JP2012225769A

JP2012225769A - 位置測位システム

Info

Publication number: JP2012225769A
Application number: JP2011093604A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shimizu; 秀章清水; Shintaro Hatsumoto; 慎太郎初本; Norihisa Yanagihara; 徳久柳原
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-11-15

Abstract

【課題】２つ以上のＧＰＳセンサを用いて、位置測位精度を向上することができる位置測位システムを提供することを目的とする。
【解決手段】ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナのうち対応するアンテナからのＧＰＳ衛星信号を受信し、位置情報及びＤＯＰ値を出力する複数のＧＰＳ衛星信号処理部と、複数のＧＰＳ衛星信号処理部のうち、最も小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力する位置情報出力部と、を備えたことを特徴とする位置測位システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置測位システムに関する。

本技術分野の背景技術として、特開平５−１８７７１号公報（特許文献１）がある。この公報には、「ＧＰＳ（Global Positioning System ）レシーバを用いたＧＰＳナビゲーションシステムの測位精度を向上し、より正確なナビゲーションを行うために、ＧＰＳ測位用電波により第１位置データＰ1を出力するＧＰＳ測位手段１０１と、測位センサの出力により第２位置データＰ2 を出力する自立型測位手段１０２と、前回と今回の第１位置データの差が第１所定値以内か判別する第１位置データ比較判別手段１０３と、今回の第１位置データのＰＤＯＰ値が第２所定値以下かを判別するＰＤＯＰ値判別手段１０４と、今回の第１、第２位置データＰ1 、Ｐ2 が示す現在位置の距離差が第３所定値以上かを判別する距離差判別手段１０５と、前回と今回の第１位置データの差が第１所定値以内、前記ＰＤＯＰ値が第２所定値以下、かつ、距離差が第３所定値以上のとき第１位置データＰ1 を現在位置データＤPOS として出力する切換手段１０６と、を備える。」と記載されている（要約参照）。

特開平５−１８７７１号公報

一般的にＧＰＳセンサの測位データには誤差がある。その誤差は使用環境によってＧＰＳ衛星からの電波の反射や遮蔽といった様々な要因で大きくなる場合がある。
例えば、前記特許文献１では、ＧＰＳセンサと自立センサとを併用し、測位精度を向上させるナビゲーションシステムが記載されている。しかし、特許文献１のナビゲーションシステムでは車両にあらかじめ搭載されているセンサ（例えば、地磁気センサ、ガスレートジャイロ等の方位センサやクランクシャフトの回転数等を検地する速度センサなど。）を使用する必要があり、移動体に設置されている自立センサから情報が取れないシステムにおいては、測位精度を向上させることは困難である場合が多い。

そこで、本発明の目的は、２つ以上のＧＰＳセンサを用いて、位置測位精度を向上することができる位置測位システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナのうち対応するアンテナからのＧＰＳ衛星信号を受信し、位置情報及びＤＯＰ値を出力する複数のＧＰＳ衛星信号処理部と、複数のＧＰＳ衛星信号処理部のうち、最も小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力する位置情報出力部と、を備えたことを特徴とする位置測位システムである。

本発明によれば、２つ以上のＧＰＳセンサを用いて、位置測位精度を向上することができる位置測位システムを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施例の構成概略図の例である。本実施例を適用するシステムの機器構成図の例である。本実施例を適用するシステム図を示す例である。本実施例の処理を説明するフローチャートの例である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、２台のＧＰＳセンサを利用し誤差を低減した位置情報を算出する位置測位システムについて説明する。
図１は、本実施例の位置測位システムの構成を説明するための図である。位置測位システムの位置測位の対象は位置算出対象物１００である。図１に示すように、本実施例の位置測位システムは、この位置算出対象物１００を対象として利用されるものであり、位置ＧＰＳアンテナ２１１・２１２と、このＧＰＳアンテナが受信するＧＰＳ衛星信号を受信して処理する図示しないＧＰＳセンサ２０１・２０２を備えている。ＡはＧＰＳアンテナ間の距離を示す。

図２は、本実施例の位置測位システムのシステム構成の例を示す図である。ＧＰＳアンテナ２１１・２１２はそれぞれＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する。ＧＰＳアンテナが受信したＧＰＳ衛星信号はそれぞれＧＰＳセンサ２０１・２０２に送られて処理される。このＧＰＳセンサにおいてＧＰＳ衛星信号が処理されることにより、測位データが得られる。この測位データには、ＧＰＳアンテナの位置を示す位置情報や、ＧＰＳアンテナの速度を示す速度情報、あるいはＧＰＳアンテナの進行角の情報が得られる。

