JP2013245950A - 移動体位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明では、移動体の現在位置を正確に把握することができる移動体位置検出方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る移動体位置検出方法は、移動体(列車1)が取得した位置情報を、移動体の現在位置として決定する。次に、移動体からの撮像により、画像データを取得する。次に、画像データと、移動体が保持している所定のデータとを利用して、決定した現在位置に対して更新を実施する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明に係る移動体位置検出方法は、移動体(列車1)が取得した位置情報を、移動体の現在位置として決定する。次に、移動体からの撮像により、画像データを取得する。次に、画像データと、移動体が保持している所定のデータとを利用して、決定した現在位置に対して更新を実施する。
【選択図】図2
Description
本発明は、たとえばGPSなどにより移動体の位置を現在位置として検出し、さらに、たとえばGPS非受信状態時に検出された現在位置に対して更新(補正)を行う、移動体位置検出方法に関するものである。
従来では、列車に設置されている速度発電機から入力されるパルスを検出し、パルス数から実車輪径を逆算することでキロ程を算出し、これにより、列車の位置を検出している。
しかし、実車輪径は、気温等で大きさが変化することや空転等の問題があり、キロ程の精度が低い。この改善策として、GPS(Global Positioning System)を用いて位置検出を行い、ある特定の音声パターンを認識し該当箇所の位置を特定する方式がある(例えば、特許文献1参照)。また、位置補正(現在位置情報の更新)として、従来の車軸回転数に基づくものや速度発電機を利用した走行距離に基づくものを実施している(例えば、特許文献2参照)。
従来の列車位置検出方法は複数あるが、主にキロ程を用いたシステムでは、実車輪径から算出している。そのため、車輪の空転等により正確な位置検出が出来ないという問題があった。
また、キロ程を用いないシステムとして、所定の箇所を通過したことを検知する仕組みを利用する検出方法ものもある。しかしながら、当該検出方法では、列車がある区間に存在することは検知できるが、区間の範囲が広く1つの区間内のどこに列車が存在するかを決定できないという問題がある(つまり、正確な位置検出ができない)。
そこで、本発明では、移動体の現在位置を正確に把握することができる移動体位置検出方法を、提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る移動体位置検出方法は、移動体の位置を、当該移動体において検出する移動体位置検出方法であって、(A)前記移動体が取得した位置情報を、前記移動体の現在位置として決定するステップと、(B)前記移動体からの撮像により、画像データを取得するステップと、(C)前記画像データと、前記移動体が保持している所定のデータとを利用して、前記ステップ(A)で決定した前記現在位置に対して更新を実施するステップとを、備えている。
本発明に係る移動体位置検出方法では、(A)前記移動体が取得した位置情報を、前記移動体の現在位置として決定するステップと、(B)前記移動体からの撮像により、画像データを取得するステップと、(C)前記画像データと、前記移動体が保持している所定のデータとを利用して、前記ステップ(A)で決定した前記現在位置に対して更新を実施するステップとを、備えている。
したがって、GPS非受信状態等により位置情報を取得できない場合であっても、移動体が保持している現在位置の情報に対する上記更新処理により、移動体の現在位置を常に正確に把握することができる。
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
<実施の形態1>
図1は、本実施の形態に係る移動体位置検出方法が実施されるシステム全体の構成を示す図である。
図1は、本実施の形態に係る移動体位置検出方法が実施されるシステム全体の構成を示す図である。
