JP2016017879A - Positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動物体に搭載され、移動物体と複数の対象物体との相対位置に基づいて移動物体の位置を測位する技術に関する。 The present invention relates to a technique that is mounted on a moving object and measures the position of the moving object based on the relative positions of the moving object and a plurality of target objects.
移動物体の位置を測位する測位装置として、GPSを用いて測位衛星の位置情報、ならびに移動物体と測位衛星との距離に基づいて移動物体の位置を測位する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a positioning device that measures the position of a moving object, a technique for positioning the position of a moving object based on the position information of the positioning satellite and the distance between the moving object and the positioning satellite using GPS is known (for example, patents). Reference 1).
特許文献1では、最小二乗法で移動物体の位置を求めるときに使用する重み付け行列の成分の値を、移動物体が停止している状態で測位衛星毎に算出した距離の誤差の標準偏差に基づいて設定する。そして、移動物体が停止状態から移動を開始すると、停止状態で設定した重み付け行列を移動物体の位置の測位に使用している。 In Patent Document 1, the value of a weighting matrix component used when obtaining the position of a moving object by the least square method is based on the standard deviation of the distance error calculated for each positioning satellite while the moving object is stopped. To set. When the moving object starts moving from the stopped state, the weighting matrix set in the stopped state is used for positioning the position of the moving object.
特許文献1のように測位衛星の位置情報、ならびに移動物体と測位衛星との距離に基づいて移動物体の位置を測位する場合、移動物体の停止中と移動中とで測位衛星と移動物体との距離に対してその変化量は非常に小さい。したがって、移動物体が停止している状態で測位衛星毎に算出した距離の誤差の標準偏差に基づいて設定した重み付け行列を用いて移動中の移動物体の位置を測位しても、測位精度を確保することはできるかも知れない。 When the position of the moving object is measured based on the position information of the positioning satellite and the distance between the moving object and the positioning satellite as in Patent Document 1, the positioning satellite and the moving object are stopped when the moving object is stopped and moving. The amount of change with respect to distance is very small. Therefore, positioning accuracy is ensured even if the position of the moving object is measured using the weighting matrix set based on the standard deviation of the distance error calculated for each positioning satellite while the moving object is stopped. You might be able to do that.
特許文献1のように測位衛星を利用して移動物体の位置を測位する技術はトンネル、地下駐車場、都市部等の測位衛星を使用できない環境では効果が得られないため、移動物体と地上の対象物体との相対位置を対象物体に探査波を照射して測定し、対象物体の位置情報、ならびに移動物体と対象物体との相対位置に基づいて移動物体の位置を測位することが考えられる。 Since the technique of positioning the position of a moving object using a positioning satellite as in Patent Document 1 is not effective in an environment where a positioning satellite such as a tunnel, an underground parking lot, or an urban area cannot be used, the moving object and the ground It is conceivable that the relative position with the target object is measured by irradiating the target object with the exploration wave, and the position of the moving object is measured based on the position information of the target object and the relative position between the moving object and the target object.
ここで、移動物体と対象物体との相対位置は、移動物体と対象物体との距離、ならびに移動物体と対象物体とにおいて一方に対する他方の方向を表わしている。
移動物体と対象物体との相対位置を探査波により測定する場合、移動物体の移動にしたがい移動物体と対象物体との相対位置は変化する。そして、移動物体と対象物体との相対位置に相当し相対位置を測定するための測定値に応じて、それぞれの相対位置の誤差の標準偏差は変動する。
Here, the relative position between the moving object and the target object represents the distance between the moving object and the target object, and the other direction relative to one of the moving object and the target object.
When the relative position between the moving object and the target object is measured by the exploration wave, the relative position between the moving object and the target object changes according to the movement of the moving object. The standard deviation of the relative position error varies depending on the measurement value for measuring the relative position, which corresponds to the relative position between the moving object and the target object.
したがって、特許文献1のように、移動物体が停止している状態で設定した重み付け行列を用いて移動中の移動物体の位置を測位する技術を、移動物体と対象物体との相対位置が移動物体の移動にしたがって変化する環境で行われる測位に適用しても、移動物体の位置を高精度に測位することは困難である。 Therefore, as in Patent Document 1, a technique for positioning the position of a moving object using a weighting matrix set in a state where the moving object is stopped is used, and the relative position between the moving object and the target object is determined as a moving object. It is difficult to measure the position of a moving object with high accuracy even if it is applied to positioning performed in an environment that changes according to the movement of the moving object.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、移動物体と対象物体との相対位置に応じて移動物体の位置を高精度に測位する測位装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a positioning device that accurately measures the position of a moving object according to the relative position between the moving object and the target object.
