JP2019015506A - 位置認識装置、位置認識方法、静止判定装置、および静止判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確に利用者の位置を認識することができる位置認識装置を提供する。【解決手段】履物に設けられた磁気センサによる履物周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を受信する受信部と、受信部が受信した情報に基づいて履物の静止を判定する判定部と、敷地内での複数の位置と、敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶する記憶部と、履物が静止しているときに磁気センサによって測定された履物周辺の磁気と、記憶部に予め記憶された基準磁気とを比較して、履物の敷地内での位置を認識する位置認識部とを備える位置認識装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、位置認識装置、位置認識方法、静止判定装置、および静止判定方法に関する。

磁気センサを用いて移動体の位置を認識する位置認識装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。建屋を構成する鉄骨、および建屋内に設置される家具等の設備は、強磁性体を含む。強磁性体は、製造及び施工の過程で着磁されて残留磁気を帯びている。したがって、建屋および家具の配置等の環境に依存して、位置によって異なる基準磁気が生じている。上記の位置認識装置は、新たに設置した磁気マーカから生じる磁気を利用するのではなく、以上のように環境に依存して生じる基準磁気を利用する。

具体的には、位置認識装置は、位置ごとの基準磁気の測定値を磁気マップとして予め記憶しておく。そして、移動体が備える磁気センサが、磁気を測定する。位置認識装置は、測定された磁気と、予め記憶された基準磁気とを比較する。位置認識装置は、比較結果に基づいて、移動体の位置を認識する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００９−２８９１４５号公報

しかしながら、上記の従来の位置認識装置は、データ量の削減の見地から、特定の高さ位置で測定された磁気に基づいて磁気マップを作成する。したがって、対象物の位置を認識するためには、対象物に設けられた磁気センサが、磁気マップ作成のときと同じ特定の高さ位置において磁気を測定する必要がある。例えば、利用者が携帯するスマートフォン等の携帯端末に磁気センサを搭載する場合には、利用者が動いていると磁気センサの高さ位置が変化してしまう。したがって、正確に利用者の位置を認識することが困難な場合がある。

本発明の第１の態様においては、履物に設けられた磁気センサによる履物周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を受信する受信部と、受信部が受信した情報に基づいて履物の静止を判定する判定部と、敷地内での複数の位置と、敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶する記憶部と、履物が静止しているときに磁気センサによって測定された履物周辺の磁気と、記憶部に予め記憶された基準磁気とを比較して、履物の敷地内での位置を認識する位置認識部とを備える位置認識装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、履物を装着して敷地内を移動する人の位置を認識する位置認識方法であって、履物に設けられた磁気センサが履物周辺の磁気を測定する段階と、履物に設けられた加速度センサが履物の加速度を測定する段階と、加速度に基づいて履物の静止を判定する段階と、敷地内での複数の位置と、敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶している記憶部を用いて、履物が静止しているときに磁気センサによって測定された履物周辺の磁気と、記憶部に予め記憶された基準磁気とを比較して、履物を装着して敷地内を移動する人の位置を認識する段階と、を備える位置認識方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、対象物の加速度と対象物周辺の磁気から対象物の静止を判定する静止判定装置であって、加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、加速度の値が予め定められた範囲内であり、磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を対象物が静止していると判定する判定部をを備える静止判定装置を提供する。

本発明の第４の態様においては、対象物の加速度と対象物周辺の磁気から対象物の静止を判定する静止判定方法であって、加速度が負のピークを示す時点を第１時点とし、加速度が正のピークを示す時点を第２時点とし、加速度が第１時点から第２時点の間であって、加速度の値が予め定められた範囲内であり、かつ、磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を対象物が静止していると判定する静止判定方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の第１実施形態の位置認識装置１００を含むシステム１０の概要を示す。 本発明の第１実施形態のシステム１０の構成の一例を示す。 第１実施形態のシステム１０の構成の他例を示す。 加速度による静止判定処理の一例を示す。 基準磁気と位置座標とを含むデータの一例を示す。 複数の位置と基準磁気とを対応づけて予め記憶する処理の一例を示す。 第１実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。 図７の位置認識方法における静止判定処理の一例を示す。 第１実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の他例を示す。 本発明の第２実施形態のシステム１０の構成の一例を示す。 磁気の分布状態による静止判定処理の一例を示す。 第２実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。 第３実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。 第４実施形態の静止判定装置の構成の一例を示す。 第４実施形態の静止判定装置による静止情報認識方法の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の第１実施形態の位置認識装置１００を含むシステム１０の概要を示す。システム１０は、外部装置２０および位置認識装置１００を備える。外部装置２０は、履物３０に設けられている。外部装置２０は、履物３０の周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を位置認識装置１００に送信する。位置認識装置１００は、履物３０に設けられた外部装置２０からの情報を受信する。位置認識装置１００は、サーバ等のコンピュータであってよい。位置認識装置１００は、履物３０の位置、換言すれば、履物３０を履いた利用者の位置を認識する。

