专利名称：定位装置及定位方法
技术领域：
本发明涉及获取沿着移动路径的连续的位置数据的定位装置及定位方法。
背景技术：
以往，公知基于自主导航的定位装置，在该定位装置中，利用自主导航用的传感器连续地测量移动体的移动方向与移动量，通过在始端地点的绝对位置数据上累积由所测量到的移动方向与移动量组成的相对位置数据，从而获取沿着移动路径的连续的位置数据。再有，作为现有技术，专利文献1 (JP特开平11-230772号公报)中公开了以下技术，借助利用了定位卫星的定位，对通过基于自主导航的定位而获得位置数据进行校正的技术。还有，作为现有技术，在专利文献2 (JP特开2008-232771号公报)中公开了一种借助利用了定位卫星的定位来进行自主导航用的传感器的校正处理的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在无法直接从始端地点获得自己的绝对位置数据的情况下也能将来自始端地点的连续的相对位置数据转换为正确且连续的绝对位置数据的定位装置及定位方法。为了达成上述目的，本发明的一个形态是定位装置，其特征在于具备第一定位单元，其以规定的时间间隔接收定位卫星的信号来对自己的当前位置进行定位，以获取绝对位置数据；第二定位单元，其连续地检测自己的动作与行进方位，获取相对位置数据；轨迹数据获取单元，其根据由所述第一定位单元获取到的绝对位置数据和由所述第二定位单元获取到的相对位置数据，来获取沿着自己的移动轨迹的一系列轨迹数据；轨迹数据校正单元，其基于该多个绝对位置数据，对包含所述第一定位单元的规定的时间间隔的多个定位定时的定位期间所对应的所述一系列轨迹数据的一部分进行校正；第一判断单元，其判断在第一定位期间内是否获取了多个绝对位置数据；和第二判断单元，其判断在所述第一定位期间以外的第二定位期间内是否获取了多个绝对位置数据，所述轨迹数据校正单元包括参数生成单元，其在由所述第一判断单元判断为在所述第一定位期间内并未获取多个绝对位置数据且由所述第二判断单元判断为在所述第二定位期间内已获取到多个绝对位置数据的情况下，生成基于多个绝对位置数据对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正后的校正参数；以及参数校正单元，其基于由所述参数生成单元所生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
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为了达成上述目的，本发明的一个形态是定位方法，其特征在于具有第一定位步骤，以规定的时间间隔接收定位卫星的信号来对自己的当前位置进行定位，以获取绝对位置数据；第二定位步骤，连续地检测自己的动作与行进方位，以获取相对位置数据；轨迹数据获取步骤，根据通过所述第一定位步骤获取到的绝对位置数据和通过所述第二定位步骤获取到的相对位置数据，来获取沿着自己的移动轨迹的一系列轨迹数据；轨迹数据校正步骤，基于以所述第一定位步骤的规定的时间间隔而被定位的多个绝对位置数据，对与该多个绝对位置数据的定位期间对应的所述一系列轨迹数据的一部分进行校正；第一判断步骤，判断在第一定位期间内是否获取了多个绝对位置数据；和第二判断步骤，判断在所述第一定位期间以外的第二定位期间内是否获取了多个绝对位置数据，所述轨迹数据校正步骤包括参数生成步骤，在由所述第一判断步骤判断为在所述第一定位期间内并未获取多个绝对位置数据且由所述第二判断步骤判断为在所述第二定位期间内已获取到多个绝对位置数据的情况下，生成基于多个绝对位置数据对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正后的校正参数；以及参数校正步骤，基于由所述参数生成步骤所生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
图1是表示本发明实施方式的定位装置的整体构成的框图。图2A是用于说明定位装置的动作的一例的图，是表示在第一阶段中获取的移动轨迹数据的轨迹的图。图2B是用于说明定位装置的动作的一例的图，是表示在第二阶段中获取的移动轨迹数据的轨迹的图。图2C是用于说明定位装置的动作的一例的图，是表示在第三阶段中获取的移动轨迹数据的轨迹的图。图2D是用于说明定位装置的动作的一例的图，是表示在第四阶段中获取的移动轨迹数据的轨迹的图。图3是用于说明相似变形处理的伸缩率与旋转角度的图。图4是表示由CPU执行的定位控制处理的控制步骤的流程图。图5是表示图4的步骤S17中执行的移动轨迹数据校正处理的详细步骤的流程图。图6A是用于说明移动轨迹数据的校正处理的变形例的图，是校正前的移动轨迹数据的轨迹。图6B是用于说明移动轨迹数据的校正处理的变形例的图，是通过基于GPS的定位获取的绝对位置数据及其轨迹。图6C是用于说明移动轨迹数据的校正处理的变形例的图，是校正后的移动轨迹数据的轨迹。图6D是用于说明移动轨迹数据的校正处理的变形例的图，是将图6C的一部分 (定时T6的移动地点)放大之后的图。