さらに測位データには、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値が含まれている。一般的にＧＰＳ衛星信号による位置測位の精度は、ＧＰＳ衛星の配置状態に大きく影響し、例えば、４つのＧＰＳ衛星がほとんど同じ方向にあると精度は劣化し、平均的に広がって配置されていると向上する。この各ＧＰＳ衛星の配置を示す値がＤＯＰ値であり、ＤＯＰ値が低い程、位置測位の精度は高く、ＤＯＰ値が大きくなると、位置測位精度は低くなる。ＤＯＰ値が１〜５程度であれば、測位は可能であるが、ＤＯＰ値が１０を超えると測位の精度はかなり落ちるものである。

本実施例の位置測位システムにおいては、ＧＰＳセンサ２０１・２０２において処理されて出力された信号、すなわち上記した測位データの信号を演算部３０１において受信して図４に示すフローチャートの処理を行う。なお、図２に図示されていないが、演算部３０１で算出した位置情報を表示する表示部を備えていてもよい。

図３は、本実施例の位置測位システムを適用例を説明するための図である。ＧＰＳアンテナ２１１からのＧＰＳ衛星信号は図示しないＧＰＳセンサ２０１により処理されて測位データ２２１を出力し、同様にＧＰＳアンテナ２１２からのＧＰＳ衛星信号は図示しないＧＰＳセンサ２０２により処理されて測位データ２２２を出力する。ＧＰＳ衛星からの電波の反射や遮蔽などの原因により、測位データ２２１が示すような実際のＧＰＳアンテナの位置情報と測位データに基づく位置情報とに大きな誤差が生じることがある。一方で測位データ２１２から求まる位置情報はＧＰＳアンテナの位置情報をおよそ正確に示している。このように本実施例では、ＧＰＳセンサを２台使用することで、自立センサや固定基準局を必要としない普及型の単独測位方式において、測位データよりアンテナ間距離と進行角を監視し処理することにより誤差を低減した位置算出システムを提供する。

本実施例においては、測位データ２２１のように、測位データに基づく位置情報に正確な位置情報との大きな誤差が生じた場合であっても実際の位置情報に近い正確な位置測位を行うために、２つのＧＰＳアンテナ２１１・２１２、及び、ＧＰＳセンサ２０１・２０１を備え、これらを用いて位置測位を行うものである。すなわち、図２の演算部３０１により図４に示すフローチャートの処理を行い、より正確な位置測位を行う。

図４は、演算部３０１の処理フローを説明するための図である。演算部３０１はＧＰＳセンサ２０１・２０２からそれぞれ測位データ２２１・２２２を受信して以下に説明する処理を行うことで、算出した位置情報を出力する。演算部３０１により位置情報の算出を開始すると、まずＳ０１で速度判定部によりＧＰＳアンテナが移動しているか否かを判断する。この判断はＧＰＳアンテナ２１１・２１２の何れの測位データ２２１・２２２に基づいて行ってもよい。

処理ステップＳ０１で移動していると判断した場合には、処理ステップＳ０３でアンテナ間距離判定部により、ＧＰＳアンテナ２１１と２１２との間のアンテナ間距離αを算出する。アンテナ間距離判定部は測位データ２２１と２２２の位置情報からアンテナ間距離αを算出し、さらに設置実距離Ａと比較し、どちらが大きいか判断する。設置実距離Ａ＞算出距離αの場合には、処理ステップＳ０７へ移行する。処理ステップＳ０７では、進行角判定部により測位データ２２１・２２２のそれぞれから求まる進行角差βを算出し、この進行角差βが予め設定された規定値内かどうか判断する。

処理ステップＳ０７おいて進行角β＜規定値の場合には、２台のＧＰＳアンテナ２１１と２１２が同じ方向へ移動していることを判別することができ、これにより、それぞれの測位データに大きな誤差がないことを判別することができ。この場合には、演算部３０１は処理ステップＳ１０に移行して測位データ２２１と２２２からそれぞれ求まる位置情報の中間点（平均値）を算出して出力する。この処理ステップＳ１０より、２台のＧＰＳセンサの測位データ２２１と２２２に含まれるそれぞれの誤差量を低減させ、より測位精度の良好な位置情報を算出することが可能となる。