位置認識装置１００は、利用者の位置の認識結果を用いて、利用者の位置に応じた制御を実行してよい。例えば、位置認識装置１００は、利用者に地図上の位置を提供したり利用者を誘導したりするナビゲーション装置に適用される。また、位置認識装置１００は、利用者が事前に設定したエリアまたは店舗に近づくとクーポン等を提供する実店舗への誘導サービス提供装置に適用されてもよい。

一方、本例の外部装置２０は、位置認識装置１００と無線通信ネットワーク等のネットワークを介して通信可能に接続されてよい。本例の外部装置２０が設けられる履物３０は、靴、ブーツ、およびサンダル等の足に着用されるものであってよい。本明細書において履物３０には、アンクレット等の足に装着される装着具が含まれてよい。履物３０は、アッパー部３２（甲部）とソール部３４とを備えてよい。本例では、ソール部３４の内部に、外部装置２０が設けられている。外部装置２０は、履物３０に着脱自在に設けられてもよく、履物３０に固着されていてもよい。

履物３０の底面が接する地面または床面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向とする。ＸＹ平面において、履物３０を履いて利用者が移動する進行方向をＹ方向とし、Ｙ方向およびＺ方向に直交する方向をＸ方向とする。

図２は、本発明の第１実施形態のシステム１０の構成の一例を示す。図２は、外部装置２０の構成の一例および位置認識装置１００の構成の一例を示す。本例の外部装置２０は、磁気センサ２１、加速度センサ２２、無線通信部２３、電源部２４、および制御部２５を備える。図２に示される例では、外部装置２０の各構成は履物３０内に設けられる。したがって、利用者は、必ずしも別途の携帯端末を必要としない。

磁気センサ２１は、履物３０に設けられており、履物３０の周辺の磁気を測定する。本明細書において、磁気とは、磁束密度Ｂまたは磁場の強さＨを意味する。磁気の測定とは、磁束密度Ｂまたは磁場の強さＨに応じて変化する他の物理量を測定することが含まれてよい。磁気センサ２１は、例えば、ホール素子である。磁気センサ２１は、建屋を構成する鉄骨の残留磁気および建屋内に設置される家具等に含まれる強磁性体の残留磁気に起因する磁気を測定してよい。加速度センサ２２は、履物３０に設けられており、履物３０の加速度を測定する。加速度センサ２２は、例えば、ＭＥＭＳ技術を使った半導体式の加速度センサである。

無線通信部２３は、磁気センサ２１による履物３０の周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を位置認識装置１００との間で通信する。通信される情報には、履物３０に設けられた加速度センサ２２による履物３０の加速度の測定結果が含まれてよい。磁気の測定結果および加速度の測定結果は、アナログデジタル変換されて通信されてよい。電源部２４は、外部装置２０の各部に電力を供給する。電源部２４は、電池を含んでよい。電源部２４は、二次電池を外部から充電するために外部電源に接続するための接続部を含んでよい。制御部２５は、磁気センサ２１による磁気測定値および加速度センサ２２による加速度測定値の取得と、無線通信部２３による情報の通信を制御する。制御部２５は、マイクロコンピュータ等で構成されてよい。

本実施形態における位置認識装置１００は、受信部１１０、判定部１２０、記憶部１３０、位置認識部１４０を備える。受信部１１０は、履物３０に設けられた磁気センサ２１による履物３０周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を受信する。本例では、受信部１１０が受信する情報には、磁気の測定結果のみならず、履物３０に設けられた加速度センサ２２による履物３０の加速度の測定結果が含まれてよい。また、受信部１１０が受信する情報は、各磁気の測定時刻と、加速度の測定時刻とを関連づける時刻情報が含まれてもよい。

判定部１２０は、受信部１１０が受信した情報に基づいて履物３０の静止を判定する。判定部１２０は、履物３０が接地状態にあるときに履物３０が静止していると判定してよい。接地状態とは、履物３０の底面が地面または床面に接した状態である。判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された履物３０の加速度によって、履物の静止を判定してよい。

但し、判定部１２０は、加速度の測定値を用いて履物３０の静止を判定するものに限れない。一例において、判定部１２０は、履物３０のソール部３４の底面に設けられた圧力センサによる圧力測定結果に基づいて、履物３０が接地状態にあることを判定してもよい。この場合には、受信部１１０は、加速度の測定結果に代えて、圧力センサによる圧力測定結果を含む情報を外部装置２０から受信してよい。

