JP2016194417A - 位置情報把握システムおよび位置情報把握方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子基準点網によりカバーされる範囲を超えて移動する移動体の位置情報を高精度に把握することが可能な位置情報把握システム、位置情報把握方法を提供する。
【解決手段】基準局１００は、ＧＰＳ位置情報を受信する基準局ＧＰＳ受信部１０２と、あらかじめ定められた自局の位置情報である基準局位置情報と、基準局ＧＰＳ受信部から受け取ったＧＰＳ位置情報とに基づいて、自局位置の誤差を示す補正情報を出力する基準局制御部１０３と、補正情報を移動局に送信する基準局通信部１０４とを備え、移動局３００は、基準局から補正情報を受信する移動局通信部３０２と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第２のアンテナ３０３からＧＰＳ位置情報を受信する移動局ＧＰＳ受信部３０４と、移動局ＧＰＳ受信部から受け取ったＧＰＳ位置情報と、基準局から受け取った補正情報とに基づいて、補正後の移動局の位置を算出する移動局制御部３０５とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体の位置情報を把握するシステムに関する。

従来から、移動体の位置情報を高精度に測位するための様々な技術が存在する。例えば、特許文献１では、移動局の測位にVRS（Virtual Reference Station）方式（以下、ネットワーク型測位方式）を利用して、移動体の位置情報を測位している。

特開２００２−３１８２７３号公報

ネットワーク型測位方式とは、国土交通省 国土地理院が全国に配置する約１２００点の電子基準点網を利用した方式であり、利用できるエリアは電子基準点網のエリア内に限られる。広域を移動する移動体は必ずしも電子基準点網エリア内とは限らない。例えば、海岸線の道路、鉄道の電子基準点網エリア外の地域、離島など電子基準点の未配置地域がそれに当たる。よって、特許文献１では、それらのエリア、すなわち電子基準点網によりカバーされる範囲を超えて移動する移動体の位置情報を高精度に求めることができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子基準点網によりカバーされる範囲を超えて移動する移動体の位置情報を高精度に把握することが可能な位置情報把握システム、位置情報把握方法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、本発明にかかる位置情報把握システムは、自局の位置を測位する複数の基準局と移動局とを有した位置情報把握システムであって、前記基準局は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第１のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信する基準局ＧＰＳ受信部と、あらかじめ定められた自局の位置情報である基準局位置情報と、前記基準局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報とに基づいて、自局位置の誤差を示す補正情報を出力する基準局制御部と、前記補正情報を前記移動局に送信する基準局通信部と、を備え、前記移動局は、前記基準局から前記補正情報を受信する移動局通信部と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第２のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信する移動局ＧＰＳ受信部と、前記移動局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報と、前記基準局から受け取った前記補正情報とに基づいて、補正後の前記移動局の位置を算出する移動局制御部と、を備えることを特徴とする位置情報把握システムとして構成される。

また、本発明は、上記位置情報把握システムで行われる位置情報把握方法としても把握される。

本発明によれば、電子基準点網によりカバーされる範囲を超えて移動する移動体の位置情報を高精度に把握することができる。

本発明にかかる位置情報把握システムおよび位置情報把握方法を適用した位置情報ネットワークシステムの構成例を示す図である。 位置情報把握システムを構成する各装置の機能的な構成を示す図である。 位置情報ネットワークシステム１０００で行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。 制御コントローラ内部のメモリに記憶されている基準局の位置情報を記憶した基準局位置情報テーブルの例を示す図である。 補正情報の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる位置情報把握システムおよび位置情報把握方法の実施の形態を詳細に説明する。

本実施例では、本発明にかかる位置情報把握システムおよび位置情報把握方法を、広域エリアを移動する移動体の位置情報を高精度に把握することが可能な位置情報ネットワークシステムに適用した例について説明する。

図１は、本発明にかかる位置情報把握システムおよび位置情報把握方法を適用した位置情報ネットワークシステム１０００の構成例を示す図である。図１に示すように、位置情報ネットワークシステム１０００は、複数の基準局１００（図１では、基準局１〜５）と、基準局１００が通信可能な範囲にある移動局３００とを有して構成されている。なお、以下では特に説明していないが、電子基準点等のＧＰＳ（Global Positioning System）観測設備であるアンテナ局９００を含んで構成されていてもよい。なお、図１では、基準局１００の通信範囲は３０ｋｍであり、各基準局１００の通信範囲が重複するように配置されている。このような配置とすることにより、各基準局の通信範囲内に存在する移動局３００の位置を切れ目なく常に補正することができる。

