所涉及的第四动作例中的轨迹片段模板的图。
图18B是示出该实施方式所涉及的第四动作例中的轨迹片段模板与地图数据的三维块匹配处理的图。
图18C是示出该实施方式所涉及的第四动作例中的最大相关地点的图。
图19是示出该实施方式所涉及的第四动作例中的用于当前位置推定的处理内容的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明将本发明应用于登山用位置显示装置的情况下的一实施方式。
[结构]
图1是示出该登山用位置显示装置10的功能电路的结构的框图。
在该登山用位置显示装置10中，基于由GPS(Global Positioning System：全地球定位系统)天线11接收到的来自未图示的多个、至少四个以上的GPS卫星的到来电波，GPS接收部12计算当前位置的三维坐标，即，纬度、经度以及高度和当前时刻，并经由总线B发送给CPU13。
另外，上述GPS天线11以及GPS接收部12也可以还对应于上述GPS以外的卫星定位系统，例如GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System，全球导航卫星系统)、作为日本国的区域导航卫星系统的准天顶卫星系统QZSS(Quasi-Zenith Satellite System)等而接收来自那些卫星的到来电波，从而能够以更高的精度计算当前位置的三维坐标和当前时刻。
在该情况下，在下述动作时的说明中记述为进行GPS定位时，假设基于上述GPS以外的卫星定位系统的定位动作也一起执行。
CPU13使用经由总线B而连接的主存储器14以及SSD(Solid State Drive，固态驱动器)15来执行该登山用位置显示装置10整体的动作控制。
主存储器14，例如由SDRAM构成，成为CPU13执行程序时的工作存储器。SSD15由非易失性存储器构成，用于保存、存储登山道的位置显示动作所需的各种动作程序、和包含登山地图数据15A的各种固定数据等，那些存储内容由CPU13适当读出到上述主存储器14。
存储于上述SSD15的登山地图数据15A是与各地点的三维坐标建立了关联的登山用的地形图数据，在该地形图数据中，包括等高线和作为道路信息的登山道的信息。
此外，上述总线B还与显示部16、触摸输入部17、声音处理部18、三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20、三轴陀螺传感器21、气压传感器22、键操作部23、近距离无线通信部24、以及外部设备接口(I/F)25连接。
显示部16由带背光的彩色液晶面板及其驱动电路构成。使用了透明电极膜的触摸输入部17与该显示部16构成为一体。触摸输入部17将与用户的触摸操作相应的时间序列的坐标信号数字化，并作为触摸操作信号而发送给上述CPU13。
声音处理部18具备PCM声源等声源电路，根据被给予的声音数据产生模拟的声音信号，从扬声器26进行扩音放音。
三轴地磁传感器19是检测相互正交的3轴方向各自的地磁的传感器，能够基于磁北的方向检测在该时间点使该登山用位置显示装置10朝向的方位。
三轴加速度传感器20是检测相互正交的3轴方向各自的加速度的传感器，能够根据重力加速度的方向，检测登山用位置显示装置10的姿势。
三轴陀螺传感器21由配置于相互正交的3轴方向的振动型回转仪构成，用于与上述三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20的输出进行组合，对携带、装配该登山用位置显示装置10的用户的动作进行解析，即使在根据来自上述GPS天线11、GPS接收部12的输出不能识别当前位置的状态下，也通过与三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20的协作来执行基于自主导航的当前位置的更新动作。
