JP2017026386A - 無線測位用マップ生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】広域に連続する受信マップを生成することができる無線測位用マップ生成システムを提供する。
【解決手段】移動体が移動可能な経路に沿った方向の位置に対する、基地局からの電波を経路上で受信したときの電波の受信状態を表す受信状態指標の変化を表しており、経路に沿った方向の位置を、測位対象座標系で表すことができる受信マップを生成する無線測位用マップ生成システムであって、移動体の移動距離を測定する距離測定部３６１と、移動体が移動しているときに、基地局からの電波を受信して受信状態指標を逐次測定する指標測定部と、その移動距離と受信状態指標との関係を表す受信状態軌跡を生成する軌跡生成部３６３と、軌跡生成部３６３が生成した受信状態軌跡と、記憶部に記憶されている受信マップとを、互いの一致部分に基づいて結合して、記憶部に記憶されている受信マップを更新するマップ更新部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、移動体の位置を、移動体で用いられる無線測位装置が受信する電波に基づいて決定する際に利用するマップである無線測位用マップを生成する無線測位用マップ生成システムに関する。

従来、特許文献１に記載されているように、移動体に搭載され、基地局から電波を受信する無線通信装置を利用して、移動体の位置を測位する無線測位装置が知られている。この無線測位装置は、移動体の移動距離と、移動体に搭載された無線通信装置が基地局から受信する電波の受信強度との関係を表す軌跡（以下、受信強度軌跡）を生成する。この受信強度軌跡と、予め用意された受信マップとのマッチングにより、移動体の位置を推定する。

具体的には、特許文献１では、受信マップには、形状に特徴がある１つ以上の特徴点について予め測位対象座標を決定しておく。この受信マップ中において、受信強度軌跡とのマッチングが高い部位を抽出し、抽出した部位中に存在する特徴点と受信強度軌跡の終端との相対位置を決定する。そして、特徴点の位置情報と、特徴点と受信強度軌跡の終端との相対位置とに基づいて、受信強度軌跡の終端に位置する移動体の測位対象座標系での現在位置を求めている。

なお、受信マップが無線測位用マップであり、本明細書でも、以下、無線測位用マップを受信マップという。

特開２０１３−２５７３０６号公報

従来技術では、受信マップに特徴点が存在する必要がある。しかし、基地局の設置環境によっては、明確な特徴点が存在しない場合がある。また、特徴点が適度の間隔で存在しない場合には、現在位置を、測位対象座標系で表されたマップ上の地点に精度よく対応づけることができないという問題があった。

ここで、受信マップ上の任意の点において、受信マップの相対座標と測位対象座標との対応が定まるように、相対座標と測位対象座標との対応関係を作成することが考えられる。

この対応関係には、受信マップ上のすべての相対座標に対して測位対象座標が定められている必要はない。測位精度に応じて定まる間隔で、相対座標に対して測位対象座標が定められていれば、補間により、対応関係には測位対象座標が定められていない相対座標についても、測位対象座標を決定することができる。

しかし、受信マップ上のすべての相対座標に対して測位対象座標が定められている必要はないとしても、受信マップが大きくなるほど、多くの相対座標と測位対象座標との対応関係が必要になる。したがって、測位対象座標の測位が困難な領域では、広域に連続する受信マップを作成できない恐れがある。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、広域に連続する受信マップを生成することができる無線測位用マップ生成システムを提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための本発明は、移動体が移動可能な経路に沿った方向の位置に対する、基地局からの電波を経路上で受信したときの電波の受信状態を表す受信状態指標の変化を表しており、経路に沿った方向の位置を、測位対象座標系で表すことができる受信マップを生成する無線測位用マップ生成システムであって、
受信マップを書き換え可能に記憶している記憶部（４２）と、
移動体の移動距離を測定する距離測定部（３６１）と、
移動体が移動しているときに、基地局からの電波を受信して受信状態指標を逐次測定する指標測定部（３１）と、
距離測定部が測定した移動距離と、指標測定部が測定した受信状態指標との関係を表す受信状態軌跡を生成する軌跡生成部（３６３）と、
軌跡生成部が生成した受信状態軌跡と、記憶部に記憶されている受信マップとを、互いの一致部分に基づいて結合して、記憶部に記憶されている受信マップを更新するマップ更新部（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ１２、４３３）とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、移動体が移動しているときに受信状態軌跡を生成し、その受信状態軌跡と、記憶部に記憶されている受信マップを、互いの一致部分に基づいて結合する。これにより、受信マップが広がることから、広域に連続する受信マップを生成することができる。

第１実施形態の無線測位システム１０の構成図である。 図１の無線測位装置３０の内部構成を示すブロック図である。 図２の制御部３６の機能を示すブロック図である。 図３の軌跡生成部３６３が生成するプローブ軌跡の一例を示す図である。 受信マップの一例を示す図である。 図１の管理サーバ４０の内部構成を示すブロック図である。 図６の制御部４４が実行する処理を示すフローチャートである。 図７のステップＳ４の処理を説明する図である。 軌跡補正前のプローブ軌跡Ａと、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを比較して示す図である。 図７のステップＳ１０の処理を説明する図である。 プローブ軌跡Ａとプローブ軌跡Ｊを、受信マップＢに結合することを説明する図である。 プローブ軌跡Ａとプローブ軌跡Ｊを受信マップＢに結合した後の受信マップを示す図である。 第２実施形態における無線測位装置１３０の内部構成を示すブロック図である。 図１３の制御部３６の機能を示すブロック図である。 幅方向軌跡生成部３６６が生成する幅方向位置軌跡を概念的に示す図である。 第２実施形態において管理サーバ４０の制御部４４が備える機能を示すブロック図である。 第２実施形態において受信マップデータベース４３に格納されている受信マップと幅方向位置マップを例示する図である。 プローブ軌跡と受信マップ、および、幅方向位置軌跡と幅方向位置マップとを同じ横軸で示す図である。 図１８の状態から、プローブ軌跡と幅方向位置軌跡を、受信マップ、幅方向位置マップと一致部分が生じるように移動させた状態を示す図である。 第３実施形態において、逐次、追加される受信マップと幅方向位置マップとを示す図である。 第３実施形態で生成される幅方向受信マップＷＲを例示する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
［無線測位システム１０の構成の概要］
第１実施形態の無線測位システム１０は、無線測位用マップ生成システムとしての機能も備える。この無線測位システム１０は、図１に示すように、基地局２０と、複数（図１では２台）の無線測位装置３０と、管理サーバ４０とを備える。

