JP2011033413A - Wireless device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、無線装置に関し、特に、移動体の位置を推測する無線装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless device, and more particularly to a wireless device that estimates the position of a moving object.
車車間通信ネットワークにおいて、車両間で位置情報を交換することにより運転の安全性を向上させることが検討されている。 In a vehicle-to-vehicle communication network, it has been studied to improve driving safety by exchanging position information between vehicles.
各車両は、車車間通信を通して得られる位置情報を基に算出した車両間の相対距離によって安全距離を保つことで、交通事故を低減できる。また、位置情報を活かすことによって、車同士だけでなく、人と車との距離を保てば、歩行者も保護できる。このような応用には、1m以内の精度の高い位置情報が必要である。 Each vehicle can reduce traffic accidents by maintaining a safe distance based on the relative distance between vehicles calculated based on position information obtained through inter-vehicle communication. In addition, by utilizing the position information, not only cars but also pedestrians can be protected if the distance between the person and the car is maintained. Such an application requires highly accurate position information within 1 m.
各車両のGPS(Global Positioning System)受信機は、自車両の位置情報を算出するために、4個以上の衛星からの信号を受信することが必要である。多くの高い建物が隣接して存在する市街地では、GPS衛星からの信号が建物によって遮蔽され、GPS受信機が受信できるGPS信号を送信する衛星の数が3個以下になることが度々発生する。このような場合、GPSの単独測位では、位置情報の精度を保つことが困難である。 A GPS (Global Positioning System) receiver of each vehicle needs to receive signals from four or more satellites in order to calculate position information of the own vehicle. In an urban area where many tall buildings are adjacent to each other, signals from GPS satellites are often shielded by the buildings, and the number of satellites that transmit GPS signals that can be received by the GPS receiver is often three or less. In such a case, it is difficult to maintain the accuracy of the position information by GPS single positioning.
そこで、差分GPSを用いて位置情報の精度を向上させることが提案されている(非特許文献1)。より具体的には、複数のGPS受信機で受信する信号の空間的な相関を用いて、電離層の影響を取り除き、位置情報の精度を向上させることが提案されている。 Therefore, it has been proposed to improve the accuracy of position information using differential GPS (Non-Patent Document 1). More specifically, it has been proposed to remove the influence of the ionosphere and improve the accuracy of position information by using spatial correlation of signals received by a plurality of GPS receivers.
また、GPS受信機が受信可能なGPS信号を送信する衛星の数が少なく、GPSの単独測位ができない場所において、車両の速度および移動速度等を用いて一時的に車両の位置を予測する手法が提案されている(非特許文献2)。 There is also a technique for temporarily predicting the position of a vehicle using the speed and movement speed of the vehicle in a place where the number of satellites transmitting GPS signals that can be received by the GPS receiver is small and GPS independent positioning is not possible. It has been proposed (Non-Patent Document 2).
更に、RTK(Real Time Kinematic)−GPSにおいて、高精度な3次元電子地図を用いてFIX解(再度最小二乗解)の探索範囲を縮める手法が提案されている(非特許文献3)。 Furthermore, in RTK (Real Time Kinetic) -GPS, a technique for reducing the search range of a FIX solution (again, a least-squares solution) using a highly accurate three-dimensional electronic map has been proposed (Non-patent Document 3).
しかし、非特許文献1においては、差分GPSが使用されているため、差分GPSの補正信号が届かない場所においては、位置情報の精度が劣化する。また、移動体が基準局から離れると、位置情報の精度が劣化する。
However, in Non-Patent
また、非特許文献2においては、精度があまり高くない一方、位置情報の誤差が累積してしまう。
Further, in
更に、非特許文献3においては、差分GPSの信号が届かない場所またはGPS受信機が受信可能なGPS信号を送信するGPS衛星の数が少ない場所では、RTK−GPSが正常に動作しない。
Furthermore, in Non-Patent
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、精度の高い位置情報を取得可能な無線装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a radio apparatus capable of acquiring position information with high accuracy.
この発明によれば、無線装置は、第1の移動体に搭載され、第1の移動体に隣接する第2の移動体と第1の移動体との相対位置または第1の移動体の絶対位置を求める無線装置であって、GPS受信機と、地図保持手段と、選択手段と、演算手段とを備える。GPS受信機は、GPS衛星からGPS信号を受信する。地図保持手段は、地球を表す楕円体からの高度、経度および緯度に道路の斜度を追加した座標値を地図上における各移動体の位置とする3次元電子地図を保持する。選択手段は、GPS受信機によって受信されたGPS信号に基づいて、当該無線装置と第2の移動体に搭載された他の無線装置との両方が受信できるGPS信号を送信するm(mは、4以上の整数)個のGPS衛星を選択する。演算手段は、GPS受信機がm個のGPS衛星から受信したm個のGPS信号に基づいて、参照地点を原点とし、かつ、参照地点から東方向、北方向および地球を表す楕円体に垂直な方向を向いた3個の軸によって規定される地平直交座標系において、m個のGPS衛星と第1の移動体との距離を示す第1の擬似距離と、m個のGPS衛星と第2の移動体との距離を示す第2の擬似距離とを演算するとともに、その演算した第1の擬似距離と第2の擬似距離との擬似距離差を演算し、経度および緯度によって示される第1の移動体の位置における第1の移動体の高度と経度および緯度によって示される第2の移動体の位置における第2の移動体の高度とを3次元電子地図を参照して検出し、その検出した第1の移動体の高度と第2の移動体の高度との差を地平直交座標系において地球を表す楕円体に垂直な方向における第1の移動体と第2の移動体との相対位置成分として演算し、その演算した相対位置成分と演算した擬似距離差とに基づいて第1の擬似距離の誤差と第2の擬似距離の誤差との誤差差分を演算し、その演算した誤差差分を擬似距離差から減算し、その減算結果に参照地点からGPS衛星までの真の距離の誤差を示す行列の逆行列を乗算して地平直交座標系の東方向および北方向における第1の移動体と第2の移動体との相対位置を演算する。 According to this invention, the wireless device is mounted on the first moving body, and the relative position between the second moving body adjacent to the first moving body and the first moving body or the absolute value of the first moving body. A wireless device for obtaining a position, comprising a GPS receiver, a map holding means, a selection means, and a calculation means. The GPS receiver receives GPS signals from GPS satellites. The map holding means holds a three-dimensional electronic map in which the coordinate values obtained by adding the slope of the road to the altitude, longitude, and latitude from the ellipsoid representing the earth are used as the position of each moving body on the map. Based on the GPS signal received by the GPS receiver, the selection unit transmits a GPS signal that can be received by both the wireless device and the other wireless device mounted on the second mobile unit m (m is Select an integer of 4 or more GPS satellites. The computing means is based on m GPS signals received by the GPS receiver from m GPS satellites, and has a reference point as the origin and is perpendicular to the ellipsoid representing the east direction, the north direction, and the earth from the reference point. In a horizon Cartesian coordinate system defined by three axes oriented in a direction, a first pseudorange indicating a distance between m GPS satellites and a first mobile body, m GPS satellites and a second A second pseudo distance indicating a distance to the moving object is calculated, and a pseudo distance difference between the calculated first pseudo distance and the second pseudo distance is calculated, and the first pseudo distance indicated by longitude and latitude is calculated. The height of the first moving body at the position of the moving body and the height of the second moving body at the position of the second moving body indicated by the longitude and latitude are detected with reference to the three-dimensional electronic map, and the detected The altitude of the first mobile and the second mobile The difference between degrees is calculated as a relative position component between the first moving body and the second moving body in a direction perpendicular to the ellipsoid representing the earth in the horizon orthogonal coordinate system, and the calculated relative position component and the calculated pseudo position Based on the distance difference, an error difference between the error of the first pseudo distance and the error of the second pseudo distance is calculated, the calculated error difference is subtracted from the pseudo distance difference, and the GPS signal from the reference point is added to the subtraction result. The relative position between the first moving body and the second moving body in the east and north directions of the horizon orthogonal coordinate system is calculated by multiplying the inverse matrix of the matrix indicating the error of the true distance to the satellite.
好ましくは、無線装置は、位置演算手段と、受信手段とを更に備える。位置演算手段は、GPS受信機がm個のGPS衛星から受信したm個のGPS信号に基づいて、高度、経度および緯度からなる測位座標系における第1の移動体の位置を示す第1の測位位置情報と、第1の擬似距離とを演算する。受信手段は、測位座標系における第2の移動体の位置を示す第2の測位位置情報と第2の擬似距離とを含む位置情報メッセージを他の無線装置から受信する。そして、演算手段は、位置演算手段によって演算された第1の擬似距離と位置情報メッセージに含まれる第2の擬似距離とに基づいて擬似距離差を演算し、位置演算手段によって演算された第1の測位位置情報および3次元電子地図に基づいて第1の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における第1の移動体の高度を検出し、位置情報メッセージに含まれる第2の測位位置情報および3次元電子地図に基づいて第2の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における第2の移動体の高度を検出する。 Preferably, the wireless device further includes position calculation means and reception means. The position calculation means is a first positioning unit that indicates a position of the first moving body in a positioning coordinate system composed of altitude, longitude, and latitude, based on m GPS signals received from m GPS satellites by the GPS receiver. The position information and the first pseudo distance are calculated. The receiving means receives a position information message including the second positioning position information indicating the position of the second moving body in the positioning coordinate system and the second pseudo distance from another wireless device. The calculating means calculates a pseudo distance difference based on the first pseudo distance calculated by the position calculating means and the second pseudo distance included in the position information message, and calculates the first distance calculated by the position calculating means. Based on the positioning position information and the three-dimensional electronic map, the altitude of the first moving body at the position indicated by the longitude and latitude included in the first positioning position information is detected, and the second positioning included in the position information message Based on the position information and the three-dimensional electronic map, the altitude of the second moving body at the position indicated by the longitude and latitude included in the second positioning position information is detected.
好ましくは、無線装置は、位置予測手段と、受信手段とを更に備える。位置予測手段は、GPS受信機がm個のGPS衛星から受信したm個のGPS信号に基づいて、地球の自転軸の北極方向をz軸とし、z軸に垂直なグリニッジ子午線の方向をx軸とし、z軸およびx軸に直交するように右手系を用いて決定された方向をy軸とする固定直交座標系において第1のタイミングにおける第1の移動体の位置を示す第1の固定位置情報を演算し、その演算した第1の固定位置情報を参照地点として地平直交座標において第1のタイミングにおける第1の移動体の位置を示す第1の地平位置情報を演算し、その演算した第1の地平位置情報と第1の移動体の速度および移動方法とを用いて第1のタイミングの後の第2のタイミングにおける第1の移動体の位置を示す第2の地平位置情報を予測する。受信手段は、測位座標系における第2の移動体の位置を示す第2の測位位置情報と第2の擬似距離とを含む位置情報メッセージを他の無線装置から受信する。そして、演算手段は、第2の地平位置情報を固定直交座標系において第1の移動体の位置を示す第2の固定位置情報に変換し、その変換した第2の固定位置情報を測位座標系において第1の移動体の位置を示す第1の測位位置情報に更に変換し、その変換した第1の測位位置情報および3次元電子地図に基づいて第1の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における高度を第1の移動体の高度として検出するとともに、位置情報メッセージに含まれる第2の測位位置情報および3次元電子地図に基づいて第2の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における高度を第2の移動体の高度として検出する。 Preferably, the wireless device further includes a position predicting unit and a receiving unit. Based on m GPS signals received by the GPS receiver from m GPS satellites, the position prediction means uses the north pole direction of the earth's rotation axis as the z axis and the direction of the Greenwich meridian perpendicular to the z axis as the x axis. And a first fixed position indicating a position of the first moving body at a first timing in a fixed orthogonal coordinate system in which the direction determined by using the right-hand system so as to be orthogonal to the z axis and the x axis is the y axis. Information is calculated, and the calculated first fixed position information is used as a reference point to calculate first horizon position information indicating the position of the first moving body at the first timing in the horizon orthogonal coordinates, and the calculated first The second horizon position information indicating the position of the first moving body at the second timing after the first timing is predicted using the first horizon position information, the speed and the moving method of the first moving body. . The receiving means receives a position information message including the second positioning position information indicating the position of the second moving body in the positioning coordinate system and the second pseudo distance from another wireless device. Then, the calculation means converts the second horizon position information into second fixed position information indicating the position of the first moving body in the fixed orthogonal coordinate system, and the converted second fixed position information is determined by the positioning coordinate system. Is further converted into first positioning position information indicating the position of the first mobile body, and the longitude and latitude included in the first positioning position information based on the converted first positioning position information and the three-dimensional electronic map Is detected as the altitude of the first mobile body, and the longitude included in the second positioning position information based on the second positioning position information and the three-dimensional electronic map included in the position information message The altitude at the position indicated by the latitude is detected as the altitude of the second moving body.
好ましくは、第2の測位位置情報は、他の無線装置において実測された測位位置情報または他の無線装置において予測された測位位置情報からなる。 Preferably, the second positioning position information includes positioning position information actually measured by another wireless device or positioning position information predicted by another wireless device.
好ましくは、演算手段は、更に、演算した相対位置と、第2の移動体の絶対位置とに基づいて第1の移動体の絶対位置を演算する。 Preferably, the calculation means further calculates the absolute position of the first moving body based on the calculated relative position and the absolute position of the second moving body.