气压传感器22是检测该时间点的气压的传感器，通过基于上述GPS天线11、GPS接收部12对当前位置的测定精度较高的情况下的高度信息将气压信息变换为高度信息，从而即使在伴随之后的移动而无法执行基于GPS天线11、GPS接收部12的GPS定位的情况、或由GPS定位能够取得的当前位置的位置精度下降的情况下，也能够根据在该时间点得到的气压信息，以测定精度较高的位置处的气压信息为基准，相对地计算当前位置的高度信息。
键操作部23由设置于该登山用位置显示装置10的壳体的、电源键、当前位置键、目的地键、光标键、输入键等构成，将与它们的键操作相应的键操作信号经由总线B发送给上述CPU13。
近距离无线通信部24，例如通过Bluetooth(注册商标)SMART或ANT+，经由近距离通信天线27，与预先进行了配对设定的外部的设备进行无线连接。
外部设备接口25经由耳机插孔28、微型USB端子29，以及存储卡槽30，能够分别连接或安装例如头戴式耳机或入耳式耳机、USB设备、以及存储卡。
[第一动作例]
在本动作例中，假设登山用位置显示装置10的用户走过了图2所示那样的登山地图中的由虚线所示的登山路线SC。
如图2所示，上述登山地图具有各地点均包含海拔信息的三维坐标信息，从上述登山路线SC能够得到图3A所示那样的、以横轴为水平方向的移动距离、以纵轴为海拔的路线SC的绝对高度位移。
通过基于该绝对高度位移，将路线出发地点处的高度换算为“0(零)”，从而能够得到图3B所示那样的详细的相对高度位移。
在实际的位置显示动作时，基于上述图3B所示的详细的相对高度位移，取得登山用位置显示装置10的用户之前最近的一定时间、例如10分钟的移动所对应的轨迹片段的相对高度位移并计算相似度。
图4是示出与该登山路线SC对应的相对高度位移(A)和轨迹片段的相对高度(B)的对比的图。在图4(B)中，示出使根据其高度变化的内容而在图中成为“N”字状的形状的轨迹片段与路线的相对高度变化(A)中的各部位进行了对比的状态。在该对比的过程中，通过分别根据预先准备的运算式计算相似度，从而将相似度最高的路线中的部位确定为相当于当前位置的部位。
图5示出对应于上述图4在实际的登山路线SC上相当于上述轨迹片段的区间P1～P4。在此，假设例如区间P3计算出的相似度最高而作为当前位置的第一候补，作为下一个点，区间P1为第二候补。
接下来，示出上述CPU13执行的、根据路线上的全部n个区间份的海拔数据和登山用位置显示装置10的用户实际观测到的海拔数据来确定当前位置的情况下的处理内容。
图6A是例示路线上的全部n+1个地点的海拔数据C、和将地点的变量i＝1的路线起点设为“0(零)”的各相对高度dC的图。
与此相对，图6B是例示在观测的定时“t-n”～“t”的共计“n+1”个地点处登山用位置显示装置10的用户在路线上观测到的海拔数据V、和将路线起点设为“0(零)”的各相对高度dV的图。
在进行上述图6B所示那样的观测的过程中，在登山用位置显示装置10中，随时执行图7所示那样的处理。
图7是示出在从路线SC的起点出发之后登山用位置显示装置10的CPU13与由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的当前位置的测定并行地随时执行的、用于基于气压传感器22的检测输出来推定当前位置的处理内容的流程图。
该处理通过由CPU13读出保存、存储在SSD15中的动作程序以及登山地图数据15A等，在主存储器14上展开并存储，从而每隔预先由用户设定的时间间隔、例如每隔60[秒]被执行。
在一开始，CPU13基于当前的时间点t，生成从当前时刻起一定时间之前的过去、例如10分钟的、上述图4(B)所示那样的由相对高度阵列dVt所示的轨迹片段(步骤S101)。
接着，CPU13对表示登山路线SC的地点的变量i设定初始值“2”(步骤S102)。CPU13基于该变量i，生成以地点i为先头位置的、相对于上述一定时间具有充分余量的之前一定水平距离的路线上的相对高度阵列dCi(步骤S103)。
在此，CPU13通过预先设定的运算式来计算上述生成的相对高度阵列dVt与相对高度阵列dCi之间的相似度Si(步骤S104)