基地局２０は、図１には１つしか示していないが、基地局２０は、無線測位装置３０を用いた位置推定を行う位置推定エリア毎に設置される。位置推定エリアの大きさは、基地局２０の通信エリアの大きさを意味する。

基地局２０は、一定の送信電力で、この基地局２０の通信エリア内に電波を定期的に送信する。基地局２０が送信する電波を、以下、基地局電波という。基地局電波により送信される情報は、特に制限はないが、たとえば、基地局２０の識別情報を含んでいる情報である。

基地局２０は、たとえば、路側に設置された通信機（以下、路側機）である。路側機は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が備える航法衛星からの電波が届かない領域に設置されることもある。また、ラジオ局やテレビ局などの放送局を基地局２０として用いることもできる。路側機が基地局２０である場合には、位置推定エリアは、たとえば、半径数百メートルである。放送局が基地局２０であれば、位置推定エリアは、たとえば、半径数１０ｋｍになることもある。

基地局電波を送信する方式は、通信相手を特定しない送信、すなわち、放送でもよいし、通信相手を特定する方式でもよい。なお、本明細書における通信には、放送方式による通信も含む。

放送方式による通信および通信相手を特定する方式のいずれにおいても、直接通信と中継通信とを用いることができる。直接通信とは、中継局などの他の装置を介さずに通信を行うことを意味する。中継通信は、再送信設備を利用する通信である。

また、基地局２０は、携帯電話通信網などの広域無線通信網ＮＷを介して管理サーバ４０と通信可能に構成されている。

無線測位装置３０は、移動体である車両５０に搭載されており、後述するプローブ軌跡を生成し、このプローブ軌跡と、管理サーバ４０から取得する受信マップとの比較に基づいて、無線測位装置３０が搭載された車両５０（以下、自車両）の現在位置を推定する。この無線測位装置３０は、基地局２０と直接無線通信を行い、また、広域無線通信網ＮＷを介して管理サーバ４０と通信する。

管理サーバ４０は、無線測位装置３０の現在位置を推定するために用いる受信マップを管理する。具体的には、管理サーバ４０は、この受信マップの生成、更新、無線測位装置３０への送信を行う。なお、この受信マップを基地局２０を介して無線測位装置３０に送信してもよい。

［無線測位装置３０の構成］
図２に示すように、無線測位装置３０は、無線通信機３１、車速センサ３２、広域無線通信機３３、測位部３４、メモリ３５、制御部３６を備える。

無線通信機３１は、基地局電波を受信する。そして、受信した基地局電波を復調、復号して制御部３６に出力する。また、基地局電波の受信信号強度（Received Signal Strength Indicator）を逐次測定して、測定した受信信号強度を制御部３６に出力する。受信信号強度は、以下、ＲＳＳＩという。ＲＳＳＩは請求項の受信状態指標に相当し、無線通信機３１は請求項の指標測定部に相当する。

車速センサ３２は、自車両の速度、すなわち、車速を検出する。車速センサ３２が検出した車速は制御部３６に入力される。車速センサ３２は、任意の時点を基準とした車両５０の位置変化、すなわち、任意の時点における車両５０の位置を基準とした車両５０の移動距離ｘを算出するためのセンサである。車両５０は道路を走行するので、この移動距離ｘは、車両５０が移動可能な経路である道路上の移動距離ｘである。

広域無線通信機３３は、広域無線通信網ＮＷを介して、管理サーバ４０との間で通信を行う。測位部３４は、ＧＮＳＳの構成要素である航法衛星からの電波を受信するＧＮＳＳ受信機を備えている。このＧＮＳＳ受信機が受信した信号に基づいて、現在位置の絶対座標を検出する。絶対座標は緯度ＰＸと経度ＰＹと高度ＰＺで表される。ＧＮＳＳ受信機が受信した信号が測位用情報に相当し、絶対座標系が請求項の測位対象座標系に相当し、絶対座標が測位対象座標に相当している。

メモリ３５は、書き込み可能かつ不揮発性のメモリであり、複数の受信マップを記憶することができる。受信マップは、本実施形態では、管理サーバ４０が生成して、無線測位装置３０に送信されて、このメモリ３５に記憶される。

制御部３６は、ＣＰＵ３７、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ３９を備え、ＲＯＭ３８に記憶されているプログラムに基づく処理をＣＰＵ３７が実行することにより、制御部３６は、無線通信機３１、広域無線通信機３３を制御する。

また、制御部３６は、図３に示すように、距離測定部３６１、指標取得部３６２、軌跡生成部３６３、軌跡送信制御部３６４、位置推定部３６５としての機能も備える。なお、制御部３６が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

