JP2018109815A - 走行支援装置、走行支援方法およびコンピュータを走行支援装置として機能させるためのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ信号を受信できない屋内でも自動運転の精度を向上させる。【解決手段】走行支援装置が実行する処理は、ＩＭＥＳメッセージを受信した場合に（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、ＩＭＥＳメッセージからマーカの座標値を取得するステップ（Ｓ５４０）と、カメラによる撮影画像を用いて車両とマーカ間の相対位置および相対角度を取得するステップ（Ｓ５４５）と、車両の絶対座標値および進行方位を演算するステップ（Ｓ５５０）と、ＩＭＥＳメッセージを受信していない場合に（ステップＳ５３０にてＮＯ）、加速度センサまたはジャイロセンサなどで移動情報を取得するステップ（Ｓ５５５）と、推測航法により車両の絶対座標値および進行方位を演算するステップ（Ｓ５６０）とを含む。【選択図】図５

Description

本開示は、移動体の走行を支援する技術に関し、より特定的には、衛星からの測位信号が受信できない場所において走行を支援する技術に関する。

車両を自動で運転する技術の開発が進んでいる。例えば、特開２０１６−１７０１２４号公報（特許文献１）は、「ＩＭＵからの出力データとＧＰＳ受信機及びインドアＧＰＳ受信機からの出力データに基づいて移動体の速度、距離、位置をシームレス且つ高精度で算出可能な移動体測位装置、及び移動体測位方法」を開示している（［要約］参照）。

特開２０１６−１７０１２４号公報

ところで、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System)）を用いた自動運転では、ＧＮＳＳと慣性計測装置（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））とが用いられる場合が多い。この場合、車両が屋内のように衛星からの信号を受信できない場所に入ると、ＩＭＵを用いた推測航法のみが使用され、結果として、自動運転の進行方向の精度が低下する可能性がある。したがって、衛星からの信号を受信できない場所でも自動運転の精度の低下を防止する技術が必要とされている。

本開示は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、衛星からの信号を受信できない場所でも移動体の走行を支援するための走行支援装置を提供することである。他の局面における目的は、衛星からの信号を受信できない場所でも移動体の走行を支援するためにコンピュータで実行される方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、衛星からの信号を受信できない場所でも移動体の走行を支援するための方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。

ある実施の形態に従うと、移動体の走行を支援するための走行支援装置が提供される。走行支援装置は、予め定められた場所に設置されたマーカーをカメラによって撮影することにより得られる画像データの入力を受ける入力インターフェイスと、前記マーカーの設置場所を示すマーカー位置情報を含む測位信号を予め定められたコードを用いてスペクトラム拡散変調して、スペクトラム拡散変調された測位信号を発信する送信機から、前記測位信号を受信する受信器と、移動体に入力された目的地の位置情報と、送信機によって発信された測位信号と、画像データとに基づいて、移動体の走行を制御する制御装置を備える。制御装置は、画像データとマーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する移動体の相対的位置関係および進行方向を特定し、目的地の位置情報と相対的位置関係と進行方向とに基づいて、移動体の進行方向を制御するための信号を出力するように構成されている。

ある実施の形態に従うと、送信機から発信される測位信号は、当該送信機が設置されている場所を示す送信機位置情報をさらに含む。制御装置は、送信機位置情報に基づいて、移動体の位置を補正するように構成されている。

ある実施の形態に従うと、送信機から発信される測位信号は、当該測位信号の識別番号を含む。走行支援装置は、移動体が走行する範囲に設置されている複数の送信機の各々から発信される各測位信号の識別情報を保持する記憶装置をさらに備える。制御装置は、記憶装置に格納されている各識別情報に基づいて、受信器によって受信された測位信号を特定し、当該特定された測位信号に含まれるマーカー位置情報に基づいて、相対的位置関係および進行方向を特定するように構成されている。

ある実施の形態に従うと、走行支援装置は、地図ネットワーク情報を格納するためのメモリをさらに備える。制御装置は、地図ネットワーク情報に基づいて、進行方向を補正する。

ある実施の形態に従うと、地図ネットワーク情報は、スペクトラム拡散変調された測位信号を復調するための１つ以上の識別コードと、１つ以上の識別コードが関連付けられた送信機の位置情報とを含む。制御装置は、送信機から発信された信号を特定するためのコードに基づいて地図ネットワーク情報を参照し、識別コードに関連付けられた位置情報を読み出す。

ある実施の形態に従うと、入力インターフェイスは、マーカーを他のカメラによって撮影することにより得られる他の画像データの入力をさらに受け付ける。制御装置は、画像データと他の画像データとマーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する移動体の相対的位置関係および進行方向を特定するように構成されている。

ある実施の形態に従うと、移動体の走行を支援するための走行支援装置としてコンピュータを作動させるためのプログラムが提供される。プログラムは、コンピュータに、予め定められた場所に設置されたマーカーをカメラによって撮影することにより得られる画像データの入力を受けるステップと、マーカーの設置場所を示すマーカー位置情報を含む測位信号を予め定められたコードを用いてスペクトラム拡散変調して、スペクトラム拡散変調された測位信号を発信する送信機から、測位信号を受信するステップと、移動体に入力された目的地の位置情報と、送信機によって発信された測位信号と、画像データとに基づいて、移動体の走行を制御するステップを実行させる。制御するステップは、画像データとマーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する移動体の相対的位置関係および進行方向を特定するステップと、目的地の位置情報と相対的位置関係と進行方向とに基づいて、移動体の進行方向を制御するための信号を出力するステップとを含む。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

走行支援装置が搭載された移動体が走行を支援する信号を受信する一態様を表わす図である。 測位支援システム１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃが設置された屋内駐車場１４０に侵入した車両１００が駐車スペース２１０に駐車する一態様を例示する図である。 ある実施の形態に従う車両１００が、屋内駐車場１４０を無人走行した場合の進行経路を表わす図である。 ある実施の形態に従う走行支援システム４００の構成の一例を表わすブロック図である。 車両１００が送信機１１０の近傍に到達した状態を表わす図である。 ある実施の形態に従う走行支援システム４００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。 他の局面に従う走行支援システム４００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。 送信機１１０によって送信されるメッセージの構成を表わす図である。 ある実施の形態に従うメッセージタイプが「００１」のメッセージ８００のフォーマットを表わす図である。 メッセージ８００の仕様を表わす図である。 メッセージタイプが３（＝０１１）のＩＭＥＳメッセージ９００のフォーマットを表わす図である。 メッセージタイプが４（＝１００）のＩＭＥＳメッセージ１０００のフォーマットを表わす図である。 ある実施の形態に従う位置情報提供システム１０の構成を表わす図である。 送信機１１０の一例であるＩＭＥＳ送信機１２００−１のハードウェア構成を示すブロック図である。 ＩＭＥＳ送信機１２００−１が備えるＥＥＰＲＯＭ１２４０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。 位置情報提供装置１１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。 ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星に搭載される送信機によって発信される信号１５００の構成を表わす図である。 位置情報提供装置１１００のベースバンドプロセッサ１４１０およびナビゲーションプロセッサ１４３０が実行する処理の手順を表わすフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［技術思想］
まず、以下に開示される技術思想の概要について説明する。ＧＮＳＳの高精度測位を利用した自動運転では、ＧＮＳＳとＩＭＵとが使用される。ＧＮＳＳを使用するための信号は、屋内、例えば、立体駐車場、地下駐車場などでは受信されない。そのため、ＩＭＵの推測航法のみが使用されることになる。推測航法は、ジャイロ、加速度センサーによる相対位置を計算する。この場合、初期値、初期方向、およびドリフトなどによる位置の修正や方向の修正が必要になる。そこで、ある実施の形態において、ＧＰＳ信号のスペクトラム拡散変調に使用される符号化コードと同じコードを用いてスペクトラム拡散変調することにより生成されるＩＭＥＳ（Indoor MEssaging System）信号を発信可能な送信機が、ターゲットの座標値を送信する。ターゲットの座標値とは、例えば、ＡＲマーカーの位置情報に相当する。自動車その他の移動体に搭載されたＧＮＳＳ対応の受信機は、送信機から発信された信号を受信すると、当該ターゲットの位置情報（座標値）を取得する。この位置情報は、移動体の位置推定装置に入力される。

一方、移動体に搭載されたカメラは、当該ターゲットを撮影し、画像処理を行って、相対位置と相対進行方向とを取得する。相対位置は、ターゲットに対する移動体の位置を表わす。相対進行方向は、当該ターゲットに対する進行方向を表わす。相対位置と相対進行方向も、位置推定装置に入力される。