作为在此使用的运算式，例如可以考虑差分平方和法等，但是若考虑该登山用位置显示装置10的用户的移动速度的个人差异所引起的时间方向的伸缩，则可以认为DTW(Dynamic Time Warping：动态时间伸缩法)等时间伸缩法更加合适。
将在上述步骤S104中计算出的相似度Si作为与地点i对应的相似度而暂且保存在主存储器14中之后(步骤S105)，为了计算下一个地点处的该相似度，将变量i的值进行“+1”更新(步骤S106)。
判断该更新设定后的地点的变量i是否超过了路线的终点，具体而言，在如上述图6A所示那样路线为n个区间的情况下，根据是否成为超过了其最终地点“n+1”的“n+2”来进行判断(步骤S107)。
在此，在判断为尚未超过路线的终点的情况下(步骤S107的“否”)，CPU13返回到从上述步骤S103起的处理，继续同样的处理。
这样反复执行步骤S103～S107的处理，依次将基于该时间点的变量i的相似度Si保存到主存储器14中。
然后，在上述步骤S107中，在判断为变量i达到登山路线SC上的终点地点的时间点(步骤S107的“是”)，CPU13暂且结束该图7的处理，并且将此前保存至主存储器14的相似度中最高的地点确定为当前位置，并在由显示部16显示的登山路线SC上的相应地点显示当前位置。
另外，关于该当前位置的确定，也可以不是如上述那样仅通过基于气压传感器22的输出的相对高度检测而进行的唯一的处理，而是将由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的位置测定等其他因素也包含在内，作为传递到后段的位置识别处理的一个指标来使用。
在该情况下，通过特意不使用由GPS天线11、GPS接收部12进行的GPS定位来进行位置推定，从而能够提高根据气压传感器22所输出的气压信息来检测相对高度的情况下的针对气压的变动、水平位置上的误差等误差因素的鲁棒性。
此外，相反，也可以考虑针对通过登山用位置显示装置10的移动而得到的相对高度的轨迹片段的数据，使用移动时间和经过时间来进行归一化，从而使与从登山地图数据15A读出的登山路线SC之间的水平距离方向的比例尺(scale)一致。
通过该处理，与上述不考虑水平方向的比例尺地进行处理的方法相比，能够进一步提高鲁棒性，从而能够更可靠地推定当前位置。
根据如以上详述的本动作例，即使在无法执行GPS定位的状况下，也能够准确地识别当前的位置。
此外，在上述动作例中，因为生成了沿着从登山地图数据15A读出的区域的登山数据中的登山路线SC的相对高度分布，所以能够大幅地减少预先已知移动的路线的情况下的计算量，减轻CPU13的运算处理的负担，并且能够削减该登山用位置显示装置10以电源容量受限的电池电源进行动作的情况下的电力消耗。
[第二动作例]
在本动作例中，对如下情况进行说明，即，针对上述图2中说明的登山地图中的登山路线SC，特意将其水平方向的距离的分量除外之后，进行登山用位置显示装置10的移动时的位置推定的动作。
图8A是以横轴为水平距离h、以纵轴为路线的相对高度Δv而例示了登山路线SC中的一部分的行程移动时的向上/向下(UP/DOWN)的图。图8A中，由圆形记号CP示出了端点以及向上/向下的变化点。将该行程中的各上下的行程区间a～e单纯根据该区间的高度的正/负在区间进行累积而得到的高度成为图8B所示。
另一方面，若考虑登山用位置显示装置10的用户实际沿着登山路线SC移动的情况，则由于该用户的作为登山者的熟练度、基础体力、当天的健康状况、天气等各种各样的因素，实际得到的移动的轨迹与上述图8A的内容大幅不同的可能性较高。
图9A是以横轴为水平距离h以及时间t、以纵轴为轨迹的相对高度Δv而例示了上述图8A所示的登山路线SC中的一部分的行程移动时的向上/向下的图。
图9A中，相对于本来的路线的行程区间a，在轨迹的行程区间a′中，如慢节奏S1所示，成为横轴方向大幅延长的轨迹。
同样地，相对于路线的行程区间b，在轨迹的行程区间b′中，包含由于休息S2从而相对高度不变化的区间。进而相对于路线的行程区间c，在轨迹的行程区间c′中，包含慢节奏S3以及休息S4。