距離測定部３６１は、車速センサ３２が検出した信号を逐次取得して、任意の時点からの車両５０の移動距離ｘを逐次測定する。

指標取得部３６２は、自車両が走行しているときに、無線通信機３１が測定したＲＳＳＩを逐次取得する。

軌跡生成部３６３は、距離測定部３６１が測定した移動距離ｘと、指標取得部３６２が取得したＲＳＳＩとの関係を表す軌跡（以下、プローブ軌跡）を生成する。このプローブ軌跡は受信状態軌跡に相当する。

図４はプローブ軌跡の一例であり、自車両の位置が変化すると受信環境も変化するので、図４に示すように、プローブ軌跡は、移動距離ｘの変化によりＲＳＳＩの大きさも変化する。プローブ軌跡は、連続的な曲線ではなく、図４に示すように、離散的な点の集合である。これは移動距離ｘおよびＲＳＳＩが離散的に取得できるためである。

軌跡生成部３６３は、このプローブ軌跡を構成するいずれかの点に対して、絶対座標が決定できた点がある場合には、その絶対座標を、移動距離ｘに対応付ける。図４には、一例として、移動距離ｘ１に、点ｐａの絶対座標（ＰＸ１、ＰＹ１、ＰＺ１）が対応付けられている例を示している。

なお、絶対座標が決定できた点は、ある移動距離ｘにおいて測位部３４が絶対座標を測定できた場合に限らず、その移動距離ｘにおける絶対座標を、誤差が許容される条件下で補間により決定できた場合も含む。絶対座標が決定できた点とプローブ軌跡上の点は、厳密には一致しないので、補間により決定できた場合も含ませるのである。ただし、補間の条件によっては、移動距離ｘに対応する絶対位置Ｐの精度が低下するので、誤差が許容される条件を設けている。この条件は、たとえば、補間により決定した絶対座標と、測定した絶対座標との距離差が一定距離以下であることなどがある。

軌跡送信制御部３６４は、軌跡生成部３６３が生成したプローブ軌跡を、広域無線通信機３３から管理サーバ４０に送信する。なお、無線通信機３１を介して、プローブ軌跡を管理サーバ４０に送信してもよい。プローブ軌跡を送信するタイミングは、種々設定可能である。たとえば、一定周期毎でもよいし、プローブ軌跡が一定の移動距離ｘとなったことを条件としてもよい。

位置推定部３６５は、メモリ３５に記憶されている受信マップに、軌跡生成部３６３が生成したプローブ軌跡と一致する部分があるか否かを判断する。この判断においては、プローブ軌跡を移動距離方向に移動させながら、受信マップと一致する部分があるか否かを判断する。

受信マップは、横軸を移動距離ｘとし縦軸をＲＳＳＩとするマップである。図５に受信マップの一例を示す。移動距離ｘは、任意の点を原点として、その原点からの相対座標を意味する。また、受信マップにおける移動距離ｘは、少なくとも複数の点において、絶対座標と対応付けられている。絶対座標と対応付けられている複数の移動距離ｘを用いて補間することにより、受信マップ上の任意の点を絶対座標と対応付けることができる。したがって、予め受信マップの横軸を絶対座標としておいてもよい。

位置推定部３６５が、プローブ軌跡と一致する部分の有無を判断する受信マップは、自車両が存在しているエリアが推定できるときは、絶対座標がそのエリア内にある受信マップとする。自車両が存在しているエリアは、測位部３４が測定した絶対座標と、その後の移動距離あるいは絶対座標を最後に測定した時点からの経過時間から推定する。

推定したエリアに対応する受信マップがメモリ３５に記憶されていないときであって、管理サーバ４０の受信マップデータベースに、そのエリアに対応する受信マップが格納されているときは、位置推定部３６５は、管理サーバ４０から、推定したエリアに対応する受信マップを取得する。

受信マップにプローブ軌跡と一致する部分があった場合には、プローブ軌跡と受信マップを一致させた状態でプローブ軌跡の終端点により定まる受信マップの横軸の座標から、現在位置の絶対座標を決定する。

なお、測位部３４を備えているにも関わらず、位置推定部３６５により自車両の現在位置を推定する理由は、測位部３４は、常に現在位置を測位できるわけではなく、また、現在位置を測位できるとしても、測位精度がよいとは限らないからである。つまり、測位部３４が現在位置を測位できないときや測位精度が悪いときに、位置推定部３６５が推定した位置を自車両の現在位置とする。

［管理サーバ４０の構成］
管理サーバ４０は、図６に示すように、広域無線通信機４１、記憶部４２、制御部４４を備える。

広域無線通信機４１は、広域無線通信網ＮＷを介して、基地局２０および無線測位装置３０との間で通信を行う。

記憶部４２には、受信マップデータベース４３が書き換え可能に格納されている。この受信マップデータベース４３は、前述した受信マップを複数含んでいるデータベースである。受信マップが１つではなく、複数存在している理由は、受信マップを決定するためには、車両が走行してＲＳＳＩを測定する必要があるが、全ての道路に対してＲＳＳＩを測定することはできないからである。全ての道路に対してＲＳＳＩを測定することはできないので、受信マップは、道路の途中で途切れるところがある。したがって、受信マップは、複数存在しているのである。ただし、受信マップは、無線測位装置３０から送信されるプローブ軌跡を結合することにより拡張される。

また、受信マップは、受信マップを生成する装置により生成されて、この受信マップデータベース４３に追加されることもある。

制御部４４は、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４６、ＲＡＭ４７を備え、ＲＯＭ４６に記憶されているプログラムに基づく処理をＣＰＵ４５が実行することにより、制御部４４は、広域無線通信機４１を制御し、また、受信マップデータベース４３を管理する。さらに、制御部４４は、図７に示す処理を周期的に実行する。なお、制御部４４が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

