JP2011185899A - Position locating device, position locating method of position locating device and position locating program - Google Patents

Position locating device, position locating method of position locating device and position locating program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correct data of an inertial measuring device from the beginning of navigation in high accuracy and locate the position in high accuracy. <P>SOLUTION: The own position locating device 100 conducts navigation processing two times. In the first and second navigation processings, an IMU processing part 140 corrects inertial data based on the IMU error estimation value calculated by the Kalman filter 150, and calculates the position, attitude and velocity by inertial navigation based on the corrected inertial data. The Kalman filter 150 calculates the IMU error estimation value based on a residual calculated by a GPS processing part 120 or an ODO processing part 130. In the second navigation processing, the IMU processing part 140 uses the IMU error estimation value that is calculated by the Kalman filter 150 in the first navigation processing, as the initial value of the IMU error estimation value. The IMU processing part 140 outputs the position, attitude and velocity calculated in the second navigation processing, as a navigation result. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、GPS(Global Positioning System)や慣性計測装置のデータを用いて位置を標定する位置標定装置、位置標定方法および位置標定プログラムに関するものである。   The present invention relates to a position locating device, a position locating method, and a position locating program for locating a position using data of, for example, a GPS (Global Positioning System) or an inertial measurement device.

GPSを利用する航法装置は、その特性上、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)やオドメトリ(ODOmetry)と組み合わせて、それぞれのセンサの長所を利用した構成とするのが一般的である。しかし、慣性計測装置にはバイアスとスケールファクタ誤差が、オドメトリにはスケールファクタ誤差とオフセット誤差が存在する。これらの誤差は、GPSを使用できる時間が十分にあれば推定・補正することができる。しかし、計測の開始時は誤差量が不明であるため通常、補正を行わない状態(補正量0)となっている。よって、誤差の推定・補正を十分に行えるようになる前にGPSを使用できない状況が発生した場合、慣性航法装置とオドメトリとを用いた自律航法(IMU/ODO)の誤差が顕著となる。   A navigation device using GPS is generally configured to use the advantages of each sensor in combination with an inertial measurement unit (IMU) and odometry (ODOmeter) because of its characteristics. However, there are bias and scale factor errors in inertial measurement devices, and scale factor errors and offset errors in odometry. These errors can be estimated and corrected if there is sufficient time for using the GPS. However, since the error amount is unknown at the start of measurement, the correction is not normally performed (correction amount 0). Therefore, when a situation where GPS cannot be used before the error can be sufficiently estimated and corrected, an error in autonomous navigation (IMU / ODO) using an inertial navigation device and odometry becomes significant.

特許3875714号公報Japanese Patent No. 3875714 特開2006−138834号公報JP 2006-138834 A 特開2008−249639号公報JP 2008-249639 A

山口裕之,浅野勝宏,天野也寸志,“車体横すべり角推定法の開発”,日本機械学會論文集C編67(659),pp.2291−2298,2001Hiroyuki Yamaguchi, Katsuhiro Asano, Yasushi Amano, “Development of vehicle body side slip angle estimation method”, Nippon Mechanics 會 Proceedings C, 67 (659), pp. 2291-2298, 2001

本発明は、例えば、航法の最初から慣性計測装置やオドメトリのデータを補正して高い精度で位置を標定できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is, for example, to be able to determine the position with high accuracy by correcting the data of an inertial measurement device and odometry from the beginning of navigation.

本発明の位置標定装置は、
移動体が備えるGPS(Global Positioning System)受信機により異なる時刻に取得された複数のGPSデータと、前記移動体が備える慣性計測装置により異なる時刻に取得された複数の慣性データとを記憶する航法データ記憶部と、
前記航法データ記憶部に記憶された複数のGPSデータと複数の慣性データとに基づいて前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として誤差推定初期値を算出する誤差推定部と、
前記複数の慣性データのうち最初に取得された先頭慣性データを前記誤差推定部により算出された誤差推定初期値に基づいて補正する慣性データ補正部と、
前記慣性データ補正部により補正された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の標定位置を算出する慣性航法部とを備える。
The position locating device of the present invention is
Navigation data for storing a plurality of GPS data acquired at different times by a GPS (Global Positioning System) receiver included in the mobile body and a plurality of inertia data acquired at different times by an inertial measurement device included in the mobile body. A storage unit;
An error estimation unit that calculates an error estimation initial value as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device based on a plurality of GPS data and a plurality of inertial data stored in the navigation data storage unit;
An inertial data correction unit that corrects initial inertial data acquired first among the plurality of inertial data based on an error estimation initial value calculated by the error estimation unit;
An inertial navigation unit that calculates an orientation position of the start time as the position of the moving body at the start time at which the start inertia data was acquired based on the start inertia data corrected by the inertia data correction unit.

本発明によれば、例えば、慣性計測装置の先頭慣性データを補正して先頭時刻の位置を高い精度で標定することができる。   According to the present invention, for example, the position of the start time can be determined with high accuracy by correcting the start inertia data of the inertial measurement device.

実施の形態1における自己位置標定装置100の機能構成図。FIG. 3 is a functional configuration diagram of the self-positioning apparatus 100 according to the first embodiment. 実施の形態1における車両200の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle 200 in the first embodiment. 実施の形態1における自己位置標定装置100の位置標定方法を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a position locating method of self-position locating apparatus 100 in the first embodiment. 実施の形態1の位置標定方法において1回目の航法処理(S100)で算出される誤差推定値(および分散)の時間変化を示すグラフ。6 is a graph showing a time change of an error estimated value (and variance) calculated in the first navigation processing (S100) in the position locating method according to the first embodiment. 実施の形態1の位置標定方法において2回目の航法処理(S200)で算出される誤差推定値(および分散)の時間変化を示すグラフ。6 is a graph showing a change over time of an error estimated value (and variance) calculated in a second navigation process (S200) in the position locating method according to the first embodiment. 実施の形態1における位置標定方法の1回目の航法処理(S100)と2回目の航法処理(S200)とを示すフローチャート。The flowchart which shows the 1st navigation process (S100) and the 2nd navigation process (S200) of the position location method in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるGPS/INS複合航法処理(S300)を示すフローチャート。5 is a flowchart showing GPS / INS combined navigation processing (S300) in the first embodiment. 実施の形態1におけるODO/INS複合航法処理(S400)を示すフローチャート。5 is a flowchart showing ODO / INS combined navigation processing (S400) in the first embodiment. 実施の形態1における自己位置標定装置100のGPS処理部120の機能構成図。FIG. 3 is a functional configuration diagram of a GPS processing unit 120 of the self-positioning apparatus 100 according to the first embodiment. 実施の形態1における二重位相差残差算出処理(S310)を示すフローチャート。6 is a flowchart showing double phase difference residual calculation processing (S310) in the first embodiment. 実施の形態1における自己位置標定装置100のODO処理部130とIMU処理部140との機能構成図。2 is a functional configuration diagram of an ODO processing unit 130 and an IMU processing unit 140 of the self-positioning apparatus 100 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における車両座標系xyzとオドメトリ230のオフセット誤差osとの関係図。FIG. 6 is a relationship diagram between the vehicle coordinate system xyz and the offset error os of the odometry 230 in the first embodiment. 実施の形態1における横滑り角βを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a side slip angle β in the first embodiment. 実施の形態1におけるコーナリングパワーSslipとオフセット誤差os[1]とを表すグラフ。6 is a graph showing a cornering power S slip and an offset error os [1] in the first embodiment. 実施の形態1におけるオドメトリ230のスケールファクタ誤差を表すグラフ。3 is a graph showing a scale factor error of odometry 230 in the first embodiment. 実施の形態1における横滑り特性学習処理(S500)を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a skid characteristic learning process (S500) in the first embodiment. 実施の形態1における速度残差算出処理(S410)を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a speed residual calculation process (S410) in the first embodiment. 実施の形態1における自己位置標定装置100のハードウェア資源の一例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of hardware resources of the self-location apparatus 100 according to the first embodiment. 実施の形態2における自己位置標定装置100の機能構成図。The function block diagram of the self-positioning apparatus 100 in Embodiment 2. FIG.

実施の形態1.
車両(移動体の一例)の位置をGPS、慣性計測装置およびオドメトリを用いて標定する形態について説明する。
Embodiment 1 FIG.
A mode in which the position of a vehicle (an example of a moving body) is determined using GPS, an inertial measurement device, and odometry will be described.

図1は、実施の形態1における自己位置標定装置100の機能構成図である。
実施の形態1における自己位置標定装置100の機能構成について、図1に基づいて以下に説明する。
FIG. 1 is a functional configuration diagram of the self-positioning apparatus 100 according to the first embodiment.
A functional configuration of the self-positioning apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.

自己位置標定装置100(位置標定装置の一例)は、横滑り特性学習部110、GPS処理部120、ODO処理部130、IMU処理部140、カルマンフィルタ150および航法データ記憶部190を備える。   The self-location locating device 100 (an example of a location locating device) includes a skid characteristic learning unit 110, a GPS processing unit 120, an ODO processing unit 130, an IMU processing unit 140, a Kalman filter 150, and a navigation data storage unit 190.

航法データ記憶部190は、GPSデータ群191、慣性データ群193およびオドメトリデータ群192を記憶する。
GPSデータ群191は、車両が備えるGPS受信機により異なる時刻に取得された複数のGPSデータである。
慣性データ群193は、車両が備える慣性計測装置により異なる時刻に取得された複数の慣性データである。
オドメトリデータ群192は、車両が備えるオドメトリにより異なる時刻に取得された複数のオドメトリデータである。
The navigation data storage unit 190 stores a GPS data group 191, an inertial data group 193, and an odometry data group 192.
The GPS data group 191 is a plurality of GPS data acquired at different times by a GPS receiver included in the vehicle.
The inertial data group 193 is a plurality of inertial data acquired at different times by an inertial measurement device provided in the vehicle.
The odometry data group 192 is a plurality of odometry data acquired at different times depending on the odometry provided in the vehicle.

図2は、実施の形態1における車両200の構成図である。
GPSデータ群191、慣性データ群193およびオドメトリデータ群192を取得する車両200の構成について、図2に基づいて以下に説明する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the vehicle 200 in the first embodiment.
The configuration of the vehicle 200 that acquires the GPS data group 191, the inertia data group 193, and the odometry data group 192 will be described below with reference to FIG.

車両200には天板201が設置され、天板201には3台のGPS受信機と慣性計測装置220とが取り付けられている。
車両200は自己位置標定装置100およびオドメトリ230を備える。
A top plate 201 is installed in the vehicle 200, and three GPS receivers and an inertial measurement device 220 are attached to the top plate 201.
The vehicle 200 includes a self-positioning device 100 and an odometry 230.

天板201の3台のGPS受信機のうち1台を主局のGPS受信機(主局GPS210)とし、残りの2台を従局のGPS受信機(従局GPS211、従局GPS212)とする。
各GPS受信機は、GPS衛星から発信されるGPSの搬送波(測位信号)を受信し、受信結果から観測値を取得し、取得した観測値をGPSデータとして出力する。
GPS受信機が出力するGPSデータには、受信した搬送波の位相(搬送波位相)、GPS受信機とGPS衛星との距離(疑似距離)、単独測位で求められたGPS受信機の座標値、搬送波から得られる航法メッセージなどが含まれる。
Of the three GPS receivers on the top plate 201, one is a master GPS receiver (master GPS 210), and the remaining two are slave GPS receivers (slave GPS 211, slave GPS 212).
Each GPS receiver receives a GPS carrier wave (positioning signal) transmitted from a GPS satellite, acquires an observation value from the reception result, and outputs the acquired observation value as GPS data.
The GPS data output by the GPS receiver includes the phase of the received carrier wave (carrier wave phase), the distance between the GPS receiver and the GPS satellite (pseudo distance), the coordinate value of the GPS receiver obtained by independent positioning, and the carrier wave. Includes navigation messages that can be obtained.

