JP2008076385A - 地上位置を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を向上させる方法であって、移動体参照受信器が使用される方法に関する。更に対応する装置に関する。
【解決手段】複数の検知された定置ランドマークによって、移動体参照受信器の補正された地上位置と位置誤差が算定され、複数の位置誤差から平均位置誤差を算定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ナビゲーションシステム、特に衛星支援ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を高める方法に関する。更に、本発明は対応する装置に関する。

特に衛星支援ナビゲーションシステムを基礎とするＧＰＳ（全世界測位システム）受信器を装備した例えば車両用の移動体ユーザ受信器の地上位置の決定は一般に、特に大気作用に起因する、ナビゲーションシステムによって送信される信号の伝搬速度の変動の結果として生ずる精度誤差を生じやすい。従って、専らナビゲーションシステムによって決定される地上位置は、一般に誤差を生じやすい。

こうしたシステムによる位置決定の精度誤差を減少させるため、基地局とも称される、地上位置が既知の、定置参照受信器が使用される。ナビゲーションシステムによって決定される地上位置の位置誤差は、参照受信器の既知の地上位置とナビゲーションシステムによって決定される参照受信器の地上位置とから、補正データの形で算定することができる。定置参照受信器によって算定された位置誤差は次いで移動体ユーザ受信器に送信されて同所で、ナビゲーションシステムによって決定される移動体ユーザ受信器の地上位置の補正に使用することができる。公知の衛星支援ナビゲーションシステムＧＰＳにおいて、このプロセスはＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）と呼ばれる。

但し、このタイプの定置参照受信器は全世界至るところで利用できるわけではないため、ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の補正はどこでも可能なわけではない。更に、達成可能な精度は定置参照受信器からの移動体ユーザ受信器の距離に依存しており、従って、参照受信器の密度、つまり単位面積当たりの参照受信器数に依存している。

そこで本発明の目的は、上記の短所を取り除いた冒頭に述べた類の方法を提供すると共に、この方法を実施することのできる装置を提供することである。

上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法により、特に次のようにすることで達成される。即ち、移動体受信器の地上位置が上記ナビゲーションシステムによって決定されること、少なくとも１つの定置ランドマークが、少なくとも１つの環境センサを備えた上記移動体受信器によって検知されること、上記ランドマークの地上位置が、少なくとも１つの空間方向について既知であり、特にデジタルマップに入力されること、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記参照受信器の地上位置の少なくとも１つの空間方向についての位置誤差が、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置と、上記ランドマークの上記移動体参照受信器に対する相対位置及び上記地上位置の上記移動体参照受信器に関する位置誤差と、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器の地上位置とから算定されること、及び、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記ユーザ受信器の地上位置の精度を向上させるため、上記算定された位置誤差が上記移動体参照受信器から上記ユーザ受信器に送信されること、である。

本発明は特に、定置参照受信器に代えてもしくはそれに加えて、移動体参照受信器とくに、ナビゲーションシステムの信号用受信器例えばＧＰＳ受信器と補正データの形の位置誤差を送信するための送信器とを備え、また更に特にデジタルマップから地上位置が既知である標柱、交通信号灯、ガードレール又は車線マーク等を基準にして自身の補正された地上位置を決定することのできる車両が使用されることを特徴としている。

定置参照受信器とは異なり、移動体参照受信器の地上位置は言うまでもなく不変ではなく且つ／又は予め分かっているわけではなく、むしろ、地上位置が既知の１又は複数のランドマークを利用して環境センサシステムによって決定されなければならない。特に、上記移動体参照受信器に対する上記検知された定置ランドマークの上記相対位置は上記環境センサシステムによって決定することができる。１又は複数の距離センサ、レーダセンサ、超音波センサ、ビデオセンサ、赤外線センサ及び／又はレーザスキャナ又は異なったタイプのセンサの任意の所望のコンビネーションを例えば環境センサとして使用することが可能である。