また、この発明によれば、無線装置は、第1の移動体に搭載され、参照地点を原点とし、かつ、参照地点から東方向、北方向および地球を表す楕円体に垂直な方向を向いた3個の軸によって規定される地平直交座標系において第1の移動体の絶対位置を求める無線装置であって、GPS受信機と、地図保持手段と、演算手段とを備える。GPS受信機は、GPS衛星からGPS信号を受信する。地図保持手段は、地球を表す楕円体からの高度、経度および緯度に道路の斜度を追加した座標値を地図上における各移動体の位置とする3次元電子地図を保持する。演算手段は、GPS受信機が受信したGPS信号に基づいて、地平直交座標系において、4個以上のGPS衛星と第1の移動体との距離を示す第1の擬似距離を演算し、第1の移動体に隣接するk(kは4以上の整数)個の第2の移動体および第1の移動体とGPS衛星群との地平直交座標系における擬似距離の誤差を第1の擬似距離から減算して補正された第1の補正擬似距離を演算し、その演算した第1の補正擬似距離と4個以上のGPS衛星の位置とに基づいて第1の移動体の絶対位置を演算する。そして、擬似距離の誤差は、高度、経度および緯度からなる測位座標系における第1の移動体の位置を示す第1の測位位置情報と3次元電子地図とに基づいて検出された第1の移動体の第1の高度差と、k個の第2の移動体の測位座標系における位置を示すk個の第2の測位位置情報および3次元電子地図に基づいて検出されたk個の第2の移動体のk個の第2の高度差と、第1の移動体と4個以上のGPS衛星との第1の真の距離の参照地点における変化割合である第1の変化割合と、k個の第2の移動体の各々と4個以上のGPS衛星との真の距離であるk個の第2の真の距離の参照地点における変化割合であるk個の第2の変化割合とに基づいて求められる。また、第1の真の距離およびk個の第2の真の距離の対象となる4個以上のGPS衛星は、第1の真の距離および前記k個の第2の真の距離の相互間で異なる。 According to the present invention, the wireless device is mounted on the first moving body, has the reference point as the origin, and faces the direction perpendicular to the east, north, and ellipsoid representing the earth from the reference point. A wireless device for obtaining an absolute position of a first moving body in a horizon orthogonal coordinate system defined by three axes, comprising a GPS receiver, a map holding means, and a computing means. The GPS receiver receives GPS signals from GPS satellites. The map holding means holds a three-dimensional electronic map in which the coordinate values obtained by adding the slope of the road to the altitude, longitude, and latitude from the ellipsoid representing the earth are used as the position of each moving body on the map. The calculating means calculates a first pseudo distance indicating a distance between the four or more GPS satellites and the first moving body in the horizon orthogonal coordinate system based on the GPS signal received by the GPS receiver, The error of pseudorange in the horizon orthogonal coordinate system of k (k is an integer greater than or equal to 4) second mobile bodies and the first mobile body and the GPS satellite group adjacent to the mobile body from the first pseudorange The first corrected pseudorange corrected by subtraction is calculated, and the absolute position of the first moving body is calculated based on the calculated first corrected pseudorange and the positions of four or more GPS satellites. Then, the error of the pseudorange is the first movement detected based on the first positioning position information indicating the position of the first moving body in the positioning coordinate system composed of altitude, longitude and latitude, and the three-dimensional electronic map. The first altitude difference of the body and the k second positioning position information indicating the positions of the k second moving bodies in the positioning coordinate system and the k second positions detected based on the three-dimensional electronic map. A first change rate that is a change rate at a reference point of a first true distance between the first mobile object and four or more GPS satellites; K second change rates that are change rates at reference points of k second true distances that are true distances between each of the second mobile units and four or more GPS satellites. Based on. In addition, four or more GPS satellites that are targets of the first true distance and the k second true distances are defined between the first true distance and the k second true distances. It is different.
好ましくは、演算手段は、更に、k個の第2の高度差と、第1の高度差と、第1の真の距離と、k個の第2の真の距離とに基づいて擬似距離の誤差を演算し、その演算した擬似距離の誤差を用いて第1の移動体の絶対位置を演算する。 Preferably, the calculation means further includes the pseudo distance based on the k second height differences, the first height difference, the first true distance, and the k second true distances. An error is calculated, and the absolute position of the first moving body is calculated using the calculated pseudo-range error.
好ましくは、無線装置は、受信手段を更に備える。受信手段は、k個の第2の移動体のうちの任意の1つの第2の移動体から擬似距離の誤差を受信する。そして、演算手段は、更に、受信手段によって受信された擬似距離の誤差を用いて第1の移動体の絶対位置を演算する。 Preferably, the wireless device further includes receiving means. The receiving means receives an error in pseudorange from any one of the k second moving bodies. Then, the calculation means further calculates the absolute position of the first moving body using the error of the pseudo distance received by the reception means.
この発明による無線装置は、GPS衛星から受信したGPS信号に基づいて、第1の移動体とGPS衛星との間の第1の擬似距離と、第2の移動体とGPS衛星との間の第2の擬似距離との差である擬似距離差を演算し、その演算した擬似距離差を用いて第1の移動体と第2の移動体との相対位置を演算する。その結果、第1の移動体と第2の移動体との相対位置は、電離層および対流圏の影響を抑制して演算される。 The wireless device according to the present invention is based on a GPS signal received from a GPS satellite, and a first pseudo-range between the first mobile unit and the GPS satellite and a first pseudo-range between the second mobile unit and the GPS satellite. A pseudo distance difference which is a difference from the pseudo distance of 2 is calculated, and a relative position between the first moving body and the second moving body is calculated using the calculated pseudo distance difference. As a result, the relative position between the first moving body and the second moving body is calculated while suppressing the influence of the ionosphere and the troposphere.
従って、この発明によれば、相対位置の精度を高くできる。 Therefore, according to the present invention, the accuracy of the relative position can be increased.
また、この発明による無線装置は、移動体とGPS衛星との間の擬似距離の誤差である擬似距離誤差を演算し、その演算した擬似距離誤差を擬似距離から減算して補正擬似距離を求め、その求めた補正擬似距離とGPS衛星の位置とを用いて当該無線装置が搭載された移動体の絶対位置を演算する。その結果、当該無線装置が搭載された移動体の絶対位置は、精度が高い擬似距離を用いて演算される。 The wireless device according to the present invention calculates a pseudorange error that is an error of a pseudorange between the moving body and the GPS satellite, and subtracts the calculated pseudorange error from the pseudorange to obtain a corrected pseudorange. The absolute position of the moving body on which the wireless device is mounted is calculated using the calculated correction pseudorange and the position of the GPS satellite. As a result, the absolute position of the moving body on which the wireless device is mounted is calculated using a pseudo distance with high accuracy.
従って、この発明によれば、絶対位置の精度を向上できる。 Therefore, according to the present invention, the accuracy of the absolute position can be improved.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による無線装置の構成図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による無線装置10は、アンテナ1と、送受信手段2と、処理手段3と、地図保持手段4と、GPS受信機5と、メッセージ生成手段6とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a radio apparatus according to
無線装置10は、車両に搭載される。アンテナ1は、他の無線装置から位置情報メッセージを受信し、その受信した位置情報メッセージを送受信手段2へ出力する。また、アンテナ1は、位置情報メッセージを送受信手段2から受け、その受けた位置情報メッセージを送信する。
The
送受信手段2は、位置情報メッセージをメッセージ生成手段6から受け、その受けた位置情報メッセージをアンテナ1を介してブロードキャストする。また、送受信手段2は、位置情報メッセージをアンテナ1を介して受信し、その受信した位置情報メッセージを処理手段3へ出力する。
The transmission / reception means 2 receives the position information message from the message generation means 6 and broadcasts the received position information message via the
処理手段3は、位置情報メッセージを送受信手段2から受け、地図保持手段4から3次元電子地図を読み出し、GPS受信機5からGPS信号を受ける。そして、処理手段3は、GPS信号に基づいて、後述する方法によって、無線装置10が搭載された車両CA1の位置を演算する。また、処理手段3は、GPS信号がGPS衛星から無線装置10へ伝搬する伝搬時間を用いてGPS衛星と無線装置10との間の擬似距離を演算する。そうすると、処理手段3は、その演算した車両CA1の位置を示す位置情報および擬似距離をメッセージ生成手段6へ出力する。
The
更に、処理手段3は、位置情報メッセージ、GPS信号および3次元電子地図に基づいて、後述する方法によって、車両CA1と、車両CA1に隣接する車両との相対位置を演算する。 Further, the processing means 3 calculates a relative position between the vehicle CA1 and a vehicle adjacent to the vehicle CA1 by a method described later based on the position information message, the GPS signal, and the three-dimensional electronic map.
地図保持手段4は、3次元電子地図を保持する。この3次元電子地図は、RTK−GPSによって測位された測位座標値(λ,φ,h)に車両が走行する道路の斜度βを追加した座標値(λ,φ,h,β)を地図上における各車両の位置に対応付けた構造からなる。 Map holding means 4 holds a three-dimensional electronic map. This three-dimensional electronic map is a map of coordinate values (λ, φ, h, β) obtained by adding the slope β of the road on which the vehicle travels to the positioning coordinate values (λ, φ, h) measured by RTK-GPS. It consists of a structure corresponding to the position of each vehicle in the above.
ここで、λは、経度であり、φは、緯度であり、hは、地球を表す楕円体からの垂直方向における高度である。そして、(λ,φ,h)によって表される座標系は、「測位座標系」を構成する。 Here, λ is longitude, φ is latitude, and h is altitude in the vertical direction from the ellipsoid representing the earth. The coordinate system represented by (λ, φ, h) constitutes a “positioning coordinate system”.
GPS受信機5は、GPS衛星からGPS信号を受信するとともに、そのGPS信号を受信したときの受信時刻を検出する。そして、GPS受信機5は、その受信したGPS信号と、GPS信号を送信したGPS衛星とを対応付け、その対応付けたGPS信号:GPS衛星と、受信時刻とを処理手段3へ出力し、GPS信号:GPS衛星をメッセージ生成手段6へ出力する。
The
メッセージ生成手段6は、車両CA1の位置情報および擬似距離を処理手段3から受け、GPS信号:GPS衛星をGPS受信機5から受ける。そして、メッセージ生成手段6は、その受けた車両CA1の位置情報、擬似距離およびGPS信号:GPS衛星に基づいて、後述する方法によって、位置情報メッセージを生成し、その生成した位置情報メッセージを送受信手段2へ出力する。
The message generation means 6 receives the position information and pseudo distance of the vehicle CA1 from the processing means 3, and receives GPS signals: GPS satellites from the
図2は、この発明の実施の形態における車車間通信ネットワークのモデル図である。図2を参照して、車両CA1〜CAk(kは、4以上の整数、iは1≦i≦kを満たす整数)の各々は、無線装置10を搭載している。そして、車両CA1〜CAkは、道路を走行している。
FIG. 2 is a model diagram of the inter-vehicle communication network according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, each of vehicles CA <b> 1 to CAk (k is an integer equal to or greater than 4 and i is an integer satisfying 1 ≦ i ≦ k) is equipped with
車両CAiに搭載された無線装置10は、m(mは、4以上の整数)個のGPS衛星R1〜RmからGPS信号を受信し、その受信したGPS信号に基づいて、後述する方法によって、車両CAiに隣接する車両と、車両CAiとの相対位置を演算する。
The
車両CAi以外の車両CA1〜CAi−1,CAi+1〜CAkの各々に搭載された無線装置10も、車両CAiに搭載された無線装置10と同様にして、自己が搭載されている車両と隣接車両との間の相対位置を演算する。
Similarly to the
図3は、この発明の実施の形態における座標系の概念図である。図3を参照して、地球中心地球固定直交座標(ECFF)は、X軸、Y軸およびZ軸からなる座標系である。この場合、Z軸は、地球の自転軸の北極方向を向き、X軸は、Z軸に垂直にグリニッジ子午線の方向を向く。また、Y軸は、X軸およびZ軸に直交するように右手系で決定された軸である。即ち、相互に直交するように右手の親指、中指および人指し指を開き、親指をZ軸の方向に向け、人指し指をX軸の方向に向けた場合に、中指の向く方向がY軸である。 FIG. 3 is a conceptual diagram of a coordinate system in the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the earth-centered earth fixed orthogonal coordinate (ECFF) is a coordinate system including an X axis, a Y axis, and a Z axis. In this case, the Z-axis faces the north pole direction of the earth's rotation axis, and the X-axis faces the Greenwich meridian direction perpendicular to the Z-axis. The Y axis is an axis determined by the right-hand system so as to be orthogonal to the X axis and the Z axis. That is, when the right thumb, middle finger, and index finger are opened so as to be orthogonal to each other, the thumb is directed in the Z-axis direction, and the index finger is directed in the X-axis direction, the direction toward the middle finger is the Y-axis.
なお、以下においては、地球中心地球固定直交座標を単に「固定直交座標」と言う。 In the following, the earth-centered earth fixed orthogonal coordinates are simply referred to as “fixed orthogonal coordinates”.
また、地平直交座標は、地表上の任意の点である参照地点r0を基準として、東方向をe、北方向をn、地球を表す楕円体に垂直な方向をuとした場合に、(e,n,u)からなる座標系である。 In addition, the horizon orthogonal coordinate is based on a reference point r 0 , which is an arbitrary point on the ground surface, where e is the east direction, n is the north direction, and u is the direction perpendicular to the ellipsoid representing the earth. e, n, u).
更に、測位座標は、上述したように、(λ,φ,h)からなる。 Further, the positioning coordinates are composed of (λ, φ, h) as described above.