而且相对于最后的路线的行程区间e，在轨迹的行程区间e′中，为了挽回一些之前的延迟，通过快节奏S5在短时间内进行移动。
但是，若将上述横轴方向的分量除外来考虑，将上述各行程区间a′～e′作为单纯根据该区间的正/负在区间进行累积而得到的高度来计算，则如图9B所示，会计算出与上述图8B同样的信息。
基于以上的思想，在本动作例中，通过各行程区间的向上/向下来除去水平距离以及时间的分量，从而使轨迹片段单纯化。
图10A和图10B是用于说明使用上述思想来实际推定位置的情况的图。例如在伴随移动的轨迹片段的相对高度成为图10A所示那样的向上/向下/向上连续的形状的情况下，若将其捕捉为累积相对高度，则能够捕捉为图10B所示那样的位移。
另外，当这样的向上和向下的符号反转时，也可以作为预处理而进行基于线性/非线性的平滑化，使得不受微小的符号反转的影响。
图11(A)是例示与上述图4(A)同样的路线的相对高度位移的图，将其置换为累积相对高度的图成为如图11(B)所示。
因此，在该图11(B)所示的累积高度位移中，对上述图10B所示的轨迹片段的累积高度位移一边通过匹配处理来计算相似度一边进行检索，由此如图11(C)所示，能够通过极少的运算处理量来进行当前位置的推定。
在具体的相似度的计算时，下式
【式1】
Figure BDA0001558990120000101
(其中，f：相关函数
CR：路线累积相对高度
TR：轨迹片段累积相对高度
S：轨迹片段区间
k：绝对高度系数
CA：路线绝对高度
TA：轨迹片段绝对高度。)
的式(1)中，使用右边的大括号中的第一项的相关函数f，但是如该大括号中的第二项所示，通过考虑路线与轨迹片段的绝对高度差和预先准备的系数的积，从而能够得到更优化的相似度。
接下来，示出上述CPU13执行的根据路线上的全部n个区间份的海拔数据和登山用位置显示装置10的用户实际观测到的海拔数据来确定当前位置的情况下的处理内容。
图12(A)是例示路线上的全部n+1个地点的海拔数据C和将地点的变量i＝1的路线起点设为“0(零)”的各相对高度dC的图。
与此相对，图12(B)是以与向上/向下对应的符号反转位置划分的区间j～j+m中的各累积高度σC。
图13是示出在从路线SC的起点出发后，登山用位置显示装置10的CPU13与由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的当前位置的测定并行地随时执行的、用于基于气压传感器22的检测输出来推定当前位置的处理内容的流程图。
该处理通过由CPU13读出保存、存储在SSD15中的动作程序以及登山地图数据15A等，在主存储器14上展开并存储，从而每隔预先由用户设定的时间间隔、例如每隔60[秒]被执行。
在一开始，CPU13基于当前的时间点t，生成从当前时刻起一定时间之前的过去、例如10分钟的、上述图10B所示那样的由符号反转累积高度阵列σVt所示的轨迹片段(步骤S201)。
接着，CPU13对表示登山路线SC的地点的变量i设定初始值“2”(步骤S202)。CPU13基于该变量i，生成以地点i为先头位置的、相对于上述一定时间具有充分余量的之前一定水平距离的路线上的符号反转累积高度阵列σCi(步骤S203)。
在此，CPU13例如通过上述式(1)所示的运算式来计算上述生成的符号反转累积高度阵列σVt与符号反转累积高度阵列σCi之间的相似度Sj(步骤S204)。
将在上述步骤S204中计算出的相似度Sj作为与地点i对应的相似度而暂且保存在主存储器14中之后(步骤S205)，为了计算下一个地点处的该相似度，将变量i的值进行“+1”更新(步骤S206)。
判断该更新设定后的地点的变量i是否超过了路线的终点，具体而言，在上述图12(A)所示那样路线为n个区间的情况下，根据是否成为超过了其最终地点“n+1”的“n+2”来进行判断(步骤S207)。