位置推定装置は、ＤＲ（自立航法）装置のようなコンピュータによって実現される。位置推定装置は、ターゲットの位置情報と、相対位置と、相対進行方向とを用いて、移動体の位置と進行方向とを算出する。別の局面において、移動体は、無線通信により、屋内のネットワーク（例えば、駐車場内のネットワーク）から、当該ターゲットに対して基準となる進行方向を受信する。

なお、ターゲットと送信機とは、必ずしも同一の場所にある必要はない。複数のターゲットおよび送信機が配置されることで、誤差の修正、あるいは、立体駐車場のように高度が変わり得る場合における補正も実現され得る。

送信機から発信される情報は、データベースにも保存され得る。例えば、当該情報を含む地図情報がデータベースに保存されることで、位置推定装置は、ＰＲＮ（Pseudo Randomo Noise）コードを読み取った時点で、当該データベースを参照することにより、早期に、移動体の位置および進行方向を得ることができる。

図１を参照して、ある実施の形態に従う走行支援装置が使用される局面について説明する。図１は、走行支援装置が搭載された移動体が走行を支援する信号を受信する一態様を表わす図である。

ある局面において、ある実施の形態に従う移動体は、自動車、カート、電動車椅子その他の車両１００として実現される。車両１００は、カメラ（図示しない）と、走行支援システム４００とを搭載している。車両１００は、屋内駐車場、地下道路等の場所であって、ＧＰＳ衛星その他の衛星から発せられるＧＰＳ信号のような測位信号を受信できない場所も走行し得る。以下、測位信号を受信できない場所が屋内駐車場１４０である場合を説明する。

屋内駐車場１４０の走行エリアの天井には、複数の測位支援システム１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃが設置されている。複数の測位支援システム１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、例えば、屋内駐車場１４０への入り口、屋内駐車場１４０内の曲がり角、走行路や駐車スペースの天井に、屋内駐車場１４０からの出口等に設置されている。走行路の天井に設置される場合、設置の間隔は特に限定されない。複数の測位支援システム１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを総称する時は、測位支援システム１２０と表す。測位支援システム１２０は、送信機１１０と、マーカー１１１とを含む。送信機１１０は、例えば、ＩＭＥＳ（Indoor MEssaging System）送信機のように、ＧＰＳ信号その他の測位信号を発信するためにスペクトラム拡散変調に使用されるＰＲＮコードと同じ符号化コードを用いて信号をスペクトラム拡散変調し、スペクトラム拡散変調によって生成された信号を発信できる送信機として実現され得る。

マーカー１１１は、位置を表わす標識として実現される。ある局面において、マーカー１１１は、ＡＲ（Augmented Reality）マーカーとして実現され得る。ＡＲマーカーは、例えば、ARToolKitPlus、レンチキュラーレンズを使用したLentiMark等によって実現されるが、マーカー１１１は、例示されたこれらのＡＲマーカーに限定されない。ある局面において、マーカー１１１は、照明の変化の影響を受けにくいマーカーが望ましい。なお、マーカー１１１と送信機１１０とは、必ずしも、同じ場所にある必要はない。

車両１００が送信機１１０から発信された測位信号を受信すると、車両１００に搭載されるコンピュータは、ＧＰＳ信号を受信した場合と同様の捕捉処理を行なう。ナビシステムは、コンピュータとして、当該測位信号を識別し、測位信号に含まれる送信機１１０の位置情報を抽出する。

また、車両１００に搭載される車載カメラがマーカー１１１を撮影すると、画像認識処理を行い、マーカー１１１に関連付けられている位置情報を取得する。車両１００に搭載されるコンピュータは、走行支援装置として、車両１００の相対方位および相対位置を検出する。さらに、コンピュータは、マーカー１１１を認識すると、車両１００の進行方向を検出し得る。

ある実施の形態に従うと、屋内駐車場１４０の地図情報は、ネットワーク情報１３０を含む。ネットワーク情報１３０は、例えば、屋内駐車場１４０に設置されているＩＭＥＳ送信機の識別番号、当該ＩＭＥＳ送信機で使用されるＰＲＮコードの識別番号、ＩＭＥＳ送信機が設置されている場所の名称、当該場所の位置情報（緯度、経度、高度（あるいは階数等）等を含む。当該地図情報は、車両１００に搭載される記憶装置に保存されている。車両１００が通信機能を備える場合には、車両１００は、インターネット等外部から、地図情報をダウンロードし、記憶装置にダウンロードした地図情報を保存する。例えば、屋外においてＧＰＳ信号に基づく測位の結果、車両１００が立体駐車場の入口あるいは商業施設の入り口に近づいたことが検知されると、車両１００は、立体駐車場あるいは商業施設に設置されている通信装置との通信を確立する。その後、車両１００は、当該通信装置を介して、立体駐車場あるいは当該商業施設に設けられている地下駐車場の地図情報をダウンロードする。この場合、車両１００の走行支援システム４００は、走行中のエリア（立体駐車場あるいは地下駐車場）に配置される送信機１１０が使用するＰＲＮコードを予め知ることができる。その結果、走行支援システム４００は、送信機１１０から発信される信号を受信すると、その信号を特定し、その信号を特定するＰＲＮコードの識別番号を用いて、ネットワーク情報１３０を参照する。ＰＲＮコードの識別番号は、送信機が設置されている場所の位置情報に関連付けられているので、走行支援システム４００は、送信機から受信した信号に含まれる位置情報を読み出すことなく、早期に取得できる。なお、地図情報は、別の局面では、車両１００の製造事業者によって製造時に、初期情報として記憶装置に書き込まれ、その後、適宜、更新されてもよい。

図２を参照して、測位支援システム１２０の使用態様について説明する。図２は、測位支援システム１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃが設置された屋内駐車場１４０に侵入した車両１００が駐車スペース２１０に駐車する一態様を例示する図である。

屋外を走行していた車両１００は、３つ以上のＧＰＳ衛星からそれぞれ発せられるＧＰＳ信号を受信し、ナビシステムを利用することができる。この車両１００が、屋内駐車場１４０の入口２００に差し掛かると、ＧＰＳ信号を受信できなくなり、測位精度が低下する。入口２００の天井には、測位支援システム１２０Ａが設置されている。測位支援システム１２０Ａは、入口２００の位置情報を含む測位信号を発信する送信機と、ＡＲマーカーとを含む。車両１００は、測位支援システム１２０Ａから発信された信号を受信すると、その信号に含まれる位置情報として、入口２００の位置情報（例えば、緯度、経度、高度）を抽出し、その抽出した位置情報をナビ情報として利用できる。また、車両１００の車載カメラ（図示しない）がＡＲマーカーを認識すると、その認識結果に基づいて、当該ＡＲマーカーに関連付けられている位置情報を取得することができる。車両１００は、この位置情報もナビ情報として利用することができる。

車両１００が経路２２０に沿って走行すると、測位支援システム１２０Ａの送信機から発せられた信号は、車両１００によって受信されなくなる。その後、車両１００は、測位支援システム１２０Ｂの送信機から発せられた測位信号を受信する。測位信号は、当該送信機が設置されている場所を示す位置情報を含んでいるので、車両１００は、その測位信号から測位支援システム１２０Ｂの位置情報を取得できる。また、車載カメラが測位支援システム１２０Ｂのマーカーを認識すると、当該マーカーの位置を検出する。当該位置情報は、車両１００の位置の精度を高めるために使用される。

車両１００は、走行を続けると、測位支援システム１２０Ｃから発せられた測位信号を受信し、その測位信号から測位支援システム１２０Ｃの位置情報を抽出し、車両の位置を特定する。

車両１００は、駐車スペース２１０の近傍に到達すると、測位支援システム１２０Ｄの送信機から発せられた測位信号を受信する。また、車載カメラは、測位支援システム１２０ＤのＡＲマーカーを撮影すると、画像処理の結果に基づいてＡＲマーカーの位置（駐車スペース２１０の位置）を抽出し、車両１００の位置を補正する。車両１００は、自動駐車装置を備えている場合には、補正後の位置情報に基づいて駐車される。

図３を参照して、走行支援装置を搭載した車両１００の走行例について説明する。図３は、ある実施の形態に従う車両１００が、屋内駐車場１４０を無人走行した場合の進行経路を表わす図である。ある局面において、駐車スペース以外の走行路３１０が屋内駐車場１４０に存在する。走行路３１０の天井には、複数の測位支援システム１２０が設置されている。目的地３３０の天井にも、測位支援システム１２０が設置されている。

車両１００は、停止位置から走行を開始すると、測位支援システム１２０から発せられる測位信号を捕捉し、当該測位支援システム１２０の設置場所を車両１００の位置として検出する。さらに、車両１００に搭載されたカメラが測位支援システム１２０のＡＲマーカーを撮影すると、撮影結果を用いて画像認識処理を実行し、ＡＲマーカーに関連付けられている位置を取得する。車両１００は、送信機からの測位信号に基づく位置情報と、ＡＲマーカーの認識に基づいて得られる位置情報とを用いて、車両１００自身の位置を補正し、目的地３３０まで走行を継続する。車両１００が実際に走行した経路は、経路３２０のようになる。車両１００は、目的地３３０に到達すると、停止する。

