JP2015169505A

JP2015169505A - 歩行者用誘導装置

Info

Publication number: JP2015169505A
Application number: JP2014043659A
Authority: JP
Inventors: 一希原口; Kazuki Haraguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-28

Abstract

【課題】高精度に歩行者の位置を測定することで、交通インフラにコストをかけることなく歩行者を安全に目的地まで誘導する。【解決手段】この発明に係る歩行者用誘導は、準天頂衛星が送出する電波を受信して前記準天頂衛星から測位情報と補正情報を取得する受信部と、前記測位情報と前記補正情報を用いて自己位置を測位する測位部と、前記測位部で測位した自己位置の位置精度を評価する測位結果評価部と、道路の情報を記憶する道路情報記憶部と、目的地を入力する入力部と、前記道路情報記憶部に記憶された道路の情報を用いて、前記自己位置から前記目的地までの経路を抽出するナビゲーション部と、前記ナビゲーション部で抽出した目的地までの経路と前記測位結果評価部で評価した前記自己位置の位置精度を表示する表示部とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、歩行者を安全に目的地まで誘導する誘導装置に関するものである。

歩行者、特に視覚に障害をもつ人が一人で外出するためには、インフラ（点字ブロック、盲導鈴など）が整備されていることや、外出のための補助（盲導犬、誘導装置）が必要である。
従来、ブロック上に設けられた情報伝達用突起部と音または音声により視覚障害者を確実に誘導することができる歩行誘導装置に関する技術や、視覚障害者の歩行を安全に誘導するための視覚障害者誘導装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００５−２３２９２３号公報特開平１１−２５３４８１号公報特開２０１１−１１２５７６号公報ＷＯ２０１２/１１４６２０号公報

従来、点字ブロック等のインフラは主要な道路等に整備されているものの、交通量が多い道に整備されていることが多く、視覚障害者としては危険な場所であることが多い。また細街路には整備されていないことが多く、その整備には膨大な費用が必要である。盲導犬は認知度は高く交通インフラを整備する必要が無いというメリットがあるが、その育成のためのコストは高くなる。
誘導装置は十分な精度がなく、視覚障害者に危険がないように安全に誘導するレベルには達していないという課題があった。視覚障害者には誘導装置が誘導する誘導精度を確認する手段がなく、誘導装置を信用してよいか判断ができないという課題があった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、高精度に歩行者の位置を測定することで、交通インフラにコストをかけることなく歩行者を安全に目的地まで誘導することを可能とすることを目的とする。

この発明に係る歩行者用誘導装置は、準天頂衛星が送出する電波を受信して前記準天頂衛星から測位情報と補正情報を取得する受信部と、前記測位情報と前記補正情報を用いて自己位置を測位する測位部と、前記測位部で測位した自己位置の位置精度を評価する測位結果評価部と、道路の情報を記憶する道路情報記憶部と、目的地を入力する入力部と、前記道路情報記憶部に記憶された道路の情報を用いて、前記自己位置から前記目的地までの経路を抽出するナビゲーション部と、前記ナビゲーション部で抽出した経路と前記自己位置の位置精度を表示する表示部とを備える。

この発明に係る歩行者用誘導装置によれば、歩行者の所在位置をセンチメートル級の測位精度で測位することができるので、道路上のどの部分を歩いているかを正確に知ることができる。これにより、交通インフラにコストをかけることなく、歩行者をより安全に目的地まで誘導することができる。

本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置の構成図である。本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置のシステム構成を示す図である。本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置の道路情報記憶部１８に記憶されるデジタル道路地図の一例である。本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置の表示部の表示の一例である。本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置のナビゲーション部が行う誘導処理を示したフロー図である。