慣性計測装置220(IMU)は、ジャイロセンサと加速度センサとを備える。
ジャイロセンサは、周期的に、車両200の3軸方向xyzそれぞれの角速度を計測して出力する。以下、3軸方向xyzの角速度を「角速度ベクトル」という。
加速度センサは、周期的に、車両200の3軸方向xyzの加速度を計測して出力する。以下、3軸方向xyzの加速度を「加速度ベクトル」という。
慣性計測装置220は、角速度ベクトルと加速度ベクトルとを慣性データとして出力する。
The inertial measurement device 220 (IMU) includes a gyro sensor and an acceleration sensor.
The gyro sensor periodically measures and outputs angular velocities in the three axial directions xyz of the vehicle 200. Hereinafter, the angular velocity in the triaxial direction xyz is referred to as “angular velocity vector”.
The acceleration sensor periodically measures and outputs the acceleration of the vehicle 200 in the triaxial direction xyz. Hereinafter, the acceleration in the triaxial direction xyz is referred to as an “acceleration vector”.
The inertial measurement device 220 outputs an angular velocity vector and an acceleration vector as inertial data.

オドメトリ230(ODO)は、周期的に、車両200の速度を表す車速パルス(速度データの一例)を計測し、計測した車速パルスをオドメトリデータとして出力する。
車速パルスは単位時間当たりのタイヤの回転数を表す。車速パルスにタイヤの円周の長さを掛けることにより車両200の速度のスカラー量(以下、速度スカラーという)が求まる。
The odometry 230 (ODO) periodically measures vehicle speed pulses (an example of speed data) representing the speed of the vehicle 200, and outputs the measured vehicle speed pulses as odometry data.
The vehicle speed pulse represents the number of rotations of the tire per unit time. By multiplying the vehicle speed pulse by the length of the circumference of the tire, a scalar amount of the speed of the vehicle 200 (hereinafter referred to as a speed scalar) is obtained.

自己位置標定装置100は、GPSデータと慣性データとオドメトリデータとに基づいて各時刻における車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
例えば、自己位置標定装置100は車両200の位置として三次元の座標値(緯度、経度、高度)を算出する。
また、自己位置標定装置100は車両200の姿勢として三次元の姿勢角(ロール角、ピッチ角、ヨー角)を算出する。
また、自己位置標定装置100は車両200の速度として速度ベクトル(速度のベクトル量)を算出する。
The self-positioning device 100 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 at each time based on the GPS data, inertia data, and odometry data.
For example, the self-positioning device 100 calculates a three-dimensional coordinate value (latitude, longitude, altitude) as the position of the vehicle 200.
The self-position locating apparatus 100 calculates a three-dimensional posture angle (roll angle, pitch angle, yaw angle) as the posture of the vehicle 200.
Further, the self-position locating apparatus 100 calculates a speed vector (speed vector amount) as the speed of the vehicle 200.

以下、車両200の前後方向(縦方向、長さ方向)を「x軸」、車両200の左右方向(横方向、幅方向)を「y軸」、車両200の上下方向(高さ方向)を「z軸」とする。
また、x軸回りの角度を「ロール角φ(回転角)」、y軸回りの角度を「ピッチ角θ(仰角)」、z軸回りの角度を「ヨー角ψ(方位角)」とする。
また、xyz軸で表される座標系(原点O)を「車両座標系」とする。
Hereinafter, the front-rear direction (vertical direction, length direction) of the vehicle 200 is “x-axis”, the left-right direction (horizontal direction, width direction) of the vehicle 200 is “y-axis”, and the vertical direction (height direction) of the vehicle 200 is Let it be “z-axis”.
Further, the angle around the x axis is “roll angle φ (rotation angle)”, the angle around the y axis is “pitch angle θ (elevation angle)”, and the angle around the z axis is “yaw angle ψ (azimuth angle)”. .
Also, a coordinate system (origin O) represented by the xyz axis is referred to as a “vehicle coordinate system”.

自己位置標定装置100の航法データ記憶部190(図1参照)には、車両200に設置された3つのGPS受信機それぞれにより取得された複数のGPSデータがGPSデータ群191として予め記憶される。また、航法データ記憶部190には、位置が固定であり座標値が既知であるGPS受信機(電子基準点)(以下、基準局GPSという)により取得された複数のGPSデータもGPSデータ群191として予め記憶される。
航法データ記憶部190には、車両200に設置された慣性計測装置220により計測された複数の慣性データが慣性データ群193として予め記憶される。
航法データ記憶部190には、車両200に設置されたオドメトリ230により計測された複数のオドメトリデータがオドメトリデータ群192として予め記憶される。
In the navigation data storage unit 190 (see FIG. 1) of the self-positioning device 100, a plurality of GPS data acquired by each of the three GPS receivers installed in the vehicle 200 is stored in advance as a GPS data group 191. In the navigation data storage unit 190, a plurality of GPS data acquired by a GPS receiver (electronic reference point) (hereinafter referred to as a reference station GPS) whose position is fixed and whose coordinate value is known is also a GPS data group 191. Stored in advance.
In the navigation data storage unit 190, a plurality of inertia data measured by the inertia measuring device 220 installed in the vehicle 200 is stored in advance as an inertia data group 193.
In the navigation data storage unit 190, a plurality of odometry data measured by the odometry 230 installed in the vehicle 200 is stored in advance as an odometry data group 192.

GPSデータ群191と慣性データ群193とオドメトリデータ群192とに含まれる各データは、取得時刻(計測時刻、検知時刻)と対応付けられているものとする。   Each data included in the GPS data group 191, the inertial data group 193, and the odometry data group 192 is assumed to be associated with an acquisition time (measurement time, detection time).

図1に戻り、自己位置標定装置100の構成の説明を続ける。   Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the self-positioning device 100 will be continued.

カルマンフィルタ150(誤差推定部の一例)は、GPSデータ群191と慣性データ群193とに基づいて慣性計測装置220の計測誤差の推定値として誤差推定初期値(後述するIMU誤差推定初期値)を算出する。   The Kalman filter 150 (an example of an error estimation unit) calculates an error estimation initial value (an IMU error estimation initial value to be described later) as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device 220 based on the GPS data group 191 and the inertial data group 193. To do.

IMU処理部140(慣性データ補正部、慣性航法部の一例)は、慣性データ群193のうち最初に取得された先頭慣性データをカルマンフィルタ150により算出された誤差推定初期値に基づいて補正する。
IMU処理部140は、補正した先頭慣性データに基づいて先頭慣性データが取得された先頭時刻における車両200の位置として先頭時刻の標定位置を算出する。
The IMU processing unit 140 (an example of an inertial data correction unit and an inertial navigation unit) corrects the first inertial data acquired first in the inertial data group 193 based on the error estimation initial value calculated by the Kalman filter 150.
The IMU processing unit 140 calculates the orientation position of the start time as the position of the vehicle 200 at the start time at which the start inertia data is acquired based on the corrected start inertia data.

GPS処理部120(搬送波位相残差算出部の一例)は、GPSデータに含まれる搬送波位相とIMU処理部140により算出される参考位置とに基づいて、搬送波位相の残差(後述する並進系・姿勢系二重位相差残差)を算出する。   The GPS processing unit 120 (an example of the carrier phase residual calculation unit) is configured to generate a residual carrier phase residual (translation system, which will be described later) based on the carrier phase included in the GPS data and the reference position calculated by the IMU processing unit 140. (Attitude system double phase difference residual) is calculated.

例えば、誤差推定初期値は以下のように出力される。   For example, the error estimation initial value is output as follows.

IMU処理部140は、カルマンフィルタ150により誤差推定初期値が算出される前に、慣性データ群193のうち最初に取得された先頭慣性データに基づいて先頭慣性データが取得された先頭時刻における車両200の位置として先頭時刻の参考位置を算出する。
IMU処理部140は、慣性データ群193のうち先頭慣性データを除く残りの慣性データ毎に、カルマンフィルタ150により算出される当該時刻の誤差推定値に基づいて当該慣性データを補正する。IMU処理部140は、補正した当該慣性データに基づいて当該慣性データが取得された当該時刻における車両200の位置として当該時刻の参考位置を算出する。
GPS処理部120は、IMU処理部140により算出された当該時刻の参考位置と当該時刻に取得されたGPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて、当該時刻における搬送波位相の残差として当該時刻の搬送波位相残差を算出する。
カルマンフィルタ150は、GPS処理部120により算出された当該時刻の搬送波位相残差を用いて当該時刻に対する慣性計測装置220の計測誤差の推定値として当該時刻の誤差推定値を算出する。
カルマンフィルタ150は、GPSデータ群191のうち最後に取得された最終GPSデータの取得時刻の誤差推定値に基づいて誤差推定初期値を出力する。
The IMU processing unit 140 detects the vehicle 200 at the start time at which the start inertia data is acquired based on the start inertia data first acquired from the inertia data group 193 before the error estimation initial value is calculated by the Kalman filter 150. The reference position of the start time is calculated as the position.
The IMU processing unit 140 corrects the inertia data based on the estimated error value of the time calculated by the Kalman filter 150 for each of the remaining inertia data excluding the head inertia data in the inertia data group 193. Based on the corrected inertia data, the IMU processing unit 140 calculates a reference position at the time as the position of the vehicle 200 at the time at which the inertia data was acquired.
The GPS processing unit 120 uses the reference position of the time calculated by the IMU processing unit 140 and the carrier wave phase included in the GPS data acquired at the time as the residual of the carrier wave phase at the time. Calculate the carrier phase residual.
The Kalman filter 150 uses the carrier phase residual at the time calculated by the GPS processing unit 120 to calculate an error estimated value at the time as an estimated value of the measurement error of the inertial measurement device 220 with respect to the time.
The Kalman filter 150 outputs an error estimation initial value based on the error estimation value of the acquisition time of the last GPS data acquired last in the GPS data group 191.

また、先頭時刻の標定位置が算出された後、以下のように動作する。   In addition, after the orientation position of the start time is calculated, the following operation is performed.

GPS処理部120は、IMU処理部140により算出された先頭時刻の標定位置と先頭時刻に取得された先頭GPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて、先頭時刻の搬送波位相残差を算出する。
GPS処理部120は、GPSデータ群191のうち先頭GPSデータを除く残りのGPSデータ毎に、IMU処理部140により算出される当該時刻の標定位置と当該時刻に取得された当該GPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて当該時刻の搬送波位相残差を算出する。
カルマンフィルタ150は、GPS処理部120により算出された当該時刻の搬送波位相残差に基づいて当該時刻の誤差推定値を算出する。
IMU処理部140は、当該時刻に取得された当該慣性データの次に取得された次慣性データをカルマンフィルタ150により算出された当該時刻の誤差推定値に基づいて補正する。IMU処理部140は、補正した次慣性データに基づいて次慣性データが取得された次時刻の標定位置を算出する。
The GPS processing unit 120 calculates a carrier phase residual at the start time based on the orientation position at the start time calculated by the IMU processing unit 140 and the carrier phase included in the start GPS data acquired at the start time.
The GPS processing unit 120 is included in the GPS data acquired at the time and the orientation position of the time calculated by the IMU processing unit 140 for each remaining GPS data excluding the top GPS data in the GPS data group 191. Based on the carrier phase, the carrier phase residual at that time is calculated.
The Kalman filter 150 calculates an error estimation value at the time based on the carrier phase residual at the time calculated by the GPS processing unit 120.
The IMU processing unit 140 corrects the next inertia data acquired next to the inertia data acquired at the time based on the error estimation value at the time calculated by the Kalman filter 150. The IMU processing unit 140 calculates an orientation position at the next time when the next inertia data is acquired based on the corrected next inertia data.

IMU処理部140は、補正した慣性データに基づいて当該時刻における車両200の速度を算出する。
横滑り特性学習部110は、オドメトリデータ群192のうち当該時刻に取得されたオドメトリデータとIMU処理部140により算出された当該時刻の速度とに基づいて、オドメトリ230の計測誤差の推定値として誤差推定初期値(後述するODO誤差推定初期値)を算出する。
ODO処理部130は、当該時刻に取得されたオドメトリデータとIMU処理部140により算出された当該時刻の速度と横滑り特性学習部110により算出された誤差推定初期値とに基づいて、当該時刻の速度残差を算出する。
カルマンフィルタ150は、ODO処理部130により算出された当該時刻の速度残差に基づいて、当該時刻の誤差推定値(後述するIMU誤差推定値)を算出する。
The IMU processing unit 140 calculates the speed of the vehicle 200 at the time based on the corrected inertia data.
The skid characteristic learning unit 110 estimates an error as an estimation value of the measurement error of the odometry 230 based on the odometry data acquired at the time in the odometry data group 192 and the speed at the time calculated by the IMU processing unit 140. An initial value (an ODO error estimation initial value described later) is calculated.
Based on the odometry data acquired at the time, the speed at the time calculated by the IMU processing unit 140, and the error estimation initial value calculated by the skid characteristic learning unit 110, the ODO processing unit 130 Calculate the residual.
The Kalman filter 150 calculates an error estimated value (IMU error estimated value described later) at the time based on the velocity residual at the time calculated by the ODO processing unit 130.