図4は、実施の形態1における位置情報メッセージの概念図である。図4を参照して、位置情報メッセージPSMは、ヘッダ(Header)と、ペイロード1,2とを含む。ヘッダ(Header)は、送信元(SRC)と、送信先(DST)とからなる。送信元(SRC)は、位置情報メッセージを送信する無線装置のアドレスからなる。送信先(DST)は、ブロードキャストアドレス(=0xff)からなる。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a location information message in the first embodiment. Referring to FIG. 4, location information message PSM includes a header and
ペイロード1は、車両位置からなる。車両位置は、測位座標値(λ,φ,h)からなる。
ペイロード2は、衛星のビットマップと、擬似距離とからなる。衛星のビットマップは、GPS受信機5によるGPS衛星R1〜RmからのGPS信号の受信の有無を表す。図4においては、衛星のビットマップは、例えば、30個のGPS衛星からのGPS信号の受信の有無を表す。そして、Aは、GPS受信機5がGPS信号を受信可能な場合、“1”からなり、GPS受信機5がGPS信号を受信できない場合、“0”からなる。
The
擬似距離は、各車両と各GPS衛星との距離を表し、GPS信号がGPS衛星から無線装置10まで伝搬するときの伝搬時間を用いて計算された距離である。より具体的には、擬似距離は、無線装置10によって受信されたGPS信号を送信したGPS衛星と、各車両との距離からなり、擬似距離の個数は、衛星のビットマップに格納された“1”の個数と同じである。
The pseudo distance represents a distance between each vehicle and each GPS satellite, and is a distance calculated using a propagation time when the GPS signal propagates from the GPS satellite to the
図5は、相対位置を求めるときの前提を説明するための概念図である。また、図6は、位置情報メッセージの具体例を示す図である。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the premise for obtaining the relative position. FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the location information message.
図5を参照して、車両CA1に搭載された無線装置10は、GPS衛星R1〜Rmのうち、GPS衛星R1,R3〜R7からGPS信号を受信し、車両CA2に搭載された無線装置10は、GPS衛星R1〜Rmのうち、GPS衛星R1〜R6からGPS信号を受信するものとする。
Referring to FIG. 5,
また、車両CA1に搭載された無線装置10が車両CA1に隣接する車両CA2と車両CA1との相対位置を求める場合を例にして実施の形態1による相対位置の求め方を説明する。
The method for obtaining the relative position according to the first embodiment will be described by taking as an example the case where the
車両CA1に搭載された無線装置10のGPS受信機5は、GPS衛星R1,R3〜R7からそれぞれGPS信号GPS1,GPS3〜GPS7を受信するとともに、そのGPS信号GPS1,GPS3〜GPS7を受信したときの受信時刻tr1,tr3〜tr7を検出する。
The
そして、車両CA1に搭載された無線装置10のGPS受信機5は、その受信したGPS信号GPS1,GPS3〜GPS7と、GPS信号GPS1,GPS3〜GPS7を送信したGPS衛星R1,R3〜R7とを対応付け、その対応付けたGPS信号:GPS衛星=GPS1:R1,GPS3:R3〜GPS7:R7と受信時刻tr1,tr3〜tr7とを処理手段3へ出力し、GPS信号:GPS衛星=GPS1:R1,GPS3:R3〜GPS7:R7をメッセージ生成手段6へ出力する。
The
車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、GPS信号:GPS衛星=GPS1:R1,GPS3:R3〜GPS7:R7および受信時刻tr1,tr3〜tr7をGPS受信機5から受ける。この場合、GPS信号GPS1,GPS3〜GPS7の各々は、表1に示すパラメータを含む。
The processing means 3 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、GPS信号GPS1に含まれるGPS信号GPS1の送信時刻tt1を検出し、その検出した送信時刻tt1とGPS信号GPS1の受信時刻tr1との差を演算してGPS信号GPS1のGPS衛星R1から車両CA1までの伝搬時間を求め、その求めた伝搬時間に光速度cを乗算してGPS衛星R1と車両CA1との擬似距離P1,1を求める。
Then, the
また、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、同様にして、GPS衛星R3〜R7と車両CA1との擬似距離P1,3〜P1,7を求める。
Further, the
更に、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、GPS信号GPS1に含まれるパラメータを式(1)に代入してGPS衛星R1の固定直交座標値(=ECFF)=(Xk,Yk,Zk)を演算する。
Further, the processing means 3 of the
以下、GPS衛星R1の固定直交座標値であることを明確にするために、固定直交座標値(=ECFF)=(Xk,Yk,Zk)を(X1,Y1,Z1)と表記する。 Hereinafter, in order to clarify that it is the fixed orthogonal coordinate value of the GPS satellite R1, the fixed orthogonal coordinate value (= ECFF) = (X k , Y k , Z k ) is changed to (X 1 , Y 1 , Z 1 ). Is written.
車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、同様にして、GPS信号GPS3〜GPS7に基づいて、GPS衛星R3〜R7のECFF座標値=(X3,Y3,Z3)〜(X7,Y7,Z7)を演算する。
Similarly, the processing means 3 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、擬似距離P1,1,P1,3〜P1,7から選択した4個の擬似距離(例えば、P1,1,P1,3,P1,4,P1,5)と、その選択した4個の擬似距離P1,1,P1,3,P1,4,P1,5に対応するGPS衛星R1,R3,R4,R5のECFF座標値=(X1,Y1,Z1),(X3,Y3,Z3),(X4,Y4,Z4),(X5,Y5,Z5)とに基づいて、車両CA1の位置を示す固定直交座標値=(x1,y1,z1)を求める。
Then, the processing means 3 of the
この場合、ECFF座標値=(X1,Y1,Z1),(X3,Y3,Z3),(X4,Y4,Z4),(X5,Y5,Z5)をそれぞれ中心とする半径が擬似距離P1,1,P1,3,P1,4,P1,5に相当する4個の球が1点で交わるときの交点の座標値を演算することによって、固定直交座標値=(x1,y1,z1)を求めることができる。 In this case, ECFF coordinate values = (X 1 , Y 1 , Z 1 ), (X 3 , Y 3 , Z 3 ), (X 4 , Y 4 , Z 4 ), (X 5 , Y 5 , Z 5 ) To calculate the coordinate value of the intersection point when four spheres whose radii are centered at quasi-distances P 1,1 , P 1,3 , P 1,4 , P 1,5 intersect at one point Thus, the fixed orthogonal coordinate value = (x 1 , y 1 , z 1 ) can be obtained.
なお、処理手段3は、擬似距離P1,1,P1,3,P1,4,P1,5以外の4個の擬似距離およびECFF座標値=(X1,Y1,Z1),(X3,Y3,Z3),(X4,Y4,Z4),(X5,Y5,Z5)以外の4個のECFF座標値を用いて車両CA1のECFF座標値を求めてもよく、5個以上の擬似距離および5個以上のECFF座標値を用いて車両CA1のECFF座標値を求めてもよい。 Note that the processing means 3 includes four pseudo distances other than the pseudo distances P 1,1 , P 1,3 , P 1,4 , P 1,5 and ECFF coordinate values = (X 1 , Y 1 , Z 1 ). , (X 3 , Y 3 , Z 3 ), (X 4 , Y 4 , Z 4 ), (X 5 , Y 5 , Z 5 ), using the four ECFF coordinate values, the ECFF coordinate value of the vehicle CA1 The ECFF coordinate value of the vehicle CA1 may be obtained using five or more pseudo distances and five or more ECFF coordinate values.
車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、車両CA1の位置(x1,y1,z1)を求めると、その求めた位置(x1,y1,z1)を次式によって固定直交座標値から測位座標値(λ1,φ1,h1)に変換する。
When the processing means 3 of the
式(2)において、aは赤道半径であり、bは、極半径である。また、Nは、図3に示すNである。即ち、Nは、車両から地球平面に垂線を引き、その垂線が地球平面と交差する交点と、その垂線がZ軸と交差する交点との間の距離である。 In equation (2), a is the equator radius and b is the polar radius. N is N shown in FIG. That is, N is a distance between an intersection where a perpendicular is drawn from the vehicle to the earth plane and the perpendicular intersects the earth plane, and an intersection where the perpendicular intersects the Z axis.
その後、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、3次元電子地図を地図保持手段4から読み出す。そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、3次元電子地図を参照して、測位座標値(λ1,φ1,h1)の座標値(λ1,φ1)によって示される位置における高度h’を検出する。つまり、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、3次元電子地図に格納された座標値(λ,φ,h,β)のうち、座標値(λ1,φ1)と同じ(λ,φ)を持つ座標値(λ1,φ1,h,β)を選択し、その選択した座標値(λ1,φ1,h,β)から高度hを抽出することによって高度h’を検出する。
Thereafter, the processing means 3 of the
そうすると、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、測位座標値(λ1,φ1,h1)、および擬似距離P1,1,P1,3〜P1,7をメッセージ生成手段6へ出力する。
Then, the processing means 3 of the
車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、GPS信号:GPS衛星=GPS1:R1,GPS3:R3〜GPS7:R7をGPS受信機5から受け、測位座標値(λ1,φ1,h1)、および擬似距離P1,1,P1,3〜P1,7を処理手段3から受ける。
The message generation means 6 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、GPS信号:GPS衛星=GPS1:R1,GPS3:R3〜GPS7:R7に基づいて、GPS受信機5がGPS衛星R1〜Rmのうち、GPS衛星R1,R3〜R7からGPS信号を受信可能であることを検知する。
And the message generation means 6 of the radio |
その後、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、送信元(SRC)に無線装置10のアドレスAdd1を格納し、送信先(DST)にブロードキャストアドレス0xffを格納する。
Thereafter, the
また、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、測位座標値(λ1,φ1,h1)をペイロード1の車両位置に格納する。
The message generation means 6 of the
更に、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、GPS受信機5がGPS衛星R1,R3〜R7からGPS信号を受信可能であることに基づいて、ビットマップ=[101111100000000000000000000000]を生成し、その生成したビットマップ=[101111100000000000000000000000]をペイロード2の衛星のビットマップに格納する。
Further, the
更に、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、擬似距離P1,1,P1,3〜P1,7をペイロード2の擬似距離に格納する。
Further, the message generation means 6 of the
これによって、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、位置情報メッセージPSM1(図6の(a)参照)を生成する。そして、車両CA1に搭載された無線装置10のメッセージ生成手段6は、位置情報メッセージPSM1を送受信手段2へ出力し、送受信手段2は、アンテナ1を介して位置情報メッセージPSM1をブロードキャストする。
Thereby, the message generation means 6 of the
車両CA2に搭載された無線装置10も、車両CA1に搭載された無線装置10と同様にして、上述した方法によって位置情報メッセージPSM2(図6の(b)参照)を生成し、その生成した位置情報メッセージPSM2をブロードキャストする。
Similarly to the
車両CA1に搭載された無線装置10の送受信手段2は、アンテナ1を介して位置情報メッセージPSM2を受信し、その受信した位置情報メッセージPSM2を処理手段3へ出力する。
The transmission / reception means 2 of the
車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、送受信手段2から位置情報メッセージPSM2を受け、その受けた位置情報メッセージPSM2から車両CA2の車両位置(λ2,φ2,h2)、および擬似距離P2,1〜P2,6を抽出する。
The processing means 3 of the
また、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、位置情報メッセージPSM2の衛星のビットマップを参照して、車両CA2に搭載された無線装置10がGPS衛星R1〜Rmのうち、GPS衛星R1〜R6からGPS信号を受信可能であることを検知する。
Further, the processing means 3 of the
そうすると、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、車両CA1に搭載された無線装置10がGPS信号を受信できるGPS衛星R1,R3〜R7と、車両CA2に搭載された無線装置10がGPS信号を受信できるGPS衛星R1〜R6とに基づいて、車両CA1に搭載された無線装置10と車両CA2に搭載された無線装置10との両方が受信可能なGPS信号を送信するGPS衛星R1,R3〜R6を抽出する。
Then, the processing means 3 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、GPS衛星R1,R3〜R6を抽出したことに応じて、擬似距離P1,1,P1,3〜P1,7から擬似距離P1,1,P1,3〜P1,6を選択するとともに、擬似距離P2,1〜P2,6から擬似距離P2,1,P2,3〜P2,6を選択する。即ち、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、車両CA1,CA2の両方が受信可能なGPS信号を送信するGPS衛星R1,R3〜R6と車両CA1,CA2との擬似距離P1,1,P1,3〜P1,6;P2,1,P2,3〜P2,6を選択する。
Then, the processing means 3 of the
その後、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、擬似距離P1,1,P1,3〜P1,6に基づいて、擬似距離行列<P1>=[P1,1,P1,3,P1,4,P1,5,P1,6]Tを生成する。また、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、擬似距離P2,1,P2,3〜P2,6に基づいて、擬似距離行列<P2>=[P2,1,P2,3,P2,4,P2,5,P2,6]Tを生成する。
Thereafter, the processing means 3 of the
なお、この明細書においては、表記<A>は、行列Aを表す。 In this specification, the notation <A> represents the matrix A.
引き続いて、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、既に演算したGPS衛星R1,R3〜R6のECFF座標値(X1,Y1,Z1),(X3,Y3,Z3),(X4,Y4,Z4),(X5,Y5,Z5),(X6,Y6,Z6)を次式を用いて地平直交座標値(E1,N1,U1),(E3,N3,U3),(E4,N4,U4),(E5,N5,U5),(E6,N6,U6)に変換する。
Subsequently, the processing means 3 of the
なお、式(3)において、(x0,y0,z0)=r0は、参照地点の座標値である。 In equation (3), (x 0 , y 0 , z 0 ) = r 0 is the coordinate value of the reference point.