［管理サーバ４０の制御部４４の機能］
図７において、ステップＳ２では、広域無線通信機４１が、無線測位装置３０からプローブ軌跡を受信したか否かを判断する。この判断がＮＯであれば図７の処理を終了し、ＹＥＳであればステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ステップＳ２で受信したと判断したプローブ軌跡に、記憶部４２にすでに記憶されている受信マップと類似する部分が含まれているか否かを判断する。この判断は、形状の類似を判断する公知の種々の手法を用いることができる。

たとえば、プローブ軌跡から所定の大きさの切り出し範囲を切り出し、切り出し範囲のプローブ軌跡を移動距離ｘの方向に移動させつつ、受信マップとの形状の類似を判断する。切り出し範囲の大きさは任意に設定可能である。

ステップＳ４の判断において、プローブ軌跡に絶対座標が対応付けられている点があれば、プローブ軌跡において絶対座標が対応付けられている点に基づいて、受信マップに対するプローブ軌跡の配置を決定する。そのようにして配置した位置で、プローブ軌跡に、記憶部４２にすでに記憶されている受信マップと類似する部分が含まれているかを判断する。このようにすることにより、絶対座標が異なるにも関わらず、偶然に形状が類似している部分を、このステップＳ４において類似部分としてしまうことを抑制できる。

図８では、図４に例示したプローブ軌跡、図５に例示した受信マップを例にして、ステップＳ４の処理を説明している。なお、図８では、プローブ軌跡をＡ、受信マップをＢとしている。

プローブ軌跡Ａにおいて、移動距離ｘがｘ１である点が絶対座標ＰＸ１に対応付けられている。そこで、プローブ軌跡Ａを、そのプローブ軌跡Ａの移動距離ｘ１が絶対座標ＰＸ１となるように、プローブ軌跡Ａを受信マップＢに対して配置する。この状態で、類似部分の有無を判断する。図８の例では、プローブ軌跡Ａにおいて、座標ｂ０よりも右側の部分が類似部分となる。ステップＳ４の判断がＮＯであれば図７の処理を終了し、ＹＥＳであればステップＳ６に進む。なお、以下の説明でも、適宜、プローブ軌跡Ａ、受信マップＢを用いる。

ステップＳ６では、ステップＳ４で判断した類似部分の一致度が最も高くなるように、下記式１、２の原点間距離Ｃ、拡縮係数ｄを決定する。そして、式２を用いてプローブ軌跡を補正する軌跡補正を行う。

式１において、ａ０は、受信マップの横軸座標系（すなわち受信マップの相対座標系）で表した場合の軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃの原点の移動距離（すなわち相対座標）である。ｂ０は、受信マップの原点である。ｘａは、プローブ軌跡Ａの相対座標系でのプローブ軌跡Ａ上の任意の点の移動距離ｘの値である。ｘａ_ｃは、受信マップの相対座標系での軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃ上の任意の点における移動距離ｘの値である。

式２は、プローブ軌跡Ａを相対移動および移動距離ｘの方向に拡縮して、受信マップの相対座標系で、プローブ軌跡Ａの任意の点を、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを構成する点に変換する式を表している。
（式１） ａ０＝ｂ０＋Ｃ
（式２） ｘａ_ｃ＝（ｄ×ｘａ）−ａ０

図９には、軌跡補正前のプローブ軌跡Ａと、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを比較して示している。なお、軌跡補正前のプローブ軌跡Ａは、図８と同様に、このプローブ軌跡Ａを見やすくするために、上側に移動させて示している。実際には、軌跡補正前のプローブ軌跡ＡもＲＳＳＩは軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃと同じである。

図９に示すように、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃは、原点ａ０がオフセット量ｃ０だけ、補正前の原点からオフセットしている。図９において、Ｌは補正前のプローブ軌跡Ａの移動距離長さであり、Ｌｃは補正後のプローブ軌跡Ａｃの移動距離長さである。この場合、拡縮係数ｄはＬｃ／Ｌとなる。

検定点判断部に相当するステップＳ８では、プローブ軌跡に、絶対座標系で、受信マップ上の点に対する相対距離が決定できる点があるか否かを判断する。受信マップは、任意の点において絶対座標が定まることから、プローブ軌跡に絶対座標が対応付けられている点があればこの判断はＹＥＳになる。プローブ軌跡において、絶対座標が対応付けられている点を軌跡側距離検定点という。また、受信マップ上の点を、マップ側距離検定点という。ステップＳ８の判断がＮＯであれば図７の処理を終了し、ＹＥＳであればステップＳ１０に進む。

距離差判断部に相当するステップＳ１０では、マップ側距離検定点の相対座標から上述の相対距離だけ移動させた点の相対座標と、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃにおいて受信マップ上の点に対する相対距離が既知の点（すなわち軌跡側距離検定点）の相対座標との間の距離差が、所定範囲内であるか否かを判断する。

図１０の例では、点ｐａ_ｃが軌跡側距離検定点であり、点ｐｂがマップ側距離検定点である。点ｐｂの相対座標（すなわち移動距離ｘ）はｘｂである。また、点ｐａ_ｃのＸ軸の絶対座標はＰＸ１であり、点ｐｂのＸ軸の絶対座標はＰＸ２であることから、点ｐａ_ｃと点ｐｂとの相対距離ΔＰＸは、ＰＸ２−ＰＸ１である。

また、マップ側距離検定点ｐｂの相対座標ｘｂから相対距離ΔＰＸだけ移動させた点をＰＡとする。この点ＰＡの相対座標と軌跡側距離検定点ｐａ_ｃの相対座標ｘａ_ｃとの間の距離差Δｘは、図１０に示す長さとなる。