記憶部１３０は、敷地内での複数の位置と、敷地内での各位置における基準磁気とを対応づけて予め記憶する。基準磁気は、環境に依存する磁気であってよい。基準磁気は、建屋を構成する鉄骨の残留磁気、および建屋内に設置される家具等に含まれる強磁性体の残留磁気に依存する磁気であってよい。

基準磁気は、敷地内での各位置における予め定められた高さ位置において予め測定される。基準磁気は、例えば、履物３０が接地状態にあるときに履物３０に設けられた磁気センサ２１が占める高さ位置で予め測定される。基準磁気は、３軸方向の成分を持つ磁気ベクトルであってよい。各位置における基準磁気は、磁気マップとして記憶されてよい。

位置認識部１４０は、マイクロコンピュータによって構成されてよい。位置認識部１４０は、判定部１２０から履物３０の静止の判定結果を取得する。位置認識部１４０は、磁気センサ２１によって測定された履物３０周辺の磁気を取得する。位置認識部１４０は、アナログデジタル変換された後の磁気測定値を取得してよい。

位置認識部１４０は、判定部による静止判定を利用して、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された履物３０の周辺の磁気と、記憶部１３０に予め記憶された基準磁気とを比較する。位置認識部１４０は、履物３０の周辺の磁気と、基準磁気とを比較して、履物３０の敷地内での位置を認識する。特に、位置認識部１４０は、履物３０が接地状態にあるときに磁気センサ２１によって測定された磁気と、記憶部１３０に記憶された基準磁気とを比較してよい。

履物３０に設けられた外部装置２０と位置認識装置１００とは直接的に通信するものに限られない。図３は、第１実施形態のシステム１０の構成の他例を示す。図３に示されるシステム１０は、外部装置２０および位置認識装置１００に加えて、携帯端末４０を含む。携帯端末４０は、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、およびタブレット型端末などの機器であってよい。携帯端末４０は、履物３０に設けられた外部装置２０および位置認識装置１００と無線通信可能な携帯端末用無線通信部４２を備えてよい。

図３に示される例においては、携帯端末４０は中継器として機能する。本例では、携帯端末４０は、履物３０に設けられる外部装置２０から、近距離赤外線通信等を介して、磁気の測定結果および加速度の測定結果を含む情報を取得する。携帯端末４０は、取得された情報を、無線通信ネットワークを介して位置認識装置１００に送信する。換言すれば、位置認識装置１００の受信部１１０は、磁気センサ２１による履物３０周辺の磁気の測定結果および加速度センサ２２による加速度の測定結果を含む情報を携帯端末４０等の機器を通じて受信してもよい。図３に示される外部装置２０および位置認識装置１００の構造は、図２に示される構造と同様であるので、繰返しの説明を省略する。

図４は、加速度による静止判定処理の一例を示す。上述した図２および図３に示される位置認識装置１００は、加速度によって履物３０の静止を判定する。加速度センサ２２は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の３軸方向の加速度を検出してよい。この場合、受信部１１０が受信する情報には、３軸方向の加速度の測定結果が含まれてよい。但し、加速度センサ２２は、この場合に限られず、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の何れかの方向における加速度を検出してもよい。図４は、履物３０を履いて利用者が移動する進行方向であるＹ方向の加速度と履物３０の静止との関係の一例を示している。

図４に示される例では、履物３０が接地することによって進行方向に進んでいた速度がゼロとなり、履物３０が静止する。したがって、加速度センサ２２によって測定された加速度が負のピーク値を示す。接地したときに、加速度の測定値が振動する場合がある。その後、利用者が足を地面または床面に降ろしている状態（立脚状態）となると、履物３０が接地状態となる。接地状態では、履物３０が静止している。このとき、加速度センサ２２によって測定された加速度の値はゼロ付近の予め定められた範囲内である。本例では、予め定められた範囲は、ゼロを中心として、加速度センサの誤差範囲を考慮して設定される。その後、利用者が足を上げると、履物３０は離地する。履物３０は静止状態から進行方向に速度を持つ状態へと変化する。したがって、加速度センサ２２によって測定された加速度が正のピーク値を示す。

利用者が足を空中で移動する状態（遊脚状態）においては、利用者の足の動かし方によって加速度が変化する。図４に示す例では、利用者が、空中で足が等速に近い状態で移動している。したがって、加速度センサ２２によって測定された加速度はゼロ付近を示す。以上のように、判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された加速度の時間変化によって履物３０の静止を判定してよい。例えば、判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された加速度が負ピーク値を示す第１時点から、正ピーク値を示す第２時点の間の期間が履物３０の接地状態であると判定してもよい。また、判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された加速度の値が、第１時点と第２時点との間であって、加速度の値が予め定められた範囲内である期間を接地期間であると判定してよい。