また、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、車両CA1のECFF座標値からなる位置(x1,y1,z1)を式(3)によって地平直交座標値(e1,n1,u1)に変換する。
Further, the processing means 3 of the
車両CAiとGPS衛星Rj(jは1≦j≦mを満たす整数)との間の擬似距離をPijとし、GPS信号の伝搬時間の計測誤差(Δti)の擬似距離Pijへの影響をδi=c×Δtiとし、電離層および対流圏のGPS信号の伝搬に対して生じる影響による擬似距離の誤差をεijとすると、固定直交座標系(ECFF座標系)において車両CAiとGPS衛星Rjとの間に次式が成立する。 Let P ij be the pseudorange between the vehicle CAi and the GPS satellite Rj (j is an integer satisfying 1 ≦ j ≦ m), and the influence of the measurement error (Δt i ) of the propagation time of the GPS signal on the pseudorange P ij Assuming that δ i = c × Δt i and the error of pseudorange due to the effect on the propagation of GPS signals in the ionosphere and troposphere as ε ij , the vehicle CAi and the GPS satellite Rj in the fixed orthogonal coordinate system (ECFF coordinate system) The following formula holds during
そして、車両CAiから全てのGPS衛星R1〜Rmへの真の距離を<d(ri)>=[d1(ri),d2(ri),・・・,dm(ri)]Tとし、車両CAiから全てのGPS衛星R1〜Rmへの擬似距離を<Pi>=[Pi1,Pi2,Pi3,・・・,Pim]Tとすると、式(4)は、次式になる。 Then, <d (r i)> the true distance to all of the GPS satellites R1~Rm from the vehicle CAi = [d 1 (r i ), d 2 (r i), ···, d m (r i )] If T is a pseudorange from the vehicle CAi to all GPS satellites R1 to Rm, <P i > = [P i1 , P i2 , P i3 ,..., P im ] T , Equation (4) Is given by
なお、式(5)において、行列<1>は、単位行列である。 In equation (5), matrix <1> is a unit matrix.
地平直交座標系においても、式(5)が成立し、車両CA1および車両CA2に対して次式が得られる。 Also in the horizon orthogonal coordinate system, Expression (5) is established, and the following expression is obtained for the vehicles CA1 and CA2.
式(6)において、行列<d(r0)>は、参照地点r0=(x0,y0,z0)からGPS衛星(無線装置10がGPS信号を受信しているGPS衛星)までの距離を表し、行列<D(r0)>は、距離d(r0)の変化割合を表す。また、r1は、車両CA1の位置を表し、r2は、車両CA2の位置を表す。
In equation (6), the matrix <d (r 0 )> is from the reference point r 0 = (x 0 , y 0 , z 0 ) to the GPS satellite (the GPS satellite from which the
そして、式(6)から次の2式が得られる。 Then, the following two formulas are obtained from formula (6).
車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、ECFF座標値(x1,y1,z1)を式(3)によって地平直交座標値(e1,n1,u1)に変換すると、地図保持手段4から3次元電子地図を読み出し、その読み出した3次元電子地図を参照して、測位座標値(λ1,φ1,h1)の(λ1,φ1)によって表わされる位置における高度h1’を検出するとともに、測位座標値(λ2,φ2,h2)の(λ2,φ2)によって表わされる位置における高度h2’を検出する。
The processing means 3 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、高度h1’から高度h2’を減算して高度差h1’−h2’を求め、その求めた高度差h1’−h2’をu1−u2(=h1’−h2’)とする。
Then, the
そうすると、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、高度差h1’−h2’を式(8)のu1−u2に代入して誤差δ12を求める。即ち、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、3行×1列の行列からなる式(8)において、第3行を用いて誤差δ12を求める。
Then, the processing means 3 of the
その後、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、その求めた誤差δ12を式(8)に代入し、式(8)の右辺の第1行および第2行を演算することにより、Δe12=e1−e2およびΔn12=n1−n2を求める。
Thereafter, the processing means 3 of the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10の処理手段3は、その求めたΔe12=e1−e2およびΔn12=n1−n2を車両CA1と車両CA2との相対位置とする。
Then, the
図7は、実施の形態1による隣接車両間の相対位置を求める方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart for explaining a method for obtaining a relative position between adjacent vehicles according to the first embodiment.
図7を参照して、一連の動作が開始されると、車両CAiに搭載された無線装置10は、4個以上のGPS衛星からGPS信号を受信するとともに、GPS信号の受信時刻を検出する(ステップS1)。
Referring to FIG. 7, when a series of operations is started,
そして、車両CAiに搭載された無線装置10は、GPS信号の送信時刻および受信時刻に基づいて、車両CAiとGPS衛星との擬似距離Pi,1〜Pi,jを演算する(ステップS2)。
Then, the
その後、車両CAiに搭載された無線装置10は、GPS信号に基づいて、式(1)を用いてGPS信号を送信したGPS衛星の位置を示すECFF座標値を演算する(ステップS3)。
Thereafter, the
引き続いて、車両CAiに搭載された無線装置10は、擬似距離Pi,1〜Pi,jおよびGPS衛星のECFF座標値に基づいて車両CAiの位置を示すECFF座標値を演算する(ステップS4)。
Subsequently, the
そして、車両CAiに搭載された無線装置10は、車両CAiのECFF座標値を式(2)を用いて測位座標値(λi,φi,hi)に変換する(ステップS5)。
The
そうすると、車両CAiに搭載された無線装置10は、擬似距離Pi,1〜Pi,j、車両CAiの測位座標値(λi,φi,hi)およびGPS受信機5が受信可能なGPS信号を送信したGPS衛星(=GPS衛星のビットマップ)を含む位置情報メッセージ1を生成してブロードキャストする(ステップS6)。
Then, the
その後、車両CAiに搭載された無線装置10は、車両CAiに隣接する車両CAi+1に搭載された無線装置から位置情報メッセージ2を受信する(ステップS7)。
Thereafter, the
そして、車両CAiに搭載された無線装置10は、位置情報メッセージ2から擬似距離Pi+1,1〜Pi+1,jおよび車両CAi+1の測位座標値(λi+1,φi+1,hi+1)を検出する(ステップS8)。
Then, the
引き続いて、車両CAiに搭載された無線装置10は、擬似距離Pi,1〜Pi,jおよび擬似距離Pi+1,1〜Pi+1,jに基づいて、車両CAiおよび車両CAi+1に搭載された2つの無線装置10が共通に受信可能なGPS信号を送信したGPS衛星との間の擬似距離Pi,1〜Pi,J,Pi+1,1〜Pi+1,Jを抽出する(ステップS9)。
Subsequently, the
その後、車両CAiに搭載された無線装置10は、測位座標値(λi,φi,hi)、測位座標値(λi+1,φi+1,hi+1)および3次元電子地図を用いて車両CAiの高度と車両CAi+1の高度との高度差を検出する(ステップS10)。
After that, the
そして、車両CAiに搭載された無線装置10は、車両CAiとGPS衛星との擬似距離Pi=[Pi,1〜Pi,J]、車両CAi+1とGPS衛星との擬似距離Pi+1=[Pi+1,1〜Pi+1,J]および高度差に基づいて、式(8)を用いて車両CAiと車両CAi+1との相対位置を演算する(ステップS11)。これによって、一連の動作が終了する。
Then, the
このように、この発明の実施の形態1においては、車両CAiとGPS衛星との擬似距離Piと車両CAi+1とGPS衛星との擬似距離Pi+1との差分を演算して車両CAiと車両CAi+1との相対位置を演算するので(式(8)およびステップS11参照)、電離層および対流圏の影響を抑制して相対位置が演算される。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the difference between the pseudo distance P i between the vehicle CAi and the GPS satellite and the pseudo distance P i + 1 between the vehicle CAi + 1 and the GPS satellite is calculated to calculate the vehicle CAi and the
従って、実施の形態1によれば、隣接する車両間の相対位置の精度を高くできる。 Therefore, according to the first embodiment, the accuracy of the relative position between adjacent vehicles can be increased.
また、実施の形態1においては、高精度な3次元電子地図を用いて隣接車両間の高度差を求め、その求めた高度差を用いて隣接車両間の相対位置を求めるので、相対位置の精度を向上できる。 In the first embodiment, the altitude difference between adjacent vehicles is obtained using a highly accurate three-dimensional electronic map, and the relative position between adjacent vehicles is obtained using the obtained altitude difference. Can be improved.
更に、無線装置10が受信可能なGPS信号を送信したGPS衛星の個数が少ない場合(3個)でも、相対位置を算出できる。
Furthermore, even when the number of GPS satellites that transmitted GPS signals that can be received by the
なお、実施の形態1においては、衛星のビットマップに基づいて、車両CA1に搭載された無線装置10と車両CA2に搭載された無線装置10とが共通に受信できるGPS信号を送信するGPS衛星を選択する処理手段3は、「選択手段」を構成する。
In the first embodiment, a GPS satellite that transmits a GPS signal that can be commonly received by the
また、実施の形態1においては、図7に示すフローチャートに従って車両CAiと車両CAi+1との相対位置を演算する処理手段3は、「演算手段」を構成する。 Further, in the first embodiment, the processing means 3 for calculating the relative position between the vehicle CAi and the vehicle CAi + 1 according to the flowchart shown in FIG. 7 constitutes “calculation means”.
更に、実施の形態1においては、擬似距離Pi,1〜Pi,j、および車両CAiの測位座標値(λi,φi,hi)を演算する処理手段3は、「位置演算手段」を構成する。 Furthermore, in the first embodiment, the processing means 3 for calculating the pseudo distances P i, 1 to P i, j and the positioning coordinate values (λ i , φ i , h i ) of the vehicle CAi is “position calculation means”. Is configured.
更に、実施の形態1においては、位置情報メッセージ2を受信する送受信手段2は、「受信手段」を構成する。
Further, in the first embodiment, the transmission / reception means 2 that receives the
[実施の形態2]
図8は、実施の形態2による無線装置の構成図である。図8を参照して、実施の形態2による無線装置10Aは、図1に示す無線装置10の処理手段3を処理手段3Aに代えたものであり、その他は、無線装置10と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a configuration diagram of a radio apparatus according to the second embodiment. Referring to FIG. 8,
処理手段3Aは、処理手段3と同じ方法によって、無線装置10Aが搭載された車両CAiの時刻t0におけるECFF座標値(xi(t0),yi(t0),zi(t0))を演算する。
The processing means 3A uses the same method as the processing means 3 to calculate the ECFF coordinate values (x i (t 0 ), y i (t 0 ), z i (t 0 ) at the time t 0 of the vehicle CAi on which the
そして、処理手段3Aは、式(3)を用いて、ECFF座標値(xi(t0),yi(t0),zi(t0))をENU座標値(ei(t0),ni(t0),ui(t0))に変換する。また、処理手段3Aは、式(2)を用いて、ECFF座標値(xi(t0),yi(t0),zi(t0))を測位座標値(λi(t0),φi(t0),hi(t0))に変換する。 Then, the processing means 3A uses the equation (3) to convert the ECFF coordinate values (x i (t 0 ), y i (t 0 ), z i (t 0 )) to the ENU coordinate values (e i (t 0). ), N i (t 0 ), u i (t 0 )). Further, the processing means 3A uses the equation (2) to convert the ECFF coordinate values (x i (t 0 ), y i (t 0 ), z i (t 0 )) into the positioning coordinate values (λ i (t 0). ), Φ i (t 0 ), h i (t 0 )).
その後、処理手段3Aは、3次元電子地図を地図保持手段4から読み出し、その読み出した3次元電子地図を参照して測位座標値(λi(t0),φi(t0),hi(t0))の(λi(t0),φi(t0))によって示される位置の時刻t0における斜度βi(t0)を検出する。また、処理手段3Aは、車両CAiに搭載された速度計から時刻t0における車両CAiの速度vi(t0)を受け、車両CAiに搭載されたジャイロから時刻t0における車両CAiの移動方向αi(t0)を受ける。 Thereafter, the processing means 3A reads the three-dimensional electronic map from the map holding means 4, and refers to the read three-dimensional electronic map to determine the positioning coordinate values (λ i (t 0 ), φ i (t 0 ), h i. (t 0)) of (λ i (t 0), to detect the phi i (t 0)) inclination beta i at time t 0 at the position indicated by (t 0). The processing means 3A receives the speed v i (t 0 ) of the vehicle CAi at time t 0 from the speedometer mounted on the vehicle CAi, and the moving direction of the vehicle CAi at time t 0 from the gyro mounted on the vehicle CAi. Receive α i (t 0 ).
そうすると、処理手段3Aは、ENU座標値(ei(t0),ni(t0),ui(t0))、速度vi(t0)、移動方向αi(t0)および斜度βi(t0)を次式に代入して時刻tにおける車両CAiの位置(ei(t),ni(t),ui(t))を予測する。 Then, the processing means 3A uses the ENU coordinate values (e i (t 0 ), n i (t 0 ), u i (t 0 )), the speed v i (t 0 ), the moving direction α i (t 0 ) and inclination beta i (t 0) the position of the vehicle CAi at time t is substituted into the following equation to predict (e i (t), n i (t), u i (t)).
そして、処理手段3Aは、ECFF座標値(xi(t0),yi(t0),zi(t0))を参照地点としてENU座標値(ei(t),ni(t),ui(t))を次式によってECFF座標値へ変換し、その変換したECFF座標値を式(2)を用いて更に測位座標値(λi(t),φi(t),hi(t))に変換する。 Then, the processing means 3A uses the ECFF coordinate values (x i (t 0 ), y i (t 0 ), z i (t 0 )) as reference points and ENU coordinate values (e i (t), n i (t ), U i (t)) are converted into ECFF coordinate values by the following equation, and the converted ECFF coordinate values are further converted into positioning coordinate values (λ i (t), φ i (t), h i (t)).