図２は、位置情報把握システム１０００を構成する各装置の機能的な構成を示す図である。まず、基準局１００について説明する。

図２に示すように、基準局１００は、自局の位置を測位する設備であって、衛星からの電波を受信するＧＰＳアンテナ１０１と、ＧＰＳアンテナ１０１からの信号を受けるＧＰＳ受信部１０２と、ＧＰＳ受信部１０２より出力される補正情報データを受け取るＰＣサーバ１０３と、移動局３００との間のネットワークである携帯電話網４００を介して移動局３００と接続するルータ１０４とを有している。

ＧＰＳアンテナ１０１は、不図示のＧＰＳ衛星と通信するための一般的なアンテナである。ＧＰＳ受信部１０２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を有したＧＰＳコントローラから構成され、ＧＰＳアンテナ１０１を介して、ＧＰＳ衛星から受け取った自局の位置情報である基準局ＧＰＳ位置情報と、設置時等にあらかじめ定められた自局の位置情報である基準局位置情報との間に誤差が生じているか否かを判定し、その誤差データである補正情報をＰＣサーバ１０３に出力する。

ＰＣサーバ１０３は、一般的なサーバ装置から構成され、予め定めた台数の移動局３００の接続を可能とし補正情報データを同時配信する機能を有する。ＰＣサーバ１０３は、ＧＰＳ受信部１０２から上記補正情報を受信すると、その補正情報を自局の通信範囲にある移動局に配信する。このように、補正情報を通信可能な範囲にある移動局３００に同時に配信することにより、その範囲に存在するすべての移動局３００の位置情報を補正することが可能となる。

ルータ１０４は、基準局１００と、携帯電話網２００を介した移動局３００との間の通信を中継する一般的な通信機器である。なお、本実施の形態では、ＰＣサーバ１０３とＧＰＳ受信部１０２とは別個の筐体である前提で説明しているが、同様の機能を有した１つの装置であってもよい。携帯電話網２００は、携帯電話間における一般的な通信網であるため、ここではその説明を省略する。続いて、移動局３００について説明する。

図１に示すように、移動局３００は、通信アンテナ３０１と、通信装置３０２と、ＧＰＳアンテナ３０３と、ＧＰＳ受信部３０４と、制御コントローラ３０５とを有して構成されている。

通信アンテナ３０１は、携帯電話網２００を介して基準局１００と通信するための一般的なアンテナである。通信装置３０２は、通信アンテナ３０１を介して上記基準局１００からの電波や上記補正情報を受信し、制御コントローラ３０５に出力するモデム等の通信機器である。

ＧＰＳアンテナ３０３は、上記ＧＰＳアンテナ１０１と同様、不図示のＧＰＳ衛星と通信するための一般的なアンテナである。ＧＰＳ受信部３０４は、上記ＧＰＳ受信部１０２と同様のＧＰＳコントローラから構成され、ＧＰＳアンテナ３０３を介して、ＧＰＳ衛星から受け取った自局の位置情報である移動局位置情報を制御コントローラ３０５に出力する。

制御コントローラ３０５は、ＣＰＵ等の演算装置を有したコンピュータから構成され、ＧＰＳ受信部３０４から受け取った移動局位置情報と、通信装置３０２から受け取った補正情報とを参照して補正後の自局の位置を算出し、その結果を出力する。上記各部が実行する具体的な処理については、フローチャートを用いて後述する。

なお、図１に示したように、基準局１００は、それ自体が二重系では無く単一系であり、移動局３００が存在する広域エリアに基準局１００を複数設置することによる多重系ネットワークを構成する。二重系とは、例えば、耐障害性を高めるため、基準局１００を構成する各部（ＧＰＳアンテナ１０１、ＧＰＳ受信部１０２、ＰＣサーバ１０３、ルータ１０４）を２つ以上設けることを表し、単一系とは、上記各部をそれぞれ１つ設けるような簡素な構成のことである。