実施の形態１.
図１は、実施の形態１に係る歩行者用誘導装置１０の構成を示した図である。歩行者用誘導装置１０は歩行者が携帯する携帯型端末である。歩行者用誘導装置１０は衛星受信用アンテナ１１、一般通信用アンテナ１２、衛星受信部１３、測位部１４、測位結果評価部１５、警告部１６、通信部１７、道路情報記憶部１８、道路情報更新部１９、入力部２０、ナビゲーション部２１、表示部２２を備える。
衛星受信用アンテナ１１は上空の準天頂衛星１００、ＧＰＳ衛星１０１からの電波を受信するアンテナである。一般通道路信用アンテナ１２は、道路情報管理センター（図示せず）等と道路情報などの情報を通信するアンテナである。
衛星受信部１３は、衛星受信用アンテナ１１を経由して準天頂衛星１００から測位情報１０５と補正情報１０６を受信する。また、ＧＰＳ衛星１０１からＧＰＳ測位情報１０７を受信する。
測位部１４は、準天頂衛星１００から受信した測位情報１０５と補正情報１０６、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ測位情報１０７を用いて、歩行者用誘導装置１０の自己位置を測位する。
通信部１７は、測位部１４で測位した自己位置５０に基づき、道路情報管理センター（図示せず）から自己位置１４０の周辺の道路情報５１を取得する。
道路情報記憶部１８は取得した道路情報５１を記憶する。
道路情報更新部１９は自己位置５０が道路情報５１の範囲内から外に移動した場合、道路情報管理センターに対して地図の更新を要求し、更新された地図を道路情報記憶部１８が記憶する。また、新たな道路ができた時などはその都度地図の更新を道路情報管理センターに要求する。地図データ管理センター４は、例えば地図製作会社等である。

歩行者は、入力部２０から目的地情報等を入力する。また、歩行者は、後に説明する推定誤差情報ＵＲＡに基づき特別な経路選択を行うか否か等の各種指示を入力する。
ナビゲーション部２１は、自己位置と目的地情報と道路情報に基き、歩行者１を安全に目的地まで誘導可能な歩行経路を計算し、その結果を表示部２２に出力する。
表示部２２には道路情報記憶部１８に記憶された周辺の道路情報が地図として表示されており、その地図上にナビゲーション部２１から入力した歩行経路が表示される。または、視覚に障害がある人に対しては、音声で直進や右方向、左方向を伝えることで、歩行者を目的地に誘導する。道路情報は例えば歩行者用の歩道の位置の情報や、信号の有無、横断歩道の位置、縁石などの情報を含む。
測位結果評価部１５は、測位部１４で測位した自己位置の誤差情報を出力する。すなわち、測位した自己位置がどの程度確からしいものであるかを表す情報を出力する。
警告部１６は、測位結果評価部１５が出力する誤差情報に基き、測位した自己位置の精度が劣っていると判断した場合に警告を発し、歩行者に対して注意喚起等を行う。また、後述するように安全な経路のみでは目的地まで行けないような場合に、警告を発する。

図２は、本実施の形態の歩行者用誘導装置を含む歩行者誘導システムの構成を示す図である。
歩行者用誘導装置１０は、準天頂衛星１００から測位情報１０５と補正情報１０６を受信し、また、ＧＰＳ衛星１０１からＧＰＳ測位情報１０７を受信する。
歩行者用誘導装置１０は、準天頂衛星１００から受信した測位情報１０５と補正情報１０６、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ測位情報１０７を用いて、歩行者１の所在位置を測位する。

ここで補正情報１０６について説明する。なお、詳細については特許文献３、４等に記載があるため、ここでは概要を説明する。
補正データ１０６は、準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１の軌道誤差、衛星クロック誤差、準天頂衛星１００及びＧＰＳ衛星１０１が送信する測位情報１０５（測位情報を測位信号という場合もある）の電離層遅延及び対流圏遅延を含む。

電子基準点２００は、例えば、数十キロメートル間隔で、予め位置がわかっている場所に設置されている。電子基準点２００は、複数の準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１がそれぞれ送信した電波を受信する。