図４Ａを参照して、走行支援システム４００の構成について説明する。図４Ａは、ある実施の形態に従う走行支援システム４００の構成の一例を表わすブロック図である。走行支援システム４００は、画像制御プロセッサ４２０と、ＧＮＳＳ−ＤＲ（Dead Reckoning）回路４４０と、位置推定装置４８０とを備える。

画像制御プロセッサ４２０の入力は、カメラ４１０，４１１の出力に接続され得る。ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０の入力は、ＧＰＳアンテナ４３０の出力に接続される。画像制御プロセッサ４２０とＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０との各出力は、位置推定装置４８０の入力に接続される。位置推定装置４８０は、さらに、マップネットワークデータベース４５０、距離計４６０、ＣＡＮ（Controller Area Network）コンバータ４７０の出力にそれぞれ接続される。

カメラ４１０，４１１は、マーカー１１１を撮影し、画像信号を画像制御プロセッサ４２０にそれぞれ出力する。画像制御プロセッサ４２０は、その入力された信号を用いて画像認識処理を実行し、マーカー１１１に関連付けられた情報を抽出する。関連付けられた情報は、例えば、マーカー１１１が設置される場所を特定するための情報を含む。当該情報は、緯度、経度、高度（あるいは階数）のような３次元地理的座標値のような絶対的位置情報、あるいは、予め知られている位置からの変位を表わす相対的位置情報のいずれであってもよい。なお、複数のカメラが常に必要とされるわけではなく、一つのカメラがマーカー１１１の撮影に使用されてもよい。

ＧＰＳアンテナ４３０は、ＧＰＳ信号その他の測位信号および送信機１１０から発信される信号を受信する。車両１００が屋外にある場合において周囲に遮蔽物がないとき、ＧＰＳアンテナ４３０はＧＰＳ信号を受信し得る。車両１００が屋内にあり、かつ、送信機１１０の信号が届く範囲にある場合には、ＧＰＳアンテナ４３０は、送信機１１０から発信された信号を受信し得る。受信された信号は、ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０に入力される。

ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４８０は、自立航法のために必要な情報を導出する。ある局面において、ＧＰＳ信号がＧＰＳアンテナ４３０によって受信された場合、ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０は、各ＧＰＳ信号から時刻情報をそれぞれ抽出し、各時刻情報を用いて車両１００の位置情報を特定する。送信機１１０からの信号がＧＰＳアンテナ４３０によって受信された場合、ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０は、その信号に含まれる送信機１１０の設置場所を示す情報を取得する。

位置推定装置４８０は、ある局面において、画像認識処理の結果検出されるマーカー１１１の位置情報と、ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０によって取得される位置情報とを用いて、車両１００の位置と、速度と、進行方向とを導出する。別の局面において、位置推定装置４８０は、さらに、ＣＡＮコンバータ４７０からの出力も用いて、車両１００の位置と速度と進行方向とを特定し得る。別の局面において、位置推定装置４８０は、マップネットワークデータベース４５０をさらに用いて、車両１００の位置と速度と進行方向とを特定し得る。さらに別の局面において、位置推定装置４８０は、距離計４６０からの出力を用いて、車両１００の位置を特定し得る。

図４Ｂを参照して、送信機１１０から発信される信号の範囲と、車両１００との関係について説明する。図４Ｂは、車両１００が送信機１１０の近傍に到達した状態を表わす図である。ある実施の形態に従うと、送信機１１０は、屋内駐車場や地下道路の天井に取り付けられている。送信機１１０あるいはＡＲマーカーの設置場所は、ＩＭＥＳ情報として示される。送信機１１０は、ＧＰＳ衛星がＧＰＳ信号を発信する場合に使用されるＰＲＮコードと同じコードを用いてスペクトラム拡散変調し、スペクトラム拡散変調によって生成された信号を発信する。この信号は、ＩＭＥＳ情報を含む。送信機１１０がこの信号を発信すると、車両１００がその照射範囲に存在する場合には、車両１００は、その信号を受信し、その信号からＩＭＥＳ情報を抽出し、車両１００の位置を特定する。したがって、車両１００が照射範囲に存在する間、車両１００の場所は、送信機１１０の設置場所として特定される。

［制御構造］
図５を参照して、走行支援システム４００の制御構造について説明する。図５は、ある実施の形態に従う走行支援システム４００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

ステップＳ５１０にて、位置推定装置４８０は、ＧＮＳＳ−ＤＲ回路４４０からの出力に基づいて、緯度、経度、方位を示す各データを取得する。

ステップＳ５２０にて、位置推定装置４８０は、屋内測位処理を開始する。まず、ステップＳ５３０にて、位置推定装置４８０は、送信機１１０からＩＭＥＳメッセージを受信したか否かを判定する。位置推定装置４８０は、ＩＭＥＳメッセージを受信したと判定すると（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５４０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５３０にてＮＯ）、位置推定装置４８０は、制御をステップＳ５５５に切り換える。

ステップＳ５４０にて、位置推定装置４８０は、ＩＭＥＳメッセージからデータを抽出し、マーカー１１１の位置座標を取得する。

ステップＳ５４５にて、位置推定装置４８０は、カメラ４１０，４１１によって得られた画像信号を用いたカメラ測位により、車両１００とマーカー１１１との間の相対位置および相対角度を算出する。なお、カメラ測位では複数のカメラ４１０，４１１が例示されているが、複数のカメラが常に必要ではなく、一つの車載カメラがカメラ測位で使用されてもよい。

ステップＳ５５０にて、位置推定装置４８０は、マーカー１１１の絶対座標値（例えば、緯度、経度、階数）と、車両１００とマーカー１１１との間の距離と、車両１００とマーカー１１１との間の相対角度とを用いて、車両１００の絶対座標値および進行方位を算出する。これにより、車両１００の位置と進行方位が更新され、位置情報が初期化されることになる。算出された絶対座標値および進行方位は、メモリに保存される。制御はステップＳ５７０に移される。

ステップＳ５５５にて、位置推定装置４８０は、加速度センサ、ジャイロセンサ等の出力信号を用いて、車両１００の移動情報を取得する。移動情報は、方位の変化量と移動距離とを含む。取得された移動情報は、メモリに保存される。

ステップＳ５６０にて、位置推定装置４８０は、推測航法を用いて、車両１００の絶対座標値および進行方位を算出する。算出された絶対座標値（緯度、経度、階数）および進行方位は、メモリに保存される。

ステップＳ５７０にて、位置推定装置４８０は、制御をステップＳ５２０に戻す。
［他の制御構造］
図６を参照して、走行支援システム４００の他の制御構造について説明する。図６は、他の局面に従う走行支援システム４００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。なお、前述の処理と同一の処理には同一のステップ番号を付してある。したがって、同一の処理の説明は繰り返さない。

ステップＳ６１０にて、位置推定装置４８０は、マップネットワークデータベース４５０から、マップおよびネットワークデータを取得し、取得した各データをメモリのワーク領域に格納する。格納されるデータは、例えば、屋内マップデータと、ＩＭＥＳ送信機情報と、通路ネットワークデータ等を含む。ＩＭＥＳ送信機情報は、ＰＲＮコード、緯度、経度、階数等を含む。制御は、ステップＳ５２０に移される。

ステップＳ６２０にて、位置推定装置４８０は、ステップＳ６１０において取得したデータに基づいて、ＰＲＮ番号を受信したか否かを判定する。位置推定装置４８０は、ＰＲＮ番号を受信したと判定すると（ステップＳ６２０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ６３０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ６２０にてＮＯ）、位置推定装置４８０は、制御をステップＳ５３０に切り換える。

ステップＳ６３０にて、位置推定装置４８０は、ＰＲＮコードおよびマップネットワークデータを用いて、マーカー１１１の座標値を取得する。その後、制御は、ステップＳ５４５に戻される。

図７を参照して、送信機１１０が位置情報を送信する手法について説明する。図７は、送信機１１０によって送信されるメッセージの構成を表わす図である。メッセージ７００は、例えば、４種類のＩＭＥＳメッセージに分けられる。各ＩＭＥＳメッセージは、タイプと、名称と、ワード数と、最低頻度と、内容とを含む。タイプは、メッセージの種類を識別する。名称は、当該メッセージの名前を表わす。ワード数は、メッセージの１フレームに含まれるワード数を表わす。最低頻度は、当該メッセージが送信される頻度のうち最低値を表わす。内容は、当該メッセージに含まれる情報を表わす。

