JP2010127919A - 自律測位装置、および自律測位プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)の状態から三角形△abcを平行移動し、点gを点Gに一致させる。(B)で重心gを中心として三角形△abcを回転角φ分回転させる。回転角φは0°≦φ≦360°であり、所定量Δφずつ加算されていく。この状態が(C)である。回転前に、頂点Pa,PA間距離aA、頂点Pb,PB間距離bB、頂点Pc,PC間距離cCの和を算出する。(D)は回転後の状態を示している。回転角φの回転後においても、頂点Pa,PA間距離aA、頂点Pb,PB間距離bB、頂点Pc,PC間距離cCの和を算出して、回転前の距離aA〜cCの和と比較する。回転後のほうが小さいときの回転角φを保存する。そして、最終的に得られた回転角φと地点Pcに到達する移動軌跡Vbcの最終ベクトルvendにおける移動回転角とを加算することで初期方位が算出される。
【選択図】図4
Description
図1は、車両の移動軌跡を示す説明図である。(A)において、車両101は、道路100に設置された光ビーコンPからダウンリンクされる位置情報(光ビーコンの位置座標)を受信しながら道路100を走行する。
図2は、例えば図1の車両101などの移動体に搭載されている自律測位装置のハードウェア構成を示すブロック図である。自律測位装置200は、CPU(Central Processing Unit)201と記憶装置202とディスプレイ203と受信装置204と車速パルス発生器(車速センサ)205とジャイロセンサ206と温度センサ207とがバス208を介して接続されている。
図3は、自律測位装置200の機能的構成を示すブロック図である。自律測位装置200は、取得部301と判断部302と補正処理部303と出力部304とを含む構成である。また、補正処理部303は、補正値算出部331と相対位置算出部332と初期方位算出部333と絶対位置算出部334とを含む構成である。これら各機能は、具体的には、たとえば、図2に示した記憶装置202に記憶された自律測位プログラムをCPU201に実行させることにより、その機能を実現する。
・・・・・・(2)
たときの車両101のX座標値、xbは点Pbで位置情報を受け取ったときの車両101のX座標値、xcは点Pcで位置情報を受け取ったときの車両101のX座標値、yaは点Paで位置情報を受け取ったときの車両101のY座標値、ybは点Pbで位置情報を受け取ったときの車両101のY座標値、ycは点Pcで位置情報を受け取ったときの車両101のY座標値である。
Δvs=vs−vs_old・・・・・(5)
図5は、本実施の形態にかかる自律測位装置200の自律測位処理手順を示すフローチャートである。図5において、連続不更新カウンタhをh=0にセットする(ステップS501)。連続不更新カウンタhとは、移動距離補正値Δrおよび感度補正値Δvsを更新しなかった回数を示す。回数が多いほど補正がなされていないことを示す。そして、出力電圧変動値Evを算出する(ステップS502)。
図6は、図5に示した補正処理(ステップS506)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、補正値算出部331による補正値算出処理(ステップS601)と相対位置算出部332による相対位置算出処理(ステップS602)とを並列実行する。そして、補正値算出処理(ステップS601)および相対位置算出処理(ステップS602)の算出結果を用いて、初期方位算出部333による初期方位算出処理を実行し(ステップS603)、絶対位置算出部334による絶対位置算出処理を実行する(ステップS604)。そして、図5のステップS502に戻る。
図7は、補正値算出処理(ステップS601)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、移動距離補正値・感度補正値算出処理(ステップS701)とゼロ点電圧補正値算出処理(ステップS702)とを並列実行する。そして、ステップS603に移行する。
図8は、移動距離補正値・感度補正値算出処理(ステップS701)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。この補正値算出処理では、2つのバッファを用いる。1つは履歴V1_orでもう1つは履歴V2_orである。
図9および図10は、補正値演算処理(ステップS805)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、図9において、車速パルス1パルスあたりの移動距離rをr=r_minとし、車速パルス1パルスあたりの感度vsをvs=vs_minとし、上記式(3)で示した評価値Lstijを下限値Lstij_minをLst_min=∞とする(ステップS901)。r=r_minは移動距離rの下限値である。vs_minは感度vsの下限値である。
図11は、車両移動距離算出処理(ステップS903)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、車速パルス1パルスあたりの車両移動距離rを読み込み(ステップS1101)、車両移動距離rに値が設定済みであるか否かを判断する(ステップS1102)。
図12および図13は、車両移動方位算出処理(ステップS904)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、感度vsを読み込み(ステップS1201)、感度vsに値が設定済みか否かを判断する(ステップS1202)。値が設定済みでない場合(ステップS1202:No)、初期設定値(たとえば、25[mV])をvsとする(ステップS1203)。
図14は、ゼロ点電圧補正の動作概要を示す波形図である。図14において、横軸は時刻であり縦軸は電圧である。まず、車速パルスの変化が一定時間なかった場合に車両101が停車していると判断し、停車中においてブレーキがOFFになったことを検出した場合に発車と判断する。ゼロ点電圧の値は、この停車から発車までの間におけるジャイロセンサ206からの出力電圧の平均値を算出し、この平均値をゼロ点電圧Ebとして用いる。
図16は、相対位置算出処理(ステップS602)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、車両移動距離算出処理を実行する(ステップS1601)。この処理は、図11のフローチャートで示した処理と同一処理であるため、説明を省略する。つぎに、車両移動方位算出処理を実行する(ステップS1602)。この処理は、図12および図13のフローチャートで示した処理と同一処理であるため、説明を省略する。