電子基準点２００は設置位置が既知であり、また、準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１の位置もわかるため、電子基準点２００と準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１との間の幾何学的な距離（以下「幾何距離」と呼ぶ）を求めることができる。
また、電子基準点２００が準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１から受信した電波の伝播時間に基づいて、電子基準点２００と準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１の間の距離（以下「擬似距離」と呼ぶ）を求めることができる。
準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１が送信した電波は、電離層や対流圏の状態により遅延するので、電波の遅延時間に基づいて算出した擬似距離には、誤差が含まれる。
擬似距離の誤差は、幾何距離と擬似距離の差を取ることにより求めることができる。

地上局装置１１０は、各電子基準点２００が受信した電波に基づいて算出した擬似距離の誤差を集計し、面補正パラメータを生成する。
面補正パラメータとは、三次元の位置座標を引数とし、その位置座標が表わす位置における擬似距離の誤差を求める関数のパラメータである。
準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１と、準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１が送信した電波を受信する歩行者用誘導装置１０との位置関係により、準天頂衛星１００やＧＰＳ衛星１０１が送信した電波の伝播経路が異なるため、電波が通過する電離層や対流圏の状態も異なり、電波の遅延時間が変わってくる。
このため、擬似距離の誤差は、歩行者用誘導装置１０の位置の関数となる。
地上局装置１１０は、異なる場所における擬似距離の誤差を集計して、受信装置の位置と擬似距離の誤差との関係を推定し、推定した関係に基づいて、面補正パラメータを算出する。
地上局装置１１０は算出した面補正パラメータを、補正情報１０６として送信する。

地上の歩行者用誘導装置１０は、準天頂衛星１００が送信する測位情報１０５、補正情報１０６、ＧＰＳ衛星１０１が送信するＧＰＳ測位情報１０７を受信し、受信した測位情報１０５、ＧＰＳ測位情報１０７に基づいて算出した疑似距離を、面補正パラメータ形式の補正情報１０６に基づいて補正することにより、より正確な擬似距離を求めることができる。
そして、補正した擬似距離に基づいて歩行者用誘導装置１０の位置を算出することで、センチメータ級の高精度の測位結果を得ることができる。

このように本実施の形態に係る歩行者用誘導装置によれば、自己の所在位置をセンチメータ級の高い精度で測定して地図上に表示することができるため、道路上のどの位置にいるか、障害となりえる道路地物がどこにあるかを把握することができる。
道路上のどの部分にいるか判別することができるため、歩道、白線の歩道側、道路の端を歩くように誘導することができる。
特に白線は、物理的な境界がないため杖などで判別することができなかったが、本実施の形態の歩行者用誘導装置によれば、白線の歩道側を歩くように誘導することが可能である。また、明確に歩道の区切りが無いような細い道、あぜ道などでも、道の端を歩くように誘導することが可能である。

また、横断歩道を渡るために適切な位置に精度良く誘導することが可能であるので、道路に飛び出たり、道路まで遠くて渡るために時間が掛かることを避けることができる。

また、道路上の地物までの正確な距離や方向を伝達することで、地物との接触を避けることが可能となる。

また、歩行する場所が明確でない、道路以外の公園や駐車場等の場所でも、車を誘導することが可能となる。

また、横断歩道の手前で停止するよう誘導することが可能となるため、車と接触する危険性が減り、かつ青信号の時間内にスムーズに横断歩道を渡ることが可能となる効果を奏する。

ここで、面補正パラメータ形式の補正情報１０６を用いて算出した歩行者用誘導装置１０の所在位置における電離層遅延が有する誤差や、対流圏遅延が有する誤差は、通常の環境下では無視できる大きさとして扱うことができる。
しかしながら、気候変動や太陽活動が激しいときは、電離層や対流圏による遅延時間の空間変動が大きく、電子基準点位置から離れた位置にある歩行者用誘導装置１０の所在位置においては、算出した遅延時間（電離層遅延、対流圏遅延）の精度が悪化する。

