定位设备、定位方法和程序技术

该技术涉及使用加速度传感器和角速度传感器执行精确定位的定位设备、定位方法和程序。基于由检测装置的加速度的加速度传感器检测到的加速度和由检测装置的角速度的角速度传感器检测到的角速度，根据机器学习模型估计指示装置的运动量和运动方向的运动矢量。对所估计的运动矢量进行积分并计算装置的绝对位置。该技术可以应用于例如用于测量行人等的位置的定位设备。置的定位设备。置的定位设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定位设备、定位方法和程序


[0001]本技术涉及定位设备、定位方法和程序，并且尤其涉及使用加速度传感器和角速度传感器来测量测量对象(诸如，行人)的位置的定位设备、定位方法和程序。

技术介绍

[0002]已知行人航位推算(Pedestrian dead reckoning，PDR)是用于使用加速度传感器和角速度传感器来测量行人的位置的技术。
[0003]作为使用PDR技术的航位推算设备，专利文献1公开了预先获得行人的平均步幅长度，并且基于从测量数据检测到的行人的步数和平均步幅长度来计算行人行进的距离。
[0004]此外，专利文献2公开了当从使用例如全球定位系统(GPS)执行的其他定位切换到使用PDR执行的定位时，获取根据通过执行其他定位获得的定位结果计算的较少误差的参考位置和运动方向；并且基于所获取的参考位置和运动方向开始使用PDR执行定位。
[0005]此外，专利文献3公开了用于根据使用加速度传感器、地磁传感器和GPS定位获得的数据来估计运动方向的技术。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利申请公开第2016-218026号
[0009]专利文献2：日本专利申请公开第2017-111098号
[0010]专利文献3：日本专利申请公开第2018-54414号