判定部１２０は、加速度センサ２２による加速度の測定値をフィルタ処理して、接地したときに生じる加速度の振動を除去してよい。判定部１２０は、加速度の振動を除去した上で、加速度センサ２２によって測定された加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値とを示す第２時点との間の期間であって、加速度の値が予め定められた範囲内である期間を接地状態であると判定してよい。図４では、Ｙ方向の加速度と、履物３０の静止状態との関係とを示したが、Ｘ方向およびＺ方向の加速度と、履物３０の静止状態との関係を用いて、履物３０の静止を判定してもよい。

加速度センサ２２によって測定された加速度に基づいて、履物３０の静止を判定する処理は、上記の処理に限定されない。履物３０が接地状態となり静止していることを判定する技術としては、歩数計等において利用されている種々の技術を適用してよい。

位置認識部１４０は、履物３０が接地状態にあるときに磁気センサ２１で測定された磁気を取得する。これにより、位置認識部１４０は、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された磁気の測定値を取得する。位置認識部１４０は、履物３０の底面が床面または地面に接している場合における磁気の測定値を取得することができる。履物３０の底面から予め定められた高さ位置に磁気センサ２１が設けられていれば、常に、床面または地面からの予め定められた高さ位置における磁気が測定できる。したがって、本例の位置認識装置１００によれば、利用者が携帯するスマートフォン等の携帯端末に磁気センサを搭載する場合と異なり、利用者の姿勢等によらずに磁気センサ２１による磁気測定を一定の高さ位置にて実行することができる。

図５は、基準磁気と位置座標とを含むデータの一例を示す。記憶部１３０は、敷地内での複数の位置（複数のＸＹ位置座標）と、各位置（各ＸＹ位置座標）における予め定められたＺ方向の高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶する。図５では、記憶部１３０は、基準磁気として、複数のＸＹ座標における、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の磁気成分を予め記憶している。基準磁気を測定するＺ方向の高さ位置は、履物３０内に設けられる磁気センサ２１について履物３０の底面からみた高さ位置に対応して決定されてよい。

図６は、複数の位置と基準磁気とを対応づけて予め記憶する処理の一例を示す。自走式装置が、複数の位置での基準磁気を測定してよい。自走式装置は、走行するための電動走行機構を有し、床面を走行しながら磁気測定してよい。記憶部１３０は、複数の位置と測定した基準磁気とを対応づけて記憶してよい。但し、複数の位置と基準磁気とを対応づけて予め記憶する処理は、図６に示される処理に限定されない。

自走式装置（ロボット）が走行する（ステップＳ１０１）。自走式装置は、自動式掃除機等に応用されている種々の技術を採用してよい。次いで、自走式装置に搭載される磁気センサによって、予め定められた高さ位置において磁気測定する（ステップＳ１０２）。

自走式装置に搭載されたエンコーダにより原点からの移動距離を測定する（ステップＳ１０３）。自走式装置は、磁気センサの出力である磁気強度と、エンコーダからの出力である移動距離により特定された位置座標とを対応づけて、記憶部１３０に記憶する（ステップＳ１０４）。これにより、記憶部１３０には、複数の位置と基準磁気とが対応づけられて記憶される。

図７は、第１実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。外部装置２０においては、履物３０に設けられた磁気センサ２１が履物３０の周辺の磁気を測定する。また、履物３０に設けられた加速度センサ２２が履物３０の加速度を測定する。受信部１１０は、履物３０に設けられた磁気センサ２１による履物３０周辺の磁気の測定結果と、履物に設けられた加速度センサ２２による履物３０の加速度の測定結果とを含む情報を受信する（ステップＳ２０１）。

磁気センサ２１は、履物３０と周辺の磁気を常時測定してよい。磁気センサ２１によって測定された磁気の測定値は、一定のサンプリング周期でアナログ信号からデジタル信号へ変換されてよい。加速度センサ２２によって測定された加速度の測定値についても、同様に、一定のサンプリング周期でアナログ信号からデジタル信号へ変換されてよい。受信部は、デジタル信号に変換された磁気の測定値および加速度の測定値を受信してよい。

判定部１２０は、加速度センサ２２が測定した加速度の測定値が、履物３０の静止状態を示す条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０２）。加速度の測定値が、静止状態を示す条件を満たさない場合は（ステップＳ２０２：ＮＯ）、処理がステップＳ２０１に戻る。加速度の測定値が、静止条件を示す条件を満たす場合には（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、判定部１２０は、履物３０が静止状態にある旨を判定する（ステップＳ２０３）。