図1において、移動体として列車1がレール上を走行している。基地局2は、列車1との間での無線通信を行う。地上装置3は、各地において配置されている各基地局2の無線通信を統括している。列車1において検出した自身の現在位置を示す現在位置データは、列車1から送信され、基地局2および地上装置3を介して、地上外部装置4により受信され、当該地上外部装置4において列車1の現在位置が把握される。また、地上外部装置4では、当該列車の現在位置データを利用して、各種サービスの提供を行う。たとえば、地上外部装置4では、列車1に対して音声や各種データ伝送サービスを行う。
図2は、図1に示した列車1のより具体的な構成を示した図である。
図2に示すように、列車1には、GPS受信機専用アンテナ11が配設されている。また、列車11には、GPS受信機専用アンテナ11を介してGPS信号(位置情報)を受信するGPS受信機12が設置されている。また、列車1の進行方向となる前方には、レールおよび列車が通過する背景を撮像することができるカメラ16が設置されている。また、列車1には、カメラ16で撮像した画像データを認識する画像認識部13も設置されている。
また、列車1には、基地局2とで間における無線通信を行う列車無線部14が搭載されている。ここで、列車無線部14では、自車の現在位置の検出、検出した現在位置に対する更新(補正)も行っている。なお、列車1には、地図データ15が予め搭載されており、列車無線部14が現在位置を検出・更新(補正)する際には、当該地図データ15が参照される。
ここで、地図データ15は、升目状に複数のエリア毎に細分化されており、各エリア毎に、識別番号が付与されている。また、地図データの各エリアにおいては、レールを含む通常の地図情報に加えて、当該レールの継ぎ目に関する情報(当該エリアに存するレールにおける、レール継ぎ目の数など)、当該エリアに含まれる背景画像データ、当該エリアに存する各駅に関する情報(駅名など)が、記録されている。
また、列車1には、自車において検出・更新(補正した)現在位置データを、基地局2に対して無線送信する、送受信用アンテナ17も配設されている。
次に、図3に示すフローチャートを用いて、列車1におけるGPSを利用した現在位置の検出動作について説明する。ここで、図3に示す一連の動作は、列車1において定期的に実行されている。
図3において、列車1は、GPS受信機専用アンテナ11を介して、GPS受信機12において、現在の列車1の位置情報(緯度・経度情報)を受信する。そして、列車無線部14は、GPS受信機12から当該受信した位置情報を取得する(ステップS1)。
次に、列車無線部14は、ステップS1で取得した位置情報が、列車無線部14が保持している地図データ15上の範囲に存在するか否かを判断する(ステップS2)。
ステップS1で取得した位置情報が地図データ15上の範囲に存在しないと判断した場合には(ステップS1で「No」)、ステップS1動作が再度実施される。
他方、ステップS1で取得した位置情報が地図データ15上の範囲に存在すると判断した場合には(ステップS1で「Yes」)、列車無線部14は、ステップS1で取得した位置情報が属する、細分化された地図データ15のエリアを特定し、当該特定したエリアに対して付与されている識別番号を取得する(ステップS3)。
さらに、ステップS1で取得した位置情報に基づいて、列車無線部14は、地図データ15から列車1の現在の位置(つまり、地図データ15の細分化されたエリアの内、ステップS3で特定されたエリア)を検出し、当該検出したエリアを、現在位置として確定する(ステップS4)。つまり、列車無線部14は、地図データ15で細分化されたエリアを単位として、所定の各エリアを、現在位置として確定する。
そして、列車無線部14は、ステップS4で確定されたエリアを、現在位置として保持する(ステップS4)。
図3に示した動作では、GPS受信機12において、列車1の位置情報が取得されることが前提となっている。ところが、GPS受信機12が正常に位置情報を受信できない状況も想定される(例えば、トンネル内や高い遮蔽物に囲まれた場所を、列車1が走行する場合)。GPS受信機12が正常に位置情報を受信できない状況では、列車1において現在位置の更新が正常に出来ず、最後に確定した現在位置を保持し続けることになる。よって、GPS受信機12が正常に位置情報を受信できない状況においても、列車12の現在位置を更新(補正)することが必要となる。
GPS非受信状態の場合において現在位置を更新(補正)するために、列車1では、図4のフローチャートに示す現在位置補正処理が実施される。ここで、図4の動作は、図3の動作と並行して列車1において実施される。
図4において、カメラ16は、列車1の前方の景色(レールおよびレールの継ぎ目も含む)を撮影する。ここで、カメラ16は、定期的に撮影を実施している。そして、画像認識部13は、カメラ16で撮像した画像データを取得する(ステップS11)。