本発明の測位装置は、移動物体に搭載され移動物体の位置を測位する測位装置であって、測距手段と、誤差設定手段と、重み付け手段と、測位手段と、を備える。
測距手段は探査波を照射し複数の対象物体から反射される反射波に基づいて移動物体と複数の対象物体との相対位置を測定し、誤差設定手段は測距手段が測定する相対位置に相当する測定値に応じてそれぞれの相対位置の誤差の分散を設定する。
The positioning device of the present invention is a positioning device that is mounted on a moving object and measures the position of the moving object, and includes a distance measuring means, an error setting means, a weighting means, and a positioning means.
The ranging means measures the relative position between the moving object and the plurality of target objects based on the reflected waves reflected from the plurality of target objects by irradiating the exploration wave, and the error setting means is set to the relative position measured by the ranging means. The variance of each relative position error is set according to the corresponding measurement value.
重み付け手段は、複数の測位パラメータのうち相対位置に相当する測定値に基づいて設定される測位パラメータの重みを誤差設定手段が設定する分散に基づいて設定する。測位手段は、重み付け手段が重み付けした測位パラメータに基づいて移動物体の位置を測位する。 The weighting means sets the weight of the positioning parameter set based on the measurement value corresponding to the relative position among the plurality of positioning parameters based on the variance set by the error setting means. The positioning means measures the position of the moving object based on the positioning parameter weighted by the weighting means.
この構成によれば、重み付けされる測位パラメータのうち相対位置に相当する測定値に基づいて設定される測位パラメータを、移動物体と対象物体との相対位置に相当する測定値に応じて設定される分散に基づいて重み付けする。したがって、移動物体と対象物体との相対位置に応じて重み付けされた測位パラメータにより、移動物体の位置を高精度に測位できる。 According to this configuration, the positioning parameter set based on the measurement value corresponding to the relative position among the weighted positioning parameters is set according to the measurement value corresponding to the relative position between the moving object and the target object. Weight based on variance. Therefore, the position of the moving object can be measured with high accuracy by using the positioning parameter weighted according to the relative position between the moving object and the target object.
尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.
以下、本発明が適用された実施形態を図に基づいて説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す測位システム2は、測位装置10と通信装置30とを備えている。図2に示すように、測位装置10は車両100に搭載されている。対象物体である通信装置30は道路110の路側または建物等に設置されている。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
A
測位装置10は、発光部12と、受光部14と、位置取得部16と、測距部18と、測位処理部20とを備えている。
発光部12は、車両100の前方を中心とする所定の角度範囲で、予め設定された発光周期毎に探査波としてレーザ光を周期的に発光する。受光部14は、発光部12が発光するレーザ光に対する反射波である反射光、ならびに通信装置30から光無線通信により送信される情報光を受光し、受光した光の強度を表わす受光信号を出力する。通信装置30から送信される情報光には、通信装置30の位置を緯度経度で表わす位置信号が含まれている。
The
The
位置取得部16は、受光部14が出力する受光信号に通信装置30の位置情報として位置を表わす位置信号が含まれている場合、受光信号に含まれる位置信号から通信装置30の位置を取得する。
The
測距部18は、受光部14が出力する受光信号に通信装置30の位置を表わす位置信号が含まれていない場合、受光部14が受光した光は発光部12が発光したレーザ光の反射光であると判断する。
When the light receiving signal output from the
そして、測距部18は、受光部14が位置信号を含む情報光を受光する前に受光する最新の反射光と、この反射光に対応して発光部12から発光したレーザ光との時間差を測定し、この時間差に基づいて車両100と2個の通信装置30との距離d1、d2を測定する。
Then, the
発光部12がレーザ光を発光してから受光部14が反射光を受光するまでの経過時間は、車両100と2個の通信装置30とのそれぞれの距離d1、d2に相当しており、距離d1、d2を測定するための測定値である。
The elapsed time from when the
時間以外に、発光部12が発光するレーザ光と受光部14が受光する反射光との位相差、あるいは発光部12が発光するレーザ光と受光部14が受光する反射光との強度の差である光度差を測定値として距離d1、d2を測定してもよい。