図８は、図７の位置認識方法における静止判定処理の一例を示す。図８は、図７におけるステップＳ２０２における処理の一例を示す。加速度センサ２２によって測定された加速度が負ピーク値を示す時点を第１時点とし、加速度センサ２２によって測定された加速度が正ピーク値を示す時点を第２時点としたとき、判定部１２０は、加速度が第１時点と第２時点との間であるかを判断する（ステップＳ２５１）。加速度が第１時点と第２時点との間である場合には（ステップＳ２５１：ＹＥＳ）、判定部１２０は、加速度の値が予め定められた範囲内であるかを判定する（ステップＳ２５２）。Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度については、予め定められた範囲は、加速度の値がゼロを含む範囲に設定されてよく、Ｚ軸方向の加速度については、加速度の値が重力加速度の値を含む範囲に設定されてよい。

判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された加速度が第１時点と第２時点との間であって（ステップＳ２５１：ＹＥＳ）、かつ、加速度の値が予め定められた範囲内である場合（ステップＳ２５２：ＹＥＳ）、加速度が静止状態の条件を満たすと判断する（ステップＳ２５３）。一方、加速度が第１時点と第２時点との間でない場合（ステップＳ２５１：ＮＯ）、または加速度の値が予め定められた範囲内でない場合（ステップＳ２５２：ＮＯ）、判定部１２０は、静止状態の条件を満たさないと判断する（ステップＳ２５４）。なお、ステップＳ２５１とステップＳ２５２の判断の順序は、図８の場合に限られない。

判定部１２０による静止判定が完了すると、処理が図７のステップＳ２０４に戻る。ステップＳ２０４において、位置認識部１４０は、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された磁気の測定値を取得する。本例では、位置認識部１４０は、履物３０が接地状態にあるときに磁気センサ２１によって測定された磁気を取得する。例えば、受信部１１０が受信する情報において、加速度の測定時刻と磁気の測定時刻が関連づけられている。一例において、加速度の測定結果と磁気の測定結果とに共通の時刻情報が付加されている。位置認識部１４０は、時刻情報を参照して、履物３０が静止しているときに測定された磁気の測定値を特定してよい。

位置認識部１４０は、記憶部１３０から、位置座標ごとの基準磁気のデータを読み出す（ステップＳ２０５）。位置認識部１４０は、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された磁気と、基準磁気とを比較する（ステップＳ２０６）。例えば、位置認識部１４０は、測定された３軸方向の磁気成分と、記憶部１３０に記憶されている３軸方向の磁気成分とを比較する。

位置認識部１４０は、履物３０が静止状態にあるときに測定された磁気に対応する基準磁気を示す位置座標を特定する。本例では、位置認識部１４０は、履物３０が接地状態にあるときに測定された磁気に対応する基準磁気を示す位置座標を特定する。これにより、位置認識部１４０は、履物３０の敷地内での位置を認識する（ステップＳ２０７）。例えば、位置認識部１４０は、履物３０が接地状態にあるときに磁気センサ２１によって測定された磁気と基準磁気との差異が予め定められた値より小さくなる位置座標を履物３０の敷地内での位置として認識する。

ステップＳ２０６およびステップＳ２０７の処理は、敷地内での複数の位置と、敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶している記憶部を用いて、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された履物３０の周辺の磁気と、記憶部１３０に予め記憶された基準磁気とを比較して、履物３０を装着して敷地内を移動する人の位置を認識する段階に対応する。

履物３０の閾値内での位置は、履物３０を履いた利用者の位置に対応する。位置認識装置１００は、履物３０の閾値内での位置認識結果を出力してよい（ステップＳ２０８）。出力された位置認識結果は、ナビゲーションまたは誘導サービス提供等の様々な処理に利用されてよい。

以上のように、第１実施形態の位置認識装置１００によれば、利用者が足に装着する履物３０に磁気センサ２１を設けるとともに、履物３０が静止するタイミングで測定された磁気測定値を位置認識に用いる。利用者が携帯するスマートフォン等の携帯端末に磁気センサを搭載する場合と異なり、磁気センサによって磁気測定する高さ位置が利用者の姿勢等によらず一定となる。したがって、位置認識装置１００は、正確に利用者の位置を認識することができる。

また、第１実施形態の位置認識装置１００には、履物３０が接地状態にあるタイミングで測定された磁気測定値を取得して、基準磁気と比較する。利用者の胴や胸の付近の高さ位置においては、棚および机等の家具の移動が生じやすく、磁場が変動しやすい。これに対し、床面または地面の付近では、棚およびや机等の家具の移動に伴う磁場の変動が生じにくい。したがって、履物３０が接地状態にあるタイミングで測定された磁気を基準磁気と比較することによって、基準磁気の変動による位置認識精度低下の影響を軽減することができる。