具体的には後述するが、ＧＰＳ受信部３０４が最初に求める移動局３００の大まかな位置情報（単独測位による位置情報）を基に、制御コントローラ３０５が複数の基準局１００の中から移動局３００に最も近い距離にある基準局１００を選択し、通信装置３０２で接続する。制御コントローラ３０５は、ＧＰＳ受信部３０４が基準局１００から受け取った補正情報を基に求めた移動局３００の位置情報と基準局１００との直線距離を常に繰り返し計算し、複数の基準局１００の中から移動局３００に最も近い距離にある基準局１００に切り替える。このように、移動局３００と基準局１００との間の直線距離を常に計算することにより、移動局３００が移動中の場合であっても、最も近い基準局１００を常に把握することができる。さらに、制御コントローラ３０５は、最も近い基準局１００への接続の試みが成功しない場合、あるいは接続ができた場合であっても、その後、上記補正情報が受信できないと判断した場合、他の基準局１００（例えば、次に近い基準局１９００）への接続変更を行う。

図３は、位置情報ネットワークシステム１０００で行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。以下に示す処理を実行することにより、移動局の位置情報を高精度に求めることができる。

まず、基準局１００と接続されていない移動局３００は、ＧＰＳアンテナ３０３がＧＰＳ衛星から電波を受信し、ＧＰＳ受信部３０４が、その電波から単独測位方式にて移動局３００の大まかな位置情報である移動局位置情報を求める。制御コントローラ３０５は、求めた移動局位置情報と、あらかじめ制御コントローラ３０５内部のメモリ等の記憶媒体に記憶されている複数の基準局１００との間の距離を計算し、移動局３００と最も近い基準局１００とを携帯電話網２００を経由して接続する（Ｓ３００１）。

図４は、制御コントローラ３０５内部のメモリに記憶されている基準局の位置情報を記憶した基準局位置情報テーブルの例を示す図である。図４に示すように、基準局位置情報テーブルには、各基準局を識別するための基準局番号と、その基準局番号により識別される基準局の位置を示す基準局位置情報とが対応付けて記憶されている。図４では、例えば、基準局１は、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）で示される位置に設置されていることを示している。 制御コントローラ３０５は、最も近い基準局１００と接続されたか否かを判定し（Ｓ３００２）、最も近い基準局１００と接続されていないと判定した場合（Ｓ３００２；Ｎｏ）には、基準局１００を再度選択する（Ｓ３００３）。制御コントローラ３０５は、最も近い基準局１００と接続されるまで上記処理を繰り返す。

移動局３００の制御コントローラ３０５は、接続した基準局１００から補正情報を受け取り、その補正情報と、ＧＰＳ受信部３０４から受け取った移動局位置情報とを比較して移動局位置情報に補正情報を反映し、ＲＴＫ測位方式（ＲｅａｌＴｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）により高精度に移動局３００の位置を求める。

図５は、上記補正情報の例を示す図である。図５に示すように、補正情報には、基準局１００を識別するための基準局番号と、その基準局番号により識別される基準局１００における基準局ＧＰＳ位置情報と基準局位置情報との間の誤差である誤差情報とが対応付けて記憶されている。図５では、例えば、基準局１では、基準局ＧＰＳ位置情報と基準局位置情報との間に、（−ｘ１，−ｙ１，−ｚ１）だけの誤差（位置ずれ）が生じていることを示している。制御コントローラ３０５は、移動局位置情報と補正情報との差分を求めることにより、移動局３００の位置を高精度に求めている。

制御コントローラ３０５は、求めた位置情報と複数の基準局１００との距離を常に計算し、その距離がその基準局１００の通信可能な範囲（３０ｋｍ未満）であるか否かを判定する（Ｓ３００５）。制御コントローラ３０５は、その距離がその基準局１００の通信可能な範囲にないと判定した場合（Ｓ３００５；Ｎｏ）、Ｓ３００３に戻って他の基準局１００を検索し、その時点で最も近い基準局１００を選択する。このように、制御コントローラ３０５は、常時、移動局３００との間で最も近い基準局１００に接続するように、基準局１００の切り替えを行う。また、選択した基準局１００との接続が出来ない場合の他、上記補正情報が取得できない場合も同様に基準局１００の切り替えを行う。この場合、その基準局１００よりも遠い位置にある基準局１００における補正情報を用いて自局の位置を補正するため、自局に最も近い基準局１００における補正情報により自局の位置を補正したときと比べて制度は低くなる場合がある。しかし、本システムによる処理を実行せず単独測位により位置を求める場合に比べ、その精度を高めることができる。