そこで、以下では、電離層や対流圏による遅延時間の空間変動による補正情報１０６の誤差も考慮に入れた歩行者用誘導装置１０について説明する。

電離層や対流圏による遅延時間の空間変動による補正情報１０６の誤差も考慮に入れて、歩行者を目的地まで誘導するためには、まず、歩行者用誘導装置１０は、電離層や対流圏による遅延時間の空間変動による誤差の程度を知る必要がある。
地上局装置１１０が、地域の気候変動や太陽活動の状況について所定の機関から情報を入手し、気候変動や太陽活動の状況から算出した電子基準点網内の任意の点に関する補正情報１０６の推定される誤差量（推定誤差情報ＵＲＡ：User Range Accuracy）について算出し、この推定誤差情報ＵＲＡについて準天頂衛星経由で配信すれば、準天頂衛星経由で電波を受信する歩行者用誘導装置１０においても、補正情報１０６の推定誤差量を知ることができる。推定誤差情報ＵＲＡは、例えば電離層や対流圏による遅延時間の空間変動の大きさを統計数値で表した数値である。

本実施の形態に係る地上局装置１１０は、推定誤差情報ＵＲＡを追加した補正情報１０６を準天頂衛星１００にアップロードし、準天頂衛星１００は推定誤差情報ＵＲＡを含む補正情報１０６を地上に向けて配信する。
そして、歩行者用誘導装置１０は、準天頂衛星１００から配信される推定誤差情報ＵＲＡを追加した補正情報１０６を受信するとともに、補正情報１０６について推定される誤差を表す推定誤差情報ＵＲＡについても取得する。
歩行者用誘導装置１０の測位結果評価部１５は、取得した推定誤差情報ＵＲＡに基づいて補正情報１０６の誤差の大小を表す誤差情報を出力する。
このようにして、歩行者用誘導装置１０は、電離層や対流圏による遅延時間の空間変動による補正情報１０６の誤差の程度を知ることが可能となる。

図３は、道路情報記憶部１８に記憶されるデジタル道路地図の一例であり、ノード間の道路の属性と安全ランクを示したものである。例えば、ノードａ１とノードｂの間は一般道であり、この道路には白線で区分された歩道はあるが、ガードレールは設けられていないことを示している。安全ランクは歩行者がその道路を歩く際の安全度を表す評価値であり、歩道の有無やガードレールの有無によりＡ〜Ｄが付されている。歩行者にとって安全な道路がＡであり、危険度が高い道路にはＤが付される。踏切や信号機のない横断歩道は安全ランクＤであり、陸橋は安全ランクＡである。交差点に横断歩道とともに陸橋がある場合、歩行者は安全ランクがＡである陸橋を使った方が安全に道路を横断することができる。また、ガードレール付きの歩道(安全ランクＡ)を歩くことで少々歩道内の歩行位置がずれたとしても、ガードレールの無い道路（安全ランクＣ）に比べて、歩行者は安全に移動することができる。当然のことながら、より安全な道路（安全ランクＡやＢ）を選択することで歩行時のリスクを低減できる。

