JP2011017599A - 自律測位プログラム、自律測位装置および自律測位方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両101は、搭載した自律測位装置100によって、内蔵されたセンサから検出した移動距離および回転角に関する情報を利用して自律測位をおこなう。また、自律測位装置100は、車両101が道路に配置された光ビーコン102(102−1〜102−n)を通過することによって、光ビーコン102の配置場所を基準地点として位置情報を取得することができる。位置情報は、経緯度、高度といった基準地点の絶対位置を表す。したがって、自律測位装置100は、自律測位結果と、位置情報とを連動させることによって、正確な移動軌跡を特定することができる。
【選択図】図1−1
Description
図1−1は、本実施の形態にかかる自律測位の一例を示す説明図である。図1−1のように本実施の形態では、車両101は、搭載した自律測位装置100によって、内蔵されたセンサから検出した移動距離および回転角に関する情報を利用して自律測位をおこなう。また、自律測位装置100は、車両101が道路に配置された光ビーコン102(102−1〜102−n)を通過することによって、光ビーコン102の配置場所を基準地点として位置情報を取得することができる。位置情報は、経緯度、高度といった基準地点の絶対位置を表す。したがって、自律測位装置100は、自律測位結果と、位置情報とを連動させることによって、正確な移動軌跡を特定することができる。
図1−2は、車両の移動軌跡を示す説明図である。ここで、自律測位装置100によって特定される車両101の移動軌跡について説明する。(A)において、車両101は、道路110に設置された光ビーコンP(たとえば図1−1の光ビーコン102)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110を走行する。
図2は、自律測位の処理手順を示すブロック図である。図2のように、本実施の形態では、センサ部200によって、車両101の移動距離と回転角度に関する情報を取得する。図2では、移動距離を検出するためのジャイロと回転角度を検出するための車速(パルス)との各種センサを利用しているが、特にこれらに限定されず、移動距離と回転角度を検出するセンサであれば、他のセンサを利用してもよい。
図4は、自律測位誤差の増加特性を示すグラフである。図4のグラフのように、車両101に自律測位装置100を搭載した場合、誤差測位は移動距離に伴って累積されるため、曲線401のような増加特性を示す。曲線401が示す測位誤差は、自律測位装置100における測位に関する要素に依存する。測位に関する要素としては、基準方位誤差が挙げられる。したがって、自律測位装置100では、測位誤差を特定するために、まず、基準地点における車両101の方位誤差である基準方位誤差を特定する処理がおこなわれる。
図10は、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100は、CPU(Central Processing Unit)1001と記憶装置1002とディスプレイ1003と受信装置1004と車速パルス発生器(車速センサ)1005とジャイロセンサ1006と温度センサ1007とがバス1008を介して接続されている。
つぎに、自律測位装置100の機能的構成について説明する。図11−1は、自律測位装置の機能的構成を示すブロック図である。自律測位装置100は、取得部1101と、判断部1102と、補正処理部1103と、方位誤差特定部1104と、自律測位誤差特定部1105と、選択部1106と、出力部1107と、を含む構成である。上述したような制御部となる機能(取得部1101〜出力部1107)は、具体的には、たとえば、図10に示した記憶装置1002に記憶されたプログラムをCPU1001に実行させることによりその機能を実現する。
Δvs=vs−vs_old・・・・・(5)
実施例1は、基準地点#1〜基準地点#nまでの移動距離から求まった基準方位を利用して車両101の現在位置における自律測位誤差を特定する。また、特定された自律測位誤差の精度に応じて適宜外部装置による測位結果を利用して、低負荷かつ高精度な測位を実現する。
図13は、取得データ蓄積の処理手順を示すフローチャートである。ステップS1202の取得データ蓄積では、具体的には、車速パルスカウント(ステップS1301)と、走行軌跡情報蓄積(ステップS1302)の2つの処理がおこなわれている。そして、上述の2つの処理が終了すると、ステップS1203の処理へ移行する。以下に、ステップS1301,S1302の処理について詳しく説明する。
図14は、車速パルスカウントの処理手順を示すフローチャートである。図14のフローチャートは、車両101に搭載された車速パルス発生器1005から発生した車速パルスを加算する手順を示している。図14の処理によって車速パルスをカウントすることによって、移動体101の移動距離を算出することができる。
図15は、走行軌跡情報蓄積の処理手順を示すフローチャートである。図15のフローチャートは、車速パルスのカウント結果や、ジャイロセンサ1006の検出結果を利用して車両101の走行軌跡に関する情報を蓄積する手順を示す。図15の処理によって、車両101がどのような走行状況であるかを自律的に把握することができる。
図16は、初期方位算出の処理手順を示すフローチャートである。ステップS1203の初期方位算出は、具体的には、履歴Wに始点Pa,終点Pbがあるか否かの判断(ステップS1601)に応じて、車両101が基準地点#nにおける初期方位を算出する。履歴WにPa,Pbがあると判断された場合(ステップS1601:Yes)、基準方位誤差推定(ステップS1602)と、基準方位算出(ステップS1603)をおこなうことにより、初期方位を算出する。なお、履歴WにPa,Pbがないと判断された場合(ステップS1601:No)、初期方位算出をおこなわずに、そのままステップS1204の処理へ移行する。
図17は、基準方位算出の処理手順を示すフローチャートである。図17のフローチャートは、車両101が基準地点を通過した際にどちらを向いているかを表す基準方位を算出する手順を示している。