位置情報の提供に使用されるメッセージは、メッセージタイプが「０００」と「００１」である。しかしながら、各メッセージの内容からも明らかなように、緯度或いは経度がｍ単位で示されるため、ｃｍ単位の精度での位置情報は提供され得ない。そこで、ある実施の形態に従うと、送信機１１０は、メッセージタイプが「１００」であるメッセージを利用して、差分データを合わせて送信することで、ｃｍレベルの高精度の位置情報を提供し得る。

そこで、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、ＩＭＥＳメッセージにおいてｃｍレベルの位置を表現する手法について説明する。図８Ａは、ある実施の形態に従うメッセージタイプが「００１」のメッセージ８００のフォーマットを表わす図である。図８Ｂは、メッセージ８００の仕様を表わす図である。

図８Ａに示されるように、メッセージ８００は、４つのワード、Ｗｏｒｄ１〜Ｗｏｒｄ４を含む。緯度および経度の場合、（１０^−５）度は、約１．２ｍとなる。

図８Ｂに示されるように、メッセージ８００において、緯度（Ｌａｔ）のビット長（Bit length）は、２４ビットになっている。１ビットは符号を表わし、北緯は「０」で、南緯は「１」で示される。座標値は残りの２３ビットで表現される。例えば、ある座標値（北緯３５．６９４７８度）の場合、２４ビットで、すなわち、「００１１００１０１１０００１０００００１００１１」と表される。ｃｍレベルの距離を表わすためには、３０ビットが必要になる。

図９および図１０を参照して、ＩＭＥＳメッセージにおけるｃｍレベルの距離を表わす方法についてさらに説明する。図９は、メッセージタイプが３（＝０１１）のＩＭＥＳメッセージ９００のフォーマットを表わす図である。図１０は、メッセージタイプが４（＝１００）のＩＭＥＳメッセージ１０００のフォーマットを表わす図である。

図９に示されるように、ＩＭＥＳメッセージ９００は、ショートＩＤ９１０を含む。ｃｍレベルの単位を表現する場合、緯度および経度ともに、（１０^−７）度が約９ｍｍとなる。したがって、緯度および経度をｃｍレベルで表現するためには、１４ビット（＝７＋７）が必要となる。ショートＩＤ９１０は、１２ビットであるため、１４ビットを必要とするｃｍレベルの距離を表現できない。したがって、メッセージタイプが４であるＩＭＥＳメッセージが必要となる。

図１０に示されるように、ＩＭＥＳメッセージ１０００は、ミディアムＩＤ１０１０を含む。ミディアムＩＤ１０１０は、３３ビット（＝１２＋２１）である。そこで、メッセージタイムが４であるＩＭＥＳメッセージ１０００を用いて、距離は、ｃｍレベルで表現できる。

図１１を参照して、ＧＰＳ信号が捕捉されない場所における測位を実現する方法について説明する。図１１は、ある実施の形態に従う位置情報提供システム１０の構成を表わす図である。位置情報提供システム１０は、地上の上空約２万メートルの高度を飛行し、測位のための信号（以下、「測位信号」ともいう。）を発信するＧＰＳ衛星１１１０，１１１１，１１１２，１１１３と、位置情報を提供する装置として機能する位置情報提供装置１１００−１〜１０１０−４とを備える。位置情報提供装置１１００−１〜１１００−４を総称するときは、位置情報提供装置１１００と表わす。位置情報提供装置１１００は、たとえば、携帯電話、カーナビゲーションシステムその他の移動体測位装置のように、従来の測位装置を有する端末として実現され得る。

ここで、測位信号は、いわゆるスペクトラム拡散された信号であり、たとえば、いわゆるＧＰＳ信号である。しかしながら、その信号はＧＰＳ信号に限られない。なお、以下では説明を簡単にするために、測位のシステムをＧＰＳを一例として説明するが、本発明は、他の衛星測位システム（Ｇａｌｉｌｅｏ，ＧＬＯＮＡＳＳ等）にも適用可能である。

測位信号の中心周波数は、たとえば、１５７４．４２ＭＨｚである。測位信号の拡散周波数は、たとえば１．０２３ＭＨｚである。この場合、測位信号の周波数は、既存のＧＰＳのＬ１帯におけるＣ／Ａ（Coarse and Access）信号の周波数と同一となる。したがって、既存の測位信号受信回路（たとえばＧＰＳ信号受信回路）が流用できるため、位置情報提供装置１１００は、新たな回路を追加することなく、測位信号を受信することができる。

測位信号は、１．０２３ＭＨｚの矩形波によって変調されていてもよい。この場合、たとえば、Ｌ１帯において新たな送信が計画される測位信号のデータチャネルと同一であれば、利用者は、新しいＧＰＳの信号を受信、処理可能な受信機を用いて当該測位信号を受信できる。なお、矩形波の周波数は、１．０２３ＭＨｚに限られない。変調のための周波数は、既存のＣ／Ａ信号、および／または、他の信号との干渉を回避するためのスペクトラム分離とのトレードオフによって定められ得る。

ＧＰＳ衛星１１１０には、測位信号を発信する送信機１１２０が搭載されている。ＧＰＳ衛星１１１１，１１１２，１１１３にも、同様の送信機１１２１，１１２２，１１２３がそれぞれ搭載されている。位置情報提供装置１１００−１と同様の機能を有する位置情報提供装置１１００−２，１１００−３，１１００−４は、立体駐車場１１３０その他の電波が届きにくい場所でも使用可能である。立体駐車場１１３０の１階の天井には、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が取り付けられている。位置情報提供装置１１００−４は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信される測位信号を受信する。同様に、立体駐車場１１３０の２階および３階の各フロアの天井にも、それぞれＩＭＥＳ送信機１２００−２，１２００−３が取り付けられている。ここで、各ＩＭＥＳ送信機１２００−１，１２００−２，１２００−３の時刻（以下、「地上時刻」という。）と、ＧＰＳ衛星１１１０，１１１１，１１１２，１１１３の時刻（「衛星時刻」という。）とは、互いに独立したものでよく、同期している必要はない。各衛星時刻は、それぞれ同期していることが好ましい。

各送信機から測位信号として発信されるスペクトラム拡散信号は、擬似雑音符号（ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コード）によって航法メッセージを変調することにより生成される。航法メッセージは、時刻データ、軌道情報、アルマナック、電離層補正データ等を含む。各送信機１１２０は、さらに、それぞれ、当該送信機１１２０自身、あるいは送信機１１２０が搭載されるＧＰＳ衛星を識別するためのデータ（ＰＲＮ−ＩＤ（Identification））を有している。

位置情報提供装置１１００は、各擬似雑音符号を発生するためのデータおよびコード発生器を有している。位置情報提供装置１１００は、測位信号を受信すると、各衛星ごとに割り当てられた擬似雑音符号の符号パターンを用いて、後述する復調処理を実行し、受信された信号がどの衛星から発信されたものであるかを特定することができる。また、新しいＧＰＳ信号では、データの中にＰＲＮ−ＩＤが含まれており、受信レベルが低い場合に生じやすい誤った符号パターンでの信号の捕捉・追尾を防ぐことができる。

ＧＰＳ衛星に搭載される送信機の構成の概略は、以下のとおりである。送信機１１２０，１１２１，１１２２は、それぞれ、原子時計と、データを格納する記憶装置と、発振回路と、測位信号を生成するための処理回路と、処理回路によって生成された信号をスペクトラム拡散符号化するための符号化回路と、送信アンテナ等を有する。記憶装置は、エフェメリス、各衛星のアルマナック、電離層補正データ等を有する航法メッセージと、ＰＲＮ−ＩＤとを格納している。

処理回路は、原子時計からの時刻情報と、記憶装置に格納されている各データとを用いて送信用のメッセージを生成する。

ここで、各送信機１１２０毎に、スペクトラム拡散符号化するための擬似雑音符号の符号パターンが予め規定されている。各符号パターンは、送信機ごと（すなわちＧＰＳ衛星ごと）に異なる。符号化回路は、そのような擬似雑音符号を用いて、上記メッセージをスペクトラム拡散する。送信機１１２０は、符号化された信号を高周波数に変換して、送信アンテナを介して、宇宙空間に発信する。

上述のように、送信機１１２０は、他の送信機との間で有害な干渉を及ぼさないスペクトラム拡散信号を発信する。ここで、「有害な干渉をおこさない」ことは、干渉が生じない程度に制限された出力レベルによって担保され得る。あるいは、スペクトラムを分離する態様によっても実現できる。この信号は、たとえばＬ１帯と称される搬送波によって送信されている。各送信機１１２０，１１２１，１１２２は、たとえば、同一の周波数を有する測位信号を拡散スペクトル通信方式にしたがって発信する。したがって、各衛星から送信された測位信号が位置情報提供装置１１００−１に受信される場合にも、各々の測位信号は、互いに混信を受けることなく受信されることになる。地上の屋内送信機からの測位信号についても、衛星から送信された信号と同様に、複数の屋内送信機からの信号は、互いに混信を受けることなく受信されることができる。