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]要求使用加速度传感器和角速度传感器以高精度执行定位。
[0013]鉴于上述情况，已经实现了本技术，并且具体地，本技术的目的是使得可以使用加速度传感器和角速度传感器以高精度执行定位。
[0014]问题的解决方案
[0015]本技术的一个方面的定位设备或程序，该定位设备包括：运动矢量估计器，其基于装置的加速度和装置的角速度使用机器学习模型来估计运动矢量，该运动矢量指示装置的运动量和运动方向，加速度由用于检测加速度的加速度传感器检测，角速度由用于检测角速度的角速度传感器检测；以及积分部，其对运动矢量进行积分并计算装置的相对位置，该程序使计算机用作定位设备。
[0016]本技术的一个方面的定位方法，该定位方法包括：由包括在定位设备中的运动矢量估计器基于装置的加速度和装置的角速度使用机器学习模型来估计运动矢量，该运动矢量指示装置的运动量和运动方向，加速度由用于检测加速度的加速度传感器检测，角速度由用于检测角速度的角速度传感器检测；并且由包括在定位设备中的积分部对运动矢量进行积分并计算装置的相对位置。
[0017]在本技术的一个方面的定位设备、定位方法和程序中，基于装置的加速度和装置的角速度使用机器学习模型来估计运动矢量，该运动矢量指示装置的运动量和运动方向，加速度由用于检测加速度的加速度传感器检测，角速度由用于检测角速度的角速度传感器检测。然后，对运动矢量进行积分并计算装置的相对位置。
附图说明
[0018][图1]示出了根据本技术的定位方法的概要。
[0019][图2]是应用本技术的定位设备的实施例的配置示例的框图。
[0020][图3]示出了装置坐标系和世界坐标系。
[0021][图4]是描述由坐标转换器执行的处理的内容的示图。
[0022][图5]是描述由积分部执行的处理的内容的示图。
[0023][图6]是描述由获得绝对位置的PDR部执行的处理的内容的示图。
[0024][图7]示出了显示使用世界坐标系的坐标值生成的轨迹数据的示例。
[0025][图8]是示出由定位设备执行的处理的示例的流程图。
[0026][图9]是用于生成机器学习模型的模型发生器和数据收集器的配置示例的框图。
[0027][图10]是示出由模型发生器和数据收集器执行的处理的示例的流程图。
[0028][图11]是描述机器学习模型的输入/输出模式的示图。
[0029][图12]是描述机器学习模型的输入/输出模式的示图。
[0030][图13]是描述机器学习模型的输入/输出模式的示图。
[0031][图14]示出了应用本技术的根据本实施例的定位设备与比较设备之间的定位数据的误差的评价。
[0032][图15]示出了应用本技术的根据本实施例的定位设备与比较设备之间的定位数据的误差的评价。
[0033][图16]示出了在由比较设备执行的运动量或运动方向的检测中引起误差并且可以由本技术以足够的精度来处理的因素。
[0034][图17]示出了引起运动量的误差的因素。
[0035][图18]示出了引起运动方向的误差的因素。
[0036][图19]是描述当使用步数和步幅长度来估计运动量时附接有传感器的身体部位之间的难度差异的示图。
[0037][图20]是描述应用本技术的定位设备与比较设备之间的运动矢量的误差差异的示图。
[0038][图21]是描述应用本技术的定位设备与比较设备之间的运动矢量的误差差异的示图。
[0039][图22]示出了设施中的地磁干扰。
[0040][图23]示出了设施中的地磁干扰。
[0041][图24]是使用程序执行一系列处理的计算机的硬件的配置示例的框图。
具体实施方式
[0042]下面，将参考附图描述本技术的实施例。
[0043]《应用本技术的定位设备的概要》
[0044]如专利文献1所公开的，当使用PDR时，检测行人的步数，并且基于步数和步幅长度来估计运动距离。
[0045]然而，步幅长度根据个体或根据行走情况(诸如，走动运动和行走地方)而变化。步幅长度的变化引起运动量的误差，并且这导致定位精度的降低。
[0046]在专利文献1中，针对每个行人测量平均步幅长度，并且使用所测量的平均步幅长度来计算运动量。因此，减少了由于个体之间的步幅长度的差异而引起的运动量的误差。
[0047]然而，如果行走条件(诸如，如何行走和行走地方)存在差异，则同一个体的步幅长度将存在差异。因此，难以提高各种行走条件下的定位精度。
[0048]此外，专利文献2所公开的技术实现了在开始定位时关于行人的位置和运动方向的精度的提高。然而，该技术没有实现随后使用加速度传感器和角速度传感器执行的定位精度的提高。
[0049]此外，专利文献3所公开的技术是用于使用利用GPS执行的定位结果来估计运动方向的技术，并且由于需要使用GPS执行定位，因此其不同于用于使用加速度传感器和角速度传感器执行定位的技术。
[0050]图1示出了应用本技术的定位方法的概要。
[0051]参考图1描述的定位方法是这样的示例，其中，定位对象是行人，并且应用本技术的定位设备10包括在由行人持有(携带)的智能电话20中，或者作为专用设备22附接到可穿戴物品，诸如，行人戴的帽子。注意，定位设备10可以安装在或内置在由不打算行走的对象持有的设备上，诸如，用于例如虚拟现实(VR)、增强现实(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种定位设备，包括：运动矢量估计器，基于装置的加速度和所述装置的角速度使用机器学习模型来估计运动矢量，所述运动矢量指示所述装置的运动量和运动方向，所述加速度由用于检测所述加速度的加速度传感器检测，所述角速度由用于检测所述角速度的角速度传感器检测；以及积分部，对所述运动矢量进行积分并计算所述装置的相对位置。2.根据权利要求1所述的定位设备，其中，基于由所述加速度传感器检测到的所述加速度和由所述角速度传感器检测到的所述角速度，所述运动矢量估计器使用所述机器学习模型来估计指示所述运动量和所述运动方向并且由固定到所述装置的装置坐标系表示的所述运动矢量。3.根据权利要求2所述的定位设备，还包括：转换器，将由所述装置坐标系表示并由所述运动矢量估计器估计的所述运动矢量转换为世界坐标系中的运动矢量，所述世界坐标系固定在真实空间中，其中，所述积分部对通过由所述转换器执行的转换获得的所述世界坐标系中的所述运动矢量进行积分，并且计算所述装置相对于所述真实空间中的指定参考位置的相对位置。4.根据权利要求3所述的定位设备，还包括：姿态估计器，检测所述装置在所述世界坐标系中的姿态，其中，基于由所述姿态估计器检测到的所述姿态，所述转换器将由所述运动矢量估计器估计的所述运动矢量转换为所述世界坐标系中的所述运动矢量。5.根据权利要求4所述的定位设备，还包括：地磁传感器，检测所述装置坐标系中的地磁方向，其中，所述姿态估计器基于由所述地磁传感器检测到的所述地磁方向来检测所述装置的所述姿态。6.根据权利要求5所述的定位设备，其中，所述姿态估计器基于由所述地磁传感器在多个地方分别检测到的所述地磁方向的平均方向来检测所述装置的所述姿态。7.根据权利要求6所述的定位设备，其中，所述姿态估计器基于在彼此间隔不小于指定距离的距离的所述多个地方分别检测到的所述地磁方向的平均方向来检测所述装置的所述姿态。8.根据权利要求3所述的定位设备，还包括：绝对位置获得部，基于所述装置相对于所述参考位置的相对位置来计算所述装置的绝对位置，所述相对位置由所述积分部计算，所述绝对位置是相对于所述真实空间坐标值预先确定的绝对坐标系中的位置，所述绝对位置是所述真实空间中对应于所述相对位置的位置。9.根据权利要求8所述的定位设备，还包括：外部传感器，获取所述装置在所述绝对坐标系中的所述绝对位置，其中，所述绝对位置获得部基于由所述外部传感器获取的所述装置的绝对位置来设置所述绝对坐标系中的参考位置，并且基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻井崇纮，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：