具体实施例方式以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明实施方式的定位装置的整体构成的框图。本实施方式的定位装置1是在移动过程中进行位置的测量并记录包含移动路径上的各地点的位置数据在内的移动轨迹数据的装置。如图1所示，该定位装置1具备进行装置的整体控制的CPU(中央运算处理装置)10 ；向CPUlO提供工作用的存储器空间的RAMll ；保存有CPUlO执行的控制程序或控制数据的R0M12 ；用于接收来自GPS(全球定位系统)卫星的信号数据的GPS接收天线13及 GSP接收部14 ；作为自主导航用传感器的3轴地磁传感器15及3轴加速度传感器16 ；进行各种信息显示或图像显示的显示部18 ；向各部提供工作电压的电源19 ；从外部输入操作指令的操作部26;基于自主导航用传感器(15、16)的测量数据，根据自主导航进行定位运算的自主导航控制处理部20 ；进行由自主导航控制处理部20获取的移动轨迹数据的校正运算的自主导航数据校正处理部21 ；以及存储移动轨迹数据的移动轨迹数据存储部22等。GPS接收部14基于来自CPUlO的动作指令，经由GPS接收天线13接收来自GPS卫星的信号数据，进行所接收到的信号数据的解调处理。CPUlO基于来自该GSP卫星的信号数据进行规定的定位运算从而可以计算表示当前位置的绝对位置数据。由这些GPS接收天线13、GPS接收部14及CPUlO的定位运算功能来构成第一定位机构。3轴地磁传感器15例如是利用了磁阻元件的传感器，是以三维的方式检测地磁的方向的传感器。3轴加速度传感器16是分别检测3轴方向的加速度的传感器。自主导航控制处理部20是辅助CPUlO的运算装置。而且，自主导航控制处理部20在规定的采样周期内经由CPUlO输入从3轴地磁传感器15与3轴加速度传感器16检测出的测量数据。而且，自主导航控制处理部20根据这些测量数据来计算定位装置1的移动方向与
移动量。进而，自主导航控制处理部20通过对从CPUlO提供的绝对位置数据和由上述算出的移动方向及移动量构成的相对位置数据进行相加，从而计算作为自主导航的定位结果的位置数据并发送到CPU10。由这些3轴地磁传感器15、3轴加速度传感器16及自主导航控制处理部20构成第二定位机构。本实施方式的定位装置的自主导航用传感器(3轴地磁传感器15、3轴加速度传感器16)和自主导航控制处理部20能够进行针对步行体的基于自主导航的定位。具体而言，自主导航控制处理部20根据3轴加速度传感器16的输出中出现的铅直方向的大的振动，对步数进行计数，通过与预先设定的步幅数据相乘，从而测量移动量。再有，自主导航控制处理部20对3轴加速度传感器16的输出中出现的步行体的前后方向的大的加速度变化和左右方向的小的加速度变化进行分析。而且，自主导航控制处理部20根据该分析后的结果来测量步行体通过步行向3轴加速度传感器16的哪个方向移动。还有，基于3轴地磁传感器15的地磁的检测和基于3轴加速度传感器16的重力方向的检测来求取之前测量到的移动方向的方位。在这种基于自主导航的定位中，例如步幅数据中包含一定的误差或者3轴地磁传感器15的输出中包含一定的偏置误差。由此，在基于自主导航的定位结果中，对于移动量与移动方向而言，会分别包含有一定比例的误差。自主导航数据校正处理部21是辅助CPUlO的运算装置。而且，自主导航数据校正处理部21进行校正运算，在该校正运算中基于通过间歇的GPS定位而获得的绝对位置数据，对将由自主导航控制处理部20获取并存储在移动轨迹数据存储部22中的移动轨迹数据修正为更准确的移动轨迹数据。再有，在移动轨迹数据存储部22所存储的移动轨迹数据包含与绝对坐标不对应的相对坐标的位置数据的情况下，也进行如下的校正运算，即基于由间歇的GPS定位而获得的绝对位置数据，将相对坐标的移动轨迹数据与绝对坐标分别建立对应。后面叙述这些校正运算的详细说明。移动轨迹数据存储部22例如由非易失性存储器等构成。再有，在移动轨迹数据存储部22中存储由自主导航控制处理部20获得的位置数据被按照时间序列登记的移动轨迹数据、由自主导航数据校正处理部21校正后的移动轨迹数据。