図17および図18は、初期方位算出処理(ステップS603)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、履歴V1_or,V2_orに位置座標が記録されているか否かを判断する(ステップS1701)。記録されていない場合(ステップS1701:No)、ステップS604に移行する。
図19は、絶対位置算出処理(ステップS604)の詳細な処理手順を示すフローチャートである。まず、車両方位Θ(=D+θ)を算出する(ステップS1901)。Dは初期方位であり、θは相対位置算出処理で得られた移動回転角θである。つぎに、初期方位Dを考慮した車両移動ベクトルを算出する(ステップS1902)。
前記移動体が通過する複数の地点の位置情報を取得する取得手段、
前記複数の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記移動体が前記複数の地点を通過したときの前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記移動距離の補正値を算出する補正値算出手段、
前記補正値算出手段によって算出された補正値を前記移動距離に加算することにより、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を算出する補正処理手段、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。
前記判断手段により前記出力電圧の変動が所定電圧未満であると判断された場合、前記移動距離の補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力することを特徴とする付記1に記載の自律測位プログラム。
前記ジャイロセンサの温度を検出する温度センサからの前記複数の地点間における検出温度の変動が所定温度以下であるか否かを判断し、
前記補正値算出手段は、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記移動距離の補正値を算出することを特徴とする付記1または2に記載の自律測位プログラム。
前記判断手段により前記検出温度の変動が所定温度より高いと判断された場合、前記移動距離の補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力することを特徴とする付記3に記載の自律測位プログラム。
前記判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記ジャイロセンサから得られる前記回転角に関する感度の補正値を算出し、
前記補正処理手段は、
前記補正値算出手段によって算出された前記感度の補正値を前記感度に加算し、当該加算後の感度と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出し、
前記出力手段は、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力することを特徴とする付記1に記載の自律測位プログラム。
前記移動体が連続通過する複数の地点の位置情報を取得する取得手段、
前記複数の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記移動体が前記複数の地点を通過したときの前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記ジャイロセンサから得られる前記回転角に関する感度の補正値を算出する補正値算出手段、
前記補正値算出手段によって算出された前記感度の補正値を前記感度に加算し、当該加算後の感度と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出する補正処理手段、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。
前記判断結果に基づいて、前記移動体の挙動により前記出力電圧の比較対象となるゼロ点電圧を算出するとともに、前回算出されたゼロ点電圧との差をとることにより、前記ゼロ点電圧の補正値を算出し、
前記補正処理手段は、
前記ゼロ点電圧の補正値により補正された補正後のゼロ点電圧と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出し、
前記出力手段は、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力することを特徴とする付記5または6に記載の自律測位プログラム。
前記判断手段により前記出力電圧の変動が所定電圧未満であると判断された場合、前記補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力することを特徴とする付記5〜7のいずれか一つに記載の自律測位プログラム。
前記ジャイロセンサの温度を検出する温度センサからの前記複数の地点間における検出温度の変動が所定温度以下であるか否かを判断し、
前記補正値算出手段は、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記補正値を算出することを特徴とする付記5〜8のいずれか一つに記載の自律測位プログラム。
前記判断手段により前記検出温度の変動が所定温度より高いと判断された場合、前記補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力することを特徴とする付記9に記載の自律測位プログラム。
前記複数の地点は任意の第1〜第3の地点であって、該第1〜第3の地点の位置情報に基づく第1の三角形の重心と前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報に基づく第2の三角形の重心とを算出する重心算出処理と、当該重心算出処理により算出された重心どうしが一致するように、前記第2の三角形を前記第1の三角形に対して平行移動させる座標変換を実行する座標変換処理と、当該座標変換後において前記第2の三角形をその重心を回転中心として回転させたときの前記第1の地点どうしの距離、前記第2の地点どうしの距離、および前記第3の地点どうしの距離の和に基づいて、当該和が最小となる回転量を抽出する回転処理と、を実行し、当該回転処理によって抽出された回転量と前記移動体が前記第3の地点に到達したときの回転角とにより、前記移動体が前記第3の地点に到達したときの初期方位を算出する初期方位算出手段、
前記初期方位算出手段によって算出された初期方位と前記第3の地点からの移動距離および回転角とにより、前記移動体の絶対位置および絶対方位を算出する絶対位置・絶対方位算出手段、として機能させ、