図９は、第１実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の他例を示す。ステップＳ３０１からステップＳ３０３は、図７のステップＳ２０１からステップＳ２０３と同様である。また、ステップＳ３０３の静止判定処理は、図８に示される静止判定処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。位置認識部１４０は、履物３０が接地状態となって静止するときに磁気センサ２１によって測定された磁気測定値を取得して、磁気測定値を記憶する（ステップＳ３０４）。利用者が歩行するのにしたがって履物３０が接地状態となることが繰り返される。位置認識装置１００は、時系列に所定数の磁気測定値が記憶されるまで（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳ３０１以下の処理を繰り返えす。

位置認識部１４０は、時系列に取得された磁気測定値が所定数に達すると（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、所定数の磁気測定値を配列してデータ列を作成する（ステップＳ３０６）。接地状態となる毎に磁気測定値が取得されるので、時系列に取得された磁気測定値は、歩数に応じて取得されている。したがって、位置認識部１４０は、時系列に取得された複数の磁気測定値に対して、事前に利用者が設定した歩幅の値を適用して、複数の位置（変位）と複数の磁気測定値とを対応づけたデータ列を作成してよい。

位置認識部１４０は、記憶部１３０から基準磁気のマッピングデータを読み出す（ステップＳ３０７）。マッピングデータは、複数の位置において、それぞれの基準磁気の大きさをマッピングしたデータである。位置認識部１４０は、ステップＳ３０６で生成された磁気測定値のデータ列と、ステップＳ３０７で読み出されたマッピングデータとを比較する（ステップＳ３０８）。

ステップＳ３０６で生成された磁気測定値のデータ列の形態と、マッピングデータにおける形態とに、一致または近似する部分が存在しない場合には（ステップＳ３０９：ＮＯ）、処理はステップＳ３０１に戻る。そして、新たに測定された磁気を含むデータ列が作成されて、マッピングデータにおける形態と比較される。

一方、ステップＳ３０６で生成された磁気測定値のデータ列の形態と、マッピングデータにおける形態とに一致または近似する部分が存在すれば（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、位置認識部１４０は、マッピングデータにおける形態に一致または近似するデータ列を特定する。そして、位置認識部１４０は、マッピングデータに一致または近似するデータ列の最後のデータに対応付けられた位置座標を読み取る。

位置認識部１４０は、読み取られた位置座標を、履物３０の敷地内での位置として認識する（ステップＳ３１０）。位置認識部１４０は、履物３０の閾値内での位置認識結果を出力してよい（ステップＳ３１１）。本例のように、複数の位置座標における磁気のデータ列を基準磁気のマッピングデータと比較することによっても、正確に利用者の位置を認識することができる。

図１０は、本発明の第２実施形態のシステム１０の構成の一例を示す。第２実施形態においては、外部装置２０において、加速度センサ２２が省略されている。位置認識装置１００の判定部１２０は、磁気センサ２１によって測定された磁気の分布状態に基づいて履物３０が静止しているか否かを判断する。これらの構成を除いて、第２実施形態のシステム１０は、第１実施形態のシステム１０と同様の構成を有する。したがって、繰り返しの説明を省略する。本例においても、図３に示されるように、位置認識装置１００が、携帯端末４０を介して、磁気センサ２１による磁気測定結果を含む情報を受信してもよい。

図１１は、磁気の分布状態による静止判定処理の一例を示す。図１０に示される位置認識装置１００の判定部１２０は、磁気センサ２１によって測定された磁気の分布状態によって履物３０の静止を判定する。特に、本例の判定部１２０は、磁気の時間分布、すなわち測定された磁気の時間変化量によって履物３０の静止を判定する。利用者が足を地面または床面に降ろしている状態（立脚状態）となると、履物３０が接地状態となる。接地状態では、履物３０が静止している。したがって、磁気センサ２１によって測定される磁気は時間に応じて変化しにくい。その後、利用者が足を上げると、履物３０は離地する。利用者が足を空中で移動する状態（遊脚状態）においては履物３０の位置が変化する。

したがって、履物３０の位置の変化に応じて、残留磁気を伴う建屋や家具等と履物３０との間の位置関係が変化する。この結果、履物３０の位置の変化に応じて、磁気の分布状態が異なる。履物３０が接地状態となって静止している状態における磁気の時間変動量ｄは、利用者が履物３０を装着して足を空中で移動させている状態における磁気の時間変動量ｄに比べて小さい。換言すれば、履物３０が接地状態となって静止している状態においては、磁気の分布状態が特定の範囲内となる。したがって、判定部１２０は、隣接する他の時間領域における磁気ベクトルの時間変化量に比べて、着目している時間領域における時間変動量ｄが所定の割合以下の場合には、磁気の分布状態が特定の範囲内に収まっていると判断してよい。この場合、判定部１２０は、着目している時間領域が履物３０の静止期間であると判定してよい。