移动轨迹数据例如是包含表示其获得顺序的连续编号数据、各位置数据的定位时刻的数据、表示位置数据是绝对坐标还是相对坐标的相对坐标标志以及表示位置数据是否已完成校正的校正标志等在内的数据。R0M12中保存有并用基于自主导航的连续性定位与利用了 GPS的间歇性定位来获取表示移动路径的移动轨迹数据的定位控制处理的程序。再有，R0M12中保存有由自主导航数据校正处理部21执行的移动轨迹数据校正处理的程序。由CPUlO与该定位控制处理的程序主要构成轨迹数据获取机构。再有，由自主导航数据校正处理部21与该程序主要构成轨迹数据校正机构。还有，由CPUlO与该定位控制处理21来构成执行程序的计算机。上述程序除了保存在R0M12中以外，例如还能经由数据读取装置而保存在CPUll 能读取的如光盘等可搬运型存储介质、闪存等非易失性存储器中。再有，也可以采用以下形态将载波(传输波)作为介质，经由通信线路将这种程序下载到定位装置1中。(动作的概要)接着，对由上述构成的定位装置1执行的定位控制处理进行说明。
在此，对定位装置1在GPS卫星的电波未到达的场所内启动，携带该定位装置1的用户移动之后出现在GSP的电波到达的场所时的定位控制处理进行说明。图2是说明上述情况下的定位控制处理的流程的图。图2(a) (d)中示出第一阶段 第四阶段获取的移动轨迹数据的轨迹。如图2(a)所示，在开始定位控制处理而无法进行基于GPS的定位的情况下，定位装置1在开始位置不明的状态下连续地进行基于自主导航的相对位置定位，以获取基于相对坐标的移动轨迹数据。该相对坐标的移动轨迹数据例如是向该开始位置AO提供假设的绝对位置数据 (例如纬度90度、经度0度等)、并在开始位置AO的位置数据上累积通过基于自主导航的定位而测量出的相对位置数据而得到的。按照时间序列将该相对坐标的移动轨迹数据进行连接而得到的轨迹是图2 (a)的轨迹LaO。接着，在定位装置1出现在GPS卫星的电波可到达的场所时，如图2(b)所示，在其之后或者在间隔规定的间歇时间的地点Bl执行基于GPS的定位来获取绝对位置数据。即使在出现在GPS卫星的电波可到达的场所后，也继续执行基于自主导航的定位。若通过基于GPS的定位而获取了地点Bl的绝对位置数据，则例如按照从终端侧向始端侧追溯的方式将之前获取的相对坐标的移动轨迹数据(轨迹LaO)和绝对位置建立对应，从而定位装置1计算用绝对坐标表示的移动轨迹数据(Lal)。详细的是，定位装置1计算相对坐标的移动轨迹数据(轨迹LaO)的终端BO的位置数据和通过GPS定位获取的同一地点Bl的绝对位置数据之差，通过将该差和相对坐标的移动轨迹数据(轨迹LaO)分别相加，从而获取以绝对坐标表示的移动轨迹数据(轨迹Lai)。另外，从该相对坐标向绝对坐标的变换处理虽然可以在地点Bl获取了绝对位置数据的定时进行，但是也可以在除此以外的定时进行。在本实施方式的定位装置1中，在通过图2(c)的基于GPS的定位而间歇地获取了 2个地点Bi、C2的绝对位置数据的时刻进行上述的变换处理。在获取了绝对位置数据的地点Bl后的基于自主导航的定位中，通过在该地点Bl 的绝对位置数据上累积所测量到的相对位置数据，从而可以计算以绝对坐标表示的移动轨迹数据。按照时间序列连接该移动轨迹数据之后的轨迹是图2(b)的轨迹Lbl。接着，在间歇的GPS的接收定时(图2(b)中来到地点Cl的定时)，定位装置1进行基于GPS的定位。该时刻通过基于自主导航的定位而得到的相对位置数据与地点Cl对应，通过基于GPS的定位而得到的位置数据与地点C2对应。在基于自主导航的定位中，因为伴随着移动而累积了误差，所以两者的位置数据不一致，产生差异。在本实施方式的定位装置1中，在通过GPS间歇地进行了更正确的定位的情况下， 使用该地点C2的正确的绝对位置数据，进行之前取得的移动轨迹数据(轨迹Lbl、Lal)的校正处理。
首先，如图2(c)所示，该定位装置1进行实施了多次基于GPS的定位的地点之间的移动轨迹数据(轨迹Lal)的校正处理。该校正处理使校正前的移动轨迹数据(轨迹Lbl)的起点与终点和通过基于GPS 的定位而获取的多个地点Bi、Cl的位置数据一致。详细而言，在校正处理中，进行使与移动轨迹数据对应的轨迹Lbl同样地伸缩或旋转的相似变形处理，将与该相似变形处理后的轨迹Lb2对应的连续的绝对位置数据作为校正后的移动轨迹数据。图3是说明相似变形处理的伸缩率与旋转角度的图。在实际的校正处理中，定位装置1通过以下的校正运算来进行变形处理。也就是说，定位装置1首先根据图3的地点Bi、Cl、C2的位置数据来计算线段 Bl-Cl与线段B1-C2的伸缩率、旋转角度θ ( = AC1，B1，C2)。进而，定位装置1针对校正处理前的移动轨迹数据(轨迹Lbl)的各位置数据进行校正运算，变换为使距地点Bl的距离以上述的伸缩率伸缩且以地点Bl为中心旋转角度θ 之后的地点的位置数据。