多くの場合、特に例えば車線マーク又はガードレール等の１方向に延びるランドマークの場合、上記ランドマークの地上位置は１空間方向とくに上記走行方向に対して横方向にのみ既知及び／又は検知可能であるため、位置誤差もこの空間方向についてしか算定することができない。上記位置誤差は、これらの場合、少なくとも１つの空間方向、特に上記移動体参照受信器の上記運動方向に対して横方向についてしか算定することができない。

本発明による方法は特に、いずれにせよナビゲーションシステムの上記信号を評価するための受信器と、例えばＡＣＣ（適応巡航制御）、衝突防止、ナビゲーション支援、自動非常ブレーキ等の車両支援システム用の環境センサシステムとを装備した車両がさもなければ自車専用に算定された上記位置誤差を他の車両 − 特に環境センサシステムを装備していない車両に送信し得るという利点を有している。上記位置誤差は例えば無線周波数帯の車両−対−車両通信によって他の車両に送信することが可能である。

既存の定置参照受信器の参照受信器密度は本発明を使用して高めることができ、あるいは、環境センサシステムとデジタルマップとを有した十分多数の移動体参照受信器により、専用の独立した参照受信器ネットワークを稼動させることが可能である。

上記ナビゲーションシステムは特に衛星支援ナビゲーションシステム例えばＧＰＳであってよいが、また一般に、送信ステーションとして例えば無線・ＴＶ塔を使用する地上局ナビゲーションシステムであってもよい。

地上位置誤差の算定は一般に、特にＤＧＰＳから公知であることから、本発明の枠内で更に詳細な説明は行なわないこととする。

本発明の有利な実施形態は独立請求項、説明及び図面にも挙げられている。

本発明の好ましい実施形態において、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置をデジタルマップ中の上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器の地上位置に対応させて決定するために、上記移動体参照受信器の地上位置の環境の１区域が決定されて、上記検知された定置ランドマークに関するデータが上記デジタルマップの上記区域のデータと比較される。上記検知された定置ランドマークと上記検知された定置ランドマークに対応する上記デジタルマップ中の入力データとの対応付け及び、それによる、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置の決定はこれによって加速されることができる。上記データは特に、上記対応する定置ランドマークの大きさ、形状及び／又は反射率又はその他の任意の特性を表すデータであってよい。

本発明の更に別の好ましい実施形態において、定置ランドマークは上記移動体参照受信器の運動中、特に車両の走行中に、複数の一連の周期で、特に連続的に、レーザスキャナによって検知、認識及び／又は追跡される。こうして、上記移動体受信器の上記環境に関する、特に個々の定置ランドマークに関する、より多数のデータを得ることができるため、上記検知された定置ランドマークと上記デジタルマップ中の上記検知された定置ランドマークに対応する上記入力データとの対応付け及び、それによる、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置の決定は容易化することができ、特に複数の定置ランドマークが検知される場合には、高い確度の対応付けを保証することができる。距離画像を基礎として目標物を認識及び／又は追跡するための方法は一般に公知に属する。この種の方法の一例は、"Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr.438, Kirchner, A., "Sensordatenverarbeitung eines Laserscanners fuer autonome Fahrfunktionen von Kraftfahrzeugen", [Progress Reports VDI, Series 12, No.438, Kirchner, A., "Sensor data processing of a laser scanner for autonomous driving functions of motor vehicles] VDI Verlag GmbH, Duesseldorf 2000, ISBN 3-18-343812-7, ISSN 0178-9449に述べられている。更に、この種の方法の説明は、Fuerstenberg, K. et al.の刊行物"Pedestrian Recognition and Tracking of Vehicles using a Vehicle based Multilayer Laserscanner", Proceedings of ITS 2003, 第10回Intelligent Transport Systems世界会議（2003年11月、スペイン・マドリッド）にも見いだすことができる。

