JP6910896B2 - 測位システム - Google Patents
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Description
また、作業車両の自動走行に先立って行われる目標走行経路の設定は、当該経路やそれを含むエリアの代表位置に作業車両を位置させて、その作業車両側で得られる移動局測位情報を参照しながら行われる。
しかしながら、自動走行時の測位に利用可能な基準局を構成する装置自体又はその設置位置が特定のものに制限されていると、例えば広大なエリアで自動走行を行う場合において良好な無線通信を確立するなどの目的で、補正情報の受信対象とする基準局を他のものに変更したり、基準局を移動させるなどの対応が行えないという問題があった。
前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号と前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とに基づいて、前記測位信号に対する補正情報を生成する補正情報生成手段と、
移動機体に設置された移動局にて測位衛星から受信した測位信号と前記補正情報生成手段で生成された補正情報とに基づく測位を行って、前記移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める移動局測位手段と、
前記移動機体の目標走行経路を設定する目標走行経路設定手段と、
前記移動局測位手段での測位により得られた移動局測位情報を用いて、前記目標走行経路設定手段で設定された目標走行経路に沿った前記移動機体の自動走行を実行する自動走行制御手段とを備えた測位システムであって、
複数の前記基準局が互いに異なる設置位置に配置され、当該複数の基準局の夫々の補正情報生成手段で生成された複数の補正情報から、前記移動局測位手段で利用する補正情報を選択可能な補正情報選択手段を備え、
複数の前記基準局の夫々に、測位衛星から受信した測位信号と電子基準点から取得した電子基準点補正情報とに基づく測位を行って、前記基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求める基準局測位手段を備えると共に、
複数の前記基準局の夫々の前記基準局登録手段が、前記基準局測位手段での測位により得られた基準局測位情報を前記基準局設置位置情報として登録する点にある。
また、互いに異なる設置位置に配置された複数の基準局の夫々において、前記基準局測位手段を備えることで、国土地理院が運用する電子基準点から取得した電子基準点補正情報を用いた所謂ネットワーク型測位を行って、移動機体の走行エリアの近傍等の位置に設置される基準局の基準局測位情報を、国土地理院が運用する電子地図を基準とする絶対緯度・経度に対して誤差が少ない状態で高精度に求めることができ、それを基準局の基準局設置位置情報として登録することができる。
そして、複数の基準局の夫々の前記補正情報生成手段は、その絶対緯度・経度に対して高精度に求められた基準局設置位置情報に基づいて補正情報を生成して前記移動局測位手段に送信するので、当該移動局測位手段では、その補正情報に基づいて測位を行うことで、移動局の現在位置の絶対緯度・経度に対して誤差が少ない移動局測位情報を求めることができる。
従って、自動走行時の移動局測位手段での測位で利用されている基準局を構成する装置自体又はその設置位置が、前記目標走行経路設定手段による目標走行経路の設定時の移動局測位手段での測位で利用されたものとは異なる場合であっても、当該移動局測位手段で求められる移動局測位情報は、常に移動局の現在位置の絶対緯度・経度を高精度に示すものとなり、結果、前記自動走行制御による移動機体の自動走行を正確に実行することができる。
前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号と前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とに基づいて、前記測位信号に対する補正情報を生成する補正情報生成手段と、
移動機体に設置された移動局にて測位衛星から受信した測位信号と前記補正情報生成手段で生成された補正情報とに基づく測位を行って、前記移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める移動局測位手段と、
前記移動機体の目標走行経路を設定する目標走行経路設定手段と、
前記移動局測位手段での測位により得られた移動局測位情報を用いて、前記目標走行経路設定手段で設定された目標走行経路に沿った前記移動機体の自動走行を実行する自動走行制御手段とを備えた測位システムであって、
複数の前記基準局として主基準局と副基準局とが互いに異なる設置位置に配置され、前記主基準局及び前記副基準局の夫々の補正情報生成手段で生成された複数の補正情報から、前記移動局測位手段で利用する補正情報を選択可能な補正情報選択手段を備え、
前記副基準局側の基準局登録手段が、前記主基準局側の設置位置情報と前記主基準局と前記副基準局との相対位置関係とから求めた前記副基準局の設置位置を前記基準局設置位置情報として登録する点にある。