In addition to the time, the phase difference between the laser light emitted by the
さらに、測距部18は、受光部14が受光するレーザ光の反射光の方向に基づき、車両100を基準とした2個の通信装置30の方向を測定する。
例えば、測距部18は、発光部12がレーザ光を発光し所定の回転角速度で前述した所定の角度範囲の探査を開始してから、受光部14が反射光を受光するまでの経過時間を測定する。この経過時間に基づいて受光部14が受光する反射光の方向が分かるので、反射光の方向に基づき、測距部18は、車両100を基準とした2個の通信装置30の方向を測定する。
Further, the
For example, the
発光部12がレーザ光を発光して所定の回転角速度で探査を開始してから受光部14が反射光を受光するまでの経過時間は、車両100を基準とした2個の通信装置30の方向を測定するための測定値である。
The elapsed time from when the
ここで、車両100と各通信装置30との距離、ならびに車両100を基準とした各通信装置30の方向は、車両100と各通信装置30との相対位置を表わしている。
測位処理部20は、測距部18が測定した車両100を基準とした2個の通信装置30の方向に基づき、車両100に対して2個の通信装置30が形成する角度θを算出する。さらに、測位処理部20、位置取得部16が取得する2個の通信装置30の位置に基づき、2個の通信装置30同士の距離d12を算出する。
Here, the distance between the
The
測位処理部20は、2個の通信装置30の位置と、車両100と2個の通信装置30との距離d1、d2と、車両100に対して2個の通信装置30が形成する角度θと、2個の通信装置30同士の距離d12とに基づき、車両100の位置を測位する。測位処理の詳細については後述する。
The
通信装置30は、受光部32と、測距光検出部34と、送信制御部36と、通信情報生成部38と、発光部40とを備えている。
受光部32は、測位装置10が発光するレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度に応じた受光信号を出力する。
The
The
測距光検出部34は、受光部32が出力する受光信号のレベルが基準強度以上になると、通信装置30が測位装置10からレーザ光を受光したことを表わすレーザ光検出信号を出力する。ここで、基準強度とは、通信装置30が測位装置10から受光するレーザ光の最低受光レベルとして予め設定された強度である。
When the level of the light reception signal output from the
送信制御部36は、測距光検出部34がレーザ光検出信号を出力すると、通信情報生成部38にトリガ信号を出力する。通信情報生成部38は送信制御部36からトリガ信号を受信すると、予め記憶されている通信装置30の緯度経度を表わす位置信号を含む通信情報を生成し、発光部40から赤外線等の情報光として送信させる。
The
[1−2.処理]
次に、測位装置10が実行する処理について図3〜図5のフローチャートに基づいて説明する。図3〜図5において「S」はステップを表わしている。
[1-2. processing]
Next, processing executed by the
(メイン処理)
図3のフローチャートは所定時間間隔で実行される。S400において測距部18は、発光部12から発光するレーザ光と、レーザ光に対して通信装置30から反射される反射光とに基づいて測距処理を実行する。測距処理では、車両100と通信装置30との距離と、車両100を基準とした通信装置30の方向とを測定する。S400の測距処理の詳細については図4のフローチャートに基づいて後述する。
(Main process)
The flowchart of FIG. 3 is executed at predetermined time intervals. In S400, the
S402において位置取得部16は、通信装置30から送信される情報光に含まれる位置信号から、通信装置30の位置を緯度経度が表わす絶対位置として取得する。
S404において測位処理部20は、S400の測距処理の実行結果と、S402で取得する位置とに基づいて、車両100の位置を測位する。S404の測位処理の詳細については図5に基づいて後述する。
In S <b> 402, the
In S404, the
(測距処理)
測距部18は、図4のS410において発光部12がレーザ光を発光すると、発光してからの経過時間の計測を開始する(S412)。
(Ranging process)
When the
発光部12が発光したレーザ光の反射光を受光部14が受光すると(S414:Yes)、測距部18は経過時間の計測を終了する(S416)。測距部18は、発光部12がレーザ光を発光してから受光部14が反射光を受光するまでの経過時間に基づいて、車両100と2個の通信装置30とのそれぞれの距離d1、d2を測定する(S418)。
When the
さらに、測距部18は、反射光に基づいて車両100を基準とした通信装置30の方向を測定する(S418)。
本実施形態では、前述したように、測距部18は、位置信号を含む情報光を受光する前に受光する最新の反射光と、この反射光に対応して発光したレーザ光との時間差に基づき、車両100と通信装置30との距離を測定する。
Further, the
In the present embodiment, as described above, the
尚、S418において、測距部18は、距離d1、d2と通信装置30の方向とをレーザ光により複数回測定し、測定結果をRAM等に記憶する。
(測位処理)
図5のS420において測位処理部20は、車両100を基準として複数回測定した2個の通信装置30の方向を測距部18から取得し、取得した通信装置30の方向から車両100に対し2個の通信装置30が形成する角度θを複数算出する。
In step S418, the
(Positioning process)
In S420 of FIG. 5, the
さらに、測位処理部20は、2個の通信装置30の位置を位置取得部16から取得し、取得した2個の通信装置30の位置から通信装置30同士の距離d12を算出する。
さらに、測位処理部20は、車両100と2個の通信装置30との距離を複数回測定した結果を測距部18から取得し、その平均値を車両100と2個の通信装置30との距離d1、d2として算出する。
Furthermore, the
Further, the
そして、測位処理部20は、車両100と2個の通信装置30との距離d1、d2の誤差の分散σdi 2(i=1、2)と、2個の通信装置30同士の距離d12の誤差の分散σ12 2と、車両100に対して2個の通信装置30が形成する角度θの誤差の分散σθ 2とを算出する(S420)。
The
ここで、角度θの誤差の分散は、車両100と2個の通信装置30との相対位置に応じて変動するので、誤差の分散の変動を含めて角度θの誤差の分散を算出することが望ましい。しかし、角度θの誤差の分散の変動は、後述する距離d1、d2の誤差の分散の変動に比べて小さい。そこで、本実施形態では、角度θの誤差の分散の変動を含めずに、S420で複数算出した角度θから角度θの誤差の分散σθ 2を算出する。