図１２を参照して、送信機１１０の構成の一例について説明する。図１２は、送信機１１０の一例であるＩＭＥＳ送信機１２００−１のハードウェア構成を示すブロック図である。

ＩＭＥＳ送信機１２００−１は、デジタル処理ブロック１２１０と、デジタル処理ブロック１２１０に電気的に接続されているＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）１２４０と、デジタル処理ブロック１２１０に電気的に接続されているＵＡＲＴ１２５０と、デジタル処理ブロック１２１０に電気的に接続されているデジタル入出力インターフェイス１２６０と、デジタル処理ブロック１２１０に電気的に接続されているクロック１２８０と、デジタル処理ブロック１２１０に電気的に接続されているアナログ処理ブロック１２９０と、アナログ処理ブロック１２９０に電気的に接続されているアンテナ１２９２と、電源１２９４とを備える。デジタル処理ブロック１２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２３０とを含む。

ＥＥＰＲＯＭ１２４０は、ＣＰＵ１２２０が実行するプログラム、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が設置されている場所を表わすデータ等を格納する。当該プログラムあるいはデータは、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が起動する時に、ＥＥＰＲＯＭ１２４０から読み出され、ＲＡＭ１２３０に転送される。ＥＥＰＲＯＭ１２４０は、またＩＭＥＳ送信機１２００−１の外部から入力されたデータをさらに格納することができる。なお、プログラムあるいはデータを格納するための記憶装置は、ＥＥＰＲＯＭ１２４０に限られない。少なくとも、データを不揮発的に保存できる記憶装置であればよい。また、後述するように、外部からのデータが入力される場合には、データを書き込むことができる記憶装置であればよい。ＥＥＰＲＯＭ１２４０のデータ構造については後述する。

デジタル処理ブロック１２１０は、測位のための信号としてＩＭＥＳ送信機１２００−１によって送信される信号の源泉となるデータを生成する。デジタル処理ブロック１２１０は、アナログ処理ブロック１２９０に対して、生成したデータをビットストリームとして送出する。

クロック１２８０は、ＣＰＵ１２２０の動作を規定するクロック信号、あるいは搬送波を生成するためのクロック信号を、デジタル処理ブロック１２１０に供給する。

デジタル入出力インターフェイス１２６０は、送信機の内部状態（たとえば、「ＰＬＬ Ｃｎｔｒｌ」信号）を監視することができる。あるいは、デジタル入出力インターフェイス１２６０は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信される信号を拡散変調するための擬似雑音符号の符号パターンの入力を、あるいは、送信出力を規定するデータの入力を、外部から受け付けることができる。さらに、ＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信されるべき他のデータの入力も受け付けることができる。当該他のデータは、たとえば、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が設置されている場所を表わすテキストデータである。あるいは、ＩＭＥＳ送信機１２００−１がデパートその他の商業施設に設置されている場合には、宣伝広告用のデータが、当該他のデータとしてＩＭＥＳ送信機１２００−１に入力可能である。

擬似拡散符号の符号パターンは、ＩＭＥＳ送信機１２００−１に入力されると、ＥＥＰＲＯＭ１２４０において予め規定された領域に書き込まれる。その後は、その書き込まれたＰＲＮ−ＩＤが、測位のための信号に含められる。その他のデータも、ＥＥＰＲＯＭ１２４０において、そのデータの種類に応じて予め確保された領域に書き込まれる。

ＵＡＲＴ１２５０は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１を調整するために用いられる。外部クロック１２７０は、ＵＡＲＴ１２５０と同様に、ＩＭＥＳ送信機１２００−１を調整するために使用される。たとえば、外部クロック１２７０は、電力線（図示しない）から周波数の入力を受け付け、測位のための信号の送信周波数を較正するためにも使用される。

アナログ処理ブロック１２９０は、デジタル処理ブロック１２１０から出力されたビットストリームを用いて、１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を変調して送信信号を生成し、アンテナ１２９２に送出する。その信号は、アンテナ１２９２より発信される。このようにして、測位のための信号と同様の構成を有する信号が、ＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信される。この場合、信号の内容は、衛星から発信された測位信号に含まれる内容とは、全く同一ではない。ＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信される信号の構成の一例は、後述する（図１５）。

電源１２９４は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１を構成する各部に電力を供給する。なお、電源１２９４は、図１２に示されるように、ＩＭＥＳ送信機１２００−１に内蔵されてもよいし、外部からの電力の供給を受け付ける態様であってもよい。

以上の説明においては、デジタル処理ブロック１２１０における処理を実現するための演算処理装置としてＣＰＵ１２２０が用いられたが、その他の演算処理装置が使用されたもよい。また、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が実現する動作は複雑ではないため、デジタル処理ブロック１２１０は、ＣＰＵ１２２０に代えて、たとえば、各処理を実現するように構成された電気回路によっても実現できる。

また、図１２においては、クロック信号（Ｃｌｋ）がデジタル処理ブロック１２１０からアナログ処理ブロック１２９０に供給されているが、クロック１２８０からアナログ処理ブロック１２９０に直接に供給されてもよい。

さらに、説明を明確にするために、本実施の形態においては、デジタル処理ブロック１２１０とアナログ処理ブロック１２９０とが別個に示されているが、物理的には、１つのチップに混載されてもよい。

図１３を参照して、ＩＭＥＳ送信機１２００−１のデータ構造について説明する。図１３は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が備えるＥＥＰＲＯＭ１２４０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。ＥＥＰＲＯＭ１２４０は、データを格納するための領域１３１０〜１３４０を含む。

領域１３００には、送信機を識別するための番号として、送信機ＩＤが格納されている。送信機ＩＤは、たとえば当該送信機の製造時にメモリに不揮発的に書き込まれる数字および／または英文字その他の組み合わせである。当該送信機に割り当てられた擬似拡散符号のＰＲＮ‐ＩＤは、領域１３１０に格納されている。送信機の名称は、テキストデータとして、領域１３２０に格納されている。

当該送信機に割り当てられた擬似拡散符号の符号パターンは、領域１３３０に格納されている。擬似拡散符号の符号パターンは、本発明の実施の形態に係る位置情報提供システム用に予め割り当てられた有限個の複数の符号パターンから選択されたものであり、衛星ごとに割り当てられる擬似拡散符号の符号パターンとは異なる符号パターンである。また、前述のように、擬似拡散符号の符号パターンは、デジタル入出力インターフェイス１２６０を介して入力される他の符号パターンに変更可能である。

本位置情報提供システム用に割り当てられる擬似拡散符号の符号パターンは、有限個であるが、屋内送信機の数は、各送信機の設置場所の広さ、あるいは設置場所の構成（立体型駐車場その他のビルの階数等）に応じて異なり、符号パターンの数よりも多い複数の屋内送信機が使用される場合もある。したがって、同一の擬似拡散符号の符号パターンを有する複数の送信機が存在し得る。この場合は、同一の符号パターンを有する送信機の設置場所を、信号の出力を考慮して決定すればよい。そうすることにより、同一の擬似拡散符号の符号パターンを用いる複数の測位信号が同一の位置情報提供装置によって同時期に受信されることは、防止し得る。

ＩＭＥＳ送信機１２００−１が設置されている場所を特定するための位置データは、領域１３４０に格納されている。位置データは、たとえば、緯度、経度、高度の組み合わせとして表わされる。領域１３２０において、当該位置データに加えて、もしくはデータに代えて、住所、建物の名称などが格納されてもよい。

図１４を参照して、位置情報提供装置の構成について説明する。図１４は、位置情報提供装置１１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。ある局面において、位置情報提供装置１１００は、ナビゲーションシステムとして実現される。

位置情報提供装置１１００は、アンテナ１４０２と、アンテナ１４０２に電気的に接続されているＲＦ（Radio Frequency）フロント回路１４０４と、ＲＦフロント回路１４０４に電気的に接続されているダウンコンバータ１４０６と、ダウンコンバータ１４０６に電気的に接続されているＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ１４０８と、Ａ／Ｄコンバータ１４０８に電気的に接続されているベースバンドプロセッサ１４１０と、ベースバンドプロセッサ１４１０に電気的に接続されているメモリ１４２０と、ベースバンドプロセッサ１４１０に電気的に接続されているナビゲーションプロセッサ１４３０と、ナビゲーションプロセッサ１４３０に電気的に接続されているディスプレイ１４４０とを備える。