通过这种校正处理，定位装置1例如在基于自主导航的定位中移动量的测量或移动方向的测量中分别包含有一样的误差的情况下，可以适当地除去该误差。接着，如图2(d)所示，进行在基于GPS的定位前获取的移动轨迹数据(轨迹Lal) 的校正处理。该校正处理是使用在之前的校正处理中使用过的相似变形的伸缩率及角度θ，进行使与校正前的移动轨迹数据对应的轨迹Lal以其终端地点Bl为中心同样地伸缩及旋转的相似变形处理。而且，校正处理将与该相似变形处理后的轨迹La2对应的连续的绝对位置数据设为校正后的移动轨迹数据。在该校正处理中，因为使用在之前的校正处理中使用过的相似变形的伸缩率及角度θ，所以例如如图3所示，校正前的移动轨迹数据(轨迹Lal)的始端Al和校正后的移动轨迹数据(轨迹La2)的始端A2成为如下的关系。也就是线段Bl-Al与线段B1-A2的伸缩率和线段Bl-Cl与线段B1-C2的伸缩率一致。再有，旋转角度ΔΑ1、Β1、Α2与旋转角度AC1、B1、C2—致。进行针对这种基于GPS的定位前获取的移动轨迹数据(轨迹Lal)的校正处理。再有，在通过基于自主导航的定位而使移动量或移动方向的测量结果中分别包含一样的误差的情况下，该误差可以在基于GPS的定位前与定位后被推测为相同，因此可以适当地除去该误差。然后，在携带定位装置1的用户继续移动的情况下，在定位装置1中，重复执行与自地点Bl开始的移动时同样的处理。S卩，将通过基于间歇的GPS的定位而获得的绝对位置数据作为基准，连续地进行基于自主导航的定位，获取移动轨迹数据。而且，定位装置1若经过以下的间歇时间，则会再次进行基于GPS的定位，校正此期间的移动轨迹数据。
重复执行这种处理，并记录沿着移动路径的正确的移动轨迹数据。(控制步骤)接着，对实现上述动作的定位控制处理的控制步骤进行详细说明。图4中示出由CPUlO执行的定位控制处理的流程图。在图4的流程图中，在步骤Sl中进行间歇地进行基于GPS的定位的定时的判断。在步骤S2-S4中，在开始基于自主导航的定位之际开始位置的绝对位置不明的情况下，CPUlO设定虚拟的开始位置的位置数据。而且，为了表示通过接下来执行的基于自主导航的定位而得到的相对位置数据是基于相对坐标的数据，进行将表示相对坐标的使用的标志变量“Fs”设为值“ 1，，的处理。在步骤S5-S8中，进行1次基于自主导航的定位处理。BP,CPUlO对3轴地磁传感器15与3轴加速度传感器16的测量数据进行取样(步骤 S5、S6)。然后，CPUlO将这些取样数据送往自主导航控制处理部20，进行相对位移及当前位置的计算(步骤S7)。进而，CPUlO从自主导航控制处理部20接受计算结果的位置数据，对该位置数据附加连续编号数据、时刻数据、校正标志、相对坐标标志并设为1个地点的移动轨迹数据， 并将其写入移动轨迹数据存储部22中(步骤S8)。在此，由于被写入的移动轨迹数据是未校正的数据，因此将校正标志设为“1”，相对坐标标志作为变量Fs的值。也就是说，若是进行基于GPS的定位的间歇定时，则通过重复进行步骤Si、S5-S8 的循环处理，则可以连续执行基于自主导航的定位。而且，在移动轨迹数据存储部22中蓄积了移动轨迹数据。再有，在开始定位控制处理时，在无法进行基于GPS的定位且开始位置不明的情况下，在步骤S3中设定虚拟的开始地点。然后，连续地执行基于自主导航的定位，以相对坐标来表示位置数据的移动轨迹数据被存储在移动轨迹数据存储部22中。在步骤S9-S17中，执行基于GPS的定位以及伴随该定位的处理。S卩，CPUlO使GPS接收部14启动，以执行接收处理(步骤S9)。接着，CPUlO判断有无来自GPS卫星的发送电波(步骤S10)。而且，CPUlO若判断为无发送电波，则中断基于GPS的定位，并转移到来自步骤S5 的基于自主导航的定位处理。另一方面，CPUlO若判断为有发送电波，则基于接收信号来进行基于GPS的定位运算，以计算绝对位置数据(步骤S11)。接下来，CPUlO从接收信号获取GPS定位的精度信息，判断该精度是否在规定值以上(步骤S12)。在此，所谓精度信息例如可以采用DOP (Dilution of !decision)值或GST (GNSS Pseudorange Error Statistics)。若该判断的结果是精度不是规定值以上，则CPUlO废弃基于GPS的定位结果，转移到来自步骤S5的基于自主导航的定位处理。