図3は、実施の形態1における自己位置標定装置100の位置標定方法を示すフローチャートである。実施の形態1における自己位置標定装置100の位置標定方法について、図3に基づいて以下に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a position locating method of self-position locating apparatus 100 in the first embodiment. A position locating method of self-position locating apparatus 100 in the first embodiment will be described below based on FIG.

1回目の航法処理(S100)において、自己位置標定装置100は、GPSデータ群191、慣性データ群193およびオドメトリデータ群192といった航法データに基づいて、車両200の位置、姿勢および速度を参考航法結果として算出する。
そして、自己位置標定装置100は、参考航法結果に基づいてIMU誤差推定初期値とODO誤差推定初期値とを算出する。
IMU誤差推定初期値とは、慣性計測装置220の計測誤差の推定値(以下、IMU誤差推定値という)である。
ODO誤差推定初期値とは、オドメトリ230の計測誤差の推定値(以下、ODO誤差推定値という)である。
In the first navigation process (S100), the self-positioning device 100 uses the navigation data such as the GPS data group 191, the inertial data group 193, and the odometry data group 192 to determine the position, posture, and speed of the vehicle 200 as a result of the reference navigation. Calculate as
Then, the self-positioning apparatus 100 calculates an IMU error estimation initial value and an ODO error estimation initial value based on the reference navigation result.
The IMU error estimation initial value is an estimated value of the measurement error of the inertial measurement device 220 (hereinafter referred to as an IMU error estimated value).
The ODO error estimation initial value is an estimated value of the measurement error of the odometry 230 (hereinafter referred to as an ODO error estimated value).

2回目の航法処理(S200)において、自己位置標定装置100は、GPSデータ群191、慣性データ群193、オドメトリデータ群192、IMU誤差推定初期値およびODO誤差推定初期値に基づいて、車両200の位置、姿勢および速度を標定航法結果として算出する。
自己位置標定装置100は、標定航法結果を車両200の位置、姿勢および速度として出力する。
In the second navigation processing (S200), the self-positioning device 100 determines the vehicle 200 based on the GPS data group 191, the inertial data group 193, the odometry data group 192, the IMU error estimation initial value, and the ODO error estimation initial value. The position, posture and speed are calculated as the result of the orientation navigation.
The self position locating device 100 outputs a position navigation result as the position, posture and speed of the vehicle 200.

図4は、実施の形態1の位置標定方法において1回目の航法処理(S100)で算出される誤差推定値(および分散)の時間変化を示すグラフである。
上のグラフは誤差推定値の時間変化を示し、下のグラフは誤差推定値の分散の時間変化を示している。
FIG. 4 is a graph showing a time change of the error estimated value (and variance) calculated in the first navigation processing (S100) in the position locating method of the first embodiment.
The upper graph shows the time change of the error estimated value, and the lower graph shows the time change of the variance of the error estimated value.

慣性計測装置220(ジャイロセンサ、加速度センサ)により取得される慣性データには、バイアスやスケールファクタ誤差といった計測誤差が含まれる。慣性計測装置220のスケールファクタ誤差は電源を投入するたびに変化することが知られている。
また、オドメトリ230により取得されるオドメトリデータには、スケールファクタ誤差、オフセット誤差、オフセット誤差に関するパラメータ(例えば、後述するコーナリングパワー)といった計測誤差が含まれる。オドメトリ230のスケールファクタ誤差、オフセット誤差、オフセット誤差に関するパラメータは車両200の重心位置の変化、タイヤの空気圧の変化、路面の状況などに応じて変化することが知られている。
これらの計測誤差は不明であるため、慣性データに基づいて算出する航法結果には計測誤差分の誤差が含まれる。
The inertial data acquired by the inertial measurement device 220 (gyro sensor, acceleration sensor) includes measurement errors such as bias and scale factor errors. It is known that the scale factor error of the inertial measurement device 220 changes every time the power is turned on.
The odometry data acquired by the odometry 230 includes measurement errors such as a scale factor error, an offset error, and a parameter related to the offset error (for example, cornering power described later). It is known that parameters relating to the scale factor error, offset error, and offset error of the odometry 230 change according to a change in the center of gravity position of the vehicle 200, a change in tire air pressure, a road surface condition, and the like.
Since these measurement errors are unknown, the navigation results calculated based on the inertial data include errors for the measurement errors.

但し、これらの計測誤差は、慣性データから得られる特定値とGPSデータから得られる特定値とを比較することにより推定することができる。
計測誤差の推定値(誤差推定値)は、推定を繰り返すことにより一定値に近づき(図4上)、十分に収斂する(図4下)。十分に収斂した誤差推定値の精度は十分に高い。
However, these measurement errors can be estimated by comparing a specific value obtained from inertial data with a specific value obtained from GPS data.
The estimated value of the measurement error (error estimated value) approaches a constant value by repeating the estimation (upper part of FIG. 4) and sufficiently converges (lower part of FIG. 4). The accuracy of a sufficiently converged error estimate is sufficiently high.

自己位置標定装置100は、1回目の航法処理(S100)によって十分に収斂した誤差推定値を誤差推定初期値として2回目の航法処理(S200)で用いる。   The self-localization device 100 uses the error estimation value sufficiently converged by the first navigation process (S100) as the error estimation initial value in the second navigation process (S200).

図5は、実施の形態1の位置標定方法において2回目の航法処理(S200)で算出される誤差推定値(および分散)の時間変化を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing a time change of the error estimated value (and variance) calculated in the second navigation process (S200) in the position locating method of the first embodiment.

2回目の航法処理(S200)において誤差推定初期値を用いることにより、誤差推定値は始めからほぼ一定値を示し(図5上)、すぐに収斂する(図5下)。   By using the error estimation initial value in the second navigation process (S200), the error estimation value shows a substantially constant value from the beginning (upper part of FIG. 5) and converges immediately (lower part of FIG. 5).

自己位置標定装置100は、2回目の航法処理(S200)において誤差推定初期値を用いることにより誤差推定値をすぐに収斂させ、高い精度で航法結果を得ることができる。   The self-positioning device 100 can quickly converge the error estimation value by using the error estimation initial value in the second navigation processing (S200), and obtain the navigation result with high accuracy.

図6は、実施の形態1における位置標定方法の1回目の航法処理(S100)と2回目の航法処理(S200)とを示すフローチャートである。
1回目の航法処理(S100)と2回目の航法処理(S200)とについて、図6に基づいて以下に説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing the first navigation process (S100) and the second navigation process (S200) of the position location method in the first embodiment.
The first navigation process (S100) and the second navigation process (S200) will be described below with reference to FIG.

1回目の航法処理(S100)をS110〜S121およびS300〜S500で示し、2回目の航法処理(S200)をS201〜S221およびS300〜S500で示す。   The first navigation process (S100) is indicated by S110 to S121 and S300 to S500, and the second navigation process (S200) is indicated by S201 to S221 and S300 to S500.

自己位置標定装置100は、1回目の航法処理(S100)と2回目の航法処理(S200)とで同様な航法処理を行う。
但し、IMU・ODO誤差推定初期値は1回目の航法処理(S100)により特定されるため、IMU・ODO誤差推定初期値を用いる処理(S201、S211)は2回目の航法処理(S200)でのみ行われる。
The self-positioning device 100 performs the same navigation process in the first navigation process (S100) and the second navigation process (S200).
However, since the IMU / ODO error estimation initial value is specified by the first navigation process (S100), the processes using the IMU / ODO error estimation initial value (S201, S211) are only performed in the second navigation process (S200). Done.

まず、1回目の航法処理(S100)について説明する。   First, the first navigation process (S100) will be described.

S110において、IMU処理部140は慣性データ群193のうち最初に取得された慣性データ(以下、先頭慣性データという)を取得する。
IMU処理部140は、先頭慣性データを用いて慣性航法(INS:Inertial Navigation System)を行い、先頭慣性データが取得された時刻(以下、先頭時刻という)における車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
S110の後、S120に進む。
In S <b> 110, the IMU processing unit 140 acquires inertial data acquired first in the inertial data group 193 (hereinafter referred to as head inertial data).
The IMU processing unit 140 performs inertial navigation (INS) using the head inertia data, and calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 at the time when the head inertia data was acquired (hereinafter referred to as the head time). To do.
It progresses to S120 after S110.

S120において、IMU処理部140は、次の慣性データが有るか否か(処理していない慣性データが残っているか否か)を判定する。
次の慣性データが有る場合(YES)、S121に進む。
次の慣性データが無い場合(NO)、1回目の航法処理(S100)は終了する。
In S120, the IMU processing unit 140 determines whether or not there is next inertia data (whether or not inertia data that has not been processed remains).
When there is next inertia data (YES), the process proceeds to S121.
When there is no next inertia data (NO), the first navigation processing (S100) is ended.

S121において、GPS処理部120は、IMU処理部140により算出された車両200の位置、姿勢および速度に対応する当該時刻がGPS可視時であるか否かを判定する。   In S121, the GPS processing unit 120 determines whether or not the time corresponding to the position, posture, and speed of the vehicle 200 calculated by the IMU processing unit 140 is GPS visible.

GPS可視時とは、車両200に設置された3つのGPS受信機と所定地に設けられたGPS受信機(基準局GPS)とが所定数以上のGPS衛星から搬送波を受信できた時刻を意味する。   When the GPS is visible, it means the time when the three GPS receivers installed in the vehicle 200 and the GPS receiver (reference station GPS) provided at a predetermined location can receive a carrier wave from a predetermined number or more of GPS satellites.

GPS処理部120は、GPSデータ群191から各GPS受信機の当該時刻のGPSデータを取得し、取得した各GPSデータに所定数以上の搬送波位相が含まれている場合にGPS可視時であると判定する。
GPS処理部120は、取得した各GPSデータに所定数以上の搬送波位相が含まれていない場合、GPS不可視時であると判定する。
The GPS processing unit 120 acquires GPS data at the corresponding time of each GPS receiver from the GPS data group 191, and when the acquired GPS data includes a predetermined number of carrier phases or more, the GPS processing time is visible. judge.
The GPS processing unit 120 determines that the GPS is invisible when each of the acquired GPS data does not include a predetermined number of carrier phases or more.

GPS可視時である場合(YES)、GPS/INS複合航法処理(S300)に進む。
GPS不可視時である場合(NO)、ODO/INS複合航法処理(S400)に進む。
When the GPS is visible (YES), the process proceeds to the GPS / INS combined navigation process (S300).
When the GPS is invisible (NO), the process proceeds to the ODO / INS combined navigation process (S400).

GPS/INS複合航法処理(S300)において、IMU処理部140は、GPSデータと慣性データとに基づいて車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
カルマンフィルタ150は、車両200の位置、姿勢および速度に基づいてIMU誤差推定値を算出する。
GPS/INS複合航法処理(S300)の詳細については後述する。
GPS/INS複合航法処理(S300)の後、横滑り特性学習処理(S500)に進む。
In the GPS / INS combined navigation processing (S300), the IMU processing unit 140 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 based on the GPS data and the inertia data.
The Kalman filter 150 calculates an IMU error estimated value based on the position, posture, and speed of the vehicle 200.
Details of the GPS / INS combined navigation processing (S300) will be described later.
After the GPS / INS combined navigation process (S300), the process proceeds to the skid characteristic learning process (S500).

横滑り特性学習処理(S500)において、横滑り特性学習部110は、GPS/INS複合航法処理(S300)で算出された車両200の速度と当該時刻のオドメトリデータに含まれる車速パルスとに基づいて、ODO誤差推定値を算出する。
横滑り特性学習処理(S500)の後、S120に戻る。
In the skid characteristic learning process (S500), the skid characteristic learning unit 110 performs ODO based on the speed of the vehicle 200 calculated in the GPS / INS combined navigation process (S300) and the vehicle speed pulse included in the odometry data at the time. An error estimate is calculated.
After the skid characteristic learning process (S500), the process returns to S120.