また、主基準局側の設置位置情報と主基準局と副基準局との相対位置関係とから副基準局の設置位置を高精度に求めることができ、それを副基準局の基準局設置位置情報として登録することができる。
そして、前記補正情報生成手段は、その主基準局の設置位置を基準に高精度に求められた基準局設置位置情報に基づいて補正情報を生成して前記移動局測位手段に送信するので、当該移動局測位手段では、その補正情報に基づいて測位を行うことで、主基準局の設置位置を基準とする緯度・経度に対して誤差が少ない移動局測位情報を求めることができる。
従って、自動走行時の移動局測位手段での測位で利用されている基準局を構成する装置自体又はその設置位置が、前記目標走行経路設定手段による目標走行経路の設定時の移動局測位手段での測位で利用されたものとは異なる場合であっても、当該移動局測位手段で求められる移動局測位情報は、常に同一の主基準局の設置位置を基準した移動局の設置位置の緯度・経度を高精度に示すものとなり、結果、前記自動走行制御による移動機体の自動走行を正確に実行することができる。
前記副基準局側の基準局登録手段が、前記副基準局測位手段での測位により得られた基準局測位情報を前記基準局設置位置情報として登録する点にある。
前記主基準局側の基準局登録手段が、前記主基準局測位手段での単独測位により得られた基準局測位情報を前記基準局設置位置情報として登録する点にある。
また、主基準局側の基準局登録手段が、前記主基準局測位手段により単独測位を複数回実行して、当該複数回の単独測位により得られた複数の主基準局の基準局測位情報の平均を、主基準局の基準局設置位置情報として登録することができる。これにより、個々では誤差が比較的大きい単独測位により得られる主基準局の基準局測位情報を、複数回の単独測位により複数求めて平均化することで誤差を比較的小さくすることができ、その平均を主基準局の基準局設置位置情報として自動的に登録することができる。
本発明の第1実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態の測位システムは、図1及び図2に示すように、予め定められた目標走行経路Lに沿って、移動機体としての作業車両1の自動走行を実行可能な自動走行システムとして構成されている。
尚、図1及び図2では、作業車両1としてトラクタを例示しているが、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建築作業装置、除雪車等、乗用型作業車両に加え、歩行型作業車両も適用可能である。
一方、作業車両1の自動走行を行う圃場等の走行エリアAの近傍には、作業車両1側と同じ測位衛星3からの測位信号を受信する測位用アンテナ41を有する基準局4を設置している。また、走行エリアAの近傍には、複数の基準局4が互いに異なる設置位置に配置されている。尚、複数の基準局4は、当該基準局4を構成する基準局装置を複数準備し、それら装置を互いに異なる設置位置に配置することで構成することもできるが、同じ基準局装置を利用して設置位置を変更する形態で構成することもできる。
そして、これら基準局4と作業車両1との夫々にて受信した測位信号を用いて、作業車両1の現在位置を測位するものとして構成されている。
一方、基準局4には、CPUや記憶装置等で構成された制御部42や記憶部46が設けられており、更には、前述の作業車両1の無線通信部18との間で無線通信を実行可能な無線通信部47が設けられている。また、これら無線通信部18,47の夫々は、ユーザが利用する携帯情報端末2との間でも、Wifi等を通じた無線通信が可能に構成されている。
そして、このような無線通信部18,47により、作業車両1と基準局4との間でリアルタイムの情報の送受信が可能となる。更には、所定のアプリケーションソフトウェアを実行した携帯情報端末2を用いて、作業車両1及び基準局4を遠隔で操作することが可能となる。
電子基準点5は、全国約1,300ヶ所に設置されたGNSS連続観測点であり、公知のため詳細な説明は割愛するが、基準局4と同様に、測位衛星3からからの測位信号を受信する測位用アンテナを有すると共に、内部には制御装置や無線通信装置等が設けられている。そして、電子基準点5は、測位衛星3から受信した測位信号と電子基準点5の設置位置の絶対緯度・経度等を示す電子基準点設置位置情報とに基づいて、例えば数秒毎に繰り返して、測位衛星3から受信される測位信号に対する補正情報を生成して、通信ネットワークを介して民間に配信するように構成されている。
そして、基準局4の無線通信部47は、電子基準点5との間で通信ネットワークを介して無線通信を実行し、当該電子基準点5側で生成された補正情報を取得可能に構成されている。
例えば、詳細については後述するが、移動局測位手段14により行われる測位としては、ディファレンシャル測位方式(DGPS測位方式)、リアルタイムキネマティック測位方式(RTK−GPS測位方式)等の各種の測位方法を適用することができる。
制御部12は、例えば数秒毎に移動局測位手段14による測位を繰り返し実行し、その測位により得られた移動局測位情報を、測位時の時間情報と関連付けて記憶部17に逐次保存する。