Here, since the variance of the error of the angle θ varies depending on the relative position between the
2個の通信装置30同士の距離d12は2個の通信装置30の位置により決定されるので、距離d12の誤差の分散σ12 2は車両100と2個の通信装置30との相対位置にかかわらず一定である。
Since the distance d 12 between the two
これに対し、距離d1、d2の誤差の分散σdi 2は車両100と2個の通信装置30との相対位置である距離に応じて変動する。その理由を以下に説明する。
図6の(A)に示すように、レーザ光300は、z軸のマイナス方向を発光方向として、x軸方向およびy軸方向に広がる。図6の(A)では、レーザ光300のx軸方向に対する広がり角をθx、y軸方向に対する広がり角をθyで表わしている。図6の(A)では、レーザ光300の広がりをxy平面上の長方形で表わしている。レーザ光300が広がる範囲は、車両100と通信装置30との距離が長くなるにしたがって大きくなる。
On the other hand, the error variance σ di 2 of the distances d 1 and d 2 varies according to the distance that is the relative position between the
As shown in FIG. 6A, the
まず、xy平面上のx軸方向およびy軸方向の距離の誤差分散について説明する。図6の(A)および(B)において、y軸方向の誤差分散について、x軸とy軸との交点を原点とし、距離の測定点302と原点とのy軸方向の誤差がy軸方向の下限値である−dsin(θy/2)と上限値であるdsin(θy/2)との範囲で一様に分布しているとする。すると、確率密度関数f(y)は上下の限界値において測定した距離をdとして式(1)で表わされる。
First, the error variance of the distance in the x-axis direction and the y-axis direction on the xy plane will be described. 6A and 6B, regarding the error variance in the y-axis direction, the intersection point between the x-axis and the y-axis is the origin, and the error in the y-axis direction between the
y軸方向成分が下限値0と上限値{d−dcos(θy/2)}との範囲で一様に分布しているとすると、式(2)で求めた誤差分散と同様にして、y軸方向成分の誤差分散σy2 2は、式(4)で表わされる。 If the y-axis direction component is uniformly distributed in the range between the lower limit value 0 and the upper limit value {d-dcos (θ y / 2)}, in the same manner as the error variance obtained by the equation (2), The error variance σ y2 2 of the y-axis direction component is expressed by Expression (4).
まず、図3のS402で取得した2個の通信装置30の位置を(xi、yi:i=1、2)、車両100の位置を(x、y)、図3のS400で算出した車両100と通信装置30との距離をdi(i=1、2)とすると、diは式(8)で表わされる。
First, the positions of the two
車両100に対して2個の通信装置30が形成する角度θに対応する重みには、車両100と2個の通信装置30との相対位置である方向から算出した角度θの誤差分散の変動を含ませることが望ましい。しかし、前述したように、角度θの誤差分散の変動は距離d1、d2の誤差分散の変動に比べて小さい。そこで、式(17)の角度θに対応する重みには、角度θの誤差分散の変動を含ませていない。
The weight corresponding to the angle θ formed by the two
2個の通信装置30同士の距離d12には誤差分散の変動は存在しないので、2個の通信装置30同士の距離d12に対応する重みには誤差分散の変動が考慮されていない。
測位処理部20は、S422で算出した重みを成分とする重み行列Wを用いて、車両100の位置(x、y)を式(18)から最小二乗法で算出する(S424)。
Since the two communication devices 30 a distance d 12 between the absence variation of error variance, the weights corresponding to the two communication devices 30 a distance d 12 between not change the error variance are considered.
The
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
[1A]レーザ光で測定した車両100と対象物体である通信装置30との距離に応じて距離の誤差分散が変動することを考慮し、重み付け最小二乗法で車両100の位置を測位する場合に、測位パラメータのうち距離d1、d2に基づいて設定される測位パラメータの重みを、距離d1、d2に応じて変動する誤差分散に基づいて設定した。
[1A] In the case where the position of the
これにより、距離の誤差分散の変動を考慮せずに重み行列の重みを設定する場合に比べ、高精度に車両100の位置を測位できる。
[2.第2実施形態]
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態と第1実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第2実施形態の構成を図7および図8に基づいて説明する。
As a result, the position of the
[2. Second Embodiment]
[2-1. Difference from the first embodiment]
The description of the configuration common to the second embodiment and the first embodiment is omitted, and the configuration of the second embodiment will be described based on FIGS. 7 and 8 with a focus on the differences.