ODO/INS複合航法処理(S400)において、IMU処理部140は、オドメトリデータと慣性データとに基づいて車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
カルマンフィルタ150は、車両200の位置、姿勢および速度に基づいてIMU誤差推定値を算出する。
ODO/INS複合航法処理(S400)の詳細については後述する。
ODO/INS複合航法処理(S400)の後、S120に戻る。
In the ODO / INS combined navigation processing (S400), the IMU processing unit 140 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 based on the odometry data and the inertia data.
The Kalman filter 150 calculates an IMU error estimated value based on the position, posture, and speed of the vehicle 200.
Details of the ODO / INS combined navigation processing (S400) will be described later.
After the ODO / INS combined navigation process (S400), the process returns to S120.

自己位置標定装置100は、1回目の航法処理(S100)のGPS/INS複合航法処理(S300)で最後に算出されたIMU誤差推定値をIMU誤差推定初期値として用いる。
自己位置標定装置100は、1回目の航法処理(S100)の横滑り特性学習処理(S500)で最後に算出されたODO誤差推定値をODO誤差推定初期値として用いる。
The self-localization device 100 uses the IMU error estimated value calculated last in the GPS / INS combined navigation processing (S300) of the first navigation processing (S100) as the IMU error estimation initial value.
The self-positioning apparatus 100 uses the ODO error estimated value calculated last in the skid characteristic learning process (S500) of the first navigation process (S100) as the ODO error estimated initial value.

自己位置標定装置100は、S120においてIMU誤差推定値およびODO誤差推定値が収斂していれば、次の慣性データが有る場合でも1回目の航法処理(S100)を終了して構わない。
例えば、IMU処理部140は、それまでに算出されたIMU誤差推定値(またはODO誤差推定値)を新しい順に所定数取得し、取得したうちの最大値と最小値との差が所定値未満であればIMU誤差推定値が収斂したと判定し、1回目の航法処理(S100)を終了する。
If the IMU error estimated value and the ODO error estimated value are converged in S120, the self location apparatus 100 may end the first navigation process (S100) even if there is the next inertial data.
For example, the IMU processing unit 140 acquires a predetermined number of IMU error estimated values (or ODO error estimated values) calculated so far in order from the newest, and the difference between the acquired maximum value and minimum value is less than the predetermined value. If there is, it is determined that the IMU error estimated value has converged, and the first navigation processing (S100) is terminated.

自己位置標定装置100は、1回目の航法処理で最後に算出されたIMU・ODO誤差推定値をIMU・ODO誤差推定初期値にしなくても構わない。
例えば、自己位置標定装置100は、それまでに算出されたIMU誤差推定値(またはODO誤差推定値)を最後のIMU誤差推定値を含めて新しい順に所定数取得し、取得した各IMU誤差推定値の平均値をIMU誤差推定初期値としても構わない。
The self-positioning apparatus 100 may not use the IMU / ODO error estimated value calculated last in the first navigation process as the IMU / ODO error estimated initial value.
For example, the self-localization device 100 acquires a predetermined number of IMU error estimated values (or ODO error estimated values) calculated so far, including the last IMU error estimated value, in a new order, and acquires each IMU error estimated value. May be used as the initial value of the IMU error estimation.

次に、2回目の航法処理(S200)について説明する。   Next, the second navigation process (S200) will be described.

S201において、IMU処理部140は、1回目の航法処理(S100)で算出されたIMU誤差推定初期値を誤差補正量として先頭慣性データの値に加算する。先頭慣性データの値に誤差補正量を加算することにより、先頭慣性データを補正することができる。
S201の後、S210に進む。
In S201, the IMU processing unit 140 adds the IMU error estimation initial value calculated in the first navigation processing (S100) to the value of the leading inertia data as an error correction amount. By adding an error correction amount to the value of the leading inertia data, the leading inertia data can be corrected.
It progresses to S210 after S201.

S210において、IMU処理部140は、補正した先頭慣性データに基づいて先頭時刻における車両200の位置、姿勢および速度を算出する(S110と同様)。
S210の後、S211に進む。
In S210, the IMU processing unit 140 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 at the start time based on the corrected start inertia data (similar to S110).
It progresses to S211 after S210.

S211において、横滑り特性学習部110は、1回目の航法処理(S200)で算出されたODO誤差推定初期値を初期設定する。
S211の後、S220に進む。
In S211, the skid characteristic learning unit 110 initializes the ODO error estimation initial value calculated in the first navigation process (S200).
After S211, the process proceeds to S220.

S220において、次の慣性データが有れば(YES)、S221に進む。
また、次の慣性データが無ければ(NO)、2回目の航法処理(S200)は終了する。
In S220, if there is next inertia data (YES), the process proceeds to S221.
If there is no next inertia data (NO), the second navigation process (S200) ends.

S221において、GPS可視時であれば(YES)、GPS/INS複合航法処理(S300)に進む。
また、GPS不可視時であれば(NO)、ODO/INS複合航法処理(S400)に進む。
If the GPS is visible in S221 (YES), the process proceeds to the GPS / INS combined navigation process (S300).
If the GPS is not visible (NO), the process proceeds to the ODO / INS combined navigation process (S400).

GPS/INS複合航法処理(S300)において、IMU処理部140は、GPSデータと慣性データとに基づいて車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
カルマンフィルタ150は、車両200の位置、姿勢および速度に基づいてIMU誤差推定値を算出する。
GPS/INS複合航法処理(S300)の後、横滑り特性学習処理(S500)に進む。
In the GPS / INS combined navigation processing (S300), the IMU processing unit 140 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 based on the GPS data and the inertia data.
The Kalman filter 150 calculates an IMU error estimated value based on the position, posture, and speed of the vehicle 200.
After the GPS / INS combined navigation process (S300), the process proceeds to the skid characteristic learning process (S500).

横滑り特性学習処理(S500)において、横滑り特性学習部110は、GPS/INS複合航法処理(S300)で算出された車両200の速度と当該時刻のオドメトリデータに含まれる車速パルスとに基づいてODO誤差推定値を算出する。
横滑り特性学習処理(S500)の後、S220に戻る。
In the skid characteristic learning process (S500), the skid characteristic learning unit 110 calculates an ODO error based on the speed of the vehicle 200 calculated in the GPS / INS combined navigation process (S300) and the vehicle speed pulse included in the odometry data at the time. Calculate an estimate.
After the skid characteristic learning process (S500), the process returns to S220.

ODO/INS複合航法処理(S400)において、IMU処理部140は、オドメトリデータと慣性データとに基づいて車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
カルマンフィルタ150は、車両200の位置、姿勢および速度に基づいてIMU誤差推定値を算出する。
ODO/INS複合航法処理(S400)の後、S220に戻る。
In the ODO / INS combined navigation processing (S400), the IMU processing unit 140 calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 based on the odometry data and the inertia data.
The Kalman filter 150 calculates an IMU error estimated value based on the position, posture, and speed of the vehicle 200.
After the ODO / INS combined navigation process (S400), the process returns to S220.

自己位置標定装置100は、2回目の航法処理(S200)のGPS/INS複合航法処理(S300)とODO/INS複合航法処理(S400)とで算出された各時刻における車両200の位置、姿勢および速度を航法結果(標定値)として出力する。   The self-location device 100 determines the position, posture, and position of the vehicle 200 at each time calculated by the GPS / INS combined navigation processing (S300) and the ODO / INS combined navigation processing (S400) of the second navigation processing (S200). The speed is output as a navigation result (landing value).

図7は、実施の形態1におけるGPS/INS複合航法処理(S300)を示すフローチャートである。
実施の形態1におけるGPS/INS複合航法処理(S300)について、図7に基づいて以下に説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing GPS / INS combined navigation processing (S300) in the first embodiment.
The GPS / INS combined navigation processing (S300) in the first embodiment will be described below based on FIG.

二重位相差残差算出処理(S310)において、GPS処理部120は、一つ前に算出された車両200の位置と姿勢と当該時刻のGPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて、当該時刻の二重位相差残差を算出する。
二重位相差残差算出処理(S310)の詳細については後述する。
二重位相差残差算出処理(S310)の後、S320に進む。
In the double phase difference residual calculation process (S310), the GPS processing unit 120 calculates the time based on the position and orientation of the vehicle 200 calculated immediately before and the carrier phase included in the GPS data at the time. The double phase difference residual is calculated.
Details of the double phase difference residual calculation process (S310) will be described later.
After the double phase difference residual calculation process (S310), the process proceeds to S320.

S320において、カルマンフィルタ150は、当該時刻の二重位相差残差を入力として当該時刻のIMU誤差推定値を算出する。   In S320, the Kalman filter 150 receives the double phase difference residual at the time as an input and calculates an IMU error estimated value at the time.

カルマンフィルタ150の概要について説明する。
カルマンフィルタ150は、モデル化された状態方程式と観測方程式とを用いて誤差補正量(IMU誤差推定値や後述する航法誤差推定値)を算出する。
カルマンフィルタ150に入力される残差(二重位相差残差や速度残差)は観測方程式の変数として用いられる。
An overview of the Kalman filter 150 will be described.
The Kalman filter 150 calculates an error correction amount (IMU error estimated value or navigation error estimated value to be described later) using the modeled state equation and observation equation.
The residual (double phase difference residual or velocity residual) input to the Kalman filter 150 is used as a variable of the observation equation.

カルマンフィルタ150は、観測ノイズ行列R、誤差共分散行列Pおよび観測行列Hを用いてカルマンゲインベクトルKを算出する。
観測ノイズ行列Rと観測行列Hは残差の種類ごとに用意される。
誤差共分散行列Pは、状態量(位置、姿勢、速度、IMU誤差推定値、航法誤差推定値など)の共分散値を表す。
観測行列Hは、状態量と観測量(二重位相差残差、速度残差など)との関係を表す。
The Kalman filter 150 calculates a Kalman gain vector K using the observation noise matrix R, the error covariance matrix P, and the observation matrix H.
An observation noise matrix R and an observation matrix H are prepared for each type of residual.
The error covariance matrix P represents covariance values of state quantities (position, posture, speed, IMU error estimated value, navigation error estimated value, etc.).
The observation matrix H represents the relationship between the state quantity and the observation quantity (double phase difference residual, velocity residual, etc.).

カルマンゲインベクトルKの算出式(1)を以下に示す。式(1)において「H」は観測行列Hの転置行列を表す。 The calculation formula (1) for the Kalman gain vector K is shown below. In Expression (1), “H T ” represents a transposed matrix of the observation matrix H.

Figure 2011185899
Figure 2011185899

残差dzにカルマンゲインベクトルKを掛けて求まる複数の値Kdzが誤差補正量である。   A plurality of values Kdz obtained by multiplying the residual dz by the Kalman gain vector K are error correction amounts.

S320の後、S330に進む。   It progresses to S330 after S320.

S330において、IMU処理部140は、当該時刻のIMU誤差推定値を誤差補正量として次の慣性データの値に加算する。慣性データの値に誤差補正量を加算することにより、慣性データを補正することができる。
S330の後、S340に進む。
In S330, the IMU processing unit 140 adds the estimated IMU error value at that time to the next inertial data value as an error correction amount. The inertial data can be corrected by adding the error correction amount to the value of the inertial data.
It progresses to S340 after S330.

S340において、IMU処理部140は、補正した慣性データを用いて慣性航法を行い、慣性データが取得された時刻(次の時刻)における車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
S340の後、GPS/INS複合航法処理(S300)は終了する。
In S340, the IMU processing unit 140 performs inertial navigation using the corrected inertial data, and calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 at the time (next time) when the inertial data is acquired.
After S340, the GPS / INS combined navigation processing (S300) ends.

図8は、実施の形態1におけるODO/INS複合航法処理(S400)を示すフローチャートである。
実施の形態1におけるODO/INS複合航法処理(S400)について、図8に基づいて以下に説明する。
FIG. 8 is a flowchart showing the ODO / INS combined navigation processing (S400) in the first embodiment.
The ODO / INS combined navigation processing (S400) in the first embodiment will be described below based on FIG.

速度残差算出処理(S410)において、ODO処理部130は、一つ前に算出された車両200の速度と当該時刻のODO誤差推定値とに基づいて、当該時刻の速度残差を算出する。
速度残差算出処理(S410)の詳細については後述する。
速度残差算出処理(S410)の後、S420に進む。
In the speed residual calculation process (S410), the ODO processing unit 130 calculates the speed residual at the time based on the speed of the vehicle 200 calculated immediately before and the ODO error estimated value at the time.
Details of the speed residual calculation process (S410) will be described later.
After the speed residual calculation process (S410), the process proceeds to S420.