この距離差Δｘは、絶対座標系でのマップ側距離検定点ｐｂと軌跡側距離検定点ｐａ_ｃとの間の相対距離ΔＰＸと、相対座標系でのマップ側距離検定点ｐｂと軌跡側距離検定点ｐａ_ｃとの距離の差を表している。換言すれば、絶対座標系を正解とした場合の相対座標系の尺度の誤差を表している。

ステップＳ１０の判断がＮＯであれば図７の処理を終了し、ＹＥＳであればステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを受信マップに追加する。

より詳しくは、ステップＳ１２では、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃと記憶済みの受信マップの互いの類似部分が重なるようにして、記憶済みの受信マップに対して軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを、移動距離ｘの方向に結合する。

なお、受信マップに軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを結合する際、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃと受信マップとが、移動距離軸の方向において重複している部分は、たとえば、互いの波形を平均化して結合する。あるいは、いずれか一方の波形を結合後の受信マップとして採用してもよい。そして、受信マップデータベース４３にそれまで格納されていた受信マップを、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを結合した受信マップに更新する。

［第１実施形態のまとめ］
以上、説明した本実施形態によれば、車両５０に搭載されている無線測位装置３０は、その車両５０が道路を走行しているときに移動距離ｘとＲＳＳＩの関係を表しているプローブ軌跡を生成して管理サーバ４０に送信する。

管理サーバ４０の制御部４４は、無線測位装置３０から送信されたプローブ軌跡と、受信マップデータベース４３に格納されている受信マップを、互いの一致部分に基づいて結合する。

図１１は、プローブ軌跡Ａとプローブ軌跡Ｊを、管理サーバ４０が受信した例である。これらプローブ軌跡Ａ、Ｃは、受信マップＢと類似する部分があり、かつ、図７のステップＳ８、Ｓ１０がともにＹＥＳになったとする。

図１２は、これらプローブ軌跡Ａ、Ｃを軌跡補正したプローブ軌跡Ａｃ、Ｊｃを受信マップＢに結合して新たな受信マップとした例である。この図１２に示すように、本実施形態では、プローブ軌跡を受信マップに結合することにより、受信マップが広がることから、広域に連続する受信マップを生成することができる。

また、更新前の受信マップは、移動距離ｘが絶対座標と対応付けることができるようになっているため、結合後の受信マップも、更新前の受信マップにおける移動距離ｘと絶対座標との対応を用いた補間により、精度よく、絶対座標を決定することができる。

また、本実施形態では、ステップＳ１０において、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃの相対座標の精度を判断している。このステップＳ１０の判断がＹＥＳである場合には、軌跡補正後（すなわち座標変換後）のプローブ軌跡Ａｃを受信マップに追加するが、このステップＳ１０の判断がＮＯである場合には、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを受信マップに追加しない。これにより、精度がよい場合に限り、軌跡補正後のプローブ軌跡Ａｃを受信マップに追加するので、追加した部分の受信マップを用いても、精度よく絶対座標を決定することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

第１実施形態では、受信マップを道路長手方向、すなわち、道路に沿った方向に拡張していくのに対して、第２実施形態では、受信マップを道路の幅方向に拡張する。

第２実施形態では、図１３に示すように、無線測位装置１３０は、幅方向位置検出部１３１を備える。この幅方向位置検出部１３１は、具体的には、一般的に白線とも呼ばれる車線区分線を検出するための車線区分線検出装置であるカメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲなどを備えており、その車線区分線検出装置が検出した車線区分線と自車両との相対位置から、自車両の道路幅方向の位置である幅方向位置を検出する。この幅方向位置は、車線区分線に対する相対位置である。幅方向位置検出部１３１は、検出した幅方向位置を制御部３６に出力する。

制御部３６は、図１４に示すように、第１実施形態の構成に加えて、幅方向軌跡生成部３６６を備える。幅方向軌跡生成部３６６は、距離測定部３６１が測定した移動距離ｘと、幅方向位置検出部１３１が検出した幅方向位置との関係を表す幅方向位置軌跡を生成する。幅方向軌跡生成部３６６は、この幅方向位置軌跡を、プローブ軌跡に対応させて生成する。

なお、移動距離ｘは道路に沿った方向の相対位置であり、第２実施形態では、幅方向位置も検出する。この幅方向位置との区別を明確にするために、第２実施形態では、移動距離ｘを経路方向位置とする。

図１５は、幅方向軌跡生成部３６６が生成する幅方向位置軌跡を概念的に示す図である。この図１５に示すように、車両は道路を走行する際、ある程度、幅方向位置が変化する。そして、幅方向位置が異なると、経路方向位置が同じであってもＲＳＳＩが変化する。なお、実際の幅方向位置軌跡は、図１８に示すように、経路方向位置を横軸とし、幅方向位置を縦軸とするマップである。

第２実施形態において、制御部３６の軌跡送信制御部３６４は、軌跡生成部３６３が生成したプローブ軌跡に加えて、幅方向軌跡生成部３６６が生成した幅方向位置軌跡も、管理サーバ４０に送信する。

第２実施形態において、管理サーバ４０の制御部４４は、図１６に示すように、軌跡取得部４４１、一致判断部４４２、マップ更新部４４３を備える。また、受信マップデータベース４３には、受信マップに加えて、幅方向位置マップが格納されている。第２実施形態における制御部４４の機能を説明する前に、幅方向位置マップを説明する。

