JP2004271219A - Gps速度情報補正方法及びgps補正速度情報算出装置 - Google Patents

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Shintaro Hatsumoto
慎太郎 初本
Masato Nagano
正人 永野
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Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
株式会社日立産機システム
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Abstract

【課題】GPSから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、GPSの速度情報を精度良く利用できるGPS速度情報補正方法及びGPS補正速度情報算出装置を提供する。
【解決手段】GPS11を利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、GPS11から得た速度情報を用いて加速度を求めるステップ22と、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップ25と、GPSから得た速度に補正値速度を加算してGPS補正速度情報を得るステップ26とを有する。加速度情報として1サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、GPS速度情報補正方法及びGPS補正速度情報算出装置であり、移動体に搭載したGPS受信機から得た速度情報の補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の移動体の速度を検出する一般的な方法としては、車輪の回転を検知してその回転数から算出する方法や、加速度センサによる方法がある。これらの方法は、車輪のスリップや空転、機構の剛性や振動などで誤差を含みやすい方法である。また、GPSを利用して速度を検出することもできるが、GPS受信機から得た速度情報は、実際の移動体の速度と比較して若干のばらつきを有するがほぼ一定時間過去の時点の速度を示している。このため、移動体に搭載してその移動体の速度をGPSにより取得した場合は、移動体の加速時には実際の速度よりも低い速度を示し、また減速時には実際の速度よりも高い速度を示すことになる。
図7に示す、実際速度とGPS速度の差76が、移動体加速時の速度の差を表している。これは、GPSから得た速度情報を利用する場合に、その目的によっては速度情報を利用できないことになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の従来技術によれば、GPSで得た速度情報が実際の速度より所定の時間分過去の速度を示している状態では、例えば、GPSの位置データが測位環境の変化やその他の理由により途切れた場合など、途切れる直前のGPSからの速度情報を基に、その移動体の運動特性を考慮した上で位置推定や位置補完を行う場合などに、推定位置の精度への影響を与えることになる。特に、安全性を必要とする移動体の接近検出のシステムへの適用の場合には、移動体の速度が実際よりも低く検出してしまった場合には、接近検出が遅れてしまうなど重大な影響を及ぼすことになる。
【0004】
そこで、この発明は、GPSから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、GPSの速度情報を精度良く利用できるGPS速度情報補正方法及びGPS補正速度情報算出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、GPSを利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、GPSから得た速度情報を用いて加速度を求めるステップと、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップと、GPSから得た速度に補正値速度を加算してGPS補正速度情報を得るステップとを有するGPS速度情報補正方法である。
【0006】
加速度情報に補正係数を乗じることで、GPSから得た速度情報を実際の速度に近づけることができる。
【0007】
また、本発明は、上記加速度情報として1サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いるGPS速度情報補正方法である。
【0008】
これにより、GPSの速度変位が階段状のギャップのような一度に大きな変位を伴った場合は、加速度情報自体が瞬間的に過大な数値になるため、その瞬間的な過大な数値成分を平滑することができる。
【0009】
そして、本発明は、上記補正係数は、GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数から算出されるGPS速度情報補正方法である。
【0010】
GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数や、移動体車両の車種に依存した車種係数や、天候に依存した天候係数などの複数の補正係数を用いて補正の精度を高めることができる。
【0011】