図１２は、第２実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。受信部１１０は、履物３０に設けられた磁気センサ２１による履物３０周辺の磁気の測定結果を含む情報を受信する（ステップＳ４０１）。本例では、受信部１１０が受信する情報には、履物３０の加速度の測定結果が含まれていない。判定部１２０は、磁気の分布状態が特定の範囲内であるかを判断する（ステップＳ４０２）。一例において、判定部１２０は、磁気ベクトルの時間変動量が、予め定められた範囲内であるときに、磁気の分布状態が特定の範囲内であると判断する。例えば、判定部１２０は、隣接する他の時間領域における磁気ベクトルの時間変化量に比べて、時間変動量が所定の割合以下の場合に、磁気の分布状態が特定の範囲内であると判断する。磁気の分布状態が特定の範囲内であると判断される場合には（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、判定部１２０は、履物３０が静止していると判断する（ステップＳ４０３）。

ステップＳ４０４からステップＳ４０８の処理は、図７に示されるステップＳ２０４からステップＳ２０８と同様であってよい。また、位置認識装置１００は、ステップＳ４０４からステップＳ４０８の処理に代えて、図９のステップＳ３０４からステップＳ３１１の処理を実行してもよい。これらの処理については、繰返しの説明を省略する。本例によっても、利用者の姿勢によらずに、位置推定が可能である。

第１実施形態の位置認識装置１００は、加速度センサ２２によって測定された加速度の測定結果を用いて履物３０の静止を判定した。一方、第２実施形態の位置認識装置１００は、磁気センサ２１によって測定された磁気の分布状態に基づいて、履物３０の静止を判定した。但し、本発明の位置認識装置１００は、これらの場合に限られない。

図１３は、第３実施形態の位置認識装置１００による位置認識方法の一例を示す。第３実施形態の位置認識装置１００の基本的な構成は、図２または図３に示される構成と同様である。本実施形態の位置認識装置１００は、履物３０の周辺の磁気測定結果と、履物３０の加速度との双方に基づいて、履物３０の静止を判定する。この点を除いて、本実施形態の位置認識装置１００は、第１および第２実施形態の位置認識装置１００と同様の構成を有する。したがって、繰り返しの説明を省略する。

ステップＳ５０１およびステップＳ５０２の処理は、図７におけるステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理と同様である。ステップＳ５０２の処理は、図８に示される静止判定処理と同様である。ステップＳ５０３の処理は、図１２におけるステップＳ４０２の処理と同様である。

判定部１２０は、加速度センサ２２によって測定された加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、加速度の値が予め定められた範囲内であり（ステップＳ５０２：ＹＥＳ、図８のステップＳ２５１およびステップＳ２５２）、かつ、磁気センサ２１によって測定された磁気の分布状態が特定の範囲内である期間（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）を履物３０が静止していると判定する（ステップＳ５０４）。

位置認識部１４０は、履物３０が静止しているときに磁気センサ２１によって測定された磁気を取得する（ステップＳ５０５）。以下のステップＳ５０６からステップＳ５０９の処理は、図７におけるステップＳ２０５からステップＳ２０８の処理と同様である。以上のように、位置認識装置１００および位置認識方法について説明したが、本発明は、上記の場合に限定されない。上述した各実施形態および変形例は、互いに組み合わせることが可能である。

以上の第１から第３実施形態についての説明では、対象物の位置を認識する位置認識装置１００を説明した。但し、本発明は、この場合に限られない。本発明は、対象物の静止を判定する静止判定装置２００であってよい。

図１４は、第４実施形態の静止判定装置２００の構成の一例を示す。本例の静止判定装置２００は、対象物の加速度と対象物周辺の磁気から対象物の静止を判定する。特に、静止判定装置２００は、人の静止を判定するのに好適に用いられる。静止判定装置２００は、サーバ等のコンピュータであってもよく、端末装置であってもよく、履物３０に設けられる装置であってもよい。静止判定装置２００は、受信部２１０および判定部２２０を備える。受信部２１０は、対象部周辺の磁気の測定値および対象物の加速度の測定値を受信する。対象部周辺の磁気の測定値および対象物の加速度の測定値は、対象物に設けられた磁気センサおよび加速度センサによって測定されてよい。この点は、第１から第３実施形態の場合と同様である。判定部２２０は、マイクロコンピュータによって構成されてよい。判定部２２０は、対象物の加速度と対象物周辺の磁気から対象物の静止を判定する。

判定部２２０は、加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、加速度の値が予め定められた範囲内であり、磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を対象物が静止していると判定する。静止判定の処理は、図１３のステップＳ５０２およびステップＳ５０３、図８のステップＳ２５１からステップＳ２５４において説明した内容を共通する。したがって、繰り返しの説明を省略する。