図４は、歩行者用誘導装置１０の表示部２２に表示される画像の一例である。図４の例では、表示部２２には目的地までの経路が矢印で道路地図上に表示されている。目的地までの経路については、視覚障害者向けに音声で伝えることも可能である。
また、表示部２２の上部には、測位結果評価部１５が出力する誤差情報に基いたＵＲＡ表示バー３０が表示されており、歩行者は、地上局装置１１０が配信する補正情報１０６の誤差の大小が視覚的に把握できるようになっている。ＵＲＡ表示バー３０については、音声でそのバーのレベルを読み上げることも可能であり、また、振動によりバーのレベルの大小を表すことも可能である。
ＵＲＡ表示バー３０の一例を説明すると、図４（ａ）では、ＵＲＡ表示バーの１箇所のみ点灯しており、この状態は準天頂衛星１００から現在配信されている補正情報１０６の誤差が大きいことを表している。この場合、測位部１４で測位した測位結果は誤差が大きく信頼性が低いことが推定される。補正情報１０６の誤差が大きいと推定される場合に、歩行者用誘導装置１０の警告部１６がアラームを発するようにしてもよい。このときのアラームは音でもよいし、振動や表示でもよく、歩行者が補正情報１０６の誤差が大きいことに気付く手段であればよい。
一方、図４（ｂ）ではＵＲＡ表示バーの４か所全てが点灯しており、この状態は準天頂衛星１００から現在配信されている補正情報１０６の誤差が小さいことを表している。この場合、測位部１４で測位した測位結果は誤差が小さく信頼性が高いことが推定される。補正情報１０６の誤差が小さいと推定される場合に、ＵＲＡ表示バーの色を安全を表す緑色で表示するようにしてもよい。

ＵＲＡ表示バーが１箇所のみ点灯している場合は、測位結果に誤差が大きいことが推定されるため、この測位結果に基づいて目的地まで歩行者を誘導する場合は誘導経路も誤差が大きくなることが想定される。例えば、歩道を誘導しているつもりでも歩行者は車道を歩いているという状況も想定される。特に、歩行者用誘導装置１０を携帯する歩行者の視覚が弱い場合は留意が必要である。
そこで、推定誤差情報ＵＲＡに基づく測位結果の信頼性に応じて目的地までの経路を選択すること、例えば測位結果の誤差が大きい場合には、より安全な道路のみを使った経路を選択することが可能であれば、仮に目的地までの経路が遠回りとなったとしても歩行者はより安全に目的地に到達することができる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る歩行者用誘導装置１０のナビゲーション部２１が行う誘導処理を示したフロー図である。以下、フロー図に従い、ナビゲーション部２１の動作について説明する。
まず、ナビゲーション部２１は測位部１４から現在位置を入力する（ｓ１０１）。また、ナビゲーション部２１は準天頂衛星１００が送信する補正情報１０６に含まれる推定誤差情報ＵＲＡを入力する（ｓ１０２）。推定誤差情報ＵＲＡは衛星受信部１３から入力してもよいし、測位部１４から入力してもよい。
ナビゲーション部２１は歩行者が入力部２０で入力した目的地を入力する（ｓ１０３）。

次に、ナビゲーション部２１は歩行者に対し、推定誤差情報ＵＲＡを考慮した経路選択をするか否かの選択を促す（ｓ１０４）。
歩行者が推定誤差情報ＵＲＡを考慮した経路選択をしないと判断した場合、ナビゲーション部２１は現在位置から目的地までの最短ルートを抽出する（ｓ１１０）。このケースは、歩行者が道路の安全性よりも目的地に到着するまでの時間を優先する場合に該当する。

次に、歩行者が推定誤差情報ＵＲＡを考慮した経路選択をしないと判断した場合、ナビゲーション部２１は推定誤差情報ＵＲＡに基づき、現在の補正情報１０６の信頼性を判断する（ｓ１０５）。

仮に補正情報の信頼性が高い場合、補正情報１０６を用いた測位結果は精度が高いと判断して、ナビゲーション部２１は現在位置から目的地までの最短ルートを抽出する（ｓ１１０）。これは、例えば安全ランクがＣの道路を選択したとしても、測位結果の信頼性が高いことから、視覚の弱い歩行者であっても安全に目的地まで誘導できるとの判断に基づくものである。
一方、補正情報の信頼性が高くない場合、ナビゲーション部２１はデジタル道路地図の安全ランクがＡのみの道路を経由して目的地まで到達可能であるか検索を行う（ｓ１０６）。安全ランクがＡのみの道路を経由して目的地まで到達可能である場合、その検索した経路を表示部に表示する（ｓ１１１）。安全ランクがＡのみの道路を経由して目的地まで到達できない場合、次のｓ１０７のステップに移る。