そうすると、処理手段3Aは、3次元電子地図を参照して、測位座標値(λi(t),φi(t),hi(t))の(λi(t),φi(t))によって示される位置の高度hi’を検出する。 Then, the processing unit 3A refers to the three-dimensional electronic map, the positioning coordinates (λ i (t), φ i (t), h i (t)) of the (λ i (t), φ i (t )) To detect the altitude h i ′ at the position indicated by
また、車両CAiに隣接する車両CAi+1に搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、GPS信号によって車両CAi+1の位置を測位できれば、その測位した位置情報を含む位置情報メッセージを車両CAiに搭載された無線装置10Aへ送信し、GPS信号によって車両CAi+1の位置を測位できなければ、上述した方法によって、車両CAi+1の時刻tにおける位置を予測し、その予測した位置を含む位置情報メッセージを車両CAiに搭載された無線装置10Aへ送信する。
Further, if the processing unit 3A of the
その結果、車両CAiに搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、車両CAi+1に搭載された無線装置10Aから受信した位置情報メッセージから位置情報(=測位座標値)を取り出し、その取り出した測位座標値および3次元電子地図に基づいて、上述した方法によって、車両CAi+1の高度hi+1’を検出する。
As a result, the processing unit 3A of the
そうすると、車両CAiに搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、擬似距離Pi=[Pi,1〜Pi,J]、擬似距離Pi+1=[Pi+1,1〜Pi+1,J]、GPS衛星のENU座標値、車両CAiのENU座標値、高度hi’および高度hi+1’に基づいて、式(8)を用いて、車両CAiと車両CAi+1との相対位置を演算する。
Then, the processing unit 3A of the
処理手段3Aは、その他、処理手段3と同じ機能を果たす。 The processing means 3A performs the same functions as the processing means 3 in other respects.
図9は、実施の形態2による隣接車両間の相対位置を求める方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart for explaining a method for obtaining a relative position between adjacent vehicles according to the second embodiment.
図9に示すフローチャートは、図7に示すフローチャートのステップS4,S5をステップS4A,4B,S5Aに代えたものであり、その他は、図7に示すフローチャートと同じである。 The flowchart shown in FIG. 9 is the same as the flowchart shown in FIG. 7 except that steps S4 and S5 in the flowchart shown in FIG. 7 are replaced with steps S4A, 4B, and S5A.
図9を参照して、実施の形態2における相対位置を求める動作が開始されると、上述したステップS1〜ステップS3が順次実行される。 Referring to FIG. 9, when the operation for obtaining the relative position in the second embodiment is started, the above-described steps S1 to S3 are sequentially executed.
そして、ステップS3の後、車両CAiに搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、擬似距離Pi,1〜Pi,jおよびGPS衛星のECFF座標値に基づいて、上述した方法によって車両CAiのECFF座標値を演算し、その演算したECFF座標値を時刻t0における車両CAiのECFF座標値(t0)とする(ステップS4A)。
Then, after step S3, the processing means 3A of the
その後、車両CAiに搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、車両CAiのECFF座標値(t0)を参照地点として、ECFF座標値(t0)を式(3)によってENU座標値(t0)に変換し、その変換したENU座標値(t0)、車両CAiの速度vi(t0)、移動方向αi(t0)および斜度βi(t0)に基づいて、車両CAiの時刻tにおける位置(=ENU座標値(t))を予測する(ステップS4B)。
Thereafter, the processing unit 3A of the
引き続いて、車両CAiに搭載された無線装置10Aの処理手段3Aは、車両CAiのENU座標値(t)を式(10)を用いてECFF座標値(t)に変換し、その変換したECFF座標値(t)を式(2)を用いて測位座標値(λi(t),φi(t),hi(t))に更に変換する(ステップS5A)。
Subsequently, the processing means 3A of the
その後、上述したステップS6〜ステップS11が順次実行され、車両CAiと車両CAi+1との相対位置が演算される。 Thereafter, the above-described steps S6 to S11 are sequentially executed, and the relative position between the vehicle CAi and the vehicle CAi + 1 is calculated.
なお、図9に示すフローチャートが実行される場合、車両CAi+1の測位座標値(λi+1(t),φi+1(t),hi+1(t))は、実測された測位座標値または式(9)を用いて予測された測位座標値からなる。 When the flowchart shown in FIG. 9 is executed, the positioning coordinate values (λ i + 1 (t), φ i + 1 (t), h i + 1 (t)) of the vehicle CAi + 1 are the measured positioning coordinate values or the formula (9 ) Is used for the positioning coordinate value predicted.
このように、実施の形態2においては、車両CAiに搭載された無線装置10Aは、時刻t0において車両CAiの位置を実測でき、時刻tにおいて車両CAiの位置を実測できない場合、時刻t0において実測された車両CAiの位置を用いて時刻tにおける車両CAiの位置を予測し、その予測した位置を用いて車両CAiと車両CAi+1との相対位置を演算する。
Thus, in the second embodiment, the
従って、実施の形態2によれば、3個のGPS衛星からのみGPS信号を受信でき、4個以上のGPS衛星からGPS信号を受信できない場合でも、車両CAiと車両CAi+1との相対位置を高精度に取得できる。 Therefore, according to the second embodiment, GPS signals can be received only from three GPS satellites, and even when GPS signals cannot be received from four or more GPS satellites, the relative position between vehicle CAi and vehicle CAi + 1 is determined with high accuracy. Can be obtained.
また、実施の形態1においては、高精度な3次元電子地図を用いて隣接車両間の高度差を求め、その求めた高度差を用いて隣接車両間の相対位置を求めるので、相対位置の精度を向上できる。 In the first embodiment, the altitude difference between adjacent vehicles is obtained using a highly accurate three-dimensional electronic map, and the relative position between adjacent vehicles is obtained using the obtained altitude difference. Can be improved.
なお、実施の形態2においては、上述した方法によって時刻tにおける車両の位置を予測する処理手段3Aは、「位置予測手段」を構成する。 In the second embodiment, the processing means 3A that predicts the position of the vehicle at time t by the above-described method constitutes a “position prediction means”.
また、実施の形態2においては、上述した方法によって相対位置を演算する処理手段3Aは、「演算手段」を構成する。 In the second embodiment, the processing means 3A for calculating the relative position by the above-described method constitutes “calculation means”.
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態3]
図10は、実施の形態3による無線装置の構成図である。図10を参照して、実施の形態3による無線装置10Bは、図1に示す無線装置10の処理手段3を処理手段3Bに代えたものであり、その他は、無線装置10と同じである。
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a configuration diagram of a radio apparatus according to the third embodiment. Referring to FIG. 10,
なお、実施の形態3においては、位置情報メッセージは、図4に示す位置情報メッセージPSMのペイロード1に測位誤差σを追加した構成からなる。
In the third embodiment, the position information message has a configuration in which a positioning error σ is added to the
処理手段3Bは、カルマンフィルターを内蔵している。そして、処理手段3Bは、GPS受信機5から受けたGPS信号に基づいて、GPS衛星R1〜RmのECFF座標値、車両CAiとGPS衛星R1〜Rmとの擬似距離および車両CAiのECFF座標値を演算するとともに、その演算した車両CAiのECFF座標値をカルマンフィルターによって処理し、ECFF座標値の誤差σ_selfを検出する。
The processing means 3B incorporates a Kalman filter. Then, based on the GPS signal received from the
その後、処理手段3Bは、式(2)を用いて車両CAiのECFF座標値を測位座標値に変換し、その変換した測位座標値、擬似距離および誤差σ_selfをメッセージ生成手段6へ出力する。
Thereafter, the
また、処理手段3Bは、車両CAiに隣接する複数の車両に搭載された複数の無線装置10Bの各々から位置情報メッセージを受信し、その受信した位置情報メッセージに含まれる誤差σ_otherを検出する。
Further, the processing means 3B receives a position information message from each of a plurality of
そして、処理手段3Bは、誤差σ_selfが基準値σ_std以下であるとき、実施の形態1において説明した方法によって車両CAiと車両CAiに隣接する車両CAi+1との相対位置を演算する。なお、基準値σ_stdは、例えば、1mに設定される。
Then, when the error σ_self is equal to or less than the reference value σ_std, the
一方、処理手段3Bは、誤差σ_selfが基準値σ_stdよりも大きいとき、誤差σ_otherの中から基準値σ_std以下である誤差σ_other_preを選択し、その選択した誤差σ_other_preを有する車両を参照車両として選択する。
On the other hand, when the error σ_self is larger than the reference value σ_std, the
そして、処理手段3Bは、実施の形態1において説明した方法によって車両CAiと参照車両との相対位置を演算する。その後、処理手段3Bは、その演算した相対位置と、参照車両の絶対位置(=参照車両からの位置情報メッセージに含まれている車両位置)とに基づいて、車両CAiの絶対位置を演算する。
Then, the
また、処理手段3Bは、車両CAiの位置をGPS受信機5からのGPS信号に基づいて独自に測位できない場合も、上述した方法によって、車両CAiの絶対位置を演算する。
Further, the processing means 3B calculates the absolute position of the vehicle CAi by the above-described method even when the position of the vehicle CAi cannot be uniquely determined based on the GPS signal from the
処理手段3Bは、その他、処理手段3と同じ機能を果たす。
The
処理手段3Bにおける測位誤差σおよび相対位置の誤差γの演算方法について説明する。
A method of calculating the positioning error σ and the relative position error γ in the
上述した式(8)における[D(r0)T・(D(r0)]−1を行列<A>とすると、測位誤差σは、次式によって得られる。 If [D (r 0 ) T · (D (r 0 )] −1 in equation (8) described above is the matrix <A>, the positioning error σ is obtained by the following equation.
なお、式(11)において、σnは、雑音の誤差であり、例えば、0.5mからなる。 In Equation (11), σ n is a noise error, and is 0.5 m, for example.
従って、処理手段3Bは、GPS衛星のENU座標値および車両CAiのenu座標値を用いて行列<A>(=[D(r0)T・(D(r0)]−1)を演算し(式(6)参照)、その演算した行列<A>を用いて測位誤差σを演算する。 Accordingly, the processing means 3B calculates the matrix <A> (= [D (r 0 ) T · (D (r 0 )] −1 ) using the ENU coordinate value of the GPS satellite and the eu coordinate value of the vehicle CAi. (See equation (6)), the positioning error σ is calculated using the calculated matrix <A>.
車両間の相対位置Δe,Δuは、ほぼ線形的に変わる。そして、Δeをxiとし、Δuをyiとすると、y=ax+bが成立する(a,bは定数)。 The relative positions Δe and Δu between the vehicles change almost linearly. If Δe is x i and Δu is y i , y = ax + b is established (a and b are constants).
そこで、処理手段3Bは、n(nは2以上の整数)個の(Δe,Δu)をy=ax+bに代入して定数a,bを求め、その求めた定数a,bと、車両間の相対位置(Δe,Δu)=(xi,yi)とを次式に代入して相対位置の誤差γを演算する。 Therefore, the processing means 3B obtains constants a and b by substituting n (n is an integer of 2 or more) (Δe, Δu) into y = ax + b, and the obtained constants a, b and the vehicle By substituting the relative position (Δe, Δu) = (x i , y i ) into the following equation, the relative position error γ is calculated.
図11は、実施の形態3による車両の絶対位置を演算する方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart for explaining a method of calculating the absolute position of the vehicle according to the third embodiment.
図11を参照して、車両の絶対位置を演算する動作が開始されると、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、実施の形態1において説明した方法によって車両CAiとGPS衛星との擬似距離を演算する(ステップS21)。
Referring to FIG. 11, when the operation of calculating the absolute position of the vehicle is started, processing means 3B of
そして、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、車両CAiの絶対位置を測位可能であるか否かを判定する(ステップS22)。より具体的には、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、4個以上の擬似距離および4個以上のGPS衛星の位置を演算できたとき、車両CAiの絶対位置を測位可能であると判定し、4個よりも少ない個数の擬似距離および4個よりも少ない個数のGPS衛星の位置しか演算できないとき、車両CAiの絶対位置を測位不可能であると判定する。
Then, the
ステップS22において、車両CAiの絶対位置を測位不可能であると判定されたとき、一連の動作は、ステップS29へ移行する。 When it is determined in step S22 that the absolute position of the vehicle CAi cannot be measured, the series of operations proceeds to step S29.
一方、ステップS22において、車両CAiの絶対位置を測位可能であると判定されたとき、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、車両CAiとGPS衛星との4個以上の擬似距離、および4個以上のGPS衛星の位置を用いて上述した方法によって車両CAiの位置情報を演算するとともに、車両CAiの位置情報の誤差σ_selfを検出する(ステップS23)。
On the other hand, when it is determined in step S22 that the absolute position of the vehicle CAi can be measured, the
そして、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、擬似距離、GPS衛星のビットマップ、車両CAiの位置情報および誤差σ_selfを含む位置情報メッセージ1を生成して送受信手段2へ出力し、送受信手段2は、アンテナ1を介して位置情報メッセージ1をブロードキャストする(ステップS24)。
Then, the processing means 3B of the
その後、車両CAiに搭載された無線装置10Bの送受信手段2は、車両CAiに隣接する車両に搭載された他の無線装置10Bから位置情報メッセージ2を受信し(ステップS25)、その受信した位置情報メッセージ2を処理手段3Bへ出力する。
Thereafter, the transmission / reception means 2 of the
車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、送受信手段2から位置情報メッセージ2を受け、その受けた位置情報メッセージ2から擬似距離、位置情報および誤差σ_otherを検出する(ステップS26)。
The processing means 3B of the
そして、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、誤差σ_selfが基準値σ_std以下であるか否かを判定する(ステップS27)。
Then, the
ステップS27において、誤差σ_selfが基準値σ_std以下であると判定されたとき、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、図7に示すフローチャートに従って車両CAiに隣接する車両と車両CAiとの相対位置を演算する(ステップS28)。
When it is determined in step S27 that the error σ_self is equal to or less than the reference value σ_std, the
一方、ステップS27において、誤差σ_selfが基準値σ_stdよりも大きいと判定されたとき、またはステップS22において、車両CAiの絶対位置を測位不可能であると判定されたとき、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、誤差σ_otherから基準値σ_std以下である誤差σ_other_preを選択する(ステップS29)。
On the other hand, when it is determined in step S27 that the error σ_self is larger than the reference value σ_std, or when it is determined in step S22 that the absolute position of the vehicle CAi cannot be measured, the radio mounted on the vehicle CAi. The
その後、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、誤差σ_other_preを有する車両を参照車両として選択する(ステップS30)。
Thereafter, the
そうすると、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、図7に示すフローチャートに従って車両CAiと参照車両との相対位置を演算する(ステップS31)。
Then, processing means 3B of
引き続いて、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、その演算した相対位置と、参照車両の絶対位置(=参照車両からの位置情報メッセージ2に含まれる車両位置)とに基づいて、車両CAiの絶対位置を演算する(ステップS32)。
Subsequently, the processing means 3B of the
そして、ステップS28またはステップS32の後、一連の動作は終了する。 And a series of operation | movement is complete | finished after step S28 or step S32.