S420において、カルマンフィルタ150は、当該時刻の速度残差を入力として当該時刻のIMU誤差推定値を算出する。
S420の後、S430に進む。
In S420, the Kalman filter 150 receives the velocity residual at the time and calculates an IMU error estimated value at the time.
It progresses to S430 after S420.

S430において、IMU処理部140は、当該時刻のIMU誤差推定値を誤差補正量として次の慣性データを補正する。
S430の後、S440に進む。
In S430, the IMU processing unit 140 corrects the next inertial data using the IMU error estimated value at the time as an error correction amount.
It progresses to S440 after S430.

S440において、IMU処理部140は、補正した慣性データを用いて慣性航法を行い、慣性データが取得された時刻(次の時刻)における車両200の位置、姿勢および速度を算出する。
S440の後、ODO/INS複合航法処理(S400)は終了する。
In S440, the IMU processing unit 140 performs inertial navigation using the corrected inertial data, and calculates the position, posture, and speed of the vehicle 200 at the time (next time) when the inertial data is acquired.
After S440, the ODO / INS combined navigation processing (S400) ends.

次に、GPS/INS複合航法処理(S300)で行われる二重位相差残差算出処理(S310)とODO/INS複合航法処理(S400)で行われる速度残差算出処理(S410)との具体例について説明する。
また、横滑り特性学習処理(S500)の具体例について説明する。
Next, the specifics of the double phase difference residual calculation process (S310) performed in the GPS / INS combined navigation process (S300) and the speed residual calculation process (S410) performed in the ODO / INS combined navigation process (S400). An example will be described.
A specific example of the skid characteristic learning process (S500) will be described.

図9は、実施の形態1における自己位置標定装置100のGPS処理部120の機能構成図である。
実施の形態1におけるGPS処理部120の機能構成の具体例について、図9に基づいて以下に説明する。
FIG. 9 is a functional configuration diagram of the GPS processing unit 120 of the self location apparatus 100 according to the first embodiment.
A specific example of the functional configuration of the GPS processing unit 120 in the first embodiment will be described below with reference to FIG.

GPS処理部120は、並進系二重位相差残差と姿勢系二重位相差残差とを算出する。
GPS処理部120は、並進系二重位相差残差を算出する構成として、並進系二重位相差計算部121、並進系二重位相差予測部122および並進系二重位相差残差計算部123を備える。
GPS処理部120は、姿勢系二重位相差残差を算出する構成として、姿勢系二重位相差計算部124、姿勢系二重位相差予測部125および姿勢系二重位相差残差計算部126を備える。
さらに、GPS処理部120はデザイン行列計算部127を備える。
GPS処理部120の各構成の詳細については後述する。
The GPS processing unit 120 calculates a translation system double phase difference residual and a posture system double phase difference residual.
The GPS processing unit 120 is configured to calculate a translation system double phase difference residual, a translation system double phase difference calculation unit 121, a translation system double phase difference prediction unit 122, and a translation system double phase difference residual calculation unit. 123.
The GPS processing unit 120 is configured to calculate a posture system double phase difference residual, a posture system double phase difference calculation unit 124, a posture system double phase difference prediction unit 125, and a posture system double phase difference residual calculation unit. 126.
Further, the GPS processing unit 120 includes a design matrix calculation unit 127.
Details of each component of the GPS processing unit 120 will be described later.

カルマンフィルタ150は、GPS処理部120により算出される並進系二重位相差残差と姿勢系二重位相差残差とに基づいて、IMU誤差推定値(および後述する航法誤差推定値)を算出する。   The Kalman filter 150 calculates an IMU error estimated value (and a navigation error estimated value to be described later) based on the translational double phase difference residual and the attitude system double phase difference residual calculated by the GPS processing unit 120. .

図10は、実施の形態1における二重位相差残差算出処理(S310)を示すフローチャートである。
実施の形態1における二重位相差残差算出処理(S310)の具体例について、図10に基づいて以下に説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing the double phase difference residual calculation process (S310) in the first embodiment.
A specific example of the double phase difference residual calculation process (S310) in the first embodiment will be described below with reference to FIG.

S311において、並進系二重位相差計算部121は、GPSデータ群191から基準局GPSと主局GPS210との対象時刻のGPSデータを取得し、取得したGPSデータからGPS衛星Aの搬送波位相AとGPS衛星Bの搬送波位相Bとを取得する。
並進系二重位相差計算部121は、基準局GPSの搬送波位相Aと主局GPS210の搬送波位相Aとの差を搬送波位相差Aとして算出し、基準局GPSの搬送波位相Bと主局GPS210の搬送波位相Bとの差を搬送波位相差Bとして算出する。
並進系二重位相差計算部121は、搬送波位相差Aと搬送波位相差Bとの差を並進系二重位相差として算出する。
In S <b> 311, the translational double phase difference calculation unit 121 acquires the GPS data of the target time of the reference station GPS and the main station GPS 210 from the GPS data group 191, and the carrier phase A and GPS of the GPS satellite A from the acquired GPS data. The carrier phase B of the satellite B is acquired.
The translation system double phase difference calculation unit 121 calculates the difference between the carrier phase A of the reference station GPS and the carrier phase A of the main station GPS 210 as the carrier phase difference A, and calculates the carrier phase B of the reference station GPS and the carrier phase of the main station GPS 210. The difference from B is calculated as the carrier phase difference B.
The translation system double phase difference calculation unit 121 calculates the difference between the carrier phase difference A and the carrier phase difference B as a translation system double phase difference.

並進系とは、基準局GPSに対する主局GPS210の相対位置により車両200の位置が求まることを意味する。   The translation system means that the position of the vehicle 200 is obtained from the relative position of the main station GPS 210 with respect to the reference station GPS.

S311の後、S312に進む。   After S311, the process proceeds to S312.

S312において、並進系二重位相差予測部122は、基準局GPS299の位置とIMU処理部140により算出された対象時刻における車両200の位置とデザイン行列計算部127により算出される並進系デザイン行列とに基づいて、並進系二重位相差を算出する。
デザイン行列計算部127は、各GPSデータに含まれるエフェメリス(航法メッセージに含まれる軌道情報)に基づいて、2つのGPS受信機の位置と並進系二重位相差との関係を表す行列を並進系デザイン行列として算出する。
S312の後、S313に進む。
In S312, the translation system double phase difference prediction unit 122 converts the position of the reference station GPS 299, the position of the vehicle 200 at the target time calculated by the IMU processing unit 140, and the translation system design matrix calculated by the design matrix calculation unit 127. Based on this, a translational double phase difference is calculated.
The design matrix calculator 127 translates a matrix representing the relationship between the position of the two GPS receivers and the translation system double phase difference based on the ephemeris (orbit information included in the navigation message) included in each GPS data. Calculate as a design matrix.
It progresses to S313 after S312.

S313において、並進系二重位相差残差計算部123は、S311で算出された並進系二重位相差とS312で算出された並進系二重位相差との差を対象時刻の並進系二重位相差残差として算出する。
S313の後、S314に進む。
In S313, the translation system double phase difference residual calculation unit 123 determines the difference between the translation system double phase difference calculated in S311 and the translation system double phase difference calculated in S312 as the translation system double phase difference at the target time. Calculated as phase difference residual.
It progresses to S314 after S313.

S314において、姿勢系二重位相差計算部124は、GPSデータ群191から主局GPS210、従局GPS211および従局GPS212の対象時刻のGPSデータを取得する。姿勢系二重位相差計算部124は、取得したGPSデータからGPS衛星Aの搬送波位相AとGPS衛星Bの搬送波位相Bとを入力する。
姿勢系二重位相差計算部124は、主局GPS210の搬送波位相Aと従局GPS211の搬送波位相Aとの差を第1の搬送波位相差Aとして算出し、主局GPS210の搬送波位相Bと従局GPS211の搬送波位相Bとの差を第1の搬送波位相差Bとして算出する。同様に、姿勢系二重位相差計算部124は、主局GPS210の搬送波位相A・Bと従局GPS212の搬送波位相A・Bとに基づいて第2の搬送波位相差A・Bを算出する。
姿勢系二重位相差計算部124は、第1の搬送波位相差Aと第1の搬送波位相差Bとの差を第1の姿勢系二重位相差として算出し、第2の搬送波位相差Aと第2の搬送波位相差Bとの差を第2の姿勢系二重位相差として算出する。
In S <b> 314, the attitude system double phase difference calculation unit 124 acquires GPS data of the target times of the master station GPS 210, the slave station GPS 211, and the slave station GPS 212 from the GPS data group 191. The attitude system double phase difference calculation unit 124 inputs the carrier phase A of the GPS satellite A and the carrier phase B of the GPS satellite B from the acquired GPS data.
The attitude system double phase difference calculation unit 124 calculates the difference between the carrier phase A of the master station GPS 210 and the carrier phase A of the slave GPS 211 as the first carrier phase difference A, and calculates the carrier phase B of the master station GPS 210 and the slave station GPS 211. Is calculated as a first carrier phase difference B. Similarly, the attitude system double phase difference calculation unit 124 calculates the second carrier phase difference A / B based on the carrier phase A / B of the master station GPS 210 and the carrier phase A / B of the slave station GPS 212.
The attitude system double phase difference calculation unit 124 calculates the difference between the first carrier phase difference A and the first carrier phase difference B as the first attitude system double phase difference, and the second carrier phase difference A. And the second carrier phase difference B are calculated as a second attitude system double phase difference.

姿勢系とは、主局GPS210に対する従局GPS211および従局GPS212の相対位置(基線ベクトル)により車両200の姿勢が求まることを意味する。   The attitude system means that the attitude of the vehicle 200 is obtained from the relative positions (baseline vectors) of the slave station GPS 211 and the slave station GPS 212 with respect to the master station GPS 210.

S314の後、S315に進む。   It progresses to S315 after S314.

S315において、姿勢系二重位相差予測部125は、主局GPS210、従局GPS211および従局GPS212の相対位置(所定の計測値)とIMU処理部140により算出された対象時刻における車両200の姿勢とデザイン行列計算部127により算出される姿勢系デザイン行列とに基づいて、第1・第2の姿勢系二重位相差を算出する。
デザイン行列計算部127は、各GPSデータに含まれるエフェメリスに基づいて、2つのGPS受信機の位置と姿勢系二重位相差との関係を表す行列を姿勢系デザイン行列として算出する。
S315の後、S316に進む。
In S315, the attitude system double phase difference prediction unit 125 determines the relative position (predetermined measurement value) of the master station GPS 210, the slave station GPS 211, and the slave station GPS 212, and the attitude and design of the vehicle 200 at the target time calculated by the IMU processing unit 140. Based on the posture system design matrix calculated by the matrix calculator 127, the first and second posture system double phase differences are calculated.
Based on the ephemeris included in each GPS data, the design matrix calculation unit 127 calculates a matrix representing the relationship between the positions of the two GPS receivers and the posture system double phase difference as the posture system design matrix.
It progresses to S316 after S315.

S316において、姿勢系二重位相差残差計算部126は、S314で算出された第1の姿勢系二重位相差とS315で算出された第1の姿勢系二重位相差との差を対象時刻の第1の姿勢系二重位相差残差として算出する。
姿勢系二重位相差残差計算部126は、S314で算出された第2の姿勢系二重位相差とS315で算出された第2の姿勢系二重位相差との差を対象時刻の第2の姿勢系二重位相差残差として算出する。
S316の後、二重位相差残差算出処理(S310)は終了する。
In S316, the posture system double phase difference residual calculation unit 126 targets the difference between the first posture system double phase difference calculated in S314 and the first posture system double phase difference calculated in S315. Calculated as the first attitude system double phase difference residual at time.
The posture system double phase difference residual calculation unit 126 calculates the difference between the second posture system double phase difference calculated in S314 and the second posture system double phase difference calculated in S315 at the target time. 2 is calculated as the attitude system double phase difference residual.
After S316, the double phase difference residual calculation process (S310) ends.

カルマンフィルタ150は、二重位相差残差算出処理(S310)で算出された並進系二重位相差残差と第1・第2の姿勢系二重位相差残差とを入力として、対象時刻のIMU誤差推定値(および後述する航法誤差推定値)を算出する。   The Kalman filter 150 receives the translation system double phase difference residual calculated in the double phase difference residual calculation process (S310) and the first and second attitude system double phase difference residuals as inputs, and outputs the target time. An IMU error estimated value (and a navigation error estimated value described later) is calculated.