図7に示すように、測位装置50は、第1実施形態の測位装置10に特徴量取得部52を加えた構成となっている。特徴量取得部52は、受光部14が出力する受光信号から、通信装置30が設置されている高さを通信装置30の特徴量として取得する。通信装置30の高さは通信装置30から情報光として送信される。
As illustrated in FIG. 7, the
測位装置50は、車両100と2個の通信装置30との距離d1、d2に加え、図8に示すように、通信装置30が設置されている高さHi(i=1、2)と車両100に搭載されている測位装置50の高さhとを考慮して、車両100の位置を測位する。測位装置50が搭載されている高さhは測位装置50に記憶されている。
In addition to the distances d 1 and d 2 between the
通信装置30が設置されている高さHiと、測位装置50が車両100に搭載されている高さhとを考慮すると、レーザ光300の広がり角により生じる誤差Δdi’は式(19)で表わされる。
Considering the height H i at which the
[2−2.効果]
以上説明した第2実施形態によれば、第1実施形態の効果[1A]に加え、以下の効果が得られる。
[2-2. effect]
According to the second embodiment described above, in addition to the effect [1A] of the first embodiment, the following effect can be obtained.
[2A]対象物体である通信装置30の特徴量として高さHiを取得し、重さ行列Wに、高さ方向のレーザ光300の広がり角θyに加え、横方向のレーザ光300の広がり角θxから生じる誤差分散が含まれた重みが設定されるので、車両100の位置の測位精度が向上する。
[2A] The height H i is acquired as the feature quantity of the
[3.第3実施形態]
[3−1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態と第1実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第3実施形態の構成を図9〜図11に基づいて説明する。
[3. Third Embodiment]
[3-1. Difference from the first embodiment]
The description of the configuration common to the third embodiment and the first embodiment will be omitted, and the configuration of the third embodiment will be described based on FIGS.
図9に示すように、測位装置60は、第1実施形態の測位装置10に姿勢取得部62を加えた構成となっている。姿勢取得部62は、車両100の姿勢として、図10に示すように車両100が走行する道路の勾配αによる車両100の傾斜をジャイロセンサおよび加速度センサの検出信号に基づいて取得する。測位装置60は、車両100の傾斜を考慮して車両100の位置を測位する。
As shown in FIG. 9, the
第3実施形態による測位処理を図11に基づいて説明する。図11のフローチャートにおいて「S」はステップを表わしている。
図11のS430において、姿勢取得部62は道路勾配αkを取得する。αkの添え字iの初期値は例えば1であり、S436からS430に処理が戻される毎に+1される。測位処理部20は、道路勾配αkの道路においてレーザ光300により測定した車両100と通信装置30との距離diにcosαkを乗算して距離diを水平方向の距離に補正した補正距離Dkを求める(S432)。
A positioning process according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the flowchart of FIG. 11, “S” represents a step.
In S430 of FIG. 11, the
次に姿勢取得部62は、道路勾配αk+1を再取得し(S434)、cosαk+1とS432で使用した距離diと補正距離DkとがS436に記載した不等式を満たしているか否かを判定する。つまり、S430で取得した道路勾配αkとS434で取得した道路勾配αk+1との差が小さいためにS436に示す不等式の左辺が設定した閾値δ以下であるか、あるいは道路勾配αkと道路勾配αk+1との差が大きいためにS436に示す不等式の左辺が閾値δを越えているかを判定する。
Next, the
距離diと補正距離Dkとcosαk+1とがS436に記載した不等式を満たしていない場合(S436:No)、つまり道路勾配αkと道路勾配αk+1との差が大きく道路勾配が大きく変化している場合、測位処理部20はS430に処理を戻す。
When the distance d i , the correction distance D k, and cos α k + 1 do not satisfy the inequality described in S436 (S436: No), that is, the difference between the road gradient α k and the road gradient α k + 1 is large and the road gradient changes greatly. If so, the
距離diと補正距離Dkとcosαk+1とがS436に記載した不等式を満たしている場合(S436:Yes)、つまり道路勾配αkと道路勾配αk+1との差が小さく道路勾配が殆ど変化していない場合、測位処理部20は、S432で算出した補正距離Dkを車両100と通信装置30との距離として誤差分散を算出する(S438)。
When the distance d i , the correction distance D k, and cos α k + 1 satisfy the inequality described in S436 (S436: Yes), that is, the difference between the road gradient α k and the road gradient α k + 1 is small, and the road gradient is almost changed. If not, the
S440およびS442の処理は図5のS422およびS424の処理と実質的に同一であるから説明を省略する。
[3−2.効果]
以上説明した第3実施形態によれば、第1実施形態の効果[1A]に加え、以下の効果が得られる。
The processing of S440 and S442 is substantially the same as the processing of S422 and S424 in FIG.
[3-2. effect]
According to the third embodiment described above, the following effect is obtained in addition to the effect [1A] of the first embodiment.