なお、図11に示すフローチャートにおいて、一連の動作がステップS27の“NO”からステップS29へ移行した場合、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、ステップS31において、車両CAiのENU座標値を用いて車両CAiと参照車両との相対位置を演算する。
In the flowchart shown in FIG. 11, when the series of operations shifts from “NO” in step S27 to step S29, the
一方、図11に示すフローチャートにおいて、一連の動作がステップS22の“NO”からステップS29へ移行した場合、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、ステップS31において、参照車両のENU座標値を用いて車両CAiと参照車両との相対位置を演算する。この場合、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、参照車両からの位置情報メッセージ2に含まれる車両位置が測位座標値によって表されているので、測位座標値を式(3)を用いてENU座標値へ変換して車両CAiと参照車両との相対位置を演算する。
On the other hand, in the flowchart shown in FIG. 11, when the series of operations proceeds from “NO” in step S22 to step S29, the
一連の動作がステップS22の“NO”からステップS29へ移行した場合、車両CAiに搭載された無線装置10Bの処理手段3Bは、車両CAiの位置情報を演算できていないので、参照車両の位置情報を用いて車両CAiと参照車両との相対位置を演算することにしたものである。
When the series of operations proceeds from “NO” in step S22 to step S29, the
また、図11に示すフローチャートにおいては、参照車両として2台以上の車両が選択される場合もあれば、1台の参照車両が選択される場合もある。 In the flowchart shown in FIG. 11, two or more vehicles may be selected as reference vehicles, or one reference vehicle may be selected.
図11のステップS32において車両CAiの絶対位置を演算する方法について説明する。 A method for calculating the absolute position of the vehicle CAi in step S32 of FIG. 11 will be described.
車両CA1が2台の車両CA2,CA3を参照車両として選択した場合、上述した方法によって演算した車両CA1の絶対位置(e1’,n1’)は、次式によって表される。 When the vehicle CA1 selects two vehicles CA2 and CA3 as reference vehicles, the absolute position (e 1 ′, n 1 ′) of the vehicle CA1 calculated by the method described above is expressed by the following equation.
なお、式(13)において、e31は、車両CA1と車両CA3との相対位置および車両CA3の絶対位置を用いて演算された車両CA1の絶対位置のENU座標値のE成分であり、e21は、車両CA1と車両CA2との相対位置および車両CA2の絶対位置を用いて演算された車両CA1の絶対位置のENU座標値のE成分であり、n31は、車両CA1と車両CA3との相対位置および車両CA3の絶対位置を用いて演算された車両CA1の絶対位置のENU座標値のN成分であり、n21は、車両CA1と車両CA2との相対位置および車両CA2の絶対位置を用いて演算された車両CA1の絶対位置のENU座標値のN成分であり、Δe31は、車両CA1と車両CA3との相対位置のENU座標値のE成分であり、Δe21は、車両CA1と車両CA2との相対位置のENU座標値のE成分であり、Δn31は、車両CA1と車両CA3との相対位置のENU座標値のN成分であり、Δn21は、車両CA1と車両CA2との相対位置のENU座標値のN成分であり、e1,e2,e3は、それぞれ、車両CA1,CA2,CA3の絶対位置のENU座標値のE成分であり、n1,n2,n3は、それぞれ、車両CA1,CA2,CA3の絶対位置のENU座標値のN成分であり、γは、相対位置の誤差である。 In the equation (13), e 31 is the E component of the ENU coordinate value of the absolute position of the vehicle CA1 and the relative position and the vehicle CA1 computed using the absolute position of the vehicle CA3 of the vehicle CA3, e 21 Is an E component of the ENU coordinate value of the absolute position of the vehicle CA1 calculated using the relative position between the vehicle CA1 and the vehicle CA2 and the absolute position of the vehicle CA2, and n 31 is the relative value between the vehicle CA1 and the vehicle CA3. N component of the ENU coordinate value of the absolute position of the vehicle CA1 calculated using the position and the absolute position of the vehicle CA3, and n 21 is the relative position between the vehicle CA1 and the vehicle CA2 and the absolute position of the vehicle CA2. The calculated N component of the ENU coordinate value of the absolute position of the vehicle CA1, Δe 31 is the E component of the ENU coordinate value of the relative position between the vehicle CA1 and the vehicle CA3, and Δe 21 is , The E component of the ENU coordinate value of the relative position between the vehicle CA1 and the vehicle CA2, Δn 31 is the N component of the ENU coordinate value of the relative position between the vehicle CA1 and the vehicle CA3, and Δn 21 is the vehicle CA1. an n component of ENU coordinate values of the relative position between the vehicle CA2, e 1, e 2, e 3 are each a component E of a vehicle CA1, CA2, ENU coordinate value of the absolute position of CA3, n 1, n 2 and n 3 are N components of the ENU coordinate values of the absolute positions of the vehicles CA1, CA2, and CA3, respectively, and γ is an error of the relative position.
また、参照車両が1台である場合、式(13)において、e31,n31,σ31の項を削除した式によって車両CA1の絶対位置が演算される。 Further, when there is one reference vehicle, the absolute position of the vehicle CA1 is calculated by an expression in which the terms e 31 , n 31 , and σ 31 are deleted in the expression (13).
更に、参照車両が3台である場合、式(13)において、e41,n41,σ41の項を追加した式によって車両CA1の絶対位置が演算される。参照車両が4台以上である場合も、同様である。 Further, when there are three reference vehicles, the absolute position of the vehicle CA1 is calculated by an equation in which terms of e 41 , n 41 , and σ 41 are added in the equation (13). The same applies when there are four or more reference vehicles.
上述した方法によって求めた絶対位置の測位誤差について説明する。γ=1、σ1=5、σ2=σ3=1とすると、(σ1)2=25、(σ31)2=2、(σ21)2=2である。そうすると、車両CA1における測位誤差σ1’は、(2/2+2/2+5/25)/(1/2+1/2+1/25)=2.1となる。その結果、測位誤差は、5mから2.1mへ減少する。 The positioning error of the absolute position obtained by the above method will be described. If γ = 1, σ 1 = 5, and σ 2 = σ 3 = 1, then (σ 1 ) 2 = 25, (σ 31 ) 2 = 2 and (σ 21 ) 2 = 2. Then, the positioning error σ 1 ′ in the vehicle CA1 is (2/2 + 2 + 2/2 + 5/25) / (1/2 + 1/2 + 1/25) = 2.1. As a result, the positioning error is reduced from 5 m to 2.1 m.
上述したように、実施の形態3によれば、車両CAiに搭載された無線装置10Bは、独自に車両CAiの位置を測位できない場合、または測位誤差が基準値σ_stdよりも大きい場合、基準値σ_std以下の測位誤差を有する参照車両と車両CAiとの相対位置および参照車両の絶対位置を用いて車両CAiの絶対位置を演算する。そして、参照車両と車両CAiとの相対位置は、電離層および対流圏の影響を抑制して演算された精度の高い位置である。
As described above, according to the third embodiment, the
従って、実施の形態3によれば、絶対位置の精度を向上できる。
Therefore, according to
なお、実施の形態2においては、上述した方法によって車両の絶対位置を演算する処理手段3Bは、「演算手段」を構成する。 In the second embodiment, the processing means 3B that calculates the absolute position of the vehicle by the method described above constitutes “calculation means”.
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態4]
図12は、実施の形態4による無線装置の構成図である。図12を参照して、実施の形態4による無線装置10Cは、図1に示す無線装置10の処理手段3を処理手段3Cに代えたものであり、その他は、無線装置10と同じである。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a configuration diagram of a radio apparatus according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 12, radio apparatus 10C according to the fourth embodiment is the same as
処理手段3Cは、無線装置10Cが搭載された車両CAiとGPS衛星との擬似距離を上述した方法によって演算する。また、処理手段3Cは、上述した方法によって、車両CAiの測位座標値(λi,φi,hi)およびENU座標値(ei,ni,ui)を演算する。 The processing means 3C calculates the pseudo distance between the vehicle CAi on which the wireless device 10C is mounted and the GPS satellite by the method described above. Further, the processing means 3C calculates the positioning coordinate values (λ i , φ i , h i ) and the ENU coordinate values (e i , n i , u i ) of the vehicle CAi by the method described above.
そうすると、処理手段3Cは、地図保持手段4から3次元電子地図を読み出し、その読み出した3次元電子地図および測位座標値(λi,φi,hi)に基づいて、(λi,φi)によって示される位置における高度hi’を3次元電子地図から検出する。そして、処理手段3Cは、高度差Δui=ui’−ui=hi’−hiを演算する。
Then, the processing means 3C reads the three-dimensional electronic map from the map holding means 4, and based on the read three-dimensional electronic map and positioning coordinate values (λ i , φ i , h i ), (λ i , φ i detecting the three-dimensional electronic map advanced h i 'at the position indicated by). Then, the
上述した式(5)は、参照地点r0=(x0,y0,z0)では、次式のように線形で表現される。 The above-described formula (5) is expressed linearly as the following formula at the reference point r 0 = (x 0 , y 0 , z 0 ).
なお、式(5)から式(14)への変形においては、εiは、無視されている。 Note that ε i is ignored in the transformation from Equation (5) to Equation (14).
式(14)を変形すると、次式が得られる。 When the equation (14) is transformed, the following equation is obtained.
式(15)によれば、車両CAiにおいては、高度差Δuiと擬似距離誤差ΔPiとの関係は、次式のようになる。 According to the equation (15), in the vehicle CAi, the relationship between the altitude difference Δu i and the pseudorange error ΔP i is as follows.
電離層により発生した誤差を考慮すると、各車両における擬似距離誤差は、ほぼ同じであるので、式(16)が成立する。 Considering the error generated by the ionosphere, the pseudo-range error in each vehicle is almost the same, and therefore equation (16) is established.
無線装置10CがGPS信号を受信できるGPS衛星の個数がm個であれば、k≧mを満たすk台の車両の高度差を用いれば、式(16)からΔPiを求めることができる。 If the number of GPS satellites from which the radio apparatus 10C can receive GPS signals is m, ΔP i can be obtained from Equation (16) using the altitude difference of k vehicles satisfying k ≧ m.
そこで、式(16)からΔPiを求める方法について説明する。図13は、実施の形態4における位置情報メッセージの概念図である。位置情報メッセージPSM’は、位置情報メッセージPSMのペイロード2に擬似距離誤差を追加した構成からなる。そして、擬似距離誤差は、オプションである。
Therefore, a method for obtaining ΔP i from equation (16) will be described. FIG. 13 is a conceptual diagram of a location information message in the fourth embodiment. The position information message PSM ′ has a configuration in which a pseudo distance error is added to the
5台の車両CA1〜CA5が存在する場合を想定する。車両CA1〜CA5にそれぞれ搭載された5個の無線装置10Cは、それぞれ、位置情報メッセージPSM’1〜PSM’5を生成してブロードキャストする。 Assume that there are five vehicles CA1 to CA5. The five radio apparatuses 10C mounted on the vehicles CA1 to CA5 respectively generate and broadcast position information messages PSM'1 to PSM'5.
車両CA1に搭載された無線装置10Cの送受信手段2は、アンテナ1を介して位置情報メッセージPSM’2〜PSM’5を受信し、その受信した位置情報メッセージPSM’2〜PSM’5を処理手段3Cへ出力する。
The transmission / reception means 2 of the radio apparatus 10C mounted on the vehicle CA1 receives the position information messages PSM'2 to PSM'5 via the
車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、位置情報メッセージPSM’2〜PSM’5を送受信手段2から受ける。そして、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、位置情報メッセージPSM’2〜PSM’5からそれぞれ測位座標値(λ2,φ2,h2)、測位座標値(λ3,φ3,h3)、測位座標値(λ4,φ4,h4)および測位座標値(λ5,φ5,h5)を検出する。
The processing means 3C of the radio apparatus 10C mounted on the vehicle CA1 receives the position information messages PSM'2 to PSM'5 from the transmission / reception means 2. Then, the
そうすると、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、測位座標値(λ1,φ1,h1)および3次元電子地図に基づいて、(λ1,φ1)によって示される位置における高度h1’を3次元電子地図から検出し、高度差Δu1=u1’−u1=h1’−h1を演算する。
Then, the
また、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、同様にして、高度差Δu2=u2’−u2=h2’−h2、高度差Δu3=u3’−u3=h3’−h3、高度差Δu4=u4’−u4=h4’−h4、および高度差Δu5=u5’−u5=h5’−h5を演算する。
Similarly, the
そして、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、擬似距離誤差ΔPiを求めるための行列<D(r0)>が車両CA1〜CA5間で非常に似ているので、車両CA1〜CA5相互間で異なるGPS衛星を選択して擬似距離誤差ΔPiを求める。 Then, the processing means 3C of the radio apparatus 10C mounted on the vehicle CA1 has a matrix <D (r 0 )> for obtaining the pseudorange error ΔP i that is very similar between the vehicles CA1 to CA5. Different GPS satellites are selected among CA5 to obtain the pseudorange error ΔP i .