另一方面，若为规定值以上的精度，则CPUlO例如将定位结果的绝对位置数据存储到RAMll或移动轨迹数据存储部22中(步骤S13)。因为以后通过基于自主导航的定位利用绝对坐标来求取位置数据，所以CPUlO将值“0”带入表示相对坐标的使用的变量“Fs”中(步骤S14)。接着，CPUlO判断移动轨迹数据存储部22中是否有校正前的移动轨迹数据(即校正标志为“ 1 ”的数据)(步骤S15)。若有校正前的移动轨迹数据，则CPUlO判断是否已获取完上一次的基于GPS的定位的绝对位置数据(步骤S16)。这是因为校正处理中需要多个地点的绝对位置数据。而且，CPUlO若已获取完上一次的绝对位置数据，则向自主导航数据校正处理部 21发送命令，使其执行校正处理(步骤S17)。然后，CPUlO在执行校正处理之后将处理返回到步骤Si。另一方面，若步骤S15、S16的任一判断处理的结果为“否”，则CPUlO不执行校正处理，转移到来自步骤S5的基于自主导航的定位处理。通过这种步骤S9-S17的处理，可以间歇地执行基于GPS的定位。而且，在获取了精度高的绝对位置数据的情况下，该绝对位置数据被作为基准地点的绝对位置数据，进行基于自主导航的定位。进而，若获取了多个地点的精度高的绝对位置数据，则可以执行移动轨迹数据的校正处理。图5中示出图4的步骤S17中执行的移动轨迹数据校正处理的详细的流程图。若开始移动轨迹数据的校正处理，则自主导航数据校正处理部21首先从移动轨迹数据存储部22中提取自上一次的GPS定位的绝对位置数据的获取时刻到本次的GPS定位的绝对位置数据的获取时刻为止的移动轨迹数据(步骤S21)。如果参照图2的例子，则图2 (b)的地点Bl的绝对位置数据为上一次的GPS定位的数据，地点C2的绝对位置数据为本次的GPS定位的数据，在此，提取轨迹Lbl的移动轨迹数据。接着，自主导航数据校正处理部21进行以下处理按照使与所提取出的移动轨迹数据对应的轨�：虶PS定位的绝对位置数据一致来进行相似变形以进行校正(步骤S22 第一校正单元)。在图2的例子中，移动轨迹数据校正处理21相当于将图2(c)的校正前的轨迹Lbl 修正为校正后的轨迹Lb2的处理。进而，移动轨迹数据校正处理21在此将相似变形的伸缩率与旋转角度暂时存储到RAMll等中(步骤S32)。然后，移动轨迹数据校正处理21将修正后的各地点的移动轨迹数据覆写保存到移动轨迹数据存储部22中(步骤S24)。此时，由于位置数据已经校正完毕，因此校正标志的值设为“ 0 ”。接着，自主导航数据校正处理部21确认在移动轨迹数据存储部22中是否有以相对坐标表示的虚拟的移动轨迹数据、即相对坐标标志的值为“1”的数据(步骤S25)。其结果若没有这些数据，则自主导航数据校正处理部21直接结束移动轨迹数据校正处理。另一方面，若有这些数据，则自主导航数据校正处理部21进行将以该相对坐标表示的虚拟的移动轨迹数据和绝对位置建立对应的处理、和使轨迹进行相似变形的校正处理 (第二校正单元)(步骤S26)。与绝对位置建立对应的处理是图2 (a) — (b)的从轨迹LaO向Lal变换的处理。再有，相似变形的校正处理是将图2 (d)的轨迹Lal向轨迹La2变换的处理。该相似变形的校正处理是使用步骤S23中暂时存储的伸缩率与旋转角度来执行的。而且，自主导航数据校正处理部21在针对虚拟的移动轨迹数据进行了校正处理之后，将修正后的各地点的移动轨迹数据覆写保存到移动轨迹数据存储部22中(步骤 S27)。此时，因为位置数据已经校正完毕，所以校正标志的值为“0”。还有，由于位置数据已经全部变换为绝对坐标的值，因此相对坐标标志的值为 “0”。若覆写保存了移动轨迹数据，则结束该移动轨迹数据校正处理。通过这种移动轨迹数据校正处理，可以实现参照图2(a) (d)而先说明的校正处理。变形例图6中示出移动轨迹数据的校正处理的变形例的说明图。图6(a)是表示校正前的移动轨迹数据的轨迹的图。图6(b)是表示通过基于GPS的定位而获得的绝对位置数据的轨迹的图。图6(c)是表示校正后的移动轨迹数据的轨迹的图。图6(d)是将(C)的一部分放大的图。该校正处理是在通过基于GPS的定位而获取了比2个地点还多的多个地点(定时 T6-T10的移动地点)的绝对位置数据的状况下进行该多个地点间的移动轨迹数据的校正和在该多个地点之前无法获取绝对位置的状态下获取到的移动轨迹数据的校正。在图6(a)中，虚线的轨迹Lcl是在绝对位置不明的状态下通过基于自主导航的定位而获取的移动轨迹数据的轨迹。再有，实线的轨迹Ldl是在获取了绝对位置数据后通过基于自主导航的定位而获取到的移动轨迹数据的轨迹。还有，在图6(b)、(c)中，圆记号(的中心点)是通过基于GPS的定位而获取到的绝对位置。图6的符号T0-T10表示执行定位的各定时。