一般に、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置を一方とし、上記ナビゲーションシステムによって決定される、誤差のある、上記移動体参照受信器の地上位置と上記移動体参照受信器に対する上記検知された定置ランドマークの上記相対位置とから決定可能な上記定置ランドマークの地上位置とを他方として、両者が互いに比較されて、上記位置誤差を算定することができる。このプロセスにおいて、上記定置ランドマークの既知の地上位置と、上記定置ランドマークの決定される、誤差のある地上位置とが互いに比較される。但し、好ましくは、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器の地上位置を一方とし、上記検知された定置ランドマークの既知の地上位置と上記移動体参照受信器に対する上記ランドマーク相対位置とから決定可能な上記移動体参照受信器の補正された地上位置とを他方として、両者が互いに比較されて、上記位置誤差が算定される。このプロセスにおいて、上記移動体参照受信器の、誤差のある地上位置と上記移動体参照受信器の決定、補正された地上位置とが互いに比較される。これは上記移動体参照受信器の、自身のナビゲーション支援にも使用することのできる、補正された地上位置が所与であるという利点を有している。

一般に、複数の検知された定置ランドマークによって、上記移動体参照受信器の自身の補正された地上位置が決定され、上記検知された定置ランドマークの各々につき自身の位置誤差が算定され、上記算定された複数の位置誤差から平均位置誤差を算定することができる。但し、好ましくは、複数の検知された定置ランドマークによって、特に算定時間を減少させるため、上記移動体参照受信器の補正された地上位置のみが決定されて、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器の地上位置と比較され、上記位置誤差が算定される。

上記目的は更に、請求項６に記載の特徴を有する方法により、特に、少なくとも１つの空間方向について算定された少なくとも１つの位置誤差が少なくとも１つの移動体参照受信器から受信され、少なくとも１つの空間方向に関する上記ユーザ受信器の補正された地上位置が上記受信位置誤差を基準にして決定されることによって達成される。

ユーザ受信器（特に、環境センサシステムを備えていないユーザ受信器）は、これにより、環境センサシステムを備えた移動体参照受信器によって算定された位置誤差を得ることができ、かくて、ナビゲーションシステムによって決定される、誤差のある自身の地上位置を補正することができる。移動体参照受信器はユーザ受信器であってもよい。

上記ユーザ受信器の補正された地上位置は、特に、異なった少なくとも２つの移動体参照受信器から特に上記移動体参照受信器の運動方向及び／又は互いに略垂直をなして延びる空間方向について受信された、それぞれ少なくとも１つの空間方向について算定された少なくとも２つの位置誤差を基準にして、例えばブリッジクロスによって決定することができる。これにより、１参照受信器から受信された、少なくとも１つの空間方向についてのみ算定された、従って少なくとも１つの空間方向についてのみ補正された地上位置を結果し得る位置誤差が、更に別の参照受信器によって算定され、受信された、同様に更に別の少なくとも１つの空間方向についてのみ算定された位置誤差によって補われて、複数の空間方向に関する上記ユーザ受信器の地上位置の補正を可能にすることが達成される。上記ユーザ受信器はまた、その環境センサシステムによって少なくとも１つの空間方向について位置誤差を算定することができると共に、更に別の少なくとも１つの移動体参照受信器から更に別の少なくとも１つの空間方向について算定された位置誤差を受信することのできる移動体参照受信器であってもよい。

本発明の更に別の対象は、上記プログラムがコンピュータ上で実行される際に本発明による方法を実行するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムである。

上記プログラム製品がコンピュータ上で実行される際に本発明による方法を実行するためのコンピュータ読取り可能なデータキャリア格納プログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品も本発明の対象である。

この点で、上記方法を実行することのできる任意の所望のデータ処理装置として特にコンピュータが理解される。上記コンピュータは特に、上記方法を完全に又は部分的に実行することのできるデジタル信号プロセッサ及び／又はマイクロプロセッサを有していてよい。