このように、本システムでは、上記処理を実行することにより、電子基準点網によりカバーされる範囲を超えて移動する移動体の位置情報を高精度に把握することができる。具体的には、移動局が移動する広域エリアをカバーする複数の基準局を配置することにより、携帯電話網圏内であれば、移動局は補正情報を取得することができ、高精度に自局の位置情報を得ることができる。

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・置き換え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 基準局
２００ 携帯電話網
３００ 移動局
１０１、３０３ ＧＰＳアンテナ
１０２、３０４ ＧＰＳ受信部
３０１ 通信アンテナ
３０２ 通信装置
３０５ 制御コントローラ
１０３ ＰＣサーバ
１０４ ルータ

Claims (7)

1. 自局の位置を測位する複数の基準局と移動局とを有した位置情報把握システムであって、
   前記基準局は、
   ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第１のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信する基準局ＧＰＳ受信部と、
   あらかじめ定められた自局の位置情報である基準局位置情報と、前記基準局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報とに基づいて、自局位置の誤差を示す補正情報を出力する基準局制御部と、
   前記補正情報を前記移動局に送信する基準局通信部と、を備え、
   前記移動局は、
   前記基準局から前記補正情報を受信する移動局通信部と、
   ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第２のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信する移動局ＧＰＳ受信部と、
   前記移動局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報と、前記基準局から受け取った前記補正情報とに基づいて、補正後の前記移動局の位置を算出する移動局制御部と、
   を備えることを特徴とする位置情報把握システム。
2. 請求項１に記載の位置情報把握システムであって、
   前記移動局制御部は、前記基準局と自局である前記移動局との直線距離を繰り返し算出する、
   ことを特徴とする位置情報把握システム。
3. 請求項１に記載の位置情報把握システムであって、
   前記移動局制御部は、算出した前記移動局の位置が前記移動局の通信可能な範囲であるか否かを判定し、前記移動局の位置が前記移動局の通信可能な範囲でないと判定した場合、他の前記基準局の中で最も近い基準局に接続を切り替える、
   ことを特徴とする位置情報把握システム。
4. 請求項１に記載の位置情報把握システムであって、
   前記移動局制御部は、前記基準局から前記補正情報を受け取ったか否かを判定し、前記基準局から前記補正情報を受け取っていないと判定した場合、他の前記基準局に接続を切り替え、
   前記移動局通信部は、他の前記基準局における前記補正情報を、切り替えた他の前記基準局から受信する、
   ことを特徴とする位置情報把握システム。
5. 請求項１に記載の位置情報把握システムであって、
   前記基準局制御部は、通信範囲内に存在するすべての前記移動局に対して前記補正情報を配信する、
   ことを特徴とする位置情報把握システム。
6. 請求項１に記載の位置情報把握システムであって、
   前記基準局が有する前記ＧＰＳ受信部と前記基準局制御部は単一系として構成され、前記基準局のそれぞれが通信可能な範囲を重複させて配置されている、
   ことを特徴とする位置情報把握システム。
7. 自局の位置を測位する複数の基準局と移動局とにより前記移動局の位置を把握する位置情報把握方法であって、
   前記基準局が有する基準局ＧＰＳ受信部が、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第１のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信するステップと、
   前記基準局が有する基準局制御部が、あらかじめ定められた自局の位置情報である基準局位置情報と、前記基準局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報とに基づいて、自局位置の誤差を示す補正情報を出力するステップと、
   前記基準局が有する基準局通信部が、前記補正情報を前記移動局に送信するステップと、
   前記移動局が有する移動局ＧＰＳ受信部が、前記基準局から前記補正情報を受信するステップと、
   前記移動局が有する移動局ＧＰＳ受信部が、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する第２のアンテナからＧＰＳ位置情報を受信するステップと、
   前記移動局が有する移動局制御部が、前記移動局ＧＰＳ受信部から受け取った前記ＧＰＳ位置情報と、前記基準局から受け取った前記補正情報とに基づいて、補正後の前記移動局の位置を算出するステップと、
   を含むことを特徴とする位置情報把握方法。

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