如图6(a)、(b)所示，由定位装置1通过自主导航连续地进行定位，而在定时 T6-T10的各移动地点通过GPS定位而获取了绝对位置数据的情况下，自主导航数据校正处理部21首先如下所述地进行多个地点间的移动轨迹数据(轨迹Ldl)的校正。也就是说，自主导航数据校正处理部21如图6(c)的校正后的轨迹Ld2所示的那样，将轨迹Ldl的终端固定在与GPS的绝对位置数据对应的地点。并且，自主导航数据校正处理部21按照轨迹Ldl的定时T6-T9的各位置数据接近通过GPS被定位的绝对位置数据的方式，进行使轨迹Ldl同样地伸缩及旋转的相似变形处理。在该相似变形处理中，并不限于使校正后的轨迹Ld2的定时T6-T9的位置数据 (相当于图6(c)的四角记号的中心点)和GPS定位的定时T6-T9的绝对位置数据(相当于图6(c)的圆记号的中心点)完全一致。因此，自主导航数据校正处理部21如在图6(d)中表示其一部分的放大图那样，计算使这些位置数据与绝对位置数据的差异向量V6-V9总体变小的伸缩率及旋转角度。具体而言，自主导航数据校正处理部21计算使差异向量V6-V9的平方总和的平均值(即相当于定时T6-T9的位置数据与绝对位置数据的均方误差(mean squared error)) 最小的伸缩率及旋转角度。另外，为了减轻该伸缩率与旋转角度的运算负荷，例如对于伸缩率而言，根据使轨迹Ld2的两端与定时T6、T10的绝对位置数据一致等的其他条件来求�。鲂嵌仁歉菔股鲜霾钜煜蛄縑6-V9的平方总和最小的条件来求取的。再有，与此相反，例如对于旋转角度而言，根据使轨迹Ld2的两端与定时T6、T10的绝对位置数据一致等的其他条件来求�。錾焖趼适歉菔股鲜霾钜煜蛄縑6-V9的平方总和最小的条件来求取的。并且，按照使以如上所述计算出的伸缩率及旋转角度进行相似变形后的轨迹Ld2 的各位置数据成为校正后的位置数据的方式，自主导航数据校正处理部21进行多个地点间的移动轨迹数据(轨迹Ldl)的校正运算。接着，自主导航数据校正处理部21进行针对在绝对位置不明的状态下获取的移动轨迹数据(轨迹Lcl)的校正处理。对于该移动轨迹数据而言，起初根据定时T6的绝对位置数据，按照追溯的方式进行从相对坐标向绝对坐标的变换，从而成为以绝对坐标表示的移动轨迹数据。并且，自主导航数据校正处理部21在针对之前的轨迹Ldl进行了相似变形和使用了相同伸缩率及旋转角度的相似变形处理的情况下，按照使该相似变形处理后的轨迹Lc2 的各位置数据成为校正后的位置数据的方式进行移动轨迹数据(轨迹Lcl)的校正运算。在此，相似变形的旋转中心设为与针对之前的轨迹Ldl进行的相似变形相同的定时TlO的地点。通过这种校正处理，在通过基于GPS的定位而求取了比2个地点还多的多个地点的绝对位置数据的情况下，可以适当地校正通过基于自主导航的定位而得到的多个地点间的移动轨迹数据、以及在此之前绝对位置不明的状态下获取的移动轨迹数据。另外，该变形例的校正处理例如适用于在通过基于GPS的定位而得到精度比规定阈值高的绝对位置数据之前，在多个地点计算出精度比该规定阈值低的绝对位置数据的情况下，利用这些精度比规定阈值还低的多个绝对位置数据来适当地校正移动轨迹数据。再有，在上述校正处理中，例如在图6的定时T8处获取了精度高的绝对位置数据的情况下，也可以以定时T8的绝对位置为旋转中心来进行轨迹Ldl、Lcl的相似变形。如上所述，根据本实施方式的定位装置1及其定位方法，对于在绝对位置不明的状态下通过基于自主导航的定位而获取的移动轨迹数据而言，在此后在多个地点获取了绝对位置数据的情况下，从相对坐标变换为绝对坐标，且针对该移动轨迹数据进行利用了多个地点的绝对位置数据的校正处理。因此，定位装置1即使对于在绝对位置不明的状态下连续地进行了基于自主导航的定位的移动路径而言，也能记录正确的移动轨迹数据。还有，根据本实施方式的定位装置1及其定位方法，首先针对被获取了绝对位置数据的多个地点间的移动轨迹数据，按照使其轨迹与绝对位置数据吻合的方式进行相似变形。并且，定位装置1按照使该相似变形后的轨迹成为校正后的数据的方式进行校正处理，接着针对在绝对位置不明的状态下获取的移动轨迹数据，以与上述相似变形相同的伸缩率及旋转角度，使轨迹相似变形，按照使该相似变形后的轨迹成为校正后的移动轨迹数据的方式进行校正处理。因此，定位装置1在基于自主导航的定位中产生了一样的误差的情况下，即使针对在开始位置不明的状态下获取的移动轨迹数据，也能适当地除去该误差从而获得正确的移动轨迹数据。再有，根据本实施方式的定位装置1及其定位方法，在对移动轨迹数据进行校正之际，在通过基于GPS的定位而获取了比2个地点还多的多个地点的绝对位置数据的情况下，按照移动轨迹数据的对应地点的数据接近绝对位置数据的方式，具体是按照这些数据的均方误差(mean squared error)最小的方式来求取相似变形的伸缩率与旋转角度的任一个或者双方。