方向估计设备、方向估计系统和估计方向的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及方向估计设备、方向估计系统和估计方向的方法。
【背景技术】
[0002]传统上，已知用于行人的惯性导航技术(行人航位推算(PDR))，其中行人佩戴集成了三轴加速度传感器、三轴地磁场传感器等的惯性设备，并且通过惯性设备的计算来检测行人的位置和方向(例如，参见专利文献I至4)。
[0003]专利文献I描述的技术是这样的用于行人的惯性导航技术:其中以合成方式组合三轴加速度传感器和三轴地磁场传感器，并且其根据基于地磁场的方向信息确定行人的行进方向(方向)。因此，在室内环境中，存在这样的问题:受由于环境磁场的扰动而导致的干扰的影响，方向检测精度劣化(尤其，在具有钢筋混凝土结构的建筑物内，影响显著)。
[0004]同时，在专利文献2至4中描述的用于行人的惯性导航技术除了三轴加速度传感器和三轴地磁场传感器还使用三轴陀螺仪(角速度)传感器。因此，例如，检测基于用作参考值的地磁场的环境磁场的扰动，并且当确定所检测的地磁场不可靠时，进行切换到仅用检测角速度的陀螺仪传感器的方向检测。因此，可以抑制由于环境磁场的扰动的干扰的影响所导致的方向检测精度的劣化。
[0005]然而，在仅用陀螺仪传感器的方向检测中，由于作为陀螺仪传感器独特的问题的零点偏移(陀螺仪漂移)的改变、噪声和积分误差的累积，在姿态角估计信息(四元数和欧拉角)中累积估计误差。当地磁场不可靠时，通过加速度传感器的观测解决围绕滚动/俯仰角的估计误差。然而，不能解决围绕偏转角(方向)的误差，因为不能获得作为要测量的目标的传感器信息。因此，存在这样的问题:不能校正方向的误差，并且方向检测精度随时间劣化，直到检测到具有高可靠度的地磁场为止。
[0006]有鉴于上述，需要提供一种方向估计设备、方向估计系统和估计方向的方法，其能够改进室内环境中的方向检测精度。
【发明内容】
[0007]—种估计指示用户的身体的方向的用户方向的方向估计设备。所述方向估计设备包括:存储单元，存储指示预先确定为当用户用特定姿态操作输入设备时的用户方向的方向的方向信息；检测单元，检测用户处于所述特定姿态；以及估计单元，基于当用户已经被检测为处于所述特定姿态时的方向信息，估计用户方向。
【附图说明】
[0008]图1是图示方向估计系统的示意配置的配置图。
[0009]图2是图示第一实施例的方向估计设备的功能配置示例的框图。
[0010]图3是图示方向估计设备的存储单元中存储的用户信息的示例的图。
[0011]图4是图示方向估计设备的存储单元中存储的设备信息的示例的图。
[0012]图5是图示方向估计设备的存储单元中存储的方向/位置信息的示例的图。
[0013]图6A和6B是描述从键盘的操作状态确定用户的姿态的方法的图。
[0014]图7是图示通信终端的功能配置示例的框图。
[0015]图8是图示第一实施例的方向估计系统的操作的序列图。
[0016]图9是图示校正由通信终端检测的用户方向的状态的示意图。
[0017]图10是图示当方向估计设备实现作为设备的一个功能时的方向估计系统的操作的序列图。
[0018]图11是图示第二实施例的方向估计设备的功能配置示例的框图。
[0019]图12是图示第二实施例的方向估计系统的操作的序列图。
[0020]图13是图示校正由通信终端检测的用户方向的状态的示意图。
[0021 ]图14是图示方向估计设备的硬件配置示例的框图。
【具体实施方式】
[0022]这里将参照附图描述本发明实施例。实施例的方向估计设备估计指示用户的身体的方向的用户方向(用户的身体面对的方向)。用户方向可以是可通过北、南、东和西表示的绝对方向，或可以是相对于预先确定的参考方向的相对方向(角度等)。此外，实施例的方向估计设备可以与用户方向一起估计用户位置。用户位置可以是可通过地理坐标表示的绝对位置，或可以是相对于预先确定的参考位置的相对位置(米，等)。