例えば、方位角特定手段15は、移動局測位手段14により現在の移動局測位情報が得られた時点で、記憶部17に保存された直前の移動局測位情報を参照し、その直前の移動局測位情報から現在の移動局測位情報に向かう速度ベクトルの向きを、作業車両1の方位角として特定することができる。
尚、上記直前の移動局測位情報としては、記憶部17に保存された直前の移動局測位手段14での測位により得られた移動局測位情報を用いることができるが、例えば作業車両1の走行開始時においては、単独測位又はユーザが入力して得られた移動局測位情報を用いることもできる。
また、制御部12は、例えば移動局測位手段14による測位が実行される毎に作業車両1の方位角を逐次特定し、それにより得られた作業車両1の方位角を、特定時の時間情報と関連付けて記憶部17に逐次保存する。
この目標走行経路Lは、携帯情報端末2が所定のアプリケーションソフトウェアを実行することで機能する目標走行経路設定手段2Aにより設定される。即ち、携帯情報端末2において、作業車両1の自動走行に必要な目標走行経路Lなどの情報がユーザにより生成され、その情報が、作業車両1側に送信されて記憶部17に保存される。尚、目標走行経路設定手段2Aによる目標走行経路Lの設定は、例えば、その目標走行経路Lやそれを含む作業エリアAの代表位置に作業車両1を位置させて、その作業車両1側の移動局測位手段14で得られる移動局測位情報を参照しながら行われる。
そして、基準局4側において、基準局測位手段43は、ディファレンシャル測位方式で測位を行うにあたり、単独測位を実行して基準局4の現在位置を求め、その単独測位により得られた現在位置を電子基準点5側から受信した差分データにより補正することで、基準局4の比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
そして、基準局4側において、基準局測位手段43は、リアルタイムキネマティック測位方式で測位を行うにあたり、基準局4側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データと、電子基準点5側の測位用アンテナで受信した測位信号の位相データとをリアルタイムで解析する。この解析により、電子基準点5の設置位置に対する基準局4の現在位置の相対位置関係を求め、その相対位置関係と電子基準点設置位置情報とから、基準局4の比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す基準局測位情報を求める。
例えば、新規に基準局4を設置したり、基準局4の設置位置を変更した場合において、基準局登録手段44により基準局設置情報の登録が実行される。即ち、電子基準点5を利用したネットワーク型測位により得られた複数の基準局測位情報が基準局設置位置情報として自動的に登録されることになる。
また、制御部42は、例えば数秒毎に繰り返して補正情報生成手段45により補正情報を生成し、その生成した補正情報を、無線通信部18,47を通じてリアルタイムに作業車両1側に送信する。そして、作業車両1側では、基準局4側から受信した補正情報を、移動局測位手段14におけるディファレンシャル測位方式又はリアルタイムキネマティック測位方式での測位に利用する。
そして、作業車両1側において、移動局測位手段14は、ディファレンシャル測位方式で測位を行うにあたり、単独測位を実行して作業車両1の現在位置を求め、その単独測位により得られた現在位置を基準局4側から受信した差分データにより補正することで、作業車両1の比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
そして、作業車両1側において、移動局測位手段14は、リアルタイムキネマティック測位方式で測位を行うにあたり、作業車両1側の測位用アンテナ11で受信した測位信号の位相データと、基準局4側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データとをリアルタイムで解析する。この解析により、基準局4の設置位置に対する作業車両1の現在位置の相対位置関係を求め、その相対位置関係と基準局設置位置情報とから、作業車両1の比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
本発明の第2実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態の測位システムは、前述の第1実施形態の測位システムに対して、基準局4に設けられた基準局測位手段43及び基準局登録手段44に関連する構成のみが相違する。よって、以下の説明において、前述の第1実施形態と同様の構成については、図面にて同じ符号を付すと共に、詳細な説明を割愛する場合がある。
更に、主基準局登録手段44Aは、手動入力作業を省略しながら、比較的正確な基準局設置位置情報を確実に登録するために、基準局4側で基準局4の設置位置を求めて自動的に登録する自動登録処理を実行可能に構成されている。