更に、本発明は、GPSを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出するGPS補正速度情報算出装置であって、GPSから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段と、GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段と、GPSから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段とを有するGPS補正速度情報算出装置である。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明のGPS速度情報補正方法及びGPS補正速度情報算出装置の実施形態について、図1〜図9を用いて説明する。図1は、本実施形態のGPS速度情報補正方法を適用するシステムの一例の説明図である。図2は、本実施形態のGPS速度補正方法を適用する具体的なフィールドイメージの説明図である。図3は、鉄道車両に搭載するGPS車載装置の一例の説明図である。図4は、自動車に搭載するGPS車載装置の一例の説明図である。図5は、GPS補正速度情報算出装置の説明図である。図6は、補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例の説明図である。図7は、実際の座標・距離ポスト対応テーブルと補正係数の一例の説明図である。図8は、移動体の実際の速度とGPS速度の差異と、補正係数により算出した補正後の速度概要の説明図である。図9は、加速度データの大ギャップを軽減するための加速度の平均値での処理結果の説明図である。
【0013】
本発明の一実施形態を、図1に示す。これは移動体利用におけるGPS速度補正方法を適用するシステムの構成を示している。
【0014】
システムは、大きく分けて移動体である鉄道車両1、自動車2、船舶3、移動体位置監視センタ4、公衆通信網10から構成されている。各部分について詳細に構成および動作を説明する。
【0015】
鉄道車両1の上部(屋根など)や乗務員室内には、GPS受信機と通信モデムなどが一体に構成されたGPS車載装置37が設置されている。GPS車載装置37で受信したGPSの位置と速度の情報は公衆通信網10を経由して移動体監視センタ4にアップロードされる。ここでデータ配信の制御処理を行った後に、再び公衆通信網10を経由して、工事現場5、列車見張員6、踏切7、駅8にGPSの位置と速度の情報をダウンロードする。ここで、工事現場5、列車見張員6、踏切7、駅8では鉄道車両1の位置と速度の情報を基に、列車の接近監視などを行う。また、鉄道車両1がビル等12の陰にかくれるような鉄道車両13の位置に来た場合は、ビル等12の遮蔽によりGPS測位が途切れてしまうことがある。この場合にはGPS測位が途切れる直前のGPS速度情報をもとに、移動体位置監視センタ4で鉄道車両13の位置推定を行う。この位置推定は、鉄道は線路を走行しているという前提のモデルが定義できることから、測位不能の時間中に速度情報をもとに位置を線路上に推定配置する。またこの位置推定は、工事現場5、列車見張員6、踏切7、駅8側の端末機器でも位置推定ソフトウェア組み込みにより可能である。同様に、自動車2や船舶3でもその鉄道車両の位置推定を行う。自動車2や船舶3でもGPS受信機と通信モデムなどが一体に構成されたGPS車載装置47が設置されている。GPS車載装置47で受信したGPSの位置と速度の情報は公衆通信網10を経由して移動体監視センタ4にアップロードされる。ここでデータ配信の制御処理を行った後に、再び公衆通信網10を経由して、コンテナターミナル・コンビナート等9にGPSの位置と速度の情報をダウンロードする。船舶では、桟橋やコンビナートへの接岸時にGPSを利用する場合があり、またその接岸アプローチの途中でGPS測位が切れた場合には、測位が切れる直前のGPS速度情報を基に位置推定する必要がある。このように、各種移動体に搭載したGPSの速度情報を精度よくシステムで利用できるように、GPS速度補正をすることが必要になる。
【0016】
図2は、GPS速度補正方法を適用する具体的なフィールドイメージを示す。
鉄道車両1や自動車2の実運用環境は、登り勾配や下り勾配があり、また屋外であることから天気の変化(晴れ・雨・雪)も発生する。特に、鉄道車両1、自動車2共に、雨天や雪の場合は車輪空転のため、加速時などは速度が落ちる可能性がある。
【0017】
図3は、鉄道車両1に搭載するGPS車載装置を示す。車載装置本体37は、GPS受信機32とGPSの受信データを通信モデム34へ変換伝送制御する車載コントローラ33から構成される。また、GPS受信機32にはGPSアンテナ31が接続され、通信モデム34には通信モデムのアンテナ35が接続される。また、車載装置には車両の電源装置36から電源が供給される。
【0018】
図4は、自動車2に搭載するGPS車載装置を示す。車載装置本体47は、GPS受信機42とGPSの受信データを通信モデム44へ変換伝送制御する車載コントローラ43から構成される。また、GPS受信機42にはGPSアンテナ41が接続され、通信モデム44には通損モデムのアンテナ45が接続される。
また、車載装置には車両の電源装置46から電源が供給される。
【0019】