前記出力手段は、
前記絶対位置・絶対方位算出手段によって算出された前記移動体の絶対位置および絶対方位を出力することを特徴とする付記1に記載の自律測位プログラム。
前記移動体が第1〜第3の地点を通過する際に位置情報を取得する取得手段、
前記第1〜第3の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段、
判断された判断結果に基づいて、前記第1〜第3の地点の位置情報に基づく第1の三角形の重心と前記移動体が前記第1〜第3の地点を通過したときの前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報に基づく第2の三角形の重心とを算出する重心算出処理と、当該重心算出処理によって算出された重心どうしが一致するように、前記第2の三角形を前記第1の三角形に対して平行移動させる座標変換を実行する座標変換処理と、当該座標変換後において前記第2の三角形をその重心を回転中心として回転させたときの前記第1の地点どうしの距離、前記第2の地点どうしの距離、および前記第3の地点どうしの距離の和に基づいて、当該和が最小となる回転量を抽出する回転処理とを、前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて実行し、前記回転処理によって抽出された回転量と前記移動体が前記第3の地点に到達したときの回転角とに基づいて、前記移動体が前記第3の地点に到達したときの初期方位を算出する初期方位算出手段、
前記初期方位算出手段によって算出された初期方位と前記第3の地点からの移動距離および回転角とに基づいて、前記移動体の絶対位置および絶対方位を算出する絶対位置・絶対方位算出手段、
前記絶対位置・絶対方位算出手段によって算出された前記移動体の絶対位置および絶対方位を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。
前記移動体が第1〜第3の地点を通過する際に位置情報を取得する取得手段と、
前記第1〜第3の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記第1〜第3の地点の位置情報と、前記移動体が前記第1〜第3の地点を通過したときの前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記移動距離の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段によって算出された補正値を前記移動距離に加算することにより、前記第3の地点からの移動距離を算出する補正処理手段と、
前記補正処理手段によって得られた前記第3の地点からの移動距離を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする自律測位装置。
前記移動体が通過する複数の地点の位置情報を取得する取得手段と、
前記複数の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記移動体が前記複数の地点を通過したときの前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記ジャイロセンサから得られる前記回転角に関する感度の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段によって算出された前記感度の補正値を前記感度に加算し、当該加算後の感度と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出する補正処理手段と、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする自律測位装置。
前記移動体が通過する第1〜第3の地点の位置情報を取得する取得手段と、
前記第1〜第3の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段と、
判断された判断結果に基づいて、前記第1〜第3の地点の位置情報に基づく第1の三角形の重心と前記移動体が前記第1〜第3の地点を通過したときの前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報に基づく第2の三角形の重心とを算出する重心算出処理と、当該重心算出処理によって算出された重心どうしが一致するように、前記第2の三角形を前記第1の三角形に対して平行移動させる座標変換を実行する座標変換処理と、当該座標変換後において前記第2の三角形をその重心を回転中心として回転させたときの前記第1の地点どうしの距離、前記第2の地点どうしの距離、および前記第3の地点どうしの距離の和に基づいて、当該和が最小となる回転量を抽出する回転処理とを、前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて実行し、前記回転処理によって抽出された回転量と前記移動体が前記第3の地点に到達したときの回転角とに基づいて、前記移動体が前記第3の地点に到達したときの初期方位を算出する初期方位算出手段と、
前記初期方位算出手段によって算出された初期方位と前記第3の地点からの移動距離および回転角とに基づいて、前記移動体の絶対位置および絶対方位を算出する絶対位置・絶対方位算出手段と、
前記絶対位置・絶対方位算出手段によって算出された前記移動体の絶対位置および絶対方位を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする自律測位装置。
200 自律測位装置
301 取得部
302 判断部
303 補正処理部
304 出力部
331 補正値算出部
332 相対位置算出部
333 初期方位算出部
334 絶対位置算出部
Claims (8)
- 速度センサからの車速パルスに基づいて算出される移動体の移動距離とジャイロセンサからの出力電圧に応じて算出される回転角とにより前記移動体の自律測位を実行するコンピュータを、
前記移動体が通過する複数の地点の位置情報を取得する取得手段、
前記複数の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧以上であるか否かを判断する判断手段、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記移動体が前記複数の地点を通過したときの前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記移動距離の補正値を算出する補正値算出手段、