図18は、基準方位誤差推定の処理手順を示すフローチャートである。図18のフローチャートは、車両101が基準地点を通過した際に算出する基準方位(図17にて算出された基準方位)の誤差範囲を推定する手順を示している。図5,6にて説明したように、基準方位誤差は、自律測位の誤差範囲に影響する。したがって、図18の処理によって基準方位誤差を推定することによって、高精度に自律測位の誤差範囲の特定することができる。
図19は、基準地点間の移動距離算出の処理手順を示すフローチャートである。図19のフローチャートは、車速パルスのカウント結果を利用して車両101が通過した基準地点間(たとえば基準地点#1〜#n)の移動距離を算出する。上述したように、基準地点#nにおける基準方位誤差は、基準地点#1〜#nの移動距離に依存する。したがって、図19の処理によって、基準地点間の移動距離を算出することによって正確な基準方位誤差を特定することができる。
図20は、基準地点測位誤差による方位誤差算出の処理手順を示すフローチャートである。図20のフローチャートは、基準地点測位誤差によって生じる方位誤差を算出する。図20の処理によって、基準地点からの位置情報の取得の際に生じる誤差を考慮した方位誤差を算出するため、高精度な基準方位誤差の特定に有用となる。
図22は、軌跡推定誤差による方位誤差算出の処理手順を示すフローチャートである。図22のフローチャートは、軌跡推定誤差によって生じる方位誤差を算出する。図22の処理によって、軌跡推定誤差を考慮した方位誤差を算出するため、高精度な基準方位誤差の特定に有用となる。
図23は、基準地点方位誤差算出の処理手順を示すフローチャートである。図23のフローチャートでは、ステップS1802,S1803によって算出された方位誤差を用いて基準方位誤差を算出する。具体的には、テップS1802によって算出された方位誤差(φb)と、S1803によって算出された方位誤差(φd)とを加算して基準方位誤差(φ)を求め(ステップS2301)、ステップS1603へ移行することによって一連の基準方位誤差算出を終了する。
図24は、自車測位の処理手順を示すフローチャートである。図24のフローチャートは、ステップS1203による初期方位算出結果を利用した自車測位の手順を示している。図24において、まず、自律測位装置100は、基準方位Dに値が設定されているか否かを判断する(ステップS2401)。基準方位Dに値が設定されていない場合(ステップS2401:No)、車両101の自車測位ができないため、そのままステップS1205へ移行して、そのまま一連の自車測位を終了する。
図25は、測位誤差推定の処理手順を示すフローチャートである。図25のフローチャートは、基準地点#nについて算出された各値を利用して現在位置における自律測位装置100の測位誤差を推定する手順を示す。図24の処理によって、現在、車両101の自律測位がどの程度の精度によって実行可能かを特定することができる。
図26は、測位技術判定の処理手順を示すフローチャートである。図26のフローチャートは、ステップS2402によって算出された測位誤差(E)と外部の機器による測位誤差とを比較して、より精度の高い技術を採用するための判定手順を示している。図26の処理によって、車両101の移動状態の変化に応じて最も精度の高い技術を採用するため所定以上のレベルの自車測位を保つことができる。
実施例2では、基準方位誤差が小さくなるような基準地点間を設定して、基準測位誤差の誤差範囲をより小さくした高精度な自律測位を実現する。実施例1では、基準地点#1〜#nが一意的に決定していた。そこで、実施例2では、基準地点間隔の始点を可変にして、基準方位誤差が最小となるように設定する。
図29は、実施例2における初期方位算出の処理手順を示すフローチャートである。図29のフローチャートでは、実施例2における初期方位算出の処理手順を表している。図29の各処理を実行することにより、車両101が取得した複数の基準地点の位置情報間の移動距離のうち、方位誤差が最小となる組み合わせを選択して、自律測位に利用することができる。
図30は、最適基準地点選択の処理手順を示すフローチャートである。図30のフローチャートは、最適な基準地点を選択する手順を示している。図30の処理によって選択された基準地点を始点として利用することによって基準方位誤差の誤差範囲を最小にすることができる。
図31は、基準地点候補保存の処理手順を示すフローチャートである。図31のフローチャートは、車両101が通過した基準地点の中から始点として候補となる基準地点を保存する手順を示す。
図32は、基準地点候補抽出の処理手順を示すフローチャートである。図32のフローチャートは、ステップS3003によって保存された基準地点候補を順次抽出して、基準方位誤差を算出させる。図32において、まず、スタックをポップし、車速パルス数nをn_tempに格納する(ステップS3201)。つぎに、車速パルス数nをインクリメントした値をn_tempに設定する(ステップS3202)。
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得手段、
前記取得手段によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定手段、
前記方位誤差特定手段によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定手段、
前記自律測位誤差特定手段によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲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。
外部の測位装置から取得された前記移動体の測位結果の誤差範囲を特定する外部誤差特定手段、
前記外部誤差特定手段によって特定された誤差範囲と、前記出力手段によって出力された誤差範囲とを比較する比較手段、
前記比較手段による比較結果に応じて、前記コンピュータによる自律測位による測位結果と前記外部の測位装置から取得された測位結果とのうち、いずれか一方の測位結果を選択する選択手段、
として機能させ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。
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定手段と、
前記方位誤差特定手段によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定手段と、