[3A]道路勾配αkと道路勾配αk+1とが等しくなると、測位装置60は車両の位置を測位する。つまり、車両100の姿勢として車両100の前後方向の傾斜が同じ状態のときに測位するので、車両100と対象物体である通信装置30との距離の測定ばらつきを低減できる。
[3A] When the road gradient α k and the road gradient α k + 1 become equal, the
さらに、測定した車両100と通信装置30との距離diにcosαkを乗算して水平方向の距離に補正した補正距離Dkを使用して測位するので、高精度に測位できる。
[4.第4実施形態]
[4−1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態と第1実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第4実施形態の構成を図12〜図14に基づいて説明する。
Furthermore, since the measured distance d i between the
[4. Fourth Embodiment]
[4-1. Difference from the first embodiment]
The description of the configuration common to the fourth embodiment and the first embodiment will be omitted, and the configuration of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
図12に示すように、測位装置70は、第1実施形態の測位装置10に移動情報取得部72を加えた構成となっている。移動情報取得部72は、車両100の移動情報として車速を取得する。測位装置70は、車両100の車速を考慮して車両100の位置を測位する。
As illustrated in FIG. 12, the
第4実施形態による測位処理を図13および図14に基づいて説明する。図13に示すように、測位装置70が車両100と1個目の通信装置30との距離を算出する位置(x、y)と、車両100と1個目の通信装置30よりも遠い2個目の通信装置30との距離を算出する位置(x’、y’)とは異なっている。
The positioning process according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 13, the position (x, y) at which the
位置(x、y)と位置(x’、y’)との距離Lは、車速をv、レーザ光300が探査する回転角速度をω、位置(x、y)、(x’、y’)に対し2個の通信装置30が形成する角度をθ1とすると、式(22)で求められる。
The distance L between the position (x, y) and the position (x ′, y ′) is v for the vehicle speed, ω for the rotational angular velocity searched by the
したがって、重み行列において、距離d1と距離d2と角度θとに対応する重みを通常時よりも小さくし、距離d1と距離d2と角度θとに対応する重みに対し距離d12に対応する重みを相対的に大きくすることで、測位精度を向上できる。例えば、車速に応じて距離d1と距離d2と角度θとのそれぞれ対応する通常時の重みに係数を乗算して小さくし、距離d12の重みを相対的に大きくする。 Accordingly, the weighting matrix, the distance d 1 and distance d 2 and the angle θ and the corresponding weight to smaller than normal, the distance d 1 and distance the distance d 12 to corresponding weights and d 2 and the angle θ The positioning accuracy can be improved by relatively increasing the corresponding weight. For example, the normal weight corresponding to each of the distance d 1 , the distance d 2, and the angle θ is reduced by multiplying by a coefficient according to the vehicle speed, and the weight of the distance d 12 is relatively increased.
あるいは、図14に示すように、車両100と2個目の通信装置30との距離を算出した時刻t2における、車両100と1個目の通信装置30との距離d1’、車両100と2個目の通信装置30との距離d2、車両100に対して2個の通信装置30が形成する角度θ1’、2個の通信装置30の距離d12に基づいて重みを設定してもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 14, the distance d 1 ′ between the
図14において、d1’は式(23)で求められる。式(23)において、d1は時刻t1において算出した車両100と1個目の通信装置30との距離であり、積分値は時刻t1とt2との間で車速v(t)を積分して算出した車両100の移動距離である。
In FIG. 14, d 1 ′ is obtained by Expression (23). In equation (23), d 1 is the distance between the
[4−2.効果]
以上説明した第4実施形態によれば、第1実施形態の効果[1A]に加え、以下の効果が得られる。
[4-2. effect]
According to the fourth embodiment described above, in addition to the effect [1A] of the first embodiment, the following effect can be obtained.
[4A]車両100の移動情報である車速に基づいて算出した移動距離を考慮して重みを設定するので、車両100の測位精度が向上する。
[5.第5実施形態]
[5−1.第1実施形態との相違点]
第5実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。第5実施形態では、車両100と通信装置30との距離に応じた測位パラメータの信頼度に基づいて重み行列の成分の重みを小さくする。
[4A] Since the weight is set in consideration of the movement distance calculated based on the vehicle speed that is the movement information of the
[5. Fifth Embodiment]
[5-1. Difference from the first embodiment]
Since the basic configuration of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, the description of the common configuration is omitted, and the description will focus on the differences. In the fifth embodiment, the weight of the component of the weight matrix is reduced based on the reliability of the positioning parameter according to the distance between the
例えば、図15の(A)に示すように、測位装置10の測距部18が測定する車両100と1個目の通信装置30との距離d1が所定距離以上であれば、測位装置10は、距離d1よりも長い距離d2の信頼度が距離d1と距離d12と角度θとよりも低くなると判断する。そこで、式(26)に示すように、重み行列Wの成分のうち、距離d2の重みを0に設定する。
For example, as shown in (A) of FIG. 15, if the distance d 1 between the
以上説明した第5実施形態によれば、第1実施形態の効果[1A]に加え、以下の効果が得られる。
According to the fifth embodiment described above, in addition to the effect [1A] of the first embodiment, the following effect can be obtained.