前記補正値算出手段によって算出された補正値を前記移動距離に加算することにより、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を算出する補正処理手段、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。 - 前記補正値算出手段は、
前記判断手段により前記出力電圧の変動が所定電圧未満であると判断された場合、前記移動距離の補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力することを特徴とする請求項1に記載の自律測位プログラム。 - 前記判断手段は、
前記ジャイロセンサの温度を検出する温度センサからの前記複数の地点間における検出温度の変動が所定温度以下以上であるか否かを判断し、
前記補正値算出手段は、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記移動距離の補正値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の自律測位プログラム。 - 前記補正値算出手段は、
前記判断手段により前記検出温度の変動が所定温度より高いと判断された場合、前記移動距離の補正値を算出せず、
前記出力手段は、
前記補正値による補正がされていない前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの移動距離を出力することを特徴とする請求項3に記載の自律測位プログラム。 - 前記補正値算出手段は、
前記判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記ジャイロセンサから得られる前記回転角に関する感度の補正値を算出し、
前記補正処理手段は、
前記補正値算出手段によって算出された前記感度の補正値を前記感度に加算し、当該加算後の感度と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出し、
前記出力手段は、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力することを特徴とする請求項1に記載の自律測位プログラム。 - 速度センサからの車速パルスごとに検出される移動体の移動距離とジャイロセンサからの出力電圧に応じた前記車速パルスごとに算出される回転角とにより前記移動体の自律測位を実行するコンピュータを、
前記移動体が連続通過する複数の地点の位置情報を取得する取得手段、
前記複数の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記複数の地点の位置情報と、前記移動体が前記複数の地点を通過したときの前記複数の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記ジャイロセンサから得られる前記回転角に関する感度の補正値を算出する補正値算出手段、
前記補正値算出手段によって算出された前記感度の補正値を前記感度に加算し、当該加算後の感度と前記出力電圧とに基づいて、前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を算出する補正処理手段、
前記補正処理手段によって得られた前記複数の地点のうち最後に通過した地点からの回転角を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。 - 速度センサからの車速パルスごとに検出される移動体の移動距離とジャイロセンサからの出力電圧に応じた前記車速パルスごとに算出される回転角とにより前記移動体の自律測位を実行するコンピュータを、
前記移動体が第1〜第3の地点を通過する際に位置情報を取得する手段、
前記第1〜第3の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段、
前記判断された判断結果に基づいて、前記第1〜第3の地点の位置情報に基づく第1の三角形の重心と前記移動体が前記第1〜第3の地点を通過したときの前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報に基づく第2の三角形の重心とを算出する重心算出処理と、当該重心算出処理によって算出された重心どうしが一致するように、前記第2の三角形を前記第1の三角形に対して平行移動させる座標変換を実行する座標変換処理と、当該座標変換後において前記第2の三角形をその重心を回転中心として回転させたときの前記第1の地点どうしの距離、前記第2の地点どうしの距離、および前記第3の地点どうしの距離の和に基づいて、当該和が最小となる回転量を抽出する回転処理とを、前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて実行し、前記回転処理によって抽出された回転量と前記移動体が前記第3の地点に到達したときの回転角とに基づいて、前記移動体が前記第3の地点に到達したときの初期方位を算出する初期方位算出手段、
前記初期方位算出手段によって算出された初期方位と前記第3の地点からの移動距離および回転角とに基づいて、前記移動体の絶対位置および絶対方位を算出する絶対位置・絶対方位算出手段、
前記絶対位置・絶対方位算出手段によって算出された前記移動体の絶対位置および絶対方位を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする自律測位プログラム。 - 速度センサからの車速パルスごとに検出される移動体の移動距離とジャイロセンサからの出力電圧に応じた前記車速パルスごとに算出される回転角とにより前記移動体の自律測位を実行する自律測位装置であって、
前記移動体が第1〜第3の地点を通過する際に位置情報を取得する手段と、
前記第1〜第3の地点間における前記出力電圧の変動が所定電圧未満であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって判断された判断結果に基づいて、前記第1〜第3の地点の位置情報と、前記移動体が前記第1〜第3の地点を通過したときの前記第1〜第3の地点の前記自律測位による位置情報とにより、前記移動距離の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段によって算出された補正値を前記移動距離に加算することにより、前記第3の地点からの移動距離を算出する補正処理手段と、
前記補正処理手段によって得られた前記第3の地点からの移動距離を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする自律測位装置。
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