例えば、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、位置情報メッセージPSM’1〜PSM’5の衛星のビットマップを参照して、車両CA1用のGPS衛星としてGPS衛星R2〜R5を選択し、車両CA2用のGPS衛星としてGPS衛星R1,R3〜R5を選択し、車両CA3用のGPS衛星としてGPS衛星R1,R2,R4,R5を選択し、車両CA4用のGPS衛星としてGPS衛星R1,R2,R3,R5を選択し、車両CA5用のGPS衛星としてGPS衛星R1〜R4を選択する。 For example, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 refers to the satellite bitmaps of the position information messages PSM'1 to PSM'5 and uses the GPS satellites R2 to R5 as the GPS satellites for the vehicle CA1. Select GPS satellites R1, R3-R5 as GPS satellites for vehicle CA2, select GPS satellites R1, R2, R4, R5 as GPS satellites for vehicle CA3, and GPS satellites as GPS satellites for vehicle CA4 R1, R2, R3, and R5 are selected, and GPS satellites R1 to R4 are selected as GPS satellites for the vehicle CA5.
その後、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、GPS衛星R1〜R5の全てからGPS信号を受信できるので、GPS衛星R1〜R5からそれぞれ受信したGPS信号GPS1〜GPS5に基づいて、上述した方法によって、GPS衛星R1〜R5のECFF座標値(R1)〜ECFF座標値(R5)を演算し、その演算したECFF座標値(R1)〜ECFF座標値(R5)および擬似距離P1,1,P1,2,P1,3,P1,4,P1,5に基づいて、車両CA1のECFF座標値(CA1)を演算する。 Thereafter, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 can receive GPS signals from all of the GPS satellites R1 to R5. Therefore, based on the GPS signals GPS1 to GPS5 respectively received from the GPS satellites R1 to R5, The ECFF coordinate values (R1) to ECFF coordinate values (R5) of the GPS satellites R1 to R5 are calculated by the above-described method, and the calculated ECFF coordinate values (R1) to ECFF coordinate values (R5) and the pseudo distance P 1, 1 , P 1,2 , P 1,3 , P 1,4 , P 1,5 , the ECFF coordinate value (CA1) of the vehicle CA1 is calculated.
そして、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(R1)〜ECFF座標値(R5)を式(3)によってENU座標値(E1,N1,U1)〜ENU座標値(E5,N5,U5)に変換し、ECFF座標値(CA1)を式(3)によってENU座標値(e1,n1,u1)に変換する。 Then, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 uses the ECU coordinate values (R1) to ECFF coordinate values (R5) as ENU coordinate values (E 1 , N 1 , U 1 ) to An ENU coordinate value (E 5 , N 5 , U 5 ) is converted, and an ECFF coordinate value (CA1) is converted to an ENU coordinate value (e 1 , n 1 , u 1 ) using Equation (3).
また、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、次式を用いて測位座標値(λ2,φ2,h2)、測位座標値(λ3,φ3,h3)、測位座標値(λ4,φ4,h4)および測位座標値(λ5,φ5,h5)をそれぞれECFF座標値(CA2)〜ECFF座標値(CA5)に変換する。 Further, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 uses the following equations to determine positioning coordinate values (λ 2 , φ 2 , h 2 ), positioning coordinate values (λ 3 , φ 3 , h 3 ), The positioning coordinate values (λ 4 , φ 4 , h 4 ) and the positioning coordinate values (λ 5 , φ 5 , h 5 ) are converted into ECFF coordinate values (CA2) to ECFF coordinate values (CA5), respectively.
そして、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、式(3)によって、ECFF座標値(CA2)〜ECFF座標値(CA5)をそれぞれENU座標値(e2,n2,u2)、ENU座標値(e3,n3,u3)、ENU座標値(e4,n4,u4)、およびENU座標値(e5,n5,u5)に変換する。
Then, the
引き続いて、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(CA1)を参照地点r0として、ENU座標値(E2,N2,U2)〜ENU座標値(E5,N5,U5)およびENU座標値(e1,n1,u1)を式(6)のdj’(e0),dj’(n0),dj’(u0)の式に代入して、d12’,d13’,d14’,d15’を演算する。なお、d12’,d13’,d14’,d15’は、車両CA1と4個以上のGPS衛星との真の距離の参照地点における変化割合である。
Subsequently, the
また、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(CA1)を参照地点r0として、ENU座標値(E1,N1,U1),(E3,N3,U3)〜(E5,N5,U5)およびENU座標値(e2,n2,u2)を式(6)のdj’(e0),dj’(n0),dj’(u0)の式に代入して、d21’,d23’,d24’,d25’を演算する。なお、d21’,d23’,d24’,d25’は、車両CA2と4個以上のGPS衛星との真の距離の参照地点における変化割合である。
The
更に、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(CA1)を参照地点r0として、ENU座標値(E1,N1,U1),(E2,N2,U2),(E4,N4,U4),(E5,N5,U5)およびENU座標値(e3,n3,u3)を式(6)のdj’(e0),dj’(n0),dj’(u0)の式に代入して、d31’,d32’,d34’,d35’を演算する。なお、d31’,d32’,d34’,d35’は、車両CA3と4個以上のGPS衛星との真の距離の参照地点における変化割合である。
Further, the
更に、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(CA1)を参照地点r0として、ENU座標値(E1,N1,U1),(E2,N2,U2),(E3,N3,U3),(E5,N5,U5)およびENU座標値(e4,n4,u4)を式(6)のdj’(e0),dj’(n0),dj’(u0)の式に代入して、d41’,d42’,d43’,d45’を演算する。なお、d41’,d42’,d43’,d45’は、車両CA3と4個以上のGPS衛星との真の距離の参照地点における変化割合である。
Further, the
更に、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(CA1)を参照地点r0として、ENU座標値(E1,N1,U1)〜E4,N4,U4)およびENU座標値(e5,n5,u5)を式(6)のdj’(e0),dj’(n0),dj’(u0)の式に代入して、d51’,d52’,d53’,d54’を演算する。なお、d51’,d52’,d53’,d54’は、車両CA3と4個以上のGPS衛星との真の距離の参照地点における変化割合である。
Further, the
そうすると、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、d12’,d13’,d14’,d15’;d21’,d23’,d24’,d25’;d31’,d32’,d34’,d35’;d41’,d42’,d43’,d45’;d51’,d52’,d53’,d54’および高度差Δu1〜Δu5を式(18)に代入して擬似距離誤差ΔPiを演算する。
Then, the
その後、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、擬似距離P1,1,P1,2,P1,3,P1,4,P1,5から擬似距離誤差ΔPiを減算して補正擬似距離P1,1’,P1,2’,P1,3’,P1,4’,P1,5’を求める。 Thereafter, the processing means 3C of the radio apparatus 10C mounted on the vehicle CA1 calculates the pseudorange error ΔP i from the pseudoranges P 1,1 , P 1,2 , P 1,3 , P 1,4 , P 1,5. The corrected pseudo distances P 1,1 ′, P 1,2 ′, P 1,3 ′, P 1,4 ′, P 1,5 ′ are obtained by subtraction.
そして、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、GPS衛星R1〜R5のECFF座標値(R1)〜ECFF座標値(R5)と、補正擬似距離P1,1’,P1,2’,P1,3’,P1,4’,P1,5’とに基づいて、車両CA1のECFF座標値(CA1)を絶対位置として演算する。より具体的には、車両CA1に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cは、ECFF座標値(R1)〜ECFF座標値(R5)をそれぞれ中心とする半径が補正擬似距離P1,1’,P1,2’,P1,3’,P1,4’,P1,5’に相当する5個の球が1点で交わるときの交点の座標値を演算することによって、車両CA1の絶対位置を演算する。 Then, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 includes the ECFF coordinate values (R1) to ECFF coordinate values (R5) of the GPS satellites R1 to R5 and the corrected pseudo distances P 1,1 ′, P 1, Based on 2 ′, P 1,3 ′, P 1,4 ′, P 1,5 ′, the ECFF coordinate value (CA1) of the vehicle CA1 is calculated as an absolute position. More specifically, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicle CA1 has the radii around the ECFF coordinate value (R1) to the ECFF coordinate value (R5) as the corrected pseudo distances P 1,1 ′, By calculating the coordinate values of intersection points when five spheres corresponding to P 1,2 ′, P 1,3 ′, P 1,4 ′, P 1,5 ′ intersect at one point, Calculate absolute position.
また、車両CA2〜CA5に搭載された無線装置10Cの処理手段3Cも、上述した方法によって、車両CA2〜CA5の絶対位置を演算する。 Further, the processing means 3C of the wireless device 10C mounted on the vehicles CA2 to CA5 also calculates the absolute positions of the vehicles CA2 to CA5 by the method described above.
なお、上記においては、車両CA1〜CA5に搭載された5個の無線装置10Cの全てが擬似距離誤差ΔPiを演算すると説明したが、実施の形態4においては、これに限らず、車両CA1〜CA5に搭載された5個の無線装置10Cのうちの1個の無線装置10Cが擬似距離誤差ΔPiを演算して他の無線装置10Cへ送信するようにしてもよい。 In the above description, it has been described that all of the five radio apparatuses 10C mounted on the vehicles CA1 to CA5 calculate the pseudorange error ΔP i , but in the fourth embodiment, the invention is not limited to this, and the vehicles CA1 to CA1 are calculated. One wireless device 10C out of the five wireless devices 10C mounted on CA5 may calculate the pseudorange error ΔP i and transmit it to another wireless device 10C.
この場合、例えば、最も小さいIDを有する車両CA1に搭載された無線装置10Cが上述した方法によって擬似距離誤差ΔPiを演算し、その演算した擬似距離誤差ΔPiを他の無線装置10Cへブロードキャストする。そして、他の無線装置10Cは、擬似距離誤差ΔPiを受信し、その受信した擬似距離誤差ΔPiを用いて上述した方法によって自己が搭載された車両の絶対位置を演算する。 In this case, for example, a wireless device 10C mounted on a vehicle CA1 with the smallest ID is computed pseudorange error [Delta] P i by the above-described method, and broadcasts the pseudorange error [Delta] P i that the operation to another radio device 10C . Then, another wireless device 10C receives the pseudo-range error [Delta] P i, itself calculates the absolute position of the vehicle equipped with the above-described method using a pseudo-range error [Delta] P i with the received.
従って、実施の形態4による無線装置は、上述した方法によって擬似距離誤差ΔPiを演算し、その演算した擬似距離誤差ΔPiを用いて擬似距離を補正し、その補正した補正擬似距離を用いて自己が搭載された車両の絶対位置を演算するものであればよい。 Therefore, the radio apparatus according to the fourth embodiment calculates the pseudo distance error ΔP i by the above-described method, corrects the pseudo distance using the calculated pseudo distance error ΔP i, and uses the corrected corrected pseudo distance. What is necessary is just to calculate the absolute position of the vehicle in which the vehicle is mounted.
図14は、実施の形態4による車両の絶対位置を求める方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart for explaining a method of obtaining the absolute position of the vehicle according to the fourth embodiment.
図14を参照して、一連の動作が開始されると、車両CAiに搭載された無線装置10Cは、擬似距離誤差ΔPiを取得する(ステップS41)。この場合、車両CAiに搭載された無線装置10Cは、上述した方法によって擬似距離誤差ΔPiを演算することにより擬似距離誤差ΔPiを取得してもよく、他の無線装置10Cが演算した擬似距離誤差ΔPiを他の無線装置10Cから受信することにより擬似距離誤差ΔPiを取得してもよい。 Referring to FIG. 14, when a series of operations is started, radio device 10C mounted on vehicle CAi acquires pseudorange error ΔP i (step S41). In this case, the wireless device 10C mounted on the vehicle CAi is pseudoranges may obtain pseudo-range error [Delta] P i, the other wireless device 10C is calculated by calculating a pseudo-range error [Delta] P i by the methods described above The pseudo distance error ΔP i may be acquired by receiving the error ΔP i from the other radio apparatus 10C.
ステップS41の後、車両CAiに搭載された無線装置10Cは、車両CAiにおける擬似距離Piから擬似距離誤差ΔPiを減算して補正擬似距離Pi’を演算する(ステップS42)。 After step S41, the radio apparatus 10C mounted on the vehicle CAi calculates a corrected pseudo distance P i ′ by subtracting the pseudo distance error ΔP i from the pseudo distance P i in the vehicle CAi (step S42).
そして、車両CAiに搭載された無線装置10Cは、GPS衛星RjのECFF座標値(Rj)と補正擬似距離Pi’とに基づいて、車両CAiの絶対位置を演算する(ステップS43)。これによって、一連の動作は終了する。 Then, the wireless device 10C mounted on the vehicle CAi calculates the absolute position of the vehicle CAi based on the ECFF coordinate value (Rj) of the GPS satellite Rj and the corrected pseudo distance P i ′ (step S43). Thus, a series of operations is completed.