在此，在判断为尚未超过路线的终点的情况下(步骤S207的“否”)，CPU13返回到从上述步骤S203起的处理，继续同样的处理。
这样反复执行步骤S203～S207的处理，依次将基于该时间点的变量i的相似度Sj保存到主存储器14中。
然后，在上述步骤S207中，在判断为变量i达到登山路线SC上的终点地点的时间点(步骤S207的“是”)，CPU13暂且结束该图13的处理，并且将此前保存至主存储器14的相似度中最高的地点确定为当前位置，并在由显示部16显示的登山路线SC上的相应地点显示当前位置。
另外，关于该当前位置的确定，也可以不是如上述那样仅通过基于气压传感器22的输出的相对高度检测而进行的唯一的处理，而是将由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的位置测定等其他因素也包含在内，作为传递到后段的位置识别处理的一个指标来使用。
这样在本动作例中，将登山用位置显示装置10的用户移动时的水平方向的距离和移动时间除外而通过相对高度的位移分布来计算相似度，由此能够大幅地简化运算内容从而减轻CPU13中的处理负担，并且能够更迅速地进行当前位置的推定。
[第三动作例]
在本动作例中，使上述第二动作例中的思想进一步发展，对如下情况进行说明，即，针对上述图2中说明的登山地图中的登山路线SC，在将其水平方向的距离的分量除外的基础上，进一步进行考虑了坡度的程度的编码之后，进行登山用位置显示装置10的移动时的位置推定的动作。
图14A和图14B是用于说明使用上述思想来实际推定位置的情况的图。例如在伴随移动的轨迹片段的相对高度成为图14A所示那样的向上/向下/向上连续的形状的情况下，对此将“向上”设为“1”，将“向下”设为“0”，从而如图14B所示，得到成为“1，1，0，0，1，1，1”的二进制编码后的相对高度代码。
此外，也可以取代上述那样的二进制编码，如图15A和图15B所示，将意味着坡度的上升的符号“1(＝向上)”根据其位移的程度而设为U1(～+10m)/U2(～+20m)/U3(～+30m)/····，同样地将意味着坡度的下降的符号“0(＝向下)”根据其位移的程度而设为D1(～-10m)/D2(～-20m)/D3(～-30m)/····，从而取得图15B所示那样的与位移的方向和程度相应的成为“U1，U1，D1，D1，U2，U2，U2”的进行记号编码后的相对高度代码。
这样，在将路线整体的相对高度位移置换为进行了二进制编码或记号编码后的相对高度代码之后，将伴随实际的移动的轨迹片段的相对高度也置换为进行了二进制编码或记号编码后的相对高度代码，一边通过它们的匹配处理来计算相似度一边进行检索，由此能够以极少的运算处理量进行当前位置的推定。
接下来，示出上述CPU13执行的根据路线上的全部n个区间份的海拔数据和登山用位置显示装置10的用户实际观测到的海拔数据来确定当前位置的情况下的处理内容。
图16A是例示路线上的全部n+1个地点的海拔数据C和将地点的变量i＝1的路线起点设为“0(零)”的各相对高度dC、二进制代码以及记号代码的图。
与此相对，图16B是例示在实际的路线上移动并走过时观测的、路线上的全部n+1个地点的海拔数据V和将路线的起点“t-n”地点设为“0(零)”的各相对高度dC、二进制代码以及记号代码的图。
此外，图16C是用于从相对高度得到上述记号代码的变换表。
图17是示出在从路线SC的起点出发后登山用位置显示装置10的CPU13与由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的当前位置的测定并行地随时执行的、用于基于气压传感器22的检测输出来推定当前位置的处理内容的流程图。
该处理通过由CPU13读出保存、存储在SSD15中的动作程序以及登山地图数据15A等，在主存储器14上展开并存储，从而每隔预先由用户设定的时间间隔、例如每隔60[秒]被执行。
在一开始，CPU13基于当前的时间点t，生成从当前时刻起一定时间之前的过去、例如10分钟的、上述图16B所示那样的由与相对高度阵列dVt对应的记号代码的阵列所示的轨迹片段(步骤S401)。