[5A]
車両100と通信装置30との距離に応じた測位パラメータの信頼度に基づいて、選択した重み行列の成分の重みを0に設定するので、車両100の測位に要する時間を短縮できる。
[5A]
Since the weight of the component of the selected weight matrix is set to 0 based on the reliability of the positioning parameter corresponding to the distance between the
[6.第6実施形態]
[6−1.第1実施形態との相違点]
第6実施形態と第1実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第6実施形態の構成を図16および図17に基づいて説明する。
[6. Sixth Embodiment]
[6-1. Difference from the first embodiment]
The description of the configuration common to the sixth embodiment and the first embodiment will be omitted, and the configuration of the sixth embodiment will be described based on FIG. 16 and FIG.
図16に示すように、測位装置80は、第1実施形態の測位装置10に位置データベース(DB)82および対象物体認識部84を加えた構成となっている。
位置DB82には、例えばSLAM(Simultaneously Localization and Mapping)等により予め特徴的な建物等の対象物体200(図17参照)と、緯度経度で表わされた対象物体200の位置とが登録されている。
As shown in FIG. 16, the
In the
対象物体認識部84は、測距部18が測定する対象物体200までの距離と車両100を基準とした対象物体200の方向とから、周囲の物体と区別できる特徴的な対象物体200を認識する。位置取得部16は、対象物体認識部84が認識した対象物体200を位置DB82から検索しその位置を取得する。対象物体200の位置を対象物体200自体からではなく、測位装置80の位置DB82から取得する点が第1実施形態と異なっている。
The target
測位処理部20は、位置取得部16が取得する対象物体200の位置、ならびに測距部18が算出する車両100と対象物体200との距離と車両100に対する対象物体200の方向に基づいて、車両100の位置を測位する。
The
車両100と対象物体200との距離d1、d2に応じて距離の誤差分散の変動を含んだ誤差分散を設定し、誤差分散に基づいて距離d1、d2に基づいて設定された測位パラメータの重みを誤差分散に基づいて設定する点は、第1実施形態と同じである。
An error variance including fluctuations in the error variance of the distance is set according to the distances d 1 and d 2 between the
第6実施形態のように対象物体200が建物等の場合、対象物体200の特徴量として対象物体200の高さと横方向の長さとを対象物体200の大きさとして位置DB82から取得してもよい。そして、取得した特徴量に基づいて、第2実施形態と同様に車両100の位置を測位してもよい。
When the
また、対象物体200の大きさの範囲で車両100と対象物体200との距離を複数回測定し、測定した距離の平均値を距離として採用してもよい。
[6−2.効果]
[6A]以上説明した第6実施形態によれば、1実施形態の効果[1A]において、通信装置30を対象物体200で置き換えた効果が得られる。
Further, the distance between the
[6-2. effect]
[6A] According to the sixth embodiment described above, the effect obtained by replacing the
[6B]新たに通信装置30を設置することなく、建物等を対象物体200として対象物体200の位置情報、ならびに車両100と対象物体200との距離に基づいて車両100の位置を測位できる。
[6B] Without newly installing the
[7.他の実施形態]
[7A]上記実施形態では、対象物体の個数が2個の例について説明した。これに対し、対象物体の個数は3個以上でもよい。対象物体が3個以上の場合にも、3個の対象物体から2個を選択する組合せにおいて、車両100と2個の対象物体とのそれぞれの距離と、2個の対象物体同士の距離と、車両100に対する2個の対象物体が形成する角度とに基づいて、車両の位置を測位できる。
[7. Other Embodiments]
[7A] In the above embodiment, an example in which the number of target objects is two has been described. On the other hand, the number of target objects may be three or more. Even when there are three or more target objects, in the combination of selecting two from the three target objects, the distance between the
また、対象物体の個数が3個以上であれば、車両と対象物体との相対位置として距離だけに基づいて測位パラメータを設定し、車両100の位置を測位してもよい。
[7B]上記実施形態では、探査波としてレーザ光を使用した。これに対し、車両と対象物体との距離を測定できるのであれば、探査波はレーザ光に限るものではなく、LED光のような他の光波でもよいし、ミリ波のような電波でもよいし、超音波でもよい。
If the number of target objects is three or more, a positioning parameter may be set based on only the distance as the relative position between the vehicle and the target object, and the position of the
[7B] In the above embodiment, laser light is used as the exploration wave. On the other hand, as long as the distance between the vehicle and the target object can be measured, the exploration wave is not limited to laser light, and may be other light waves such as LED light, or radio waves such as millimeter waves. Ultrasound may be used.