次に、画像認識部13は、ステップS11で取得した画像データに含まれる画像の判別を行う(ステップS12)。
画像認識部13が、ステップS11で取得した画像データにおいて、当該画像認識部13に登録されているレール継ぎ目画像データと同一の継ぎ目画像が含まれていると判断したとする。当該場合には(ステップS12で「レールの継ぎ目」)、画像認識部13は、列車無線部14に対して、列車1が走行するレールにおいて継ぎ目を通過したイベントを、通知する(ステップS13)。
次に、列車無線部14は、ステップS13で受信した通知を受けて、「継ぎ目カウント数」を「1」カウントアップする(ステップS14)。
ところで、図3のステップ3,4の処理により、列車無線部14において、最新の現在位置が確定・保持されている。ここで、列車無線部14では、今、現在位置として、地図データ15内のエリアAが、当該エリアAを識別する識別番号と共に保持されているとする。つまり、列車無線部14が保持している最新の現在位置は、「エリアA」であるとする。
そこで、次に、列車無線部14は、現在位置であるエリアAに含まれる、列車1が走行しているレールにおける継ぎ目合計数と、ステップS14によりカウントされた「継ぎ目カウント数」との大小関係を判断する(ステップS15)。
なお、地図データ15における細分化されたエリアのうち、現在位置であると確定・保持されているエリアにおいて、列車1が走行しているレールに配設されている継ぎ目合計数を、「現在位置エリア内合計継ぎ目数」と称する。したがって、地図データ15には、細分化された各エリア毎の各レール毎に、「現在位置エリア内合計継ぎ目数」がデータとして、設定されている。
ここで、エリアA内における列車1が走行しているレールには、合計3個のレールの継ぎ目が配設されているとする。そうすると、今の場合、「現在位置エリア内合計継ぎ目数」=3である。
ステップS14におけるカウントにより「継ぎ目カウント数」が「1」または「2」または「3」であるとする。当該場合には、「現在位置エリア内合計継ぎ目数」よりも、「継ぎ目カウント数」が大きくない(ステップS15で「No」)。そこで、ステップS11で取得した画像データに対する図4に示す一連の処理を、終了する。つまり、列車無線部14が保持している現在位置に対する更新(補正9)を行わず、列車無線部14は現在の現在位置情報の保持を維持する。
その後、カメラ16により新たに撮影された画像データに対して、図4のステップS11からの処理を再度実施する。ここで、直前の「継ぎ目カウント数」は、列車無線部14において保持されている。
他方、ステップS14におけるカウントにより、「継ぎ目カウント数」が「4」であるとする。当該場合には、「現在位置エリア内合計継ぎ目数=3」よりも、「継ぎ目カウント数=4」が大きくなっている(ステップS15で「Yes」)。この場合には、列車無線部14は、列車1の現在位置が変更されたと判断する。そして、列車無線部14は、保持している現在位置情報及び列車1の進行方向の情報を元に、現在保持している現在位置に対して更新(補正)を実施し、新たな現在位置を確定する(ステップS16、ステップS18)。具体的な、新たな現在位置の確定動作は、以下の通りである。
まず、列車無線部14は、現在位置として保持しているエリアにおいて、列車1の進行方向に隣接している、地図データ15内の細分化されたエリアを検索する(ステップS16)。
たとえば、地図データ15において、現在位置であるエリアAに対して、列車1の進行方向には、細分化されたエリアBが隣接しているとする。この場合には、列車無線部14は、ステップS16において、エリアBを検索することになる。
さらに、列車無線部14は、「継ぎ目カウント数」を「1」に変更する(ステップS17)。上記例では、ステップS17において、列車無線部14は、「継ぎ目カウント数」を、「4」から「1」に変更する。
そして、列車無線部14は、ステップS16で検索したエリアを、現在位置として確定する(ステップS18)。また、列車無線部14は、ステップS16で検索したエリアに対して付与されている識別番号を取得する(ステップS18)。さらに、列車無線部14は、前記確定されたエリアを、現在位置として保持し、前記確定されたエリアに対して付与されている識別番号も保持する(ステップS18)。上記例では、エリアBが、現在位置として確定・保持され、エリアBに対して付与されている識別番号が取得・保持される。