接着，CPU13对表示登山路线SC的地点的变量i设定初始值“2”(步骤S402)。CPU13基于该变量i，生成以地点i为先头位置的、相对于上述一定时间具有充分余量的之前一定水平距离的路线上的相对高度阵列dCi对应的记号代码的阵列(步骤S403)。
在此，CPU13计算上述生成的高度阵列σVt的代码串与相对高度阵列dCi的代码串之间的相似度Si(步骤S404)。
另外，该相似度Si，例如，能够通过使用汉明距离(Hamming distance)或编辑距离(Levenshtein距离)来计算。
将在上述步骤S404中计算出的相似度Si作为与地点i对应的相似度而暂且保存在主存储器14中之后(步骤S405)，为了计算下一个地点处的该相似度，将变量i的值进行“+1”更新(步骤S406)。
判断该更新设定后的地点的变量i是否超过了路线的终点，具体而言，在上述图16A所示那样路线为n个区间的情况下，根据是否成为超过了其最终地点“n+1”的“n+2”来进行判断(步骤S407)。
在此，在判断为尚未超过路线的终点的情况下(步骤S407的“否”)，CPU13返回到从上述步骤S403起的处理，继续同样的处理。
这样反复执行步骤S403～S407的处理，依次将基于该时间点的变量i的相似度Si保存到主存储器14中。
然后，在上述步骤S407中，在判断为变量i达到登山路线SC上的终点地点的时间点(步骤S407的“是”)，CPU13暂且结束该图17的处理，并且将此前保存至主存储器14的相似度中最高的地点确定为当前位置，并在由显示部16显示的登山路线SC上的相应地点显示当前位置。
另外，关于该当前位置的确定，也可以不是如上述那样仅通过基于气压传感器22的输出的相对高度检测而进行的唯一的处理，而是将由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的位置测定等其他因素也包含在内，作为传递到后段的位置识别处理的一个指标来使用。
这样在本动作例中，通过将登山用位置显示装置10的用户移动时的水平方向的距离和移动时间除外，进而对相对高度的位移分布进行记号编码之后计算相似度，从而能够进一步大幅地简化CPU13执行的运算内容而减轻其处理负担，并且能够在更短时间内进行当前位置的推定。
另外在上述实施方式中，说明了在登山用位置显示装置10中，根据包含海拔信息的登山地图来生成相对高度位移，但是本发明并不限于此，也可以事先例如在外部的PC中生成相对高度位移，将该生成的相对高度位移的数据导入到登山用位置显示装置10中。
[第四动作例]
在本动作例中，对如下情况进行说明，即，并不是在预先已知要移动的登山路线上的、基于水平距离以及移动时间和相对高度的二维的位置推定，而是在由三维信息表现的地图数据上使用基于伴随移动的三维坐标阵列的轨迹片段来进行位置推定。
图18A、图18B以及图18C是示出三维轨迹阵列与三维地图阵列的关系的图。除了通过登山用位置显示装置10的用户的移动而由上述气压传感器22得到的、初始以登山路线入口处的气压为基准的相对高度信息以外，还生成基于上述三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20以及三轴陀螺传感器21的各检测输出的利用三维空间中的自主导航方法得到的移动轨迹阵列。
图18A例示一定时间的例如从当前时刻起过去10分钟的、基于相对高度信息和基于三维地磁信息、三维移动轨迹而生成的三维轨迹阵列的轨迹片段模板TP1。
在此，通过包含三维地磁信息，从而能够确定移动方向的绝对方位。因此，在后述的图案块的匹配处理时，能够省略将该轨迹片段模板TP1沿着水平平面在360°的范围内进行旋转处理并在各个方位角度计算相对于三维地图阵列的相似度的处理，能够大幅降低主存储器14的运算处理量。
图18B是例示在基于相对高度信息而生成的三维地图阵列M中，沿着水平面呈光栅扫描状地实施上述轨迹片段模板TP1的图案块的匹配处理的过程的图。如图18B所示，通过H(例如东西方向)、V(例如南北方向)来表现沿着三维空间中的水平面的二维坐标范围。