[7C]上記実施形態では、移動物体として車両100の位置を測位した。これに対し、移動するものであれば移動物体は車両に限るものではなく、人でもよい。
[7D]上記実施形態では、移動物体として車両100の位置を(x、y)の二次元で測位した。これに対し、高さを含んだ(x、y、z)の三次元で移動物体の位置を測位してもよい。
[7C] In the above embodiment, the position of the
[7D] In the above embodiment, the position of the
[7E]第2実施形態では、通信装置30の特徴量として通信装置30が設置される高さを取得し、高さに基づいて測位パラメータの重みを設定した。これ以外にも、通信装置30の特徴量として通信装置30の横方向の広がりを取得し、横方向の広がりに基づいて測位パラメータの重みを設定してもよい。
[7E] In the second embodiment, the height at which the
[7F]第3実施形態では、車両100の姿勢を道路勾配による車両100の傾斜として検出し、道路勾配が等しいときに車両100の位置を測位した。これ以外にも、車両100の姿勢として車両100の横方向の向きを検出し、横方向の向きが等しいときに車両100の位置を測位してもよい。
[7F] In the third embodiment, the posture of the
[7G]第4実施形態では、車両100の移動情報として車両100の車速に基づいて車両100の移動距離を算出し、移動距離を考慮して車両100の位置を測位した。これに対し、車両100の移動情報として車両100の加速度に基づいて算出した車両100の移動距離を考慮して車両100の位置を測位してもよい。
[7G] In the fourth embodiment, the movement distance of the
[7H]第5実施形態において、信頼度が低い測位パラメータの重みを0にする代わりに、車両100と通信装置30との距離に応じて、通常時の重みに1よりも小さい係数を乗算してもよい。
[7H] In the fifth embodiment, instead of setting the weight of the positioning parameter having low reliability to 0, the normal weight is multiplied by a coefficient smaller than 1 according to the distance between the
[7I]上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。 [7I] The functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment as long as a subject can be solved. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claims are embodiments of the present invention.
[7J]上述した測位装置10、50、60、70、80の他、当該測位装置10、50、60、70、80を構成要素とする測位システム、当該測位装置10、50、60、70、80としてコンピュータを機能させるための測位プログラム、この測位プログラムを記録した記録媒体、測位方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。
[7J] In addition to the
2:測位システム、10、50、60、70、80:測位装置、18:測距部(測距手段)、30:通信装置(対象物体)、52:特徴量取得部(特徴量取得手段)、62:姿勢取得部(姿勢取得手段)、72:移動情報取得部(移動情報取得手段)、100:車両、200:対象物体、300:レーザ光(探査波) 2: positioning system, 10, 50, 60, 70, 80: positioning device, 18: distance measuring unit (ranging unit), 30: communication device (target object), 52: feature amount acquiring unit (feature amount acquiring unit) 62: Attitude acquisition unit (attitude acquisition means), 72: Movement information acquisition unit (movement information acquisition means), 100: Vehicle, 200: Target object, 300: Laser light (probing wave)
Claims (7)
探査波(300)を照射し、複数の対象物体(30、200)から反射される反射波に基づいて前記移動物体と複数の前記対象物体との相対位置を測定する測距手段(18、S400、S410〜S418)と、
前記測距手段が測定する前記相対位置に相当する測定値に応じてそれぞれの前記相対位置の誤差の分散を設定する誤差設定手段(20、S420)と、
複数の測位パラメータのうち前記相対位置に相当する前記測定値に基づいて設定される前記測位パラメータの重みを前記誤差設定手段が設定する前記分散に基づいて設定する重み付け手段(20、S422)と、
前記重み付け手段が重み付けした前記測位パラメータに基づいて前記移動物体の位置を測位する測位手段(20、S424)と、
を備えることを特徴とする測位装置。 A positioning device (10, 50, 60, 70, 80) mounted on a moving object (100) for positioning the position of the moving object,
Ranging means (18, S400) that irradiates a search wave (300) and measures the relative positions of the moving object and the plurality of target objects based on reflected waves reflected from the plurality of target objects (30, 200) , S410 to S418),
Error setting means (20, S420) for setting a variance of each relative position error according to a measurement value corresponding to the relative position measured by the distance measuring means;
Weighting means (20, S422) for setting a weight of the positioning parameter set based on the measured value corresponding to the relative position among a plurality of positioning parameters based on the variance set by the error setting means;
Positioning means (20, S424) for positioning the position of the moving object based on the positioning parameters weighted by the weighting means;
A positioning device comprising:
前記重み付け手段は、前記特徴量取得手段が取得する前記特徴量に基づいて前記測位パラメータを重み付けする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の測位装置(50)。 Comprising feature quantity acquisition means (52) for acquiring the feature quantity of the target object;
The weighting unit weights the positioning parameter based on the feature amount acquired by the feature amount acquisition unit.
The positioning device (50) according to claim 1 or 2, characterized in that
前記測位手段は、前記姿勢取得手段が取得する前記移動物体の前記姿勢が変化しないときに前記移動物体の位置を測位する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の測位装置(60)。 Posture acquisition means (62, S430, S434) for acquiring the posture of the moving object with respect to the target object;
The positioning means measures the position of the moving object when the attitude of the moving object acquired by the attitude acquisition means does not change;
The positioning device (60) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記重み付け手段は、前記移動情報取得手段が取得する前記移動情報に基づいて前記測位パラメータを重み付けする、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の測位装置(70)。 Movement information acquisition means (72) for acquiring movement information when the moving object moves;
The weighting means weights the positioning parameter based on the movement information acquired by the movement information acquisition means.
The positioning device (70) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
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