つまり、上記例では、ステップS16からステップS18までの処理により、エリアAに変わってエリアBが、新たな現在位置として、列車無線部14において確定・保持される。
上記では、ステップS12において、ステップS11で取得した画像データにおいて、画像認識部13に登録されているレール継ぎ目画像データと同一の継ぎ目画像が含まれていると、判断された場合について動作を説明した。
さて、ステップS12において、画像認識部13が、ステップS11で取得した画像データから、「レールの継ぎ目」でなく、「駅名」を認識したとする。当該場合には(ステップS12で「駅」)、画像認識部13は、列車無線部14に対して、認識した「駅名」を通知する(ステップS21)。
次に、列車無線部14は、駅名と、列車1の進行方向の情報とを元に、地図データから継ぎ目カウント数を取得する(ステップS22)。具体的に、列車無線部14は、地図データから、ステップS21で受信した「駅名」を含む細分化されたエリアを検出する。そして、列車無線部14は、当該検出したエリアにおいて、列車1が走行しているレールと特定する。さらに、列車無線部14は、当該レールにおける列車1の進行方向から、前記で検出したエリアにおいて、そして当該エリア内の前記特定したレールにおいて、列車1が幾つの「継ぎ目」を通過したかを検出する。したがって、地図データには、継ぎ目に関する情報や駅名に関する情報等も設定されている。
次に、列車無線部14は、ステップS22で検出した「継ぎ目」数となるように、継ぎ目のカウント値を更新する(ステップS23)。たとえば、ステップS22において、検出したエリアがエリアBであり、当該エリアB内の列車1が走行しているレールにおいて、当該列車1が2つの「継ぎ目」を通過したと、列車無線部14が判断したとする。当該場合には、列車無線部14は、ステップS23において、継ぎ目カウント数を「2」に更新する。
次に、列車無線部14は、ステップS22で検出したエリア(ステップS21で受信した駅名を含む、地図データの細分化されたエリア)を、現在位置として更新する(ステップS24)。
具体的に、列車無線部14は、ステップS22で検索したエリアに対して付与されている識別番号を取得する(ステップS24)。さらに、列車無線部14は、ステップS22で検出されたエリアを、現在位置として保持し、当該検出されたエリアに対して付与されている識別番号も保持する(ステップS24)。そして、列車無線部14は、ステップS22で検出したエリアを、現在位置として新たに確定する(ステップS18)。
上記例では、エリアBが、現在位置として確定・保持され、エリアBに対して付与されている識別番号が取得・保持される。つまり、上記例では、ステップS21からステップS24、およびステップS18までの処理により、エリアAに変わってエリアBが、新たな現在位置として、列車無線部14において確定・保持される。
なお、ステップS23で更新された継ぎ目のカウント値は、次回以降の図4のフローにおいて、継続的に使用される。
以上のように、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、列車1に搭載したGPS受信機12より、緯度・経度情報(位置情報)を取得し、保持している地図データを用いて現在位置情報に変換することにより、車輪の空転等による現在位置に対する誤差を少なくすることが可能となる。
また、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、走行中に列車1から撮像した画像データと地図データとを用いて、確定・保持されていた現在位置に対する更新(補正)処理を実施している。したがって、GPS非受信状態であっても、列車1の正しい現在位置の特定を行うことが可能となる。なお、常時GPS非受信状態の場合でも、上記補正処理により正確な現在位置の特定が可能である。よって、現在位置に適した音声や各種データ伝送サービスを各列車1に対して正確に実施することができ、通常業務の効率化が見込まれる。
また、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、撮像された画像データから駅名を取得し、現在位置を更新している。よって、車庫に在線している列車1が始発駅へ到着した際に、自動で位置補正を実施することが可能となる。
<実施の形態2>
実施の形態1では、画像認識部13において認識されたレールの継ぎ目を含む画像データを用いて、現在位置の更新(補正)を行った。ところが、長いもので、200m以上のレールが存在することもあり、レールの継ぎ目を含む画像データを利用した現在位置の補正が、適宜実施できないこともある。