一方で、処理ステップＳ０７で、算出した進行角β＞規定値の場合にはそれぞれのＧＰＳアンテナ２１１・２１２が異なる方向に進んでいることが分かるため、一方の測位データに大きな誤差があることと判断できる。この場合には、処理ステップＳ１１へ移行し、ＧＰＳセンサ２０１と２０２から得られる測位データ２２１と２２２のＤＯＰ値を比較する。ＤＯＰ値の低い測位データの方が測位精度が高いため、処理ステップＳ１１ではＤＯＰ値の低い測位データを選択して、この測位データから求まる位置情報として算出し出力する。この処理ステップＳ１１より、一方の測位データに大きな誤差が生じた場合であっても測位精度の良好なデータを利用することで位置測位精度を向上することが可能となる。

また、処理ステップＳ０３へ戻り、アンテナ間距離判定部により設置実距離Ａ＜算出距離αと判断した場合には、処理ステップＳ０６へ移行する。この場合にも同様に一方の測位データに大きな誤差があることが考えられるため、処理ステップＳ０６において処理ステップＳ１１と同様にＤＯＰ値の低い測位データを選択して、この測位データから求まる位置情報を算出結果として出力する。これにより一方の測位データに大きな誤差が生じた場合であっても、測位精度を向上することが可能となる。

また、処理ステップＳ０１へ戻り、位置算出対象物が静止している場合、処理ステップＳ０２へ移行する。処理ステップＳ０２は、処理内容は上記の処理ステップＳ１１と同様となる。

以上に説明したように、本実施例の位置測位システムは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する複数のアンテナ（２１１・２１２）と、複数のアンテナのうち対応するアンテナからのＧＰＳ衛星信号を受信し、位置情報及びＤＯＰ値を出力する複数のＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）と、複数のＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）のうち、最も小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力する位置情報出力部（３０１）と、を備えたことを特徴とするものである。またこの場合において以下の態様であることが望ましい。
（１）位置情報出力部（３０１）は、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の差が設定距離以上であった場合に、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）のうち小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力すること。
（２）位置情報出力部（３０１）は、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の差が設定距離より低い場合に、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の平均値を出力すること。
（３）複数のＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）は、対応するアンテナにより受信されたＧＰＳ衛星信号に基づいて算出した進行角を出力し、位置情報出力部（３０１）は、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の差が設定距離より低い場合で、かつ、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される進行角の差が設定角より低い場合に、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の平均値を出力すること。
（４）位置情報出力部（３０１）は、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される位置情報の差が前記設定距離より低い場合で、かつ、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）から出力される進行角の差が前記設定角以上の場合に、２つのＧＰＳ衛星信号処理部（２０１・２０２）のうち小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力すること。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００位置算出対象物
２０１、２０２ＧＰＳセンサ
２１１、２１２ＧＰＳアンテナ
２２１、２２２ＧＰＳ測位データ
２３１位置算出結果
３０１演算部
Ａアンテナ設置間距離
α アンテナ算出距離
Ｓ０１〜Ｓ１３処理ステップ

Claims

ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する複数のアンテナと、
該複数のアンテナのうち対応するアンテナからのＧＰＳ衛星信号を受信し、位置情報及びＤＯＰ値を出力する複数のＧＰＳ衛星信号処理部と、
該複数のＧＰＳ衛星信号処理部のうち、最も小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力する位置情報出力部と、
を備えたことを特徴とする位置測位システム。
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する２つのアンテナと、
該２つのアンテナのうち対応するアンテナからのＧＰＳ衛星信号を受信し、位置情報及びＤＯＰ値を出力する２つのＧＰＳ衛星信号処理部と、
該２つのＧＰＳ衛星信号処理部のうち、小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力する位置情報出力部と、
を備えたことを特徴とする位置測位システム。
請求項２に記載の位置測位システムにおいて、
前記位置情報出力部は、
前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の差が設定距離以上であった場合に、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部のうち小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力することを特徴とする位置測位システム。
請求項３に記載の位置測位システムにおいて、
前記位置情報出力部は、
前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の差が前記設定距離より低い場合に、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の平均値を出力することを特徴とする位置測位システム。
請求項２に記載の位置測位システムにおいて、
前記複数のＧＰＳ衛星信号処理部は、
対応するアンテナにより受信されたＧＰＳ衛星信号に基づいて算出した進行角を出力し、
前記位置情報出力部は、
前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の差が設定距離より低い場合で、かつ、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される進行角の差が設定角より低い場合に、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の平均値を出力することを特徴とする位置測位システム。
請求項５に記載の位置測位システムにおいて、
前記位置情報出力部は、
前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される位置情報の差が前記設定距離より低い場合で、かつ、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部から出力される進行角の差が前記設定角以上の場合に、前記２つのＧＰＳ衛星信号処理部のうち小さいＤＯＰ値を出力するＧＰＳ衛星信号処理部から出力された位置情報を出力することを特徴とする位置測位システム。