幅方向位置マップは、図１７に一例を示すように、経路方向位置と幅方向位置との関係を示すマップである。また、幅方向位置マップは、受信マップに対応付けられている。対応付けられているとは、図１７に例示しているように、互いに同じ経路方向位置において、幅方向位置マップから幅方向位置が定まり、受信マップからＲＳＳＩが定まることを意味する。

次に、図１６を用いて、制御部４４の機能を説明する。軌跡取得部４４１は、広域無線通信機４１を介して、無線測位装置３０が送信するプローブ軌跡と幅方向位置軌跡を取得する。

図１８の下図には、軌跡取得部４４１が取得した幅方向位置軌跡を、幅方向位置マップと比較して示している。経路方向位置は相対座標であることから、実際には幅方向位置軌跡の経路方向位置の範囲が、幅方向位置マップの経路方向位置の範囲と同じであったとしても、この図１８の下図に示すように、軌跡取得部４４１が取得した幅方向位置軌跡の経路方向位置の範囲は、幅方向位置マップの経路方向位置の範囲と一致しない場合もある。

一致判断部４４２は、軌跡取得部４４１が取得した幅方向位置軌跡を道路の長手方向に移動させることで、その幅方向位置軌跡と受信マップに、幅方向位置が互いに一致する部分があるか否かを判断する。図１９の下図は、図１８の下図の状態から、幅方向位置軌跡を道路長手方向に移動させて、幅方向位置軌跡の一部の幅方向位置を、受信マップの幅方向位置と一致させた状態である。なお、道路長手方向は、図１８、図１９においては、左右方向である。

さらに、一致判断部４４２は、幅方向位置軌跡と幅方向位置マップに一致する部分がある場合、プローブ軌跡を幅方向位置軌跡と同量だけ道路長手方向に移動させる。そして、移動後のプローブ軌跡と受信マップに互いの一致部分が生じるか否かを判断する。

図１８の上図は、軌跡取得部４４１が取得したプローブ軌跡を、受信マップと比較して示している。実際にはプローブ軌跡と受信マップに互いの一致部分があるとしても、この図１８の上図に示すように、軌跡取得部４４１が取得したプローブ軌跡と受信マップとの間に互いの一致部分が存在しないときもある。

図１９の上図は、プローブ軌跡を幅方向位置軌跡と同量だけ道路長手方向に移動させた図である。図１９の上図では、破線の丸で囲んだ範囲において、プローブ軌跡と受信マップの形状が互いに一致している。

マップ更新部４４３は、一致判断部４４２が、幅方向位置軌跡と幅方向位置マップに互いの一致部分が生じ、かつ、プローブ軌跡と受信マップにも互いの一致部分が生じると判断した場合に、受信マップデータベース４３に格納されている受信マップを更新する。

受信マップを更新する場合、図１９に示す状態、すなわち、幅方向位置軌跡と幅方向位置マップが一致部分で一致した状態とし、プローブ軌跡と受信マップが一致部分で一致した状態とする。この状態で、幅方向位置軌跡を幅方向位置マップに結合し、プローブ軌跡を受信マップに結合する。そして、受信マップデータベース４３に格納されている幅方向位置マップ、受信マップを、結合後の幅方向位置マップ、受信マップに更新する。

この第２実施形態によれば、受信マップを道路の幅方向に広げることができるので、道路の幅方向に広い受信マップを生成することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態のハードウェア構成は第２実施形態と同じであり、また、管理サーバ４０の制御部４４は図１６に示す機能を備える。ただし、マップ更新部４４３は、第２実施形態の機能加えて、さらに、幅方向受信マップＷＲを作成する機能も備える。

以下、第３実施形態においてマップ更新部４４３が実行する処理を、幅方向受信マップＷＲを作成する機能を中心に説明する。

図２０の下図には、受信マップＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１を示しており、上図には、受信マップＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１にそれぞれ対応する幅方向位置マップＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２を示している。

この図２０の例では、受信マップＥ１、幅方向位置マップＥ２は、予め受信マップデータベース４３に記憶されているものである。受信マップＦ１、Ｇ１、Ｈ１は、プローブ軌跡を受信マップとしたものであり、幅方向位置マップＦ２、Ｇ２、Ｈ２は、幅方向位置軌跡を幅方向位置マップとしたものである。

幅方向位置マップＦ２は、幅方向位置マップＥ２と領域Ｅ２Ｆ２で幅方向位置が一致し、受信マップＦ１は、その領域Ｅ２Ｆ２と経路方向位置が同じである領域Ｅ１Ｆ１で、受信マップＥ１と互いに形状が一致している。そのため、受信マップＦ１、幅方向位置マップＦ２とする前のプローブ軌跡、幅方向位置軌跡を、受信マップＦ１、幅方向位置マップＦ２とする。

同様に、幅方向位置マップＧ２は、幅方向位置マップＥ２と領域Ｅ２Ｇ２で幅方向位置が一致し、受信マップＧ１は、その領域Ｅ２Ｇ２と経路方向位置が同じである領域Ｅ１Ｇ１で、受信マップＥ１と互いに形状が一致している。そのため、受信マップＧ１、幅方向位置マップＧ２とする前のプローブ軌跡、幅方向位置軌跡を、受信マップＧ１、幅方向位置マップＧ２とする。

また、幅方向位置マップＨ２は、幅方向位置マップＦ２と領域Ｆ２Ｈ２で幅方向位置が一致し、受信マップＨ１は、その領域Ｆ２Ｈ２と経路方向位置が同じである領域Ｆ１Ｈ１で、受信マップＦ１と互いに形状が一致している。そのため、受信マップＨ１、幅方向位置マップＨ２とする前のプローブ軌跡、幅方向位置軌跡を、受信マップＧ１、幅方向位置マップＧ２とする。