実施の形態1では、画像認識部13において認識されたレールの継ぎ目を含む画像データを用いて、現在位置の更新(補正)を行った。ところが、長いもので、200m以上のレールが存在することもあり、レールの継ぎ目を含む画像データを利用した現在位置の補正が、適宜実施できないこともある。
例えば、長い直線のトンネルにおいて、GPS非受信中であるにも関わらず、レールの継ぎ目が長い距離渡って存在しないため、現在位置の補正ができないということを回避するために、本実施の形態を提供する。
本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、画像データに含まれるレールの継ぎ目ではなく、画像データに含まれる列車走行時の景色(背景)を利用して、列車の現在位置の更新(補正)を実施する。図5は、本実施の形態に係る列車1の構成を示すブロック図である。
図5に示すように、列車1に搭載されている画像認識部13内部には、背景画像データ群20が保有されている。背景画像データ群20は、背景画像データと位置データとがカップリングされた状態(カップリングデータと称する)で、複数のカップリングデータにより構成されている。
ここで、背景画像データは複数であり、各背景画像データは、列車1が走行する経路における、ある位置における背景を表す画像データである。また、位置データは、カップリング対象である背景画像データにおいて示される背景が存在する位置、を表す情報である。
また、本実施の形態に係る画像認識部13では、カメラ16から取得した画像データを、背景画像データ群20内の背景画像データと比較する。さらに、当該画像認識部13では、前記画像データと一致する背景画像データ群20内の背景画像データの更新も実施する。
本実施の形態に係る移動体位置検出方法の動作(現在位置に対する更新(補正)の動作)を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
図6において、カメラ16は、列車1の前方の景色を撮影する。ここで、カメラ16は、定期的に撮影を実施している。そして、画像認識部13は、カメラ16で撮像した画像データを取得する(ステップS11)。当該画像データには、走行中の列車1が通過している背景が画像として含まれている。
次に、画像認識部13は、ステップS11で取得した画像データに含まれている背景と一致する背景画像データを、背景画像データ群20内において検索する(ステップS31)。次に、画像認識部13は、検索した背景画像データとカップリングされている位置データを取得する(ステップS32)。次に、画像認識部13は、ステップS32で取得した位置データを、列車無線部14に対して送信する(ステップS33)。
次に、画像認識部13は、ステップS31で検索した背景画像データに対して、ステップS11で取得した画像データを用いて上書きを行う(ステップS34)。次に、列車無線部14は、現在、確定・保持している現在位置に対して、ステップS33により受信した位置データを用いて、更新・補正処理を実施する(ステップS35)。
上記図6に示す一連の動作を、例を挙げて詳細に説明する。
たとえば、列車1が位置L1に存するときに、ステップS11によりカメラ16が背景を撮像し、画像認識部13が当該位置L1の背景を含む画像データG1を取得したとする。
当該場合には、ステップS31において画像認識部13は、画像データG1に含まれている位置L1の背景と一致する背景画像データを、背景画像データ群20から検索する。そうすると、当該例の場合には、画像認識部13は、位置L1を示す位置データDL1とカップリングされている背景画像データBG1を、背景画像データ群20から検索することになる。そして、ステップS32では、画像認識部13は、背景画像データBG1に対してカップリングされている位置データDL1を取得する。さらに、ステップS33では、画像認識部13は、位置データDL1を列車無線部14に送信する。
また、画像認識部13は、ステップS34において、背景画像データBG1を画像データG1に更新する(上書き処理)。当該データの更新処理により、背景画像データ群20において、位置データDL1とカップリングされる背景画像データは、画像データG1となる。一方、ステップS35において、列車無線部14は、現在、確定・保持している現在位置に対して、位置データDL1を用いて更新(補正)する。これにより、列車無線部14において、現在位置として、位置データDL1で示される位置(エリア)が確定され、保持される(新しい現在位置は、位置データDL1で示される位置(エリア)となる)。