図11は、実施の形態1における自己位置標定装置100のODO処理部130とIMU処理部140との機能構成図である。
ODO処理部130とIMU処理部140との機能構成の具体例について、図11に基づいて以下に説明する。
FIG. 11 is a functional configuration diagram of the ODO processing unit 130 and the IMU processing unit 140 of the self-positioning apparatus 100 according to the first embodiment.
A specific example of the functional configuration of the ODO processing unit 130 and the IMU processing unit 140 will be described below with reference to FIG.

ODO処理部130は、速度/加速度計算部131と速度/加速度予測部132と速度/加速度残差計算部133とを備える。
ODO処理部130の各構成の詳細については後述する。
The ODO processing unit 130 includes a speed / acceleration calculation unit 131, a speed / acceleration prediction unit 132, and a speed / acceleration residual calculation unit 133.
Details of each component of the ODO processing unit 130 will be described later.

カルマンフィルタ150は、慣性計測装置220を構成するジャイロセンサと加速度センサとのそれぞれの計測誤差の推定値をIMU誤差推定値として出力する。
さらに、カルマンフィルタ150は、IMU処理部140により算出された車両200の位置、姿勢および速度のそれぞれの誤差推定値を航法誤差推定値として出力する。
The Kalman filter 150 outputs an estimated value of each measurement error of the gyro sensor and the acceleration sensor constituting the inertial measurement device 220 as an IMU error estimated value.
Further, the Kalman filter 150 outputs error estimation values of the position, posture, and speed of the vehicle 200 calculated by the IMU processing unit 140 as navigation error estimation values.

IMU処理部140は、補正計算部141とストラップダウン演算部142とを備える。   The IMU processing unit 140 includes a correction calculation unit 141 and a strapdown calculation unit 142.

補正計算部141は、対象時刻の慣性データに含まれる角速度ベクトルと加速度ベクトルとにカルマンフィルタ150により算出されたIMU誤差推定値を誤差補正量として加算する。角速度ベクトルと加速度ベクトルとにそれぞれの誤差補正量を加算することにより、角速度ベクトルと加速度ベクトルとを補正することができる。   The correction calculation unit 141 adds the IMU error estimated value calculated by the Kalman filter 150 as an error correction amount to the angular velocity vector and the acceleration vector included in the inertial data at the target time. By adding the respective error correction amounts to the angular velocity vector and the acceleration vector, the angular velocity vector and the acceleration vector can be corrected.

ストラップダウン演算部142は、補正計算部141により補正された角速度ベクトルおよび加速度ベクトルを用いてストラップダウン演算(慣性航法の一例)を行う。
ストラップダウン演算では、角速度ベクトルを積分することにより姿勢(姿勢角ベクトル)が求まり、加速度ベクトルを積分することにより速度(速度ベクトル)が求まる。
さらに、速度(速度ベクトル)を積分することにより距離(距離ベクトル)が求まり、一つ前に算出した位置に距離ベクトルを加算することにより対象時刻の位置(三次元座標値)が求まる。
The strapdown calculation unit 142 performs strapdown calculation (an example of inertial navigation) using the angular velocity vector and the acceleration vector corrected by the correction calculation unit 141.
In the strapdown calculation, the attitude (attitude angle vector) is obtained by integrating the angular velocity vector, and the speed (speed vector) is obtained by integrating the acceleration vector.
Further, the distance (distance vector) is obtained by integrating the velocity (velocity vector), and the position (three-dimensional coordinate value) of the target time is obtained by adding the distance vector to the previously calculated position.

ストラップダウン演算部142は、ストラップダウン演算により得られた対象時刻における車両200の位置、姿勢および速度にカルマンフィルタ150により算出された航法誤差推定値を誤差補正量として加算する。位置、姿勢および速度にそれぞれの誤差補正量を加算することにより、位置、姿勢および速度を補正することができる。   The strapdown calculation unit 142 adds the navigation error estimated value calculated by the Kalman filter 150 as an error correction amount to the position, posture, and speed of the vehicle 200 at the target time obtained by the strapdown calculation. By adding the respective error correction amounts to the position, orientation, and speed, the position, orientation, and speed can be corrected.

横滑り特性学習部110は、ストラップダウン演算部142により算出された速度ベクトルに基づいて、車両200のコーナリングパワー、オドメトリ230のオフセット誤差およびスケールファクタ誤差を算出する。
コーナリングパワー、オフセット誤差、スケールファクタ誤差はODO誤差推定値の一例である。
The skid characteristic learning unit 110 calculates the cornering power of the vehicle 200, the offset error of the odometry 230, and the scale factor error based on the speed vector calculated by the strapdown calculation unit 142.
Cornering power, offset error, and scale factor error are examples of ODO error estimates.

図12は、実施の形態1における車両座標系xyzとオドメトリ230のオフセット誤差osとの関係図である。
図13は、実施の形態1における横滑り角βを示す図である。
オドメトリ230のオフセット誤差osについて、図12と図13とに基づいて以下に説明する。
FIG. 12 is a relationship diagram between the vehicle coordinate system xyz and the offset error os of the odometry 230 in the first embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing the side slip angle β in the first embodiment.
The offset error os of the odometry 230 will be described below based on FIG. 12 and FIG.

図12において、車両200は、搭載物(例えば、乗車している人)のバランスや道路の起伏などに応じて傾き、また、図13に示すような横滑りをする。
このため、車両200のタイヤの向きxと車両200の進行方向Vとは異なり、オドメトリ230の車速パルスから算出される正面方向xの速度(速度スカラー)は進行方向Vの速度に対して誤差を有する。この誤差量をオドメトリ230のオフセット誤差という。
os[0]はz軸方向のオフセット誤差を示し、os[1]はy軸方向のオフセット誤差を示している。
In FIG. 12, the vehicle 200 is tilted according to the balance of a mounted object (for example, a person on board), the undulation of the road, etc., and skids as shown in FIG. 13.
Therefore, unlike the tire direction x of the vehicle 200 and the traveling direction V of the vehicle 200, the speed in the front direction x (speed scalar) calculated from the vehicle speed pulse of the odometry 230 has an error relative to the speed in the traveling direction V. Have. This error amount is called an offset error of the odometry 230.
os [0] indicates an offset error in the z-axis direction, and os [1] indicates an offset error in the y-axis direction.

図13において、横向きの力を受ける車両200はタイヤの傾きよりも浅い角度の方向へ進む。つまり、車両200はコーナリング時などに横滑りし、横滑り角βを生じる。横滑り角βは、タイヤの向きと車両200の進行方向とが成すヨー角を示している。   In FIG. 13, the vehicle 200 receiving the lateral force travels in a direction of an angle shallower than the tire inclination. That is, the vehicle 200 skids during cornering or the like, and produces a skid angle β. The skid angle β indicates the yaw angle formed by the tire direction and the traveling direction of the vehicle 200.

図14は、実施の形態1におけるコーナリングパワーSslipとオフセット誤差os[1]とを表すグラフである。
コーナリングパワーSslipとオフセット誤差os[1]とについて、図14に基づいて以下に説明する。
FIG. 14 is a graph showing the cornering power S slip and the offset error os [1] in the first embodiment.
The cornering power S slip and the offset error os [1] will be described below with reference to FIG.

横滑り特性直線Lは、単位コーナリングフォースaと横滑り角βとの関係を表している。
単位コーナリングフォースaとは加速度ベクトルの左右方向成分値である。
コーナリングパワーSslipとは横滑り特性直線Lの傾きである。
オスセット誤差os[1]は単位コーナリングフォースaが「0」のときの横滑り角βに相当する。もう一つのオフセット誤差os[0]は加速度ベクトルの上下方向成分値に対する値である。
The skid characteristic line L represents the relationship between the unit cornering force ay and the skid angle β.
The unit cornering force ay is a horizontal component value of the acceleration vector.
The cornering power S slip is the slope of the skid characteristic straight line L.
The male set error os [1] corresponds to the skid angle β when the unit cornering force a y is “0”. Another offset error os [0] is a value for the vertical direction component value of the acceleration vector.

図15は、実施の形態1におけるオドメトリ230のスケールファクタ誤差を表すグラフである。
オドメトリ230のスケールファクタ誤差について、図15に基づいて以下に説明する。
FIG. 15 is a graph showing the scale factor error of the odometry 230 in the first embodiment.
The scale factor error of the odometry 230 will be described below with reference to FIG.

実線は、GPSデータに基づいて算出されるGPS距離とオドメトリデータに基づいて算出されるODO距離との関係を表している。
オドメトリ230のスケールファクタ誤差とはGPS距離に対するODO距離の割合(パーセント)である。
例えば、GPS距離が「100センチメートル」であり、ODO距離が「95センチメートル」であれば、オドメトリ230のスケールファクタ誤差は「−5パーセント」である。
点線は、オドメトリ230のスケールファクタ誤差が「0パーセント」の場合を示している。つまり、GPS距離とODO距離とは等しい。
The solid line represents the relationship between the GPS distance calculated based on GPS data and the ODO distance calculated based on odometry data.
The scale factor error of the odometry 230 is a ratio (percentage) of the ODO distance to the GPS distance.
For example, if the GPS distance is “100 centimeters” and the ODO distance is “95 centimeters”, the scale factor error of the odometry 230 is “−5 percent”.
A dotted line indicates a case where the scale factor error of the odometry 230 is “0 percent”. That is, the GPS distance and the ODO distance are equal.

図16は、実施の形態1における横滑り特性学習処理(S500)を示すフローチャートである。
実施の形態1における横滑り特性学習処理(S500)の具体例について、図16に基づいて以下に説明する。
FIG. 16 is a flowchart showing the skid characteristic learning process (S500) in the first embodiment.
A specific example of the skid characteristic learning process (S500) in the first embodiment will be described below with reference to FIG.

S510において、速度/加速度計算部131は、対象時刻のオドメトリデータに含まれる車速パルスに車両200のタイヤの円周長を掛けて対象時刻における車両200の速度のスカラー量(以下、速度スカラーという)を算出する。
速度/加速度計算部131は、速度スカラーを積分して距離(以下、ODO距離という)を算出する。
S510の後、S520に進む。
In S510, the speed / acceleration calculation unit 131 multiplies the vehicle speed pulse included in the odometry data at the target time by the circumferential length of the tire of the vehicle 200 to obtain a scalar amount of the speed of the vehicle 200 at the target time (hereinafter referred to as a speed scalar). Is calculated.
The speed / acceleration calculation unit 131 integrates the speed scalar to calculate a distance (hereinafter referred to as an ODO distance).
It progresses to S520 after S510.

S520において、横滑り特性学習部110は、S510で算出された速度スカラーを速度ベクトルの前後方向成分として用い、ストラップダウン演算部142により算出された対象時刻の速度ベクトルのうち左右方向成分値を用いる。
横滑り特性学習部110は、速度ベクトルの左右方向成分値を速度スカラーで割った値を横滑り角として算出する。
すなわち、「横滑り角β=速度ベクトルの左右方向成分値V/速度スカラーVodo」である。タンジェント(tan)の値が「V/Vodo」になる角度を横滑り角βとしてもよい。
S520の後、処理はS530に進む。
In S520, the skid characteristic learning unit 110 uses the velocity scalar calculated in S510 as the longitudinal component of the velocity vector, and uses the horizontal component value of the velocity vector at the target time calculated by the strapdown calculator 142.
The skid characteristic learning unit 110 calculates a value obtained by dividing the horizontal component value of the velocity vector by the velocity scalar as the skid angle.
That is, “side slip angle β = value component V y in the horizontal direction of the velocity vector / velocity scalar V odo ”. The angle at which the value of the tangent (tan) becomes “V y / V odo ” may be set as the skid angle β.
After S520, the process proceeds to S530.

S530において、横滑り特性学習部110は、S520で算出した横滑り角と補正計算部141により補正された対象時刻の加速度ベクトルの左右方向成分値とを対応づけて航法データ記憶部190に追加して記憶する。
航法データ記憶部190には、複数の横滑り角と加速度ベクトルの左右方向成分値(単位コーナリングフォース)とが蓄積される。
S530の後、S540に進む。
In S530, the skid characteristic learning unit 110 associates the skid angle calculated in S520 with the left-right direction component value of the acceleration vector at the target time corrected by the correction calculation unit 141, and adds it to the navigation data storage unit 190 for storage. To do.
The navigation data storage unit 190 stores a plurality of sideslip angles and left-right direction component values (unit cornering forces) of acceleration vectors.
It progresses to S540 after S530.