ｓ１０７のステップでは、ナビゲーション部２１はデジタル道路地図の安全ランクがＡ及びＢの道路を経由して目的地まで到達可能であるか検索を行う（ｓ１０７）。安全ランクがＡ及びＢの道路を経由して目的地まで到達可能である場合、その検索した経路を表示部に表示する（ｓ１１１）。検索の結果、安全ランクがＡ及びＢのみの道路を経由して目的地まで到達できない場合、ナビゲーション部２１は警告部１６に対してアラームを発する指示を出す。警告部１６はアラームを発する（ｓ１０８）。アラームは音でもよいし、振動や表示でもよく、歩行者が安全ランクにより安全な道路のみでは目的地まで行くことができないことに気付く手段であればよい。なお、この場合歩行者は、歩いて目的地まで行くか、またはタクシーに乗って目的地まで移動するか等、目的地までの移動手段を検討することが可能となる。

このように本実施の形態にかかる歩行者用誘導装置によれば、ナビゲーション部２１は準天頂衛星１００から受信した推定誤差情報ＵＲＡに基づき測位結果の信頼性（誤差の大小）を判断し、測位結果の信頼性に応じた誘導経路を、歩行者に提供することができる。例えば、測位結果の信頼性が低い場合は、歩行者が測位誤差によって車道を歩くようなことがないように、ガードレールが設けられたより安全な道路を選択して歩行者を目的地まで誘導することができる。
これにより、歩行者、特に視覚に障害をもつ歩行者であっても、交通インフラにコストをかけることなく目的地まで安全に誘導することができる。

１歩行者（視覚障害者）、２歩行軌跡、１０歩行者用誘導装置、１１衛星受信用アンテナ、１２一般通信用アンテナ、１３衛星受信部、１４測位部、１５測位結果評価部、１６警告部、１７通信部、１８道路情報記憶部、１９道路情報更新部、２０入力部、２１表示部、３０ＵＲＡ表示バー、５０自己位置、５１自己位置周辺の道路情報、１００ａ〜１００ｄ準天頂衛星、１０１ＧＰＳ衛星、１０５測位情報、１０６補正情報、１０７ＧＰＳ測位情報、１１０地上局装置、１２０一般道、１２１横断歩道、１２２白線、２００電子基準点、ＵＲＡ推定誤差情報。

Claims

準天頂衛星が送出する電波を受信して前記準天頂衛星から測位情報と補正情報を取得する受信部と、
前記測位情報と前記補正情報を用いて自己位置を測位する測位部と、
前記測位部で測位した自己位置の位置精度を評価する測位結果評価部と、
道路の情報を記憶する道路情報記憶部と、
目的地を入力する入力部と、
前記道路情報記憶部に記憶された道路の情報を用いて、前記自己位置から前記目的地までの経路を抽出するナビゲーション部と、
前記ナビゲーション部で抽出した目的地までの経路と前記測位結果評価部で評価した前記自己位置の位置精度を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする歩行者用誘導装置。
前記測位情報は、電離層や対流圏による前記電波の遅延時間の情報と、前記電離層や対流圏による前記電波の遅延時間の空間変動の大きさを表す情報を含み、
前記表示部は、前記測位結果評価部が前記電離層や対流圏による前記電波の遅延時間の空間変動の大きさに基づいて出力する前記自己位置の位置精度を表示することを特徴とする請求項１記載の歩行者用誘導装置。
前記道路の情報は、前記道路を歩行する歩行者の安全性を示す安全ランク情報を含み、
前記ナビゲーション部は、前記位置精度に応じて前記道路の中から選択した安全ランク情報を有する道路を選んで、前記自己位置から前記目的地までの経路を抽出することを特徴とする請求項１、２いずれか記載の歩行者用誘導装置。