上述したように、実施の形態4においては、擬似距離Piから擬似距離の誤差ΔPiを減算して補正擬似距離Pi’を演算し、その演算した補正擬似距離Pi’を用いて各車両の絶対位置を演算する。その結果、車両CAiの絶対位置は、精度の高い補正擬似距離を用いて演算される。 As described above, in the fourth embodiment, the pseudo distance by subtracting the error [Delta] P i pseudorange from P i 'is calculated and the calculated correction pseudorange P i' corrected pseudorange P i each with Calculate the absolute position of the vehicle. As a result, the absolute position of the vehicle CAi is calculated using a highly accurate correction pseudorange.
従って、各車両の絶対位置の精度を実施の形態3における各車両の絶対位置よりも高くできる。 Therefore, the accuracy of the absolute position of each vehicle can be made higher than the absolute position of each vehicle in the third embodiment.
なお、実施の形態4においては、上述した方法によって絶対位置を演算する処理手段3Cは、「演算手段」を構成する。 In the fourth embodiment, the processing means 3C for calculating the absolute position by the method described above constitutes “calculation means”.
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
なお、上述した実施の形態1においては、実施の形態3,4によって演算した絶対位置を用いて隣接する車両間の相対位置を演算してもよい。 In the first embodiment described above, the relative position between adjacent vehicles may be calculated using the absolute position calculated in the third and fourth embodiments.
また、上記においては、無線装置10,10A,10B,10Cは、車両に搭載されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線装置10,10A,10B,10Cは、自動二輪車、自転車および人に搭載されてもよく、一般的には、移動体に搭載されていればよい。
In the above description, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、精度の高い位置情報を取得可能な無線装置に適用される。 The present invention is applied to a radio apparatus capable of acquiring highly accurate position information.
1 アンテナ、2 送受信手段、3,3A,3B,3C 処理手段、4 地図保持手段、5 GPS受信機、6 メッセージ生成手段、10,10A,10B,10C 無線装置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
GPS衛星からGPS信号を受信するGPS受信機と、
地球を表す楕円体からの高度、経度および緯度に道路の斜度を追加した座標値を地図上における各移動体の位置とする3次元電子地図を保持する地図保持手段と、
前記GPS受信機によって受信されたGPS信号に基づいて、当該無線装置と前記第2の移動体に搭載された他の無線装置との両方が受信できるGPS信号を送信するm(mは、4以上の整数)個のGPS衛星を選択する選択手段と、
前記GPS受信機が前記m個のGPS衛星から受信したm個のGPS信号に基づいて、参照地点を原点とし、かつ、前記参照地点から東方向、北方向および地球を表す楕円体に垂直な方向を向いた3個の軸によって規定される地平直交座標系において、前記m個のGPS衛星と前記第1の移動体との距離を示す第1の擬似距離と、前記m個のGPS衛星と前記第2の移動体との距離を示す第2の擬似距離とを演算するとともに、その演算した第1の擬似距離と第2の擬似距離との擬似距離差を演算し、前記経度および前記緯度によって示される前記第1の移動体の位置における前記第1の移動体の高度と前記経度および前記緯度によって示される前記第2の移動体の位置における前記第2の移動体の高度とを前記3次元電子地図を参照して検出し、その検出した第1の移動体の高度と前記第2の移動体の高度との差を前記地平直交座標系において前記地球を表す楕円体に垂直な方向における前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対位置成分として演算し、その演算した相対位置成分と前記演算した擬似距離差とに基づいて前記第1の擬似距離の誤差と前記第2の擬似距離の誤差との誤差差分を演算し、その演算した誤差差分を前記擬似距離差から減算し、その減算結果に前記参照地点から前記GPS衛星までの真の距離の誤差を示す行列の逆行列を乗算して前記地平直交座標系の前記東方向および前記北方向における前記第1の移動体と前記第2の移動体との相対位置を演算する演算手段とを備える無線装置。 A wireless device that is mounted on a first moving body and obtains a relative position between a second moving body adjacent to the first moving body and the first moving body or an absolute position of the first moving body. And
A GPS receiver for receiving GPS signals from GPS satellites;
Map holding means for holding a three-dimensional electronic map in which coordinate values obtained by adding the slope of a road to altitude, longitude, and latitude from an ellipsoid representing the earth are used as positions of each moving body on the map;
Based on the GPS signal received by the GPS receiver, m (m is 4 or more) that transmits a GPS signal that can be received by both the wireless device and another wireless device mounted on the second moving body. An integer) selection means for selecting GPS satellites;
Based on m GPS signals received by the GPS receiver from the m GPS satellites, a reference point is the origin, and a direction perpendicular to the ellipsoid representing the east direction, the north direction, and the earth from the reference point In a horizon orthogonal coordinate system defined by three axes facing the first, a first pseudo-range indicating a distance between the m GPS satellites and the first mobile body, the m GPS satellites and the A second pseudo distance indicating a distance to the second moving body is calculated, and a pseudo distance difference between the calculated first pseudo distance and the second pseudo distance is calculated, and the longitude and the latitude are calculated. The three-dimensional representation of the altitude of the first moving body at the position of the first moving body shown and the altitude of the second moving body at the position of the second moving body indicated by the longitude and the latitude. Referring to electronic map Then, the difference between the detected height of the first moving body and the height of the second moving body is calculated by using the first moving body in the direction perpendicular to the ellipsoid representing the earth in the horizon orthogonal coordinate system and the height of the second moving body. Calculated as a relative position component with respect to the second moving body, and based on the calculated relative position component and the calculated pseudorange difference, the error of the first pseudorange and the error of the second pseudorange An error difference is calculated, the calculated error difference is subtracted from the pseudo-range difference, and the subtraction result is multiplied by an inverse matrix of a matrix indicating an error of a true distance from the reference point to the GPS satellite. A wireless apparatus comprising: a computing unit that computes a relative position between the first moving body and the second moving body in the east direction and the north direction of an orthogonal coordinate system.
前記測位座標系における前記第2の移動体の位置を示す第2の測位位置情報と前記第2の擬似距離とを含む位置情報メッセージを前記他の無線装置から受信する受信手段とを更に備え、
前記演算手段は、前記位置演算手段によって演算された前記第1の擬似距離と前記位置情報メッセージに含まれる前記第2の擬似距離とに基づいて前記擬似距離差を演算し、前記位置演算手段によって演算された前記第1の測位位置情報および前記3次元電子地図に基づいて前記第1の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における前記第1の移動体の高度を検出し、前記位置情報メッセージに含まれる前記第2の測位位置情報および前記3次元電子地図に基づいて前記第2の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における前記第2の移動体の高度を検出する、請求項1に記載の無線装置。 Based on m GPS signals received from the m GPS satellites by the GPS receiver, a first position indicating the position of the first moving body in a positioning coordinate system composed of the altitude, the longitude, and the latitude. Position calculating means for calculating positioning position information and the first pseudo distance;
Receiving means for receiving a position information message including second positioning position information indicating the position of the second moving body in the positioning coordinate system and the second pseudo distance from the other wireless device;
The calculation means calculates the pseudo distance difference based on the first pseudo distance calculated by the position calculation means and the second pseudo distance included in the position information message, and the position calculation means Detecting the altitude of the first moving body at a position indicated by longitude and latitude included in the first positioning position information based on the calculated first positioning position information and the three-dimensional electronic map; Based on the second positioning position information and the three-dimensional electronic map included in the position information message, the altitude of the second moving body at the position indicated by the longitude and the latitude included in the second positioning position information is detected. The wireless device according to claim 1.
前記測位座標系における前記第2の移動体の位置を示す第2の測位位置情報と前記第2の擬似距離とを含む位置情報メッセージを前記他の無線装置から受信する受信手段を更に備えを更に備え、
前記演算手段は、前記第2の地平位置情報を前記固定直交座標系において前記第1の移動体の位置を示す第2の固定位置情報に変換し、その変換した第2の固定位置情報を前記測位座標系において前記第1の移動体の位置を示す第1の測位位置情報に更に変換し、その変換した第1の測位位置情報および前記3次元電子地図に基づいて前記第1の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における高度を前記第1の移動体の高度として検出するとともに、前記位置情報メッセージに含まれる前記第2の測位位置情報および前記3次元電子地図に基づいて前記第2の測位位置情報に含まれる経度および緯度によって示される位置における高度を前記第2の移動体の高度として検出する、請求項1に記載の無線装置。 Based on m GPS signals received by the GPS receiver from the m GPS satellites, the north pole direction of the earth's rotation axis is the z axis, and the direction of the Greenwich meridian perpendicular to the z axis is the x axis, A first fixed position indicating a position of the first moving body at a first timing in a fixed orthogonal coordinate system in which a direction determined using a right-handed system so as to be orthogonal to the z-axis and the x-axis is a y-axis. Calculating position information, calculating the first horizon position information indicating the position of the first moving body at the first timing in the horizon orthogonal coordinates with the calculated first fixed position information as a reference point; The second indicating the position of the first moving body at the second timing after the first timing using the calculated first horizon position information and the speed and moving method of the first moving body. Horizon position A position prediction means for predicting the distribution,
The apparatus further comprises receiving means for receiving, from the other wireless device, a position information message including second positioning position information indicating the position of the second moving body in the positioning coordinate system and the second pseudo distance. Prepared,
The calculation means converts the second horizon position information into second fixed position information indicating the position of the first moving body in the fixed orthogonal coordinate system, and converts the converted second fixed position information into the second fixed position information. Further converted into first positioning position information indicating the position of the first moving body in the positioning coordinate system, and the first positioning position information based on the converted first positioning position information and the three-dimensional electronic map. And detecting the altitude at the position indicated by the longitude and latitude included as the altitude of the first mobile body based on the second positioning position information and the three-dimensional electronic map included in the position information message. The radio apparatus according to claim 1, wherein an altitude at a position indicated by longitude and latitude included in the second positioning position information is detected as an altitude of the second moving body.
GPS衛星からGPS信号を受信するGPS受信機と、
地球を表す楕円体からの高度、経度および緯度に道路の斜度を追加した座標値を地図上における各移動体の位置とする3次元電子地図を保持する地図保持手段と、
前記GPS受信機が受信したGPS信号に基づいて、前記地平直交座標系において、4個以上のGPS衛星と前記第1の移動体との距離を示す第1の擬似距離を演算し、前記第1の移動体に隣接するk(kは4以上の整数)個の第2の移動体および前記第1の移動体とGPS衛星群との前記地平直交座標系における擬似距離の誤差を前記第1の擬似距離から減算して補正された第1の補正擬似距離を演算し、その演算した第1の補正擬似距離と前記4個以上のGPS衛星の位置とに基づいて前記第1の移動体の絶対位置を演算する演算手段とを備え、
前記擬似距離の誤差は、前記高度、前記経度および前記緯度からなる測位座標系における前記第1の移動体の位置を示す第1の測位位置情報と前記3次元電子地図とに基づいて検出された前記第1の移動体の第1の高度差と、前記k個の第2の移動体の前記測位座標系における位置を示すk個の第2の測位位置情報および前記3次元電子地図に基づいて検出された前記k個の第2の移動体のk個の第2の高度差と、前記第1の移動体と前記4個以上のGPS衛星との第1の真の距離の前記参照地点における変化割合である第1の変化割合と、前記k個の第2の移動体の各々と4個以上のGPS衛星との真の距離であるk個の第2の真の距離の前記参照地点における変化割合であるk個の第2の変化割合とに基づいて求められ、
前記第1の真の距離および前記k個の第2の真の距離の対象となる4個以上のGPS衛星は、前記第1の真の距離および前記k個の第2の真の距離の相互間で異なる、無線装置。 A horizontal Cartesian coordinate system defined by three axes mounted on the first moving body and having a reference point as an origin and facing from the reference point to an east direction, a north direction, and a direction perpendicular to an ellipsoid representing the earth A wireless device for obtaining an absolute position of the first moving body in a system,
A GPS receiver for receiving GPS signals from GPS satellites;
Map holding means for holding a three-dimensional electronic map in which coordinate values obtained by adding the slope of a road to altitude, longitude, and latitude from an ellipsoid representing the earth are used as positions of each moving body on the map;
Based on a GPS signal received by the GPS receiver, a first pseudo distance indicating a distance between four or more GPS satellites and the first moving body is calculated in the horizon orthogonal coordinate system, and the first pseudo distance is calculated. The pseudo-range error in the horizon orthogonal coordinate system between the k second moving bodies adjacent to the moving body (k is an integer of 4 or more) and the first moving body and the GPS satellite group is the first distance. A first corrected pseudorange corrected by subtracting from the pseudorange is calculated, and the absolute value of the first moving body is calculated based on the calculated first corrected pseudorange and the positions of the four or more GPS satellites. Computing means for computing the position,
The pseudorange error is detected based on first positioning position information indicating the position of the first moving body in the positioning coordinate system including the altitude, the longitude, and the latitude, and the three-dimensional electronic map. Based on the first altitude difference of the first moving body, the k second positioning position information indicating the positions of the k second moving bodies in the positioning coordinate system, and the three-dimensional electronic map. The k second height differences of the k second mobile bodies detected and the first true distance between the first mobile body and the four or more GPS satellites at the reference point. The first change rate that is the change rate and the k second true distances that are the true distances between each of the k second moving bodies and four or more GPS satellites at the reference point. Calculated based on the k second change ratios that are the change ratios,
The four or more GPS satellites that are the targets of the first true distance and the k second true distances are defined as the first true distance and the k second true distances. Wireless devices that differ between.
前記演算手段は、更に、前記受信手段によって受信された擬似距離の誤差を用いて前記第1の移動体の絶対位置を演算する、請求項6に記載の無線装置。 Receiving means for receiving the error of the pseudorange from any one of the k second moving bodies;
The radio apparatus according to claim 6, wherein the calculating unit further calculates an absolute position of the first moving body using an error in a pseudo distance received by the receiving unit.
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