メモリ１４２０は、測位信号の各発信源を識別するためのデータである、擬似雑音符号の符号パターンを格納する複数の領域を含む。一例として、ある局面において、４８個の符号パターンが用いられる場合には、メモリ１４２０は、図１４に示されるように、領域１４２１−１〜１４２１−４８を含む。また、他の局面において、それ以上の符号パターンが使用される場合には、さらに多くの領域がメモリ１４２０に確保される。逆に、メモリ１４２０に確保された領域の数よりも少ない符号パターンが使用される場合もあり得る。

一例として４８個の符号パターンが用いられる場合において、たとえば、２４個の衛星が衛星測位システムに用いられる場合、各衛星を識別する２４個の識別データと、１２個の予備のデータとが、領域１４２１−１〜１４２１−３６に格納される。このとき、たとえば、領域１４２１−１には、第１の衛星についての擬似雑音符号の符号パターンが格納されている。ここから、符号パターンを読み出して、受信信号との相互相関処理を行なうことにより、信号の追跡や、信号に含まれる航法メッセージの解読を行なうことができる。なお、ここでは、符号パターンを格納して読み出す方法を例示的に示したが、符号パターン生成器により符号パターンを生成する方法も可能である。符号パターン生成器は、たとえば、２つのフィードバックシフトレジスタを組み合わせることにより実現される。なお、符号パターン生成器の構成および動作は、当業者にとって容易に理解できるものである。したがって、ここでは、それらの詳細な説明は、繰り返さない。

同様に、測位信号を発信する屋内送信機に割り当てられた擬似雑音符号の符号パターンは、領域１４２１−３７〜１４２１−４８に格納される。たとえば、第１の屋内送信機についての割り当てられた擬似雑音符号の符号パターンは、領域１４２１−３７に格納されている。この場合、本実施の形態においては、１２個の符号パターン有する屋内送信機が使用可能となるが、同一の位置情報提供装置が受信可能な範囲に同一の符号パターンを使用する屋内送信機がないように、各屋内送信機をそれぞれ配置してもよい。このようにすることによって、１２台以上の屋内送信機を、たとえば立体駐車場１１３０の同一のフロアに設置することも可能になる。

ベースバンドプロセッサ１４１０は、Ａ／Ｄコンバータ１４０８から出力される信号の入力を受け付けるコリレータ部１４１２と、コリレータ部１４１２の動作を制御する制御部１４１４と、制御部１４１４から出力されるデータに基づいて測位信号の発信源を判断する判断部１４１６とを含む。ナビゲーションプロセッサ１４３０は、判断部１４１６から出力される信号に基づいて屋外における位置情報提供装置１１００の位置を測定するための屋外測位部１４３２と、判断部１４１６から出力されるデータに基づいて屋内における位置情報提供装置１１００の位置を表わす情報を導出するための屋内測位部１４３４とを含む。

アンテナ１４０２は、ＧＰＳ衛星１１１０，１１１１，１１２からそれぞれ発信された測位信号およびＩＭＥＳ送信機１２００−１から発信された測位信号をそれぞれ受信することができる。また、位置情報提供装置１１００が携帯電話として実現される場合には、アンテナ１４０２は、前述の信号に加えて、無線電話のための信号あるいはデータ通信のための信号を送受信することもできる。

ＲＦフロント回路１４０４は、アンテナ１４０２によって受信された信号を受けて、ノイズの除去あるいは予め規定された帯域幅の信号のみを出力するフィルタ処理などを行なう。ＲＦフロント回路１４０４から出力される信号は、ダウンコンバータ１４０６に入力される。

ダウンコンバータ１４０６は、ＲＦフロント回路１４０４から出力される信号を増幅し、中間周波数として出力する。この信号は、Ａ／Ｄコンバータ１４０８に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１４０８は、入力された中間周波数信号をデジタル変換処理し、デジタルデータに変換する。デジタルデータは、ベースバンドプロセッサ１４１０に入力される。

ベースバンドプロセッサ１４１０において、コリレータ部１４１２は、制御部１４１４がメモリ１４２０から読み出した符号パターンと、受信信号との相関処理を行なう。たとえば、コリレータ部１４１２は、制御部１４１４が提供する符号位相が１ビット異なる２種類の符号パターンと、Ａ／Ｄコンバータ１４０８から送出されるデジタルデータとのマッチングを行なう。コリレータ部１４１２は、各コードパターンを用いて、位置情報提供装置１１００が受信した測位信号を追跡し、当該測位信号のビット配列に一致する配列を有するコードパターンを特定する。これにより、擬似雑音符号の符号パターンが特定されるため、位置情報提供装置１１００は、受信された測位信号がどの衛星から送信されたものか、あるいは、屋内送信機から送信されたかを判別できる。また、位置情報提供装置１１００は、特定された符号パターンを用いて、復調とメッセージの解読とをすることができる。

具体的には、判断部１４１６は、上述のような判断を行ない、その判断の結果に応じたデータをナビゲーションプロセッサ１４３０に送出する。判断部１４１６は、受信された測位信号に含まれるＰＲＮ−ＩＤがＧＰＳ衛星に搭載される送信機以外の送信機に割り当てられたＰＲＮ−ＩＤであるか否かを判断する。

ここで、一例として、２４個のＧＰＳ衛星が測位システムに使用される場合について説明する。この場合、予備のコードを含めると、たとえば、３６個の擬似雑音符号が使用される。この時、ＰＲＮ−０１〜ＰＲＮ−２４が、各ＧＰＳ衛星を識別する番号（ＰＲＮ−ＩＤ）として使用され、ＰＲＮ−２５〜ＰＲＮ−３６が、予備の衛星を識別する番号として使用される。予備の衛星とは、当初打ち上げられた衛星以外に改めて打ち上げられる衛星である。すなわち、このような衛星は、ＧＰＳ衛星あるいはＧＰＳ衛星に搭載された送信機等の故障に備えて打ち上げられる。

さらに、仮に、１２個の擬似雑音符号の符号パターンがＧＰＳ衛星に搭載される送信機以外の送信機（たとえば、ＩＭＥＳ送信機１２００−１等）に割り当てられる。この時、衛星に割り当てられたＰＲＮ−ＩＤとは異なる番号、たとえばＰＲＮ−３７からＰＲＮ−４８が、各送信機ごとに割り当てられる。したがって、この例では、４８個のＰＲＮ−ＩＤが存在することになる。ここで、ＰＲＮ−３７〜ＰＲＮ−４８は、たとえば各屋内送信機の配置に応じて当該屋内送信機に割り当てられる。したがって、仮に、各屋内送信機から発信される信号が干渉しない程度の送信出力が使用される場合には、同一のＰＲＮ−ＩＤが異なる屋内送信機に用いられてもよい。このような配置により、地上用の送信機のために割り当てられたＰＲＮ−ＩＤの数よりも多くの数の送信機が、使用可能となる。

そこで、判断部１４１６は、メモリ１４２０に格納されている擬似雑音符号の符号パターン１４２２を参照して、受信された測位信号から取得された符号パターンが、屋内送信機に割り当てられている符号パターンに一致するか否かを判断する。これらの符号パターンが一致する場合には、判断部１４１６は、その測位信号が屋内送信機から発信されたものであると判断する。そうでない場合には、判断部１４１６は、その信号がＧＰＳ衛星から発信されたものと判断し、その取得された符号パターンが、どの衛星に割り当てられた符号パターンであるかを、メモリ１４２０に格納されている符号パターンを参照して決定する。なお、判断の態様として、符号パターンが使用される例が示されているが、その他のデータの比較によって、上記の判断が行なわれてもよい。たとえば、ＰＲＮ−ＩＤを用いた比較が、その判断に使用されてもよい。

そして、受信された信号が各ＧＰＳ衛星から発信されたものである場合には、判断部１４１６は、特定された信号から取得されるデータを屋外測位部１４３２に送出する。信号から取得されるデータには、航法メッセージが含まれる。一方、受信された信号がＩＭＥＳ送信機１２００−１などから発信されたものである場合には、判断部１４１６は、その信号から取得されるデータを屋内測位部１４３４に送出する。このデータは、すなわちＩＭＥＳ送信機１２００−１の位置を特定するためのデータとして予め設定された座標値である。あるいは、別の局面において、当該送信機を識別する番号が用いられてもよい。

ナビゲーションプロセッサ１４３０において、屋外測位部１４３２は、判断部１４１６から送出されたデータに基づいて位置情報提供装置１１００の位置を算出するための処理を実行する。具体的には、屋外測位部１４３２は、３つ以上のＧＰＳ衛星（好ましくは、４つ以上）から発信された信号に含まれるデータを用いて、各信号の伝播時間を計算し、その計算結果に基づいて位置情報提供装置１１００の位置を算出する。この処理は、公知の衛星測位の手法を用いて実行される。この処理は、当業者にとっては容易に理解できるものである。したがって、ここではその説明の詳細は繰り返さない。