图18C是例示在上述三维地图阵列M中进行了上述轨迹片段模板TP1的图案块的匹配处理的结果是使轨迹片段模板TP1嵌合在判断为相似度最高的位置的情况的图。
图19是示出在上述图18B所示的地图数据的区域内移动的期间由登山用位置显示装置10的CPU13与由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的当前位置的测定并行地随时执行的、用于基于三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20、三轴陀螺传感器21以及气压传感器22的检测输出的各检测输出来推定当前位置的处理内容的流程图。
该处理通过由CPU13读出保存、存储在SSD15中的动作程序以及登山地图数据15A等，在主存储器14上展开并存储，从而每隔预先由用户设定的时间间隔、例如每隔60[秒]被执行。
在一开始，CPU13从登山地图数据15A中读出包含当前位置的预先设定的区域的地图数据，并生成表示三维空间内的地表面形状的三维地图阵列M(步骤S301)。
接着，CPU13生成从当前时刻起一定时间之前的过去、例如10分钟的、如上述图18A中由轨迹片段模板TP1所示那样的三维轨迹阵列T(步骤S302)。
接着，CPU13对表示地图阵列中的水平面上的二维坐标地点的变量i、j分别设定初始值“2”(步骤S303)。CPU13基于该时间点的变量i、j，通过运算来计算地点坐标(i，j)处的三维轨迹阵列Tij与三维地图阵列Mij之间的相似度Sj(步骤S304)。
在此，关于相似度的运算，可以考虑利用例如蒙特卡洛位置推定法(Monte CarloLocalization)，其使用被称为颗粒(particle)的粒子来求取概率分布。
将在上述步骤S304中计算出的相似度Sij作为与地点坐标(i，j)对应的相似度而暂且保存在主存储器14中之后(步骤S305)，为了计算下一个地点处的该相似度，将一个坐标变量i的值进行“+1”更新(步骤S306)。
判断该更新设定后的一个坐标变量i是否超过了表示上述图18B所示的地图范围的水平方向的一个终点H(步骤S307)。
在此，在判断为一个坐标变量i尚未超过地图范围的一个终点H的情况下(步骤S307的“否”)，CPU13返回到从上述步骤S303起的处理，继续同样的处理。
这样反复执行步骤S303～S307的处理，依次将沿着与一个坐标j对应的扫描线的相似度Sij依次保存到主存储器14中。
然后，在上述步骤S307中，在判断为一个坐标变量i超过了终点H的时间点(步骤S307的“是”)，为了更新扫描线的垂直方向的坐标，对一个坐标变量i设定初始值“2”，并且将另一个坐标变量j进行“+1”更新设定(步骤S308)。
在此，判断更新设定后的坐标变量j是否超过了表示上述图18B所示的地图范围的垂直方向的另一个终点V(步骤S309)。
在此，在判断为另一个坐标变量j尚未超过地图范围的另一个终点V的情况下(步骤S309的“否”)，CPU13返回到从上述步骤S303起的处理，继续同样的处理。
通过这样适当反复执行上述步骤S303～S309的处理，从而将地图范围的整体呈光栅扫描状地进行扫描并依次将相似度Sij保存到主存储器14中。
然后，在上述步骤S309中，在判断为另一个坐标变量j超过了地图范围的另一个终点V的时间点(步骤S309的“是”)，CPU13暂且结束该图19的处理，并且将此前保存至主存储器14的相似度中最高的坐标位置确定为当前位置，并在由显示部16显示的登山地图上的相应地点显示当前位置。
另外，关于该当前位置的确定，也可以不是如上述那样仅利用基于气压传感器22的输出的相对高度、和利用三轴地磁传感器19、三轴加速度传感器20以及三轴陀螺传感器21的通过自主导航处理而得到的三维轨迹阵列的唯一的处理，而是还将由上述GPS天线11、GPS接收部12进行的绝对的位置测定等其他因素也包含在内，作为传递到后段的位置识别处理的一个指标来使用。