[0023]实施例的方向估计设备存储指示预先确定为当用户用特定姿态操作预定输入设备时的用户方向的方向的方向信息。此外，实施例的方向估计设备存储指示预先确定为当用户用特定姿态操作预定输入设备时的用户位置的位置的位置信息。因此，当已经检测到用户正用特定姿态操作预定输入设备时，实施例的方向估计设备基于所存储的方向信息估计用户方向，并基于所存储的位置信息估计用户位置。
[0024]预定输入设备的示例包括例如由用户使用的个人计算机的键盘。键盘是由用户用双手操作的输入设备，其中在用户自然用双手操作键盘并执行输入的场景下(在对用户的负担低并且可操作度高的状态下)用户方向和用户位置在一定程度上是固定的。可以预先用验证试验对于每个输入设备获得当用户用特定姿态操作预定输入单元(诸如用双手操作键盘)时的用户方向和位置，并且可以将其存储在数据库中。因此，例如，当已经确定用户正用特定姿态操作预定输入设备时，方向估计设备可通过参考预先创建的数据库估计此时的用户方向和位置。
[0025]由实施例的方向估计设备估计的用户方向和位置可以发送到独立检测用户方向和位置的通信终端，并且可用于校正由通信终端独立检测的用户方向和位置。通信终端的示例包括例如由用户拥有(携带)的定位终端(小的室内定位设备，其中合并了加速度/陀螺仪/地磁场传感器和通过用于行人的惯性导航技术(PDR)的用户方向/位置检测功能)。定位终端具有这样的问题:当定位终端长时间用于室内环境时，尤其累积方向估计误差，并且方向检测精度劣化。因此，基于由实施例的方向估计设备估计的用户方向，校正由定位终端独立检测的用户方向。因此，可以改进方向检测精度。
[0026]可以通过识别正操作预定输入设备的用户而识别作为实施例的方向估计设备估计的用户方向和位置发送的目的地的通信终端(由用户拥有)。例如，当预定输入设备是个人计算机的键盘时，可以从当用户执行登陆操作时输入的登陆信息识别正操作键盘的用户。然后，与用户相关联的通信终端可以被识别为由实施例的方向估计设备估计的用户方向和位置所发送至的目的地。可以仅仅创建用户与通信终端之间的对应关系并将其预先存储为信息。
[0027]实施例的方向估计设备可以实现为包括预定输入设备的设备，或通信连接至由用户拥有的通信终端的服务器设备。此外，实施例的方向估计设备可实现为包括预定输入设备的设备(例如，个人计算机)的一个功能。以下，将描述将实施例的方向估计设备实现为服务器设备的示例。
[0028](第一实施例)
[0029]图1是图示包括第一实施例的方向估计设备100的方向估计系统的示意性配置的配置图。如图1所示，方向估计系统包括:配置为网络上的服务器设备的方向估计设备100、例如通过网络电缆通信连接至方向估计设备100的多个设备200_1、200_2，…，200_n(n是任意自然数)、以及通过例如无线LAN通信连接至方向估计设备100的多个通信终端300j、300_2 ,..., 300_n。注意，多个设备200_1、200_2，…，200_11与方向估计设备100之间的连接不限于通过网络电缆的有线连接，并且可以是例如通过使用无线LAN等的无线通信的连接。
[0030]多个设备200_1、200_2，…，200_n包括由用户分别操作的输入设备210_1、210_2，…，210_n。以下，多个设备200_1、200_2，…，200_n统称为设备200，并且各个设备200的输入设备210_1、210_2，…，210_11统称为输入设备210。输入设备210由用户以特定姿态操作，并且以有线或无线方式连接至设备200的主体。注意，存在多个输入设备210连接至一个设备200的情况。
[OO31 ]设备200的示例例如包括个人计算机。输入设备210的示例例如包括连接至个人计算机的主体的键盘。注意，设备200和输入设备210不限于个人计算机和键盘。可以使用任何设备作为设备200和输入设备210，假设当自然操作输入设备210时(在对用户的负担低并且可操作度高的状态下)用户用特定姿态利用该设备。
[0032]多个通信终端300_1、300_2，…，300_n是由各个用户拥有的终端，并且是独立检测用户方向和位置的定位终端。以下，多个通信终端300_1、300_2 ,..., 300_11统称为通信终端300。注意，下面将描述通信终端300的特定配置示例的细节。