一方、ナビゲーションプロセッサ１４３０において、屋内測位部１４３４は、判断部１４１６から出力されたデータに基づいて位置情報提供装置１１００が屋内に存在する場合における測位処理を実行する。後述するように、ＩＭＥＳ送信機１２００−１は、場所を特定するためのデータ（時刻データ）が含まれる測位信号を発信する。そこで、位置情報提供装置１１００がそのような信号を受信した場合には、その信号に含まれるデータを取り出し、そのデータを用いて位置情報提供装置１１００の位置とすることができる。屋内測位部１４３４は、この処理を行なう。屋外測位部１４３２あるいは屋内測位部１４３４によって算出されたデータは、ディスプレイ１４４０における表示のために用いられる。具体的には、これらのデータは、画面を表示するためのデータに組み込まれ、計測された位置を表わす画像あるいはＩＭＥＳ送信機１２００−１が設置されている場所を表示するための画像が生成され、ディスプレイ１４４０によって表示される。

図１５を参照して、送信機から送信される測位信号について説明する。図１５は、ＧＰＳ衛星に搭載される送信機によって発信される信号１５００の構成を表わす図である。信号１５００は、３００ビットの５つのサブフレーム、すなわち、サブフレーム１５１０〜１５５０から構成される。サブフレーム１５１０〜１５５０は、当該送信機によって、繰り返し送信される。サブフレーム１５１０〜１５５０は、たとえば、それぞれ３００ビットであり、５０ｂｐｓ（bit per second）のビット率で送信される。したがって、この場合、各サブフレームは、６秒で送信される。

第１番目のサブフレーム１５１０は、３０ビットのトランスポートオーバーヘッド１５１１と、３０ビットの時刻情報１５１２と、２４０ビットのメッセージデータ１５１３とを含む。時刻情報１５１２は、詳細には、サブフレーム１５１０が生成される際に取得された時刻情報と、サブフレームＩＤとを含む。ここで、サブフレームＩＤとは、他のサブフレームから第１のサブフレーム１５１０を区別するための識別番号である。メッセージデータ１５１３は、ＧＰＳ週番号、クロック情報、当該ＧＰＳ衛星のヘルス情報、軌道精度情報等を含む。

第２番目のサブフレーム１５２０は、３０ビットのトランスポートオーバーヘッド１５２１と、３０ビットの時刻情報１５２２と、２４０ビットのメッセージデータ１５２３とを含む。時刻情報１５２２は、第１番目のサブフレーム１５１０における時刻情報１５１２と同様の構成を有する。メッセージデータ１５２３は、エフェメリスを含む。ここで、エフェメリス（ephemeris、放送暦）とは、測位信号を発信する衛星の軌道情報をいう。エフェメリスは、当該衛星の航行を管理する管制局によって逐次更新される、高精度な情報である。

第３番目のサブフレーム１５３０は、第２番目のサブフレーム１５２０と同様の構成を有する。すなわち、第３番目のサブフレーム１５３０は、３０ビットのトランスポートオーバーヘッド１５３１と、３０ビットの時刻情報１５３２と、２４０ビットのメッセージデータ１５３３とを含む。時刻情報１５３２は、第１番目のサブフレーム１５１０における時刻情報１５１２と同様の構成を有する。メッセージデータ１５３３は、エフェメリスを含む。

第４番目のサブフレーム１５４０は、３０ビットのトランスポートオーバーヘッド１５４１と、３０ビットの時刻情報１５４２と、２４０ビットのメッセージデータ１５４３とを含む。メッセージデータ１５４３は、他のメッセージデータ１５１３，１５２３，１５３３と異なり、アルマナック情報、衛星ヘルス情報のサマリ、電離層遅延情報、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）パラメータ等を含む。

第５番目のサブフレーム１５５０は、３０ビットのトランスポートオーバーヘッド１５５１と、３０ビットの時刻情報１５５２と、２４０ビットのメッセージデータ１５５３とを含む。メッセージデータ１５５３は、アルマナック情報と、衛星ヘルス情報のサマリとを含む。メッセージデータ１５４３，１５５３は、各々２５ページからの構成されており、ページ毎に、上記の異なる情報が定義されている。ここで、アルマナック情報とは、衛星の概略軌道を表わす情報であり、当該衛星だけでなく、全てのＧＰＳ衛星についての情報を含む。サブフレーム１５１０〜１５５０の送信が２５回繰り返されると、１ページ目に戻って、同じ情報が発信される。

サブフレーム１５１０〜１５５０は、送信機１１２０，１１２１，１１２２からそれぞれ送信される。サブフレーム１５１０〜１５５０が位置情報提供装置１１００によって受信されると、位置情報提供装置１１００の位置は、トランスポートオーバーヘッド１５１１〜１５５１に含まれる各保守・管理情報と、時刻情報１５１２〜１５５２と、メッセージデータ１５１３〜１５５３とに基づいて、計算される。

信号１５６０は、サブフレーム１５１０〜１５５０に含まれる各メッセージデータ１５１３〜１５５３と同じデータ長を有する。信号１５６０は、エフェメリス（メッセージデータ１５２３，１５３３）として表わされる軌道情報に代えて、信号１５６０の発信源の位置を表わすデータを有する点で、サブフレーム１５１０〜１５５０と異なる。

すなわち、信号１５６０は、６ビットのＰＲＮ−ＩＤ５６１と、１５ビットの送信機ＩＤ５６２と、Ｘ座標値１５６３と、Ｙ座標値１５６４と、Ｚ座標値１５６５と、高度補正係数（Ｚｈｆ）１５６６と、アドレス１５６７と、リザーブ１５６８とを含む。信号１５６０は、サブフレーム１５１０〜１５５０に含まれるメッセージデータ１５１３〜１５５３に代わって、ＩＭＥＳ送信機１２００−１，１２００−２，１２００−３から送信される。

ＰＲＮ−ＩＤ１５６１は、信号１５６０の発信源である送信機（たとえば、ＩＭＥＳ送信機１２００−１，１２００−２，１２００−３）に対して予め割り当てられた一群の擬似雑音符号の符号パターンの識別番号である。ＰＲＮ−ＩＤ１５６１は、各ＧＰＳ衛星に搭載されるそれぞれの送信機に対して割り当てられた一群の擬似雑音符号の符号パターンの識別番号とは異なるが、同じ系列の符号列から生成される符号パターンに対して割り当てられた番号である。位置情報提供装置が、受信した信号１５６０から、屋内送信機用に割り当てられた擬似雑音符号の符号パターンのいずれかを取得することで、その信号が、衛星から送信されたサブフレーム１５１０〜１５５０であるのか、あるいは、屋内送信機から送信された信号１５６０であるのかが特定される。

Ｘ座標値１５６３、Ｙ座標値１５６４およびＺ座標値１５６５は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１が取り付けられている位置を表わすデータである。Ｘ座標値１５６３、Ｙ座標値１５６４、Ｚ座標値１５６５は、たとえば緯度、経度、高度（または階数）として表わされる。高度補正係数１５６６は、Ｚ座標値１５６５によって特定される高度を補正するために用いられる。なお、高度補正係数１５６６は、必須のデータ項目ではない。したがって、Ｚ座標値１５６５によって特定される高度以上の精度が要求されない場合には、その係数は用いられなくてもよい。この場合、高度補正係数１５６６のために割り当てられる領域には、たとえば「ＮＵＬＬ」を表わすデータが格納される。

図１６を参照して、位置情報提供装置１１００の制御構造について説明する。図１６は、位置情報提供装置１１００のベースバンドプロセッサ１４１０およびナビゲーションプロセッサ１４３０が実行する処理の手順を表わすフローチャートである。

ステップＳ１６１０にて、位置情報提供装置１１００は、測位信号を取得（追尾、捕捉）する。具体的には、ベースバンドプロセッサ１４１０は、Ａ／Ｄコンバータ１４０８から、受信された測位信号（デジタル変換処理後のデータ）の入力を受け付ける。ベースバンドプロセッサ１４１０は、擬似雑音符号のレプリカとして、可能な遅延が反映された符号位相が異なる符号パターンを生成し、その符号パターンと受信された測位信号との相関の有無をそれぞれ検出する。生成される符号パターンの数は、たとえば、符号パターンのビット数の２倍である。一例として、たとえば、チップレートが１０２３ビットである場合、２分の１ビットずつの遅延、すなわち符号位相差を有する２０４６個の符号パターンが生成され得る。そして、各符号パターンを用いて、受信された信号との相関を取る処理が、実行される。ベースバンドプロセッサ１４１０は、当該相関処理において、予め規定された強度以上の出力が検出された場合に、その符号パターンをロックし、当該符号パターンによって、その測位信号を発信した衛星を特定することができる。当該符号パターンのビット配列を有する擬似雑音符号は、１つしか存在しない。これにより、受信された測位信号をスペクトラム拡散符号化するために使用された擬似雑音符号が特定される。