幅方向位置マップＨ２、受信マップＨ１とする前の幅方向位置軌跡とプローブ軌跡は、当初は受信マップデータベース４３に格納されていない幅方向位置マップＦ２、受信マップＦ１と一致部分があることにより、幅方向位置マップＨ２、受信マップＨ１とされる。このように、幅方向位置マップ、受信マップを順次拡大していくことができる。

以上の処理は、第２実施形態のマップ更新部４４３でも同じである。さらに、第３実施形態のマップ更新部４４３は、幅方向受信マップＷＲを作成する。

幅方向受信マップＷＲを作成する条件は、受信マップデータベース４３に格納されている複数の幅方向位置マップに、互いに同じ経路方向位置において、幅方向位置が予め設定された補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置の点があることである。補間上限ピッチは、補間方法や、補間精度も考慮して設定する。一例としては、補間上限ピッチは、無線通信機３１が受信する電波の波長の１／８、１／４、１／２などである。

幅方向受信マップＷＲを作成する条件が成立した場合、補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置を含んでいる幅方向位置マップを決定する。図２０には、幅方向受信マップＷＲを作成する条件が成立した経路方向位置としてｘ２を示している。

この経路方向位置ｘ２では、点ｐｅ−ｐｆ間、点ｐｆ−ｐｇ間、点ｐｇ−点ｐｈ間で、幅方向受信マップＷＲを作成する条件が成立している。そのため、補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置を含んでいる幅方向位置マップは、点ｐｅ−ｐｆ間に対応するものとして幅方向位置マップＥ２、Ｆ２があり、点ｐｆ−ｐｇ間に対応するものとして幅方向位置マップＦ２、Ｇ２があり、点ｐｇ−点ｐｈ間に対応するものとして幅方向位置マップＦ２、Ｇ２がある。

このようにして、補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置を含んでいる幅方向位置マップを決定したら、補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置の点をそれぞれ含んでいる受信マップにおけるＲＳＳＩを補間する。

図２１には、点ｐｅ、ｐｆ、ｐｇ、ｐｈの幅方向位置とＲＳＳＩとの関係を示している。上記補間により、同図に示す幅方向受信マップＷＲが作成できる。

この第３実施形態では、幅方向受信マップＷＲを作成する。この幅方向受信マップＷＲを受信マップとともに用いることにより、二次元的な受信マップとなる。したがって、車両の現在位置を二次元的に決定することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
たとえば、前述の実施形態の測位部３４は、ＧＮＳＳ受信機を備えており、ＧＮＳＳ受信機が受信した信号に基づいて、現在位置の絶対座標を検出していたが、これに限られない。測位部は、車両周辺を撮影するカメラと、カメラが撮影した画像を解析して、予め記憶された周辺画像と照合する照合部と、照合部が照合した照合結果からカメラがその画像を撮影した位置、すなわち、現在位置の絶対座標を決定する決定部とを備えた構成でもよい。この場合、カメラが撮影した画像を表す信号が測位用情報である。

また、カメラに代えてＬＩＤＡＲを用いるとともに、予め記憶された周辺画像に代えて、予め記憶された三次元地図を用い、ＬＩＤＡＲの計測結果から作成した三次元地図と、予め記憶された三次元地図とを照合して、現在位置の絶対座標を決定してもよい。この場合、ＬＩＤＡＲが検出した信号が測位用情報である。

また、測位部は、ＧＮＳＳ受信機が受信した信号から測定した現在位置を、マップマッチングにより補正して、現在位置の絶対座標を決定してもよい。

＜変形例２＞
ＲＳＳＩに代えて、ＴＯＦや電波の到来角度を受信状態指標として用いてもよい。

＜変形例３＞
前述の実施形態では、受信マップデータベース４３は管理サーバ４０が備えており、この受信マップデータベース４３を管理サーバ４０の制御部４４が更新していたが、受信マップデータベース４３を無線測位装置３０が備え、無線測位装置３０の制御部３６が受信マップデータベース４３を更新してもよい。

＜変形例４＞
前述の実施形態では、軌跡補正として、原点間距離Ｃによる補正と、拡縮係数ｄによる補正を行っていたが、原点間距離Ｃによる補正と、拡縮係数ｄによる補正のいずれか一方のみを行ってもよい。

１０：無線測位システム ２０：基地局 ３０：無線測位装置 ３１：無線通信機 ３２：車速センサ ３３：広域無線通信機 ３４：測位部 ３５：メモリ ３６：制御部 ３７：ＣＰＵ ３８：ＲＯＭ ３９：ＲＡＭ ４０：管理サーバ ４１：広域無線通信機 ４２：記憶部 ４３：受信マップデータベース ４４：制御部 ４５：ＣＰＵ ４６：ＲＯＭ ４７：ＲＡＭ ５０：車両 １３０：無線測位装置 １３１：幅方向位置検出部 ３６１：距離測定部 ３６２：指標取得部 ３６３：軌跡生成部 ３６４：軌跡送信制御部 ３６５：位置推定部 ３６６：幅方向軌跡生成部 ４４１：軌跡取得部 ４４２：一致判断部 ４４３：マップ更新部

Claims (7)