以上のように、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、GPS非受信中であるにも関わらず、レールの継ぎ目が長い距離渡って存在しないため、現在位置の補正ができないということを回避できる。
なお、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、レールの継ぎ目ではなく、走行する際の景色を利用して現在位置の補正を行っている。したがって、本実施の形態に係る移動体位置検出方法は、レールを用いない懸垂型モノレールでも利用可能である。
また、図6にて示した動作では、背景画像データと走行中に撮像した画像データとを比較することで、現在位置に対する更新(補正)処理を実施している。ここで、列車1が走行する経路の周辺において、新たな建造物の建設等により、画像認識部13が保持している背景画像データを長期間更新していないと、ステップS31の処理が正常に実施できない事態が発生し得る。
そこで、本実施の形態に係る移動体位置検出方法では、上記事態の発生を回避するために、ステップS34にて、撮像により得られた画像データを利用した背景画像データの更新を随時行っており、景色の変化に対する背景画像データの自動更新が可能となる。これにより、背景画像データ群20内における各背景画像データのメンテナンスの効率化を図ることができる。
なお、上記では、カメラ16により撮像された画像データにおいて、レールの継ぎ目が現れないケースについて言及した。しかし、列車1が正常に走行するレール上には、外部から撮像可能に継ぎ目が配設されているので、画像データにレールの継ぎ目が現れないケースは、非常に稀なケースである。
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 列車、2 基地局、3 地上装置、4 地上外部装置、11 GPS受信機専用アンテナ、12 GPS受信機、13 画像認識部、14 列車無線部、15 地図データ、16 カメラ、17 送受信用アンテナ、20 背景画像データ群。
Claims (5)
- 移動体の位置を、当該移動体において検出する移動体位置検出方法であって、
(A)前記移動体が取得した位置情報を、前記移動体の現在位置として決定するステップと、
(B)前記移動体からの撮像により、画像データを取得するステップと、
(C)前記画像データと、前記移動体が保持している所定のデータとを利用して、前記ステップ(A)で決定した前記現在位置に対して更新を実施するステップとを、備えている、
ことを特徴とする移動体位置検出方法。 - 前記画像データは、
前記移動体が走行するレールの継ぎ目を示すデータであり、
前記所定のデータは、
前記移動体が走行するレールの継ぎ目に関する情報を含む地図データであり、
前記ステップ(C)は、
前記画像データから、前記移動体が通過した継ぎ目の数をカウントし、当該カウントの結果と前記地図データとを用いて、前記現在位置に対する更新を実施する、
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体位置検出方法。 - 前記画像データは、
駅名を含むデータであり、
前記所定のデータは、
駅名に関する情報を含む地図データであり、
前記ステップ(C)は、
前記画像データから得られる前記駅名と前記地図データとを用いて、前記現在位置に対する更新を実施する、
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体位置検出方法。 - 前記画像データは、
前記移動体外の背景を含むデータであり、
前記所定のデータは、
背景画像データと位置データとを含む背景画像データ群であり、
前記ステップ(C)は、
前記画像データと前記背景画像データ群とを用いて、前記現在位置に対する更新を実施する、
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体位置検出方法。 - (D)前記背景画像データに対して、前記画像データにより上書きを行うステップを、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項4に記載の移動体位置検出方法。
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