这样在本动作例中，并不限定于预先设定的登山路线等，能够根据通过三维空间内的移动而得到的轨迹阵列，从地图的图形推定当前位置。
另外上述实施方式对将本发明应用于登山用位置显示装置的情况下的一实施方式进行了说明，但是本发明并不限于此，也可以考虑应用于安装了使用包含海拔信息的地图数据的位置显示用的应用程序的智能电话、平板终端等信息终端设备、以及与这些信息终端设备协同动作的可穿戴设备等。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。此外，各实施方式也可以适当组合来实施，在该情况下能够得到组合的效果。进而，上述实施方式中包含各种发明，通过从所公开的多个技术特征选择的组合就能够提取出各种发明。例如，在即使从实施方式所示的所有技术特征中删除某些技术特征，也能够解决课题并取得效果的情况下，也可提取出删除了该技术特征的结构作为发明。

Claims (7)

1.一种位置推定装置，具备：
相对高度分布取得单元，其取得第一相对高度分布，所述第一相对高度分布是地图中的区域的三维空间内的相对高度分布；
气压取得单元，其取得气压信息；
相对高度分布生成单元，其基于在进行了移动的区间中由所述气压取得单元得到的气压信息和基于自主导航的移动轨迹，生成第二相对高度分布，所述第二相对高度分布是所述进行了移动的三维空间内的区间中的相对高度分布；和
位置推定单元，其基于由所述相对高度分布取得单元得到的所述第一相对高度分布与由所述相对高度分布生成单元得到的所述第二相对高度分布的相似度，来推定所述进行了移动的区间在所述区域中的位置。
2.根据权利要求1所述的位置推定装置，其中，
所述相对高度分布生成单元基于在进行了给定时间移动的三维空间内的区间中由所述气压取得单元得到的气压信息和基于自主导航的移动轨迹，生成作为所述进行了给定时间移动的三维空间内的区间中的相对高度分布的所述第二相对高度分布。
3.根据权利要求1所述的位置推定装置，其中，
所述相对高度分布取得单元从包含海拔信息的地图数据中，基于该海拔信息取得作为该地图中的区域的三维空间内的相对高度分布的所述第一相对高度分布。
4.根据权利要求3所述的位置推定装置，其中，
所述相对高度分布取得单元取得作为沿着用于在该地图中的区域内移动的路径的三维空间内的相对高度分布的所述第一相对高度分布。
5.根据权利要求1所述的位置推定装置，其中，
还具备：方位检测单元，其检测进行移动的方位，
所述相对高度分布生成单元根据在进行了移动的区间中检测到的气压信息和基于自主导航的包含由所述方位检测单元检测到的方位信息的移动轨迹，生成作为进行了移动的三维空间内的区间中的相对高度分布的所述第二相对高度分布。
6.一种具备取得气压信息的气压取得部的装置中的位置推定方法，其中，
取得作为地图中的区域的三维空间内的相对高度分布的第一相对高度分布，
基于在进行了移动的区间中由所述气压取得部得到的气压信息和基于自主导航的移动轨迹，生成作为所述进行了移动的三维空间内的区间中的相对高度分布的第二相对高度分布，
基于所述第一相对高度分布与所述第二相对高度分布的相似度，来推定所述区域中的当前位置。
7.一种计算机可读取的记录介质，其记录了程序，所述程序使具备取得气压信息的气压取得部的装置所内置的计算机作为如下功能单元而发挥功能：
相对高度分布取得单元，其取得第一相对高度分布，所述第一相对高度分布是地图中的区域的三维空间内的相对高度分布；
相对高度分布生成单元，其基于在进行了移动的区间中由所述气压取得部得到的气压信息和基于自主导航的移动轨迹，生成第二相对高度分布，所述第二相对高度分布是所述进行了移动的三维空间内的区间中的相对高度分布；和
位置推定单元，其基于由所述相对高度分布取得单元得到的所述第一相对高度分布与由所述相对高度分布生成单元得到的所述第二相对高度分布的相似度，来推定所述区域中的当前位置。
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