移動体位置監視センタ4には、GPS補正速度情報算出装置20が設置される。GPS補正速度情報算出装置20は、GPSを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出する装置であって、図5に示すように、外部機器とデータ送受信を行う通信部21と、GPSから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段22と、GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段23と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段24と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段25と、GPSから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段26とを有する。通信部21は、移動体、例えば鉄道車両1、自動車2、船舶3等に搭載した機器から、GPSから得た速度情報を受信し、算出した補正速度情報を、送信先、例えば工事現場5、列車見張り員6、踏切7、駅8、コンテナターミナル・コンビナート9等に送信する。送信先は、移動体に対応して格納手段23に事前に登録されている。
【0020】
図6は、GPS補正速度情報算出装置20の格納手段23における補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例を示す。本実施形態のGPS速度情報の補正を行うためには、GPSの座標に依存した補正係数と移動体の車種や天候の違いによって補正係数の選択ができるように考慮している。これらは、全ての移動体にあてはまるものではないが、特に鉄道をターゲットにした場合には有効な手段である。まず、GPSの位置座標に対応した距離ポストが定義できる座標・距離ポスト対応テーブル51を予め作成する。そのテーブルの距離ポストに対応した勾配情報を基に勾配係数テーブル53の内容を対応付ける。また、移動体の車種毎の補正係数である車種係数テーブル52や天候毎の補正係数である天候係数テーブル54を作成し、車載装置に格納しておく。車種係数の選択は、車載装置上の入力装置で設定できるようにしておき、天候係数の選択は車載装置上の入力装置でも設定できるようにはしておくが、移動体のワイパ動作のON/OFFやワイパ速度の状態で自動選択できるような機能も持たせるものとする。
【0021】
図7は、実際の座標・距離ポスト対応テーブル51の例と補正係数61の例を示す。計測時間は1Hzで行う。天候係数は、途中でワイパ動作の変化を検知して係数変更した例を示す。また、勾配係数についても、距離ポスト毎に勾配情報が変化している例を示す。
【0022】
この補正係数を利用した上で、補正後速度を1Hzで算出する。算出演算式は、補正後速度=GPS速度+(加速度平均×補正係数)となる。
【0023】
図8は、移動体の実際の速度71とGPS速度72の差異と、上記記載の補正係数により算出した補正後の速度73の結果を示す。本発明の補正を行わない場合は、GPSの速度72と実際の速度71の差異は、実際速度とGPS速度の差76となる。本発明の補正を行うことにより、補正された速度分77だけ実際速度に近づくことになり、本発明の効果があることを表している。また、普及型のGPS受信機では、少なからずもGPS測位結果の座標のばらつきや速度のばらつきを抑えるためのフィルタリング処理を行っている。その場合には、実際に移動体が移動しても、一定以上の移動変化を検知するまでは停止状態であると想定して、それまでの位置情報や速度情報を出し続けてしまう。それで、一定以上の移動変化を検知した後は、実際の移動体の状況にあわせた情報(位置、速度)を出そうとするために、GPSの速度検出開始時74およびGPSの速度検出終了時75に示すようなギャップの大きいデータ変化を示す場合がある。このデータ変化に対応するためには、補正係数を乗じる加速度データは加速度の平均値とすることで軽減できる。これを示すのが、図9である。
【0024】
GPSの速度72の速度検出開始時には図8の説明でも記載したが、ギャップの大きいデータ変化を示す場合がある。このギャップの大きい速度変化があるために加速度81はその箇所では大きくかけはなれた数値となってしまう。この影響を軽減するために、加速度データを平均化処理することで、加速度平均82に示すような大きくかけはなれた結果を軽減した結果となる。この平均化は1サンプル前の加速度値との平均を出したものである。
【0025】
以上説明したように、本実施形態によれば、GPSから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるための補正方法を提供することにより、GPSの速度情報を精度良く利用できるようになる。
【0026】
【発明の効果】
本発明により、GPSから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、GPSの速度情報を精度良く利用できるGPS速度情報補正方法及びGPS補正速度情報算出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のGPS速度情報補正方法を適用するシステムの一例の説明図。
【図2】本実施形態のGPS速度情報補正方法を適用する具体的なフィールドイメージの説明図。
【図3】鉄道車両に搭載するGPS車載装置の一例の説明図。
【図4】自動車に搭載するGPS車載装置の一例の説明図。
【図5】GPS補正速度情報算出装置の説明図。
【図6】補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例の説明図。