1. 移動体が移動可能な経路に沿った方向の位置に対する、基地局からの電波を前記経路上で受信したときの前記電波の受信状態を表す受信状態指標の変化を表しており、前記経路に沿った方向の位置を、測位対象座標系で表すことができる受信マップを生成する無線測位用マップ生成システムであって、
   前記受信マップを書き換え可能に記憶している記憶部（４２）と、
   前記移動体の移動距離を測定する距離測定部（３６１）と、
   前記移動体が移動しているときに、前記基地局からの電波を受信して前記受信状態指標を逐次測定する指標測定部（３１）と、
   前記距離測定部が測定した前記移動距離と、前記指標測定部が測定した前記受信状態指標との関係を表す受信状態軌跡を生成する軌跡生成部（３６３）と、
   前記軌跡生成部が生成した前記受信状態軌跡と、前記記憶部に記憶されている前記受信マップとを、互いの一致部分に基づいて結合して、前記記憶部に記憶されている前記受信マップを更新するマップ更新部（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ１２、４３３）とを備えることを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
2. 請求項１において、
   前記マップ更新部は、前記軌跡生成部が生成した前記受信状態軌跡と、前記記憶部に記憶されている前記受信マップとを、互いの一致部分に基づいて、前記経路に沿った方向に結合して、前記記憶部に記憶されている前記受信マップを更新することを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
3. 請求項２において、
   前記マップ更新部は、前記軌跡生成部が生成した前記受信状態軌跡を、相対移動、および、前記移動距離の方向の拡縮の少なくとも一方である軌跡補正を行ないつつ、前記受信状態軌跡と前記記憶部に記憶されている前記受信マップの互いの一致部分の有無を判断し、前記一致部分があると判断した場合、軌跡補正後の前記受信状態軌跡を、前記記憶部に記憶されている前記受信マップに結合することを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
4. 請求項３において、
   前記受信マップとは別の予め設定された測位用情報に基づいて、前記移動体の測位対象座標を測定する測位部（３４）を備え、
   前記軌跡生成部は、前記測位部が測定した前記測位対象座標に基づいて、前記受信状態軌跡に含まれているいずれかの前記移動距離における前記測位対象座標が決定できる場合には、前記受信状態軌跡の前記移動距離と前記測位対象座標とを対応付け、
   前記マップ更新部は、前記受信状態軌跡の前記移動距離に前記測位対象座標が対応付けられている場合には、前記受信状態軌跡の前記移動距離に対応付けられている前記測位対象座標に基づいて、前記受信マップに対する前記受信状態軌跡の位置を決定して、前記受信状態軌跡と前記記憶部に記憶されている前記受信マップの互いの一致部分の有無を判断することを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
5. 請求項３または４において、
   前記受信状態軌跡に、前記記憶部に記憶されている前記受信マップ上の点であるマップ側距離検定点との間の前記測位対象座標系での相対距離が決定できる軌跡側距離検定点があるか否かを判断する検定点判断部（Ｓ８）と、
   前記検定点判断部が、前記軌跡側距離検定点があると判断した場合に、前記受信状態軌跡に対して前記軌跡補正を行なった後、前記マップ側距離検定点の相対座標から、前記相対距離だけ移動させた点の前記相対座標と、前記軌跡側距離検定点の相対座標との間の距離差が、所定範囲内であるか否かを判断する距離差判断部（Ｓ１０）とを備え、
   前記マップ更新部は、前記距離差判断部が、前記距離差が前記所定範囲内であると判断したことに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記受信マップを更新し、前記距離差判断部が、前記距離差が前記所定範囲内でないと判断したことに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記受信マップを更新しないことを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   前記移動体が車両であり、
   前記受信マップに加えて、前記受信マップ上の前記経路に沿った方向の位置である経路方向位置と、前記受信マップ上の前記経路方向位置に対応する前記受信状態指標が測定できる道路上の幅方向位置とが対応付けられている幅方向位置マップを生成する無線測位用マップ生成システムであって、
   前記記憶部は、前記受信マップに加えて、前記幅方向位置マップを記憶しており、
   前記車両の前記幅方向位置を検出する幅方向位置検出部（１３１）と、
   前記距離測定部が測定した前記移動距離と、前記幅方向位置検出部が検出した前記幅方向位置との関係を表す幅方向位置軌跡を生成する幅方向軌跡生成部（３６６）と、
   前記幅方向軌跡生成部が生成した前記幅方向位置軌跡を前記道路の長手方向に移動させるとともに、前記受信状態軌跡を前記幅方向位置軌跡と同量だけ、前記道路の長手方向に移動させることにより、前記幅方向位置軌跡と前記幅方向位置マップに互いの一致部分が生じ、かつ、前記受信状態軌跡と前記受信マップにも互いの一致部分が生じるか否かを判断する一致判断部（４３２）とを備え、
   前記マップ更新部（４３３）は、前記一致判断部が、前記幅方向位置軌跡と前記幅方向位置マップに互いの一致部分が生じ、かつ、前記受信状態軌跡と前記受信マップにも互いの一致部分が生じると判断したことに基づいて、前記幅方向位置軌跡と前記幅方向位置マップが前記一致部分で一致した状態での前記幅方向位置軌跡を前記幅方向位置マップに結合して、前記記憶部に記憶されている前記幅方向位置マップを更新するとともに、前記受信状態軌跡と前記受信マップが一致部分で一致した状態での前記受信状態軌跡を前記受信マップに結合して、前記記憶部に記憶されている前記受信マップを更新することを特徴とする無線測位用マップ生成システム。
7. 請求項６において、
   前記マップ更新部は、前記記憶部に記憶されている前記幅方向位置マップに、互いに同じ前記経路方向位置において、幅方向位置が予め設定された補間上限ピッチ以下となっている２つの幅方向位置の点がある場合には、前記補間上限ピッチ以下となっている２つの前記幅方向位置の点をそれぞれ含んでいる前記受信マップにおける前記受信状態指標を補間して、前記幅方向位置に対する前記受信状態指標を表す幅方向受信マップを作成することを特徴とする無線測位用マップ生成システム。

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