S540において、横滑り特性学習部110は、航法データ記憶部190に蓄積された複数の横滑り角と単位コーナリングフォースとに基づいて横滑り特性直線を算出する(図14参照)。
S540の後、S550に進む。
In S540, the skid characteristic learning unit 110 calculates a skid characteristic line based on a plurality of sideslip angles and unit cornering forces accumulated in the navigation data storage unit 190 (see FIG. 14).
It progresses to S550 after S540.

S550において、横滑り特性学習部110は、横滑り特性直線に基づいて車両200のコーナリングパワーとオドメトリ230のオフセット誤差とを算出する(図14参照)。
S550の後、S560に進む。
In S550, the skid characteristic learning unit 110 calculates the cornering power of the vehicle 200 and the offset error of the odometry 230 based on the skid characteristic line (see FIG. 14).
After S550, the process proceeds to S560.

S560において、横滑り特性学習部110は、ストラップダウン演算部142により速度ベクトルに基づいて算出された距離(GPS距離)とS510で算出されたODO距離とに基づいて、オドメトリ230のスケールファクタ誤差を算出する(図15参照)。
S560の後、横滑り特性学習処理(S500)は終了する。
In S560, the skid characteristic learning unit 110 calculates the scale factor error of the odometry 230 based on the distance (GPS distance) calculated based on the velocity vector by the strapdown calculation unit 142 and the ODO distance calculated in S510. (See FIG. 15).
After S560, the skid characteristic learning process (S500) ends.

図17は、実施の形態1における速度残差算出処理(S410)を示すフローチャートである。
実施の形態1における速度残差算出処理(S410)の具体例について、図17に基づいて以下に説明する。
FIG. 17 is a flowchart showing speed residual calculation processing (S410) in the first embodiment.
A specific example of the speed residual calculation process (S410) in the first embodiment will be described below based on FIG.

S411において、速度/加速度計算部131は、対象時刻のオドメトリデータに含まれる車速パルスに基づいて速度スカラーを算出する。
速度/加速度計算部131は、速度スカラーを微分して加速度スカラーを算出する。
S411の後、S412に進む。
In S411, the speed / acceleration calculation unit 131 calculates a speed scalar based on the vehicle speed pulse included in the odometry data at the target time.
The speed / acceleration calculation unit 131 differentiates the speed scalar to calculate an acceleration scalar.
It progresses to S412 after S411.

S412において、速度/加速度予測部132は、S411で算出された速度スカラーと横滑り特性学習部110により算出されたODO誤差推定値と補正計算部141により補正された加速度ベクトルとに基づいて、対象時刻における車両200の速度ベクトルを算出する。
速度/加速度予測部132は、S411で算出された加速度スカラーに基づいて対象時刻における車両200の加速度ベクトルを算出する。
In step S412, the speed / acceleration prediction unit 132 determines the target time based on the speed scalar calculated in step S411, the ODO error estimated value calculated by the skid characteristic learning unit 110, and the acceleration vector corrected by the correction calculation unit 141. The speed vector of the vehicle 200 is calculated.
The speed / acceleration prediction unit 132 calculates the acceleration vector of the vehicle 200 at the target time based on the acceleration scalar calculated in S411.

車両200の速度ベクトルVの算出式(2)を以下に示す。
式(2)において、「Vodo」は速度スカラー、「os[0]」はピッチ角のオフセット誤差、「os[1]」はヨー角のオフセット誤差、「Sslip」はコーナリングパワー、「a」は加速度ベクトルの左右方向成分値(単位コーナリングフォース)を示す。
A calculation formula (2) of the speed vector Vb of the vehicle 200 is shown below.
In Expression (2), “V odo ” is a velocity scalar, “os [0]” is a pitch angle offset error, “os [1]” is a yaw angle offset error, “S slip ” is cornering power, and “a “ y ” indicates a component value (unit cornering force) in the horizontal direction of the acceleration vector.

Figure 2011185899
Figure 2011185899

速度/加速度予測部132は、式(2)の速度スカラーVodoを加速度スカラーに置き換えて加速度ベクトルを算出する。 The speed / acceleration prediction unit 132 calculates an acceleration vector by replacing the speed scalar V odo of Expression (2) with an acceleration scalar.

S412の後、S413に進む。   It progresses to S413 after S412.

S413において、速度/加速度残差計算部133は、S412で算出された速度ベクトルとストラップダウン演算部142により算出された対象時刻の速度ベクトルとの差を対象時刻の速度ベクトル残差として算出する。
速度/加速度残差計算部133は、S412で算出された加速度ベクトルと補正計算部141により補正された対象時刻の加速度ベクトルとの差を対象時刻の加速度ベクトル残差として算出する。S413の後、速度残差算出処理(S410)は終了する。
In S413, the speed / acceleration residual calculation unit 133 calculates the difference between the speed vector calculated in S412 and the speed vector of the target time calculated by the strapdown calculation unit 142 as the speed vector residual of the target time.
The speed / acceleration residual calculation unit 133 calculates the difference between the acceleration vector calculated in S412 and the acceleration vector at the target time corrected by the correction calculation unit 141 as the acceleration vector residual at the target time. After S413, the speed residual calculation process (S410) ends.

カルマンフィルタ150は、速度残差算出処理(S410)で算出された速度ベクトル残差と加速度ベクトル残差とを入力として、対象時刻のIMU誤差推定値と航法誤差推定値とを算出する。   The Kalman filter 150 receives the velocity vector residual and acceleration vector residual calculated in the velocity residual calculation process (S410), and calculates an IMU error estimated value and a navigation error estimated value at the target time.

図18は、実施の形態1における自己位置標定装置100のハードウェア資源の一例を示す図である。図18において、自己位置標定装置100は、CPU911(Central・Processing・Unit)(マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータともいう)を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、通信ボード915、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
通信ボード915は、有線または無線で、LAN(Local Area Network)、インターネット、電話回線などの通信網に接続している。
磁気ディスク装置920には、OS921(オペレーティングシステム)、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。
プログラム群923には、実施の形態において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれる。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。すなわち、プログラムは、「〜部」としてコンピュータを機能させるものであり、また「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
ファイル群924には、実施の形態において説明する「〜部」で使用される各種データ(入力、出力、判定結果、計算結果、処理結果など)が含まれる。
実施の形態において構成図およびフローチャートに含まれている矢印は主としてデータや信号の入出力を示す。
実施の形態において「〜部」として説明するものは「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで実装されても構わない。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of hardware resources of the self location apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 18, the self-positioning device 100 includes a CPU 911 (Central Processing Unit) (also referred to as a microprocessor or a microcomputer). The CPU 911 is connected to the ROM 913, the RAM 914, the communication board 915, and the magnetic disk device 920 via the bus 912, and controls these hardware devices.
The communication board 915 is wired or wirelessly connected to a communication network such as a LAN (Local Area Network), the Internet, or a telephone line.
The magnetic disk device 920 stores an OS 921 (operating system), a program group 923, and a file group 924.
The program group 923 includes programs that execute the functions described as “units” in the embodiment. The program is read and executed by the CPU 911. That is, the program causes the computer to function as “to part”, and causes the computer to execute the procedures and methods of “to part”.
The file group 924 includes various data (input, output, determination result, calculation result, processing result, etc.) used in “˜part” described in the embodiment.
In the embodiment, arrows included in the configuration diagrams and flowcharts mainly indicate input and output of data and signals.
In the embodiment, what is described as “to part” may be “to circuit”, “to apparatus”, and “to device”, and “to step”, “to procedure”, and “to processing”. May be. That is, what is described as “to part” may be implemented by any of firmware, software, hardware, or a combination thereof.

実施の形態1において、例えば、以下のような自己位置標定装置100および自己位置標定アルゴリズムについて説明した。
GPSや慣性計測装置(IMU)やオドメトリ(ODO)のデータを解析して、これらのセンサが搭載されたプラットフォーム(例えば、車両200)の位置を標定する。
このとき、同一データによる処理を2回行い、2回目に1回目の処理結果(IMU・ODO誤差推定初期値)を使用する。
これにより、1回のみの処理を行う場合に比べて自己位置標定精度を向上することができる。
In the first embodiment, for example, the following self-positioning device 100 and self-positioning algorithm have been described.
The position of a platform (for example, the vehicle 200) on which these sensors are mounted is determined by analyzing GPS, inertial measurement device (IMU), and odometry (ODO) data.
At this time, the process using the same data is performed twice, and the first process result (IMU / ODO error estimation initial value) is used for the second time.
Thereby, the self-localization accuracy can be improved as compared with the case where the process is performed only once.

実施の形態2.
実施の形態1は、航法データの収集が全て終了したのちに自己位置を標定する後処理に適した形態である。
実施の形態2では、航法データの収集を行いながら自己位置を標定するリアルタイム処理に適した形態について説明する。
Embodiment 2. FIG.
The first embodiment is a form suitable for post-processing for locating the self-position after all the navigation data collection is completed.
In the second embodiment, a mode suitable for real-time processing for locating the self-position while collecting navigation data will be described.

図19は、実施の形態2における自己位置標定装置100の機能構成図である。
実施の形態2における自己位置標定装置100について、図19に基づいて以下に説明する。
FIG. 19 is a functional configuration diagram of the self-positioning apparatus 100 according to the second embodiment.
The self-positioning apparatus 100 according to the second embodiment will be described below based on FIG.

航法データ記憶部190には、事前に行われた予備計測により収集されたGPS予備データ群194(第1のGPSデータ群)と慣性予備データ群196(第1の慣性データ群)とオドメトリ予備データ群195とが予め記憶されているものとする。   The navigation data storage unit 190 includes a GPS preliminary data group 194 (first GPS data group), an inertia preliminary data group 196 (first inertia data group), and odometry preliminary data collected by preliminary measurement performed in advance. It is assumed that the group 195 is stored in advance.

また、航法データ記憶部190には、現在行われている本計測により収集されたGPSデータと慣性データとオドメトリデータとが随時記憶されるものとする。   In the navigation data storage unit 190, it is assumed that GPS data, inertia data, and odometry data collected by the current measurement currently performed are stored as needed.

自己位置標定装置100は、本計測の前に、予備計測により得られたGPS予備データ群194、慣性予備データ群196、オドメトリ予備データ群195を用いて1回目の航法処理(S100)を行う。
自己位置標定装置100は、1回目の航法処理(S100)で算出されたIMU・ODO誤差推定初期値を2回目の航法処理(S200)で用いる。
2回目の航法処理(S200)において、自己位置標定装置100は、本計測により得られたGPSデータ群191、慣性データ群193(第2の慣性データ群)およびオドメトリデータ群192を処理して位置、姿勢および速度を標定する。
The self-localization device 100 performs the first navigation processing (S100) using the GPS preliminary data group 194, the inertia preliminary data group 196, and the odometry preliminary data group 195 obtained by the preliminary measurement before the main measurement.
The self-localization device 100 uses the IMU / ODO error estimation initial value calculated in the first navigation process (S100) in the second navigation process (S200).
In the second navigation processing (S200), the self-positioning device 100 processes the GPS data group 191, inertia data group 193 (second inertia data group), and odometry data group 192 obtained by the main measurement to obtain a position. , Orientation and speed.

予備計測は本計測と同じ地域において本計測の直前に行うのが望ましい。本計測との条件が近いほどIMU・ODO誤差推定初期値の信頼性が高く、標定精度を向上させることができるからである。   Preliminary measurement is preferably performed immediately before the main measurement in the same area as the main measurement. This is because the closer the condition to the actual measurement is, the higher the reliability of the IMU / ODO error estimation initial value is and the more the orientation accuracy can be improved.