【図7】実際の座標・距離ポスト対応テーブルと補正係数の一例の説明図。
【図8】移動体の実際の速度とGPS速度の差異と、補正係数により算出した補正後の速度概要の説明図。
【図9】加速度データの大ギャップを軽減するための加速度の平均値での処理結果の説明図。
【符号の説明】
1 鉄道車両
2 自動車
3 船舶
4 移動体位置監視センタ
5 工事現場
6 列車見張り員
7 踏切
8 駅
9 コンテナターミナル・コンビナート
10 公衆通信網
11 GPS衛星
20 GPS補正速度算出装置
21 通信部
22 加速度算出手段
23 格納手段
24 補正係数算出手段
25 補正値速度算出手段
26 補正速度情報算出手段
31 GPSアンテナ
32 GPS受信機
33 車載コントローラ
34 通信モデム
35 アンテナ
36 電源装置
37 車載装置
41 GPSアンテナ
42 GPS受信機
43 車載コントローラ
44 通信モデム
45 アンテナ
46 電源装置
47 車載装置
51 座標・距離ポスト対応テーブル
52 車種係数テーブル
53 勾配係数テーブル
54 天候係数テーブル
61 補正係数
62 天候の変り目
63 勾配の変り目
71 移動体の実際の速度
72 GPSの速度
73 補正後の速度
74 GPSの速度検出開始時
75 GPSの速度検出終了時
76 実際速度とGPS速度に差
77 補正された速度分
81 加速度
82 加速度平均

Claims (4)

  1. GPSを利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、
    GPSから得た速度情報を用いて加速度を求めるステップと、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップと、GPSから得た速度に補正値速度を加算してGPS補正速度情報を得るステップとを有することを特徴とするGPS速度情報補正方法。
  2. 上記加速度情報として1サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いる請求項1記載のGPS速度情報補正方法。
  3. 上記補正係数は、GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数から算出される請求項1記載のGPS速度情報補正方法。
  4. GPSを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出するGPS補正速度情報算出装置であって、
    GPSから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段と、GPSの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段と、GPSから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段とを有することを特徴とするGPS補正速度情報算出装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126018A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Alpine Electronics Inc 移動体の位置算出装置および算出方法
JP2011215113A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Furuno Electric Co Ltd Gnss受信機、航法装置、信号処理装置、gnss速度補正プログラム及びgnss速度補正方法
US9266543B2 (en) 2010-12-07 2016-02-23 Mitsubishi Electric Corporation Train protection device and train position decision method
US10261192B2 (en) 2016-06-10 2019-04-16 Apple Inc. Radionavigation for swimmers

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126018A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Alpine Electronics Inc 移動体の位置算出装置および算出方法
JP2011215113A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Furuno Electric Co Ltd Gnss受信機、航法装置、信号処理装置、gnss速度補正プログラム及びgnss速度補正方法
US9266543B2 (en) 2010-12-07 2016-02-23 Mitsubishi Electric Corporation Train protection device and train position decision method
US10261192B2 (en) 2016-06-10 2019-04-16 Apple Inc. Radionavigation for swimmers

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