前記自律測位誤差特定手段によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲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。
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得工程と、
前記取得工程によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定工程と、
前記方位誤差特定工程によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定工程と、
前記自律測位誤差特定工程によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を出力する出力工程と、
を実行することを特徴とする自律測位方法。
101 車両
102(102−1〜102−n) 光ビーコン
103 GPS衛星
200 センサ部
210 方位算出部
220 位置算出部
1101 取得部
1102 判断部
1103 補正処理部
1104 方位誤差特定部
1105 自律測位誤差特定部
1106 選択部
1107 出力部
Claims (7)
- 移動体に搭載されたセンサによって検出された前記移動体の移動距離および回転角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、
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得手段、
前記取得手段によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定手段、
前記方位誤差特定手段によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定手段、
前記自律測位誤差特定手段によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲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。 - 前記コンピュータを、さらに、
外部の測位装置から取得された前記移動体の測位結果の誤差範囲を特定する外部誤差特定手段、
前記外部誤差特定手段によって特定された誤差範囲と、前記出力手段によって出力された誤差範囲とを比較する比較手段、
前記比較手段による比較結果に応じて、前記コンピュータによる自律測位による測位結果と前記外部の測位装置から取得された測位結果とのうち、いずれか一方の測位結果を選択する選択手段、
として機能させ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。 - 前記方位誤差特定手段は、前記センサの測定誤差に依存して前記任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じた増加を示す測定誤差の特性と、複数の基準地点間の移動距離に応じた減少を示す基準地点測定誤差の特性との加算結果に応じて、前記任意の基準地点から前記最新の基準地点までの移動距離に応じた前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定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。
- 前記自律測位誤差特定手段は、前記方位誤差特定手段によって特定された方位測定結果の誤差範囲を示す方位測定誤差の特性と、前記センサの測定誤差に依存して前記最新の基準地点からの移動距離に応じた増加を示す測定誤差の特性と、前記取得手段によって取得された位置情報の誤差範囲との加算結果に応じて、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じた前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を特定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の自律測位プログラム。
- 前記方位誤差特定手段は、前記取得手段によって取得された各基準地点から前記最新の基準地点までの移動距離に応じて、それぞれ前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定し、当該特定された誤差範囲が最小となる基準地点を前記任意の基準地点とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の自律測位プログラム。
- 移動体に搭載されたセンサによって検出された前記移動体の移動距離および回転角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、
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定手段と、
前記方位誤差特定手段によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定手段と、
前記自律測位誤差特定手段によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲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。 - 移動体に搭載されたセンサによって検出された前記移動体の移動距離および回転角により前記移動体の自律測位を実行するコンピュータが、
前記移動体が基準地点を通過する都度、当該基準地点の位置情報を取得する取得工程と、
前記取得工程によって位置情報が取得された前記移動体が通過済みの基準地点のうち、任意の基準地点から最新の基準地点までの移動距離に応じて、前記最新の基準地点における前記移動体の方位測定結果の誤差範囲を特定する方位誤差特定工程と、
前記方位誤差特定工程によって特定された方位測定の誤差範囲が生じる前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を、前記最新の基準地点から前記移動体の現在位置までの移動距離に応じて特定する自律測位誤差特定工程と、
前記自律測位誤差特定工程によって特定された前記移動体の自律測位結果の誤差範囲を出力する出力工程と、
を実行することを特徴とする自律測位方法。
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