因此，即使在上述情况下，也能够适当地将移动轨迹数据校正为正确的值。另外，本发明并未限于上述实施方式，能够进行各种各样的变更。例如，本发明在上述实施方式中虽然示出在绝对位置不明的状态下进行了基于自主导航的定位的情况下设定虚拟的开始地点的位置数据并根据相对坐标来制作移动轨迹数据的例子，但是也可以不使用相对坐标，而是记录通过基于自主导航的定位而测量到的连续的相对位置数据。而且，接着在通过基于GPS的定位而获取了绝对位置数据的情况下，可以按照追溯的方式将该连续的相对位置数据和绝对位置建立对应，以变换为用绝对坐标来表示的连续的位置数据。再有，本发明在上述实施方式中虽然示出作为移动轨迹数据的校正处理采用按照与基于GPS的定位结果的绝对位置数据吻合的方式使与移动轨迹数据对应的轨迹同样地伸缩及旋转的校正内容的例子，但校正处理的内容也能适用各种形态。本发明例如可以采用以下内容的校正处理在随着移动距离的增加以前进方向为基准而积累了一定的误差的情况下，进行在本次的基于GPS的定位地点所测量的误差除以沿着自上一次的基于GPS的定位地点开始的移动路径的移动距离的运算，将每单位移动距离的误差作为校正参数来求�。菀贫嗬朐谧陨弦淮蔚幕贕PS的定位地点开始的移动轨迹数据中附加该误差，然后删除该误差。该情况下，即使针对在绝对位置不明的状态下通过基于自主导航的定位而获取的移动轨迹数据，也可以使用上述校正处理的校正参数同样地进行校正处理。还有，本发明虽然在上述实施方式中示出作为第一定位单元的定位而采用了基于 GPS的定位的例子，但同样也可以适用利用了其他定位卫星的定位。
再有，本发明虽然示出作为第二定位单元的定位而使用3轴地磁传感器与3轴加速度传感器来进行步行体的定位的例子，但是例如也可以采用通过车轮的旋转检测以及陀螺仪传感器的旋转角的检测来测量车辆的移动量与移动方向，以进行定位的形态等，进行各种各样的变更。此外，在实施方式中示出的详细部位构成及详细方法在不脱离发明主旨的范围内能够适当地进行变更。
权利要求
1.一种定位装置，其特征在于，具备第一定位单元，其以规定的时间间隔接收定位卫星的信号来对自己的当前位置进行定位，以获取绝对位置数据；第二定位单元，其连续地检测自己的动作与行进方位，获取相对位置数据； 轨迹数据获取单元，其根据由所述第一定位单元获取到的绝对位置数据和由所述第二定位单元获取到的相对位置数据，来获取沿着自己的移动轨迹的一系列轨迹数据；轨迹数据校正单元，其基于该多个绝对位置数据，对包含所述第一定位单元的规定的时间间隔的多个定位定时的定位期间所对应的所述一系列轨迹数据的一部分进行校正； 第一判断单元，其判断在第一定位期间内是否获取了多个绝对位置数据；和第二判断单元，其判断在所述第一定位期间以外的第二定位期间内是否获取了多个绝对位置数据，所述轨迹数据校正单元包括参数生成单元，其在由所述第一判断单元判断为在所述第一定位期间内并未获取多个绝对位置数据且由所述第二判断单元判断为在所述第二定位期间内已获取到多个绝对位置数据的情况下，生成基于多个绝对位置数据对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正后的校正参数；以及参数校正单元，其基于由所述参数生成单元所生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述第一判断单元判断在所述第一定位期间的两端的定时处是否获取到绝对位置数据，所述第二判断单元判断在所述第二定位期间的两端的定时处是否获取到绝对位置数据，所述轨迹数据校正单元包括第一校正单元，其在由所述第一判断单元判断为获取了绝对位置数据的情况下，进行使所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分按照与该绝对位置数据吻合的方式同样地伸缩及旋转的相似变形处理；以及第二校正单元，其具备所述参数生成单元以及所述参数校正单元， 在所述参数生成单元中，在由所述第一判断单元判断为并未获取到绝对位置数据且由所述第二判断单元判断为已获取到绝对位置数据的情况下，作为校正参数，生成对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行基于所述第一校正单元的相似变形处理时的伸缩率及旋转角度，在所述参数校正单元中，基于由所述参数生成单元所生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，在由所述第一判断单元判断为在包含所述第一定位期间的两端的3个以上定时处获取了绝对位置数据的情况下，所述第一校正单元决定所述相似变形处理的伸缩率及旋转角度的任一方或双方，以缩小在所述3个以上定时处获取到的绝对位置数据和所述相似变形处理后的一系列轨迹数据之间的各个差。