図１５は、第４実施形態の静止判定装置２００による静止判定方法の一例を示す。受信部は、受信部１１０は、対象物に設けられた磁気センサによる対象物周辺の磁気の測定結果と、対象物に設けられた加速度センサによる対象物の加速度の測定結果とを含む情報を受信する（ステップＳ６０１）。加速度が負のピークを示す時点を第１時点とし、加速度が正のピークを示す時点を第２時点としたときに、判定部２２０は、加速度が第１時点から第２時点の間であって（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、加速度の値が予め定められた範囲内であり（ステップＳ６０３：ＹＥＳ）、磁気ベクトルの分布状態が特定の範囲内である期間（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）を対象物が静止していると判定してよい。

本例の静止判定装置２００および静止判定方法によれば、新たに磁気マーカを設けることなく、対象物が静止状態にあるか否かを判定することができる。更に、磁気のみまたは加速度のみを用いて静止判定をする場合と比較して高い精度で対象物の静止を判定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態および変形例において説明した構成を組み合わせてもよい。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・システム、２０・・外部装置、２１・・磁気センサ、２２・・加速度センサ、２３・・無線通信部、２４・・電源部、２５・・制御部、３０・・履物、３２・・アッパー部、３４・・ソール部、４０・・携帯端末、４２・・携帯端末用無線通信部、１００・・位置認識装置、１１０・・受信部、１２０・・判定部、１３０・・記憶部、１４０・・位置認識部、２００・・静止判定装置、２１０・・受信部、２２０・・判定部

Claims (9)

1. 履物に設けられた磁気センサによる前記履物周辺の磁気の測定結果を少なくとも含む情報を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記情報に基づいて前記履物の静止を判定する判定部と、
   敷地内での複数の位置と、前記敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶する記憶部と、
   前記履物が静止しているときに前記磁気センサによって測定された前記履物周辺の磁気と、前記記憶部に予め記憶された前記基準磁気とを比較して、前記履物の前記敷地内での位置を認識する位置認識部と
   を備える位置認識装置。
2. 前記判定部は、前記履物が接地状態にあるときに前記履物が静止していると判定し、
   前記位置認識部は、前記履物が接地状態にあるときに前記磁気センサによって測定された磁気と、前記記憶部に記憶された前記基準磁気とを比較する
   請求項１に記載の位置認識装置。
3. 前記情報は、前記履物に設けられた加速度センサによる前記履物の加速度の測定結果を含み、
   前記判定部は、前記加速度センサによって測定された前記加速度によって、前記履物の静止を判定する
   請求項１または２に記載の位置認識装置。
4. 前記判定部は、前記加速度センサによって測定された前記加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、前記加速度の値が予め定められた範囲内である期間を前記履物が静止していると判定する
   請求項３に記載の位置認識装置。
5. 前記判定部は、前記磁気センサによって測定された磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を前記履物が静止していると判定する
   請求項１または２に記載の位置認識装置。
6. 前記判定部は、前記加速度センサによって測定された前記加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、前記加速度の値が予め定められた範囲内であり、かつ、前記磁気センサによって測定された磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を前記履物が静止していると判定する
   請求項３に記載の位置認識装置。
7. 履物を装着して敷地内を移動する人の位置を認識する位置認識方法であって、
   前記履物に設けられた磁気センサが前記履物周辺の磁気を測定する段階と、
   前記履物に設けられた加速度センサが前記履物の加速度を測定する段階と、
   前記加速度に基づいて前記履物の静止を判定する段階と、
   前記敷地内での複数の位置と、前記敷地内での各位置における予め定められた高さ位置での基準磁気とを対応づけて予め記憶している記憶部を用いて、前記履物が静止しているときに前記磁気センサによって測定された前記履物周辺の磁気と、前記記憶部に予め記憶された前記基準磁気とを比較して、前記履物を装着して敷地内を移動する人の位置を認識する段階と、を備える
   位置認識方法。
8. 対象物の加速度と前記対象物周辺の磁気から前記対象物の静止を判定する静止判定装置であって、
   前記加速度が負ピーク値を示す第１時点と正ピーク値を示す第２時点との間であって、前記加速度の値が予め定められた範囲内であり、前記磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を前記対象物が静止していると判定する判定部を備える
   静止判定装置。
9. 対象物の加速度と前記対象物周辺の磁気から前記対象物の静止を判定する静止判定方法であって、
   前記加速度が負のピークを示す時点を第１時点とし、
   前記加速度が正のピークを示す時点を第２時点とし、
   前記加速度が前記第１時点から前記第２時点の間であって、前記加速度の値が予め定められた範囲内であり、かつ、前記磁気の分布状態が特定の範囲内である期間を前記対象物が静止していると判定する
   静止判定方法。

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