上記目的は更に請求項１０又は請求項１１に記載の特徴を有する装置によって達成される。

以下に本発明を、図面を参照しつつ、実施例によって説明する。

図１はＧＰＳ受信器を装備した車両１１の中心の地上位置１１''を示しており、地上位置は衛星支援ナビゲーションシステムによって決定されて、平面上に投影されており、誤差があるかもしくは補正されていない。更に、上記車両近接環境内に位置する定置ランドマーク特に標柱１３の中心のそれ自体既知の位置１３'も示されている。

車両１１は、目標物とくに定置ランドマークの検知、認識及び追跡用のレーザスキャナならびに、定置ランドマークの既知の地上位置が入力されたデジタルマップを備えている。

本発明により、上記レーザスキャナはその視野範囲を回転パルスレーザビームで走査し、この過程で標柱１３を検知する。レーザスキャナは次いで、検知によって得られた上記標柱１３に関するデータを、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記車両１１の地上位置１１''の環境の空間的に限定された区域内に位置する入力データのみを使用して、上記デジタルマップ中の定置ランドマークに対応する入力データと比較する。上記標柱１３はこれにより上記デジタルマップ中の上記標柱１３に対応する入力データに対応させられ、こうして、上記標柱１３の既知の地上位置１３'を決定することができる。対応付けの確度を高めるために、好ましくは複数の定置ランドマークとそれらの相互配置が検知され、上記デジタルマップ中の同一配置を有する対応する入力データと比較される。

次いで、同じく図１に示された上記車両１１の中心の補正された地上位置１１'はデータ処理装置により、上記方法で決定される上記標柱１３の中心の既知の地上位置１３'と、上記レーザスキャナによって決定される上記車両１１に対する上記標柱１３の相対位置とから決定することができる。

かくて、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記車両１１の中心の地上位置１１''の位置誤差１５は、上記車両１１の中心の上記補正された地上位置１１'と、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記車両１１の中心の地上位置１１''とから算定することができる。

続いて、決定される位置誤差は上記車両１１から、定置参照受信器と同様に、ＧＰＳ受信器を装備した他の車両に送信されて、車両受信器によって受信されることができるため、ＧＰＳによって決定される、誤差のある車両の地上位置は、ＤＧＰＳと同様に、送信された上記位置誤差を利用して相応して補正することができる。

図２には、それぞれ図１に示した上記車両１１に対応する、少なくとも一定時点にもしくは一定時間にわたって互いに略垂直をなして運動する２台の車両１７，１９が示されている。図１の標柱１３に代えて、図２では連続的な車線マーク２１，２３が検知される。

走行方向と走行方向に対して横向きに示された、地上位置の決定精度に関する誤差バー２５，２７によって例示されるように、位置誤差は、正確な地上位置が走行方向において未知及び／又は検知不能であるために、車線マークを有した走行方向に対して横向きにしか算定することができない。従って、走行方向における上記位置決定の精度は高めることができないが、但し精度は、図１と同様に、走行方向に対して横方向には高めることができる。

１空間方向についてのみ所与の、車両１７によって算定された上記位置誤差と、第１の空間方向に対して略垂直をなして延びる１空間方向についてのみ同じく所与の、車両１９によって算定された上記位置誤差との双方が、単なるユーザ受信器つまり専用の環境センサシステムを持たないＧＰＳ受信器を装備した車両に送信される場合には、ユーザ受信器に再び“完全な”位置誤差が所与である。

上記車両１７の地上位置の上記算定された“一次元”位置誤差が上記車両１９に送信され及び／又は上記車両１９の地上位置の上記算定された“一次元”位置誤差が上記車両１７に送信される結果、完全な位置誤差が車両１７及び／又は車両１９にも所与であることも生じ得る。

従って、環境センサシステムを備えた移動体参照受信器を使用することにより、ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を高めることが可能になる。

ナビゲーションシステムによって決定される参照受信器の地上位置と補正された参照受信器の地上位置ならびに既知のランドマーク地上位置とを示す図である。 運動方向が互いに略垂直をなして延びる２移動体参照受信器の平面図である。