尚、主基準局測位手段43Aでの測位については、上記単独測位に限るものではなく、例えば、第1実施形態と同様に、電子基準点5を用いたネットワーク型測位としても構わない。また、主基準局測位手段43Aによる測位を行うことなく、ユーザが主基準局4Aの設置位置を地図等で調べて、それを主基準局4Aにおける基準局設置情報として登録しても構わない。
そして、副基準局4B側において、副基準局測位手段43Bは、ディファレンシャル測位方式で測位を行うにあたり、単独測位を実行して副基準局4の現在位置を求め、その単独測位により得られた現在位置を主基準局4A側から受信した差分データにより補正することで、主基準局4Aの設置位置を基準にして副基準局4Bの比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
そして、副基準局4B側において、副基準局測位手段43Bは、リアルタイムキネマティック測位方式で測位を行うにあたり、副基準局4B側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データと、主基準局4A側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データとをリアルタイムで解析する。この解析により、主基準局4Aの設置位置に対する副基準局4Bの現在位置の相対位置関係を求め、その相対位置関係と主基準局4Aの設置位置情報とから、主基準局4Aの設置位置を基準にして副基準局4Bの比較的正確な現在位置の緯度・経度等を示す基準局測位情報を求める。
即ち、副基準局4B側の補正情報生成手段45は、副基準局測位手段43Bにより主基準局4Aの設置位置を基準に高精度に求められた基準局設置位置情報に基づいて補正情報を生成して作業車両1側に送信するものとなる。よって、作業車両1側の移動局測位手段14では、その補正情報に基づいて測位を行うことで、主基準局4Aを基準にした作業車両1の現在位置の緯度・経度を高精度に示す移動局測位情報を求めることができる。
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
2A 目標走行経路設定手段
3 測位衛星
4 基準局
4A 主基準局
4B 副基準局
5 電子基準点
13 補正情報選択手段
14 移動局測位手段
16 自動走行制御手段
43 基準局測位手段
43A 主基準局測位手段
43B 副基準局測位手段
44 基準局登録手段
45 補正情報生成手段
L 目標走行経路
Claims (3)
- 基準局の設置位置を示す基準局設置位置情報を登録する基準局登録手段と、
前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号と前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とに基づいて、前記測位信号に対する補正情報を生成する補正情報生成手段と、
移動機体に設置された移動局にて測位衛星から受信した測位信号と前記補正情報生成手段で生成された補正情報とに基づく測位を行って、前記移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める移動局測位手段と、
前記移動機体の目標走行経路を設定する目標走行経路設定手段と、
前記移動局測位手段での測位により得られた移動局測位情報を用いて、前記目標走行経路設定手段で設定された目標走行経路に沿った前記移動機体の自動走行を実行する自動走行制御手段とを備えた測位システムであって、
複数の前記基準局として主基準局と副基準局とが互いに異なる設置位置に配置され、前記主基準局及び前記副基準局の夫々の補正情報生成手段で生成された複数の補正情報から、前記移動局測位手段で利用する補正情報を選択可能な補正情報選択手段を備え、
前記副基準局側の基準局登録手段が、前記主基準局側の設置位置情報と前記主基準局と前記副基準局との相対位置関係とから求めた前記副基準局の設置位置を前記基準局設置位置情報として登録し、前記副基準局の設置位置に変更があった場合には変更後の当該設置位置を前記基準局設置位置情報として登録することを特徴とする測位システム。 - 前記副基準局にて測位衛星から受信した測位信号と前記主基準局側から取得した補正情報とに基づく測位を行って、前記副基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求める副基準局測位手段を備えると共に、
前記副基準局側の基準局登録手段が、前記副基準局測位手段での測位により得られた基準局測位情報を前記基準局設置位置情報として登録することを特徴とする請求項1に記載の測位システム。 - 前記主基準局にて測位衛星から受信した測位信号に基づく単独測位を行って、前記主基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求める主基準局測位手段を備えると共に、
前記主基準局側の基準局登録手段が、前記主基準局測位手段での単独測位により得られた基準局測位情報を前記基準局設置位置情報として登録することを特徴とする請求項1又は2に記載の測位システム。
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