4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述第一校正单元按照使在所述3个以上定时处获取到的绝对位置数据和所述相似变形处理后的一系列数据之间的均方误差最小的方式，决定所述相似变形处理的伸缩率及旋转角度的任一方或双方。
5.一种定位方法，其特征在于，包括第一定位步骤，以规定的时间间隔接收定位卫星的信号来对自己的当前位置进行定位，以获取绝对位置数据；第二定位步骤，连续地检测自己的动作与行进方位，以获取相对位置数据； 轨迹数据获取步骤，根据通过所述第一定位步骤获取到的绝对位置数据和通过所述第二定位步骤获取到的相对位置数据，来获取沿着自己的移动轨迹的一系列轨迹数据；轨迹数据校正步骤，基于以所述第一定位步骤的规定的时间间隔而被定位的多个绝对位置数据，对与该多个绝对位置数据的定位期间对应的所述一系列轨迹数据的一部分进行校正；第一判断步骤，判断在第一定位期间内是否获取了多个绝对位置数据；和第二判断步骤，判断在所述第一定位期间以外的第二定位期间内是否获取了多个绝对位置数据，所述轨迹数据校正步骤包括参数生成步骤，在由所述第一判断步骤判断为在所述第一定位期间内并未获取多个绝对位置数据且由所述第二判断步骤判断为在所述第二定位期间内已获取到多个绝对位置数据的情况下，生成基于多个绝对位置数据对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正后的校正参数；以及参数校正步骤，基于由所述参数生成步骤所生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述第一判断步骤判断在所述第一定位期间的两端的定时处是否获取到绝对位置数据，所述第二判断步骤判断在所述第二定位期间的两端的定时处是否获取到绝对位置数据，所述轨迹数据校正步骤包括第一校正步骤，在由所述第一判断步骤判断为获取了绝对位置数据的情况下，进行使所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分按照与该绝对位置数据吻合的方式同样地伸缩及旋转的相似变形处理；以及第二校正步骤，其包括所述参数生成步骤以及所述参数校正步骤， 在所述参数生成步骤中，在由所述第一判断步骤判断为并未获取到绝对位置数据且由所述第二判断步骤判断为已获取到绝对位置数据的情况下，作为校正参数，生成对所述第二定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行基于所述第一校正单元的相似变形处理时的伸缩率及旋转角度，在所述参数校正步骤中，基于由所述参数生成步骤生成的所述校正参数，对所述第一定位期间内的一系列轨迹数据的一部分进行校正。
7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述第一校正步骤，在由所述第一判断步骤判断为在包含所述第一定位期间的两端的 3个以上定时处获取了绝对位置数据的情况下，决定所述相似变形处理的伸缩率及旋转角度的任一方或双方，以缩小在所述3个以上定时处获取到的绝对位置数据和所述相似变形处理后的一系列轨迹数据之间的各个差。
8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，所述第一校正步骤按照使在所述3个以上定时处获取到的绝对位置数据和所述相似变形处理后的一系列数据之间的均方误差最小的方式，来决定所述相似变形处理的伸缩率及旋转角度的任一方或双方。
全文摘要
本发明提供一种定位装置及定位方法。其中该定位装置在无法获取绝对位置的状态下通过自主导航的定位单元来获取连续的相对位置数据，然后通过定位卫星获取了多个地点的绝对位置数据的情况下，基于所获取到的绝对位置数据，将与绝对位置数据对应的连续的相对位置数据分别和绝对位置建立对应并进行校正，进而使用与该校正相同的参数，对无法获取绝对位置的状态下获取到的相对位置数据进行校正。
文档编号G01S19/42GK102538780SQ20111038504
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月28日 优先权日2010年12月8日
发明者三本木正雄 申请人:卡西欧计算机株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