符号の説明

１１ 車両
１１' 補正された地上位置
１１'' ナビゲーションシステムによって決定される地上位置
１３ 標柱
１３' 既知の地上位置
１５ 位置誤差
１７ 車両
１９ 車両
２１ 車線マーク
２３ 車線マーク
２５ 誤差バー
２７ 誤差バー

Claims (11)

1. ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を向上させるための方法であって、
   移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）が上記ナビゲーションシステムによって決定されること、
   少なくとも１つの定置ランドマーク（１３，２１，２３）が、少なくとも１つの環境センサを備えた上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）によって検知され、かつ、前記ランドマークの地上位置（１３'）が、少なくとも１つの空間方向について既知であり、特にデジタルマップに入力されること、
   上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）の位置誤差（１５）が、少なくとも１つの空間方向につき、上記検知された定置ランドマーク（１３，２１，２３）の既知の地上位置（１３'）と、上記定置ランドマークの上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）に対する相対位置と、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）とから算定されること、及び
   上記ナビゲーションシステムによって決定される上記ユーザ受信器の地上位置の精度を向上させるため、上記算定された位置誤差（１５）が上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）から上記ユーザ受信器に送信されること、
   を特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   上記検知された定置ランドマーク（１３，２１，３１）の既知の地上位置（１３'）を、上記ナビゲーションシステムによって決定されるデジタルマップ中の上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）に対応させて決定するため、上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）の環境の１区域が決定され、上記検知された定置ランドマーク（１３，２１，２３）に関するデータが上記デジタルマップの上記区域のデータと比較されることを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、
   上記定置ランドマーク（１３，２１，２３）が上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の運動中、特に車両の上記走行中に、複数の一連の周期で、特に連続的に、レーザスキャナによって検知、認識及び／又は追跡されることを特徴とする方法。
4. 先行する請求項の少なくともいずれか１項に記載の方法において、
   上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）を一方とし、上記検知された定置ランドマーク（１３，２１，２３）の既知の地上位置（１３'）と上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）に対する上記ランドマーク相対位置とから決定可能な上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の補正された地上位置（１１'）とを他方として、両者が互いに比較されて、上記位置誤差（１５）が算定されることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   複数の検知された定置ランドマーク（１３，２１，２３）によって上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の１補正された地上位置（１１'）のみが決定されて、上記ナビゲーションシステムによって決定される上記移動体参照受信器（１１，１７，１９）の地上位置（１１''）と比較され、上記位置誤差（１５）が算定されることを特徴とする方法。
6. ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を向上させる方法であって、
   少なくとも１つの空間方向について算定される少なくとも１つの位置誤差（１５）が、少なくとも１つの移動体参照受信器（１１，１３，１７）から受信されること、及び
   少なくとも１つの空間方向に関する上記ユーザ受信器の補正された地上位置が、上記受信された位置誤差（１５）を基準に決定されること、
   を特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   上記ユーザ受信器の補正された地上位置が、少なくとも２つの異なる移動体参照受信器（１７，１９）から特に上記移動体参照受信器（１７，１９）の運動方向及び／又は互いに略垂直をなして延びる空間方向について受信された、それぞれ少なくとも１つの空間方向について算定された少なくとも２つの位置誤差を基準に決定されることを特徴とする方法。
8. プログラムがコンピュータ上で実行される際に請求項１から７までの少なくともいずれか１項に記載の方法を実行するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
9. コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行される際に請求項１から１７までの少なくともいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータ読取り可能なデータキャリアに格納されたプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品。
10. 請求項１から５までの少なくともいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を含む、ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を向上させるための移動体参照受信器。
11. 請求項６又は７に記載の方法を実行するための手段を含む、ナビゲーションシステムによって決定されるユーザ受信器の地上位置の精度を向上させるためのユーザ受信器。

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