100 自己位置標定装置、110 横滑り特性学習部、120 GPS処理部、121 並進系二重位相差計算部、122 並進系二重位相差予測部、123 並進系二重位相差残差計算部、124 姿勢系二重位相差計算部、125 姿勢系二重位相差予測部、126 姿勢系二重位相差残差計算部、127 デザイン行列計算部、130 ODO処理部、131 速度/加速度計算部、132 速度/加速度予測部、133 速度/加速度残差計算部、140 IMU処理部、141 補正計算部、142 ストラップダウン演算部、150 カルマンフィルタ、190 航法データ記憶部、191 GPSデータ群、192 オドメトリデータ群、193 慣性データ群、194 GPS予備データ群、195 オドメトリ予備データ群、196 慣性予備データ群、200 車両、201 天板、210 主局GPS、211,212 従局GPS、220 慣性計測装置、230 オドメトリ、299 基準局GPS、911 CPU、912 バス、913 ROM、914 RAM、915 通信ボード、920 磁気ディスク装置、921 OS、923 プログラム群、924 ファイル群。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Self-localization apparatus, 110 Side slip characteristic learning part, 120 GPS processing part, 121 Translation system double phase difference calculation part, 122 Translation system double phase difference prediction part, 123 Translation system double phase difference residual calculation part, 124 Posture system double phase difference calculation unit, 125 Posture system double phase difference prediction unit, 126 Posture system double phase difference residual calculation unit, 127 Design matrix calculation unit, 130 ODO processing unit, 131 Speed / acceleration calculation unit, 132 Speed / acceleration prediction unit, 133 Speed / acceleration residual calculation unit, 140 IMU processing unit, 141 correction calculation unit, 142 strapdown calculation unit, 150 Kalman filter, 190 navigation data storage unit, 191 GPS data group, 192 odometry data group, 193 inertia data group, 194 GPS preliminary data group, 195 odometry preliminary data group, 196 Preliminary data group, 200 vehicle, 201 top plate, 210 master station GPS, 211, 212 slave station GPS, 220 inertia measurement device, 230 odometry, 299 reference station GPS, 911 CPU, 912 bus, 913 ROM, 914 RAM, 915 communication board, 920 Magnetic disk device, 921 OS, 923 program group, 924 file group.

Claims (7)

移動体が備えるGPS(Global Positioning System)受信機により異なる時刻に取得された複数のGPSデータと、前記移動体が備える慣性計測装置により異なる時刻に取得された複数の慣性データとを記憶する航法データ記憶部と、
前記航法データ記憶部に記憶された複数のGPSデータと複数の慣性データとに基づいて前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として誤差推定初期値を算出する誤差推定部と、
前記複数の慣性データのうち最初に取得された先頭慣性データを前記誤差推定部により算出された誤差推定初期値に基づいて補正する慣性データ補正部と、
前記慣性データ補正部により補正された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の標定位置を算出する慣性航法部と
を備えたことを特徴とする位置標定装置。
Navigation data for storing a plurality of GPS data acquired at different times by a GPS (Global Positioning System) receiver included in the mobile body and a plurality of inertia data acquired at different times by an inertial measurement device included in the mobile body. A storage unit;
An error estimation unit that calculates an error estimation initial value as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device based on a plurality of GPS data and a plurality of inertial data stored in the navigation data storage unit;
An inertial data correction unit that corrects initial inertial data acquired first among the plurality of inertial data based on an error estimation initial value calculated by the error estimation unit;
An inertial navigation unit that calculates an orientation position of the start time as the position of the moving body at the start time at which the start inertia data was acquired based on the start inertia data corrected by the inertia data correction unit. Position location device.
前記航法データ記憶部は、搬送波位相を含む複数のGPSデータを記憶し、
前記慣性航法部は、前記誤差推定部により誤差推定初期値が算出される前に複数の慣性データのうち最初に取得された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の参考位置を算出し、前記複数の慣性データのうち前記先頭慣性データを除く残りの慣性データ毎に、前記慣性データ補正部により補正される当該慣性データに基づいて当該慣性データが取得された当該時刻における前記移動体の位置として当該時刻の参考位置を算出し、
前記位置標定装置は、さらに、
前記慣性航法部により算出された当該時刻の参考位置と当該時刻に取得されたGPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて当該時刻における搬送波位相の残差として当該時刻の搬送波位相残差を算出する搬送波位相残差算出部を備え、
前記誤差推定部は、前記搬送波位相残差算出部により算出された当該時刻の搬送波位相残差を用いて当該時刻に対する前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として当該時刻の誤差推定値を算出し、前記複数のGPSデータのうち最後に取得された最終GPSデータの取得時刻の誤差推定値に基づいて前記誤差推定初期値を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の位置標定装置。
The navigation data storage unit stores a plurality of GPS data including a carrier phase,
The inertial navigation unit is configured to obtain the initial inertia data at the start time when the start inertia data is acquired based on the start inertia data acquired first among a plurality of inertia data before the error estimation initial value is calculated by the error estimation unit. A reference position of the start time is calculated as the position of the moving body, and the remaining inertia data excluding the start inertia data among the plurality of inertia data is calculated based on the inertia data corrected by the inertia data correction unit. Calculate the reference position of the time as the position of the moving body at the time at which the inertial data was acquired,
The position locator further comprises:
Based on the reference position of the time calculated by the inertial navigation unit and the carrier phase included in the GPS data acquired at the time, the carrier phase residual at the time is calculated as the carrier phase residual at the time A carrier phase residual calculation unit,
The error estimation unit calculates an error estimation value at the time as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device with respect to the time using the carrier phase residual at the time calculated by the carrier phase residual calculation unit. 2. The position locating apparatus according to claim 1, wherein the error estimation initial value is output based on an error estimation value of an acquisition time of the last GPS data acquired last among the plurality of GPS data.
前記搬送波位相残差算出部は、前記慣性航法部により算出された先頭時刻の標定位置と先頭時刻に取得された先頭GPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて先頭時刻の搬送波位相残差を算出し、前記複数のGPSデータのうち前記先頭GPSデータを除く残りのGPSデータ毎に、前記慣性航法部により算出される当該時刻の標定位置と当該時刻に取得された当該GPSデータに含まれる搬送波位相とに基づいて当該時刻の搬送波位相残差を算出し、
前記誤差推定部は、前記搬送波位相残差算出部により算出された当該時刻の搬送波位相残差に基づいて当該時刻の誤差推定値を算出し、
前記慣性データ補正部は、当該時刻に取得された当該慣性データの次に取得された次慣性データを前記誤差推定部により算出された当該時刻の誤差推定値に基づいて補正し、
前記慣性航法部は、前記慣性データ補正部により補正された次慣性データに基づいて次慣性データが取得された次時刻の標定位置を算出する
ことを特徴とする請求項2記載の位置標定装置。
The carrier phase residual calculation unit calculates a carrier phase residual at the start time based on the position of the start time calculated by the inertial navigation unit and the carrier phase included in the start GPS data acquired at the start time. For each of the remaining GPS data excluding the head GPS data among the plurality of GPS data, the position of the time calculated by the inertial navigation unit and the carrier phase included in the GPS data acquired at the time And calculates the carrier phase residual at that time based on
The error estimation unit calculates an error estimation value at the time based on the carrier phase residual at the time calculated by the carrier phase residual calculation unit;
The inertia data correction unit corrects the next inertia data acquired next to the inertia data acquired at the time based on the error estimated value at the time calculated by the error estimation unit,
3. The position locating apparatus according to claim 2, wherein the inertial navigation unit calculates a position at the next time when the next inertia data is acquired based on the next inertia data corrected by the inertia data correction unit.
移動体が備えるGPS(Global Positioning System)受信機により第1の時間内の異なる時刻に取得された複数のGPSデータを第1のGPSデータ群として記憶し、前記移動体が備える慣性計測装置により前記第1の時間内の異なる時刻に取得された複数の慣性データを第1の慣性データ群として記憶し、前記慣性計測装置により第2の時間内の異なる時刻に取得された複数の慣性データを第2の慣性データ群として記憶する航法データ記憶部と、
前記航法データ記憶部に記憶された第1のGPSデータ群と第1の慣性データ群とに基づいて前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として誤差推定初期値を算出する誤差推定部と、
第2の慣性データ群のうち最初に取得された先頭慣性データを前記誤差推定部により算出された誤差推定初期値に基づいて補正する慣性データ補正部と、
前記慣性データ補正部により補正された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の標定位置を算出する慣性航法部と
を備えたことを特徴とする位置標定装置。
A plurality of GPS data acquired at different times within a first time by a GPS (Global Positioning System) receiver included in the mobile object is stored as a first GPS data group, and the inertial measurement device provided in the mobile object A plurality of inertial data acquired at different times within the first time are stored as a first inertial data group, and a plurality of inertial data acquired at different times within the second time are stored in the first inertial data group. A navigation data storage unit for storing two inertial data groups;
An error estimation unit that calculates an error estimation initial value as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device based on the first GPS data group and the first inertial data group stored in the navigation data storage unit;
An inertial data correction unit that corrects the initial inertial data acquired first in the second inertial data group based on the error estimation initial value calculated by the error estimation unit;
An inertial navigation unit that calculates an orientation position of the start time as the position of the moving body at the start time at which the start inertia data was acquired based on the start inertia data corrected by the inertia data correction unit. Position location device.
移動体が備えるGPS(Global Positioning System)受信機により異なる時刻に取得された複数のGPSデータと、前記移動体が備える慣性計測装置により異なる時刻に取得された複数の慣性データとを記憶する航法データ記憶部を備える位置標定装置の位置標定方法において、
誤差推定部が、前記航法データ記憶部に記憶された複数のGPSデータと複数の慣性データとに基づいて前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として誤差推定初期値を算出し、
慣性データ補正部が、前記複数の慣性データのうち最初に取得された先頭慣性データを前記誤差推定部により算出された誤差推定初期値に基づいて補正し、
慣性航法部が、前記慣性データ補正部により補正された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の標定位置を算出する
ことを特徴とする位置標定装置の位置標定方法。
Navigation data for storing a plurality of GPS data acquired at different times by a GPS (Global Positioning System) receiver included in the mobile body and a plurality of inertia data acquired at different times by an inertial measurement device included in the mobile body. In the position locating method of the position locating device comprising a storage unit,
An error estimation unit calculates an error estimation initial value as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device based on a plurality of GPS data and a plurality of inertial data stored in the navigation data storage unit,
The inertia data correction unit corrects the first inertia data acquired first among the plurality of inertia data based on the error estimation initial value calculated by the error estimation unit,
The inertial navigation unit calculates an orientation position of the start time as the position of the moving body at the start time when the start inertia data is acquired based on the start inertia data corrected by the inertia data correction unit. A location method of the location device.
移動体が備えるGPS(Global Positioning System)受信機により第1の時間内の異なる時刻に取得された複数のGPSデータを第1のGPSデータ群として記憶し、前記移動体が備える慣性計測装置により前記第1の時間内の異なる時刻に取得された複数の慣性データを第1の慣性データ群として記憶し、前記慣性計測装置により第2の時間内の異なる時刻に取得された複数の慣性データを第2の慣性データ群として記憶する航法データ記憶部を備える位置標定装置の位置標定方法において、
誤差推定部が、前記航法データ記憶部に記憶された第1のGPSデータ群と第1の慣性データ群とに基づいて前記慣性計測装置の計測誤差の推定値として誤差推定初期値を算出し、
慣性データ補正部が、第2の慣性データ群のうち最初に取得された先頭慣性データを前記誤差推定部により算出された誤差推定初期値に基づいて補正し、
慣性航法部が、前記慣性データ補正部により補正された先頭慣性データに基づいて前記先頭慣性データが取得された先頭時刻における前記移動体の位置として先頭時刻の標定位置を算出する
ことを特徴とする位置標定装置の位置標定方法。
A plurality of GPS data acquired at different times within a first time by a GPS (Global Positioning System) receiver included in the mobile object is stored as a first GPS data group, and the inertial measurement device provided in the mobile object A plurality of inertial data acquired at different times within the first time are stored as a first inertial data group, and a plurality of inertial data acquired at different times within the second time are stored in the first inertial data group. In a position locating method of a position locating apparatus comprising a navigation data storage unit for storing as a group of inertial data of 2,
An error estimation unit calculates an error estimation initial value as an estimation value of the measurement error of the inertial measurement device based on the first GPS data group and the first inertial data group stored in the navigation data storage unit,
The inertia data correction unit corrects the initial inertia data acquired first in the second inertia data group based on the error estimation initial value calculated by the error estimation unit,
The inertial navigation unit calculates an orientation position of the start time as the position of the moving body at the start time when the start inertia data is acquired based on the start inertia data corrected by the inertia data correction unit. A location method of the location device.
請求項5または請求項6記載の位置標定方法をコンピュータに実行させる位置標定プログラム。   A position location program for causing a computer to execute the position location method according to claim 5 or 6.
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