なお、後述するように、受信によって取得された信号と、局所的に発生されたレプリカの符号パターンとの相関を取るための処理は、並列処理としても実現可能である。

ステップＳ１６１２にて、ベースバンドプロセッサ１４１０は、その測位信号の発信源を特定する。具体的には、判断部１４１６が、その信号を生成するために変調時に使用された擬似雑音符号の符号パターンを使用する送信機に対応付けられるＰＲＮ−ＩＤに基づいて（たとえば、図４におけるメモリ１４２０）、その信号の発信源を特定する。その測位信号が屋外から発信されたものである場合には、制御はステップＳ１６２０に移される。その測位信号が屋内において発信されたものである場合には、制御はステップＳ１６３０に移される。受信した複数の信号が屋外および屋内のそれぞれから発信されたものを含む場合には、制御はステップＳ１６４０に移される。

ステップＳ１６２０にて、位置情報提供装置１１００は、測位信号の復調を行なうことにより、その信号に含まれるデータを取得する。具体的には、ナビゲーションプロセッサ１４３０の屋外測位部１４３２は、その測位信号に対して、メモリ１４２０に一時的に保存されていた符号パターン（前述の「ロック」が行なわれた符号パターン、以下「ロックした符号パターン」）を用いて重畳することにより、その信号を構成するサブフレームから、航法メッセージを取得する。ステップＳ１６２２にて、屋外測位部１４３２は、取得した４つ以上の航法メッセージを用いて位置を算出するための通常の航法メッセージ処理を実行する。

ステップＳ１６２４にて、屋外測位部１４３２は、その処理の結果に基づいて位置情報提供装置１１００の位置を計算するための処理を実行する。たとえば、位置情報提供装置１１００が、４つ以上の衛星から発信された各測位信号を受信している場合には、距離の算出は、各信号から復調された航法メッセージに含まれる各衛星の軌道情報、時刻情報等を用いて行なわれる。

また、他の局面において、位置情報提供装置１１００が、衛星によって発信された測位信号（屋外信号）と屋内発信機からの信号（屋内信号）とを受信している場合には（すなわち、ステップＳ１６４２の後にステップＳ１６２４が実行される場合）、位置の算出に用いる信号を決定するための振り分けが、たとえば、屋内信号および屋外信号の強度に基づいて行なわれる。一例として、屋内信号の強度が屋外信号の強度よりも大きい場合には、屋内信号が選択され、当該屋内信号に含まれる座標値が、位置情報提供装置１１００の位置とされる。

ステップＳ１６３０にて、位置情報提供装置１１００は、測位信号の復調を行なうことにより、その信号に含まれるデータを取得する。具体的には、屋内測位部１４３４は、ベースバンドプロセッサ１４１０から送出された測位信号に対して、当該ロックした符号パターンを重畳することにより、測位信号を構成するサブフレームから、メッセージデータを取得する。このメッセージデータは、衛星から送信される測位信号に含まれる航法メッセージに代えて、屋内送信機によって発信される測位信号に含まれるものである。メッセージデータのデータ長は、したがって、航法メッセージのデータ長と同じデータ長であることが好ましい。

ステップＳ１６３２にて、屋内測位部１４３４は、そのデータから座標値（すなわち、屋内送信機の設置場所を特定するためのデータ（たとえば、図１５の信号１５６０におけるＸ座標値１５６３、Ｙ座標値１５６４、Ｚ座標値１５６５））を取得する。なお、このような座標値に代えて、設置場所あるいは設置場所の住所を表わすテキスト情報がフレームに含まれている場合には、当該テキスト情報が取得される。

ステップＳ１６４０にて、位置情報提供装置１１００は、測位信号の復調を行なうことにより、その信号に含まれるデータを取得する。具体的には、屋外測位部１４３２は、ベースバンドプロセッサ１４１０によって送出された測位信号に対して、当該ロックした符号パターンを重畳することにより、測位信号を構成するサブフレーム中のデータを取得する。この場合、位置情報提供装置１１００は、衛星からの信号および屋内送信機からの信号を受信していることになるため、いわば「ハイブリッド」モードとして作動していることになる。したがって、各衛星からの信号については、同期の取れた時刻データを有する航法メッセージが取得され、屋内送信機からの信号については、上記座標値その他の位置情報を有するデータが取得される。

ステップＳ１６４２にて、屋内測位部１４３４は、ＩＭＥＳ送信機１２００−１によって発信された測位信号から、Ｘ座標値１５６３、Ｙ座標値１５６４、Ｚ座標値１５６５を取得する処理を行ない、また、ＧＰＳ衛星によって発信された測位信号から航法メッセージを取得し、処理を行なう。その後、制御は、ステップＳ１６２４に移される。

ステップＳ１６５０にて、ナビゲーションプロセッサ１４３０は、位置の算出結果に基づいてディスプレイ１４４０に位置情報を表示させるための処理を実行する。具体的には、取得された座標を表示するための画像データあるいはＩＭＥＳ送信機１２００−１の設置場所を表示するためのデータを生成し、ディスプレイ１４４０に送出する。ディスプレイ１４４０は、そのようなデータに基づいて表示領域に位置情報提供装置１１００の位置情報を表示する。

（まとめ）
以上のようにして、ある実施の形態に従うと、車両１００は、送信機１１０によって発信される信号に含まれるマーカー１１１の位置情報に基づいて、現在位置を取得し、また、補正することができる。これにより、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない屋内駐車場や地下の道路等においても、車両１００の位置が精度よく検出される。その結果、走行支援の精度が向上し得る。

また、別の局面において、車両１００は、屋内駐車場あるいは地下の道路等の地図情報を保持している。この地図情報は、例えば、屋内駐車場あるいは地下の道路等に予め設置された送信機１１０で使用されるＰＲＮコードの識別番号と、送信機１００が設置されている場所の位置情報とを含む。このようにすると、車両１００は、送信機１１０から受信した信号を特定するために使用されたＰＲＮコードの識別番号に基づいて、当該地図情報に含まれるＰＲＮコードの識別番号に関連付けられている位置情報を参照できる。その結果、車両１００は、送信機１００から発信された信号に含まれる位置情報を読み出すことなく、送信機１００の位置を特定できるので、位置情報を早期に取得できる。

開示された技術的特徴は、プログラムを実行するプロセッサとメモリと通信インターフェイスとを備えるコンピュータにより、あるいは、当該処理を実現する回路素子の組み合わせによって実現される。また、当該プログラムは、コンピュータが移動体に搭載された後でも、更新可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

開示された技術的思想は、自動車、電動カート、電動車椅子その他の移動体に適用可能である。

１０ 位置情報提供システム、１００ 車両、１１１ マーカー、１１２，１１１０，１１１１，１１１２，１１１３ 衛星、１３０ ネットワーク情報、１４０ 屋内駐車場、２００ 入口、２１０ 駐車スペース、２２０，３２０ 経路、３１０ 走行路、３３０ 目的地、４００ 走行支援システム、４１０，４１１ カメラ、４２０ 画像制御プロセッサ、４３０，１２９２，１４０２ アンテナ、４４０ 回路、４５０ マップネットワークデータベース、４６０ 距離計、４７０ コンバータ、４８０ 位置推定装置、７００，８００，９００，１０００ メッセージ、１１００ 位置情報提供装置、１１３０ 立体駐車場。

Claims (8)

1. 移動体の走行を支援するための走行支援装置であって、
   予め定められた場所に設置されたマーカーをカメラによって撮影することにより得られる画像データの入力を受ける入力インターフェイスと、
   前記マーカーの設置場所を示すマーカー位置情報を含む測位信号を予め定められたコードを用いてスペクトラム拡散変調して、スペクトラム拡散変調された測位信号を発信する送信機から、前記測位信号を受信する受信器と、
   前記移動体に入力された目的地の位置情報と、前記送信機によって発信された測位信号と、前記画像データとに基づいて、前記移動体の走行を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記画像データと前記マーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する前記移動体の相対的位置関係および進行方向を特定し、
   前記目的地の位置情報と前記相対的位置関係と前記進行方向とに基づいて、前記移動体の進行方向を制御するための信号を出力するように構成されている、走行支援装置。
2. 前記送信機から発信される測位信号は、当該送信機が設置されている場所を示す送信機位置情報をさらに含み、
   前記制御装置は、前記送信機位置情報に基づいて、前記移動体の位置を補正するように構成されている、請求項１に記載の走行支援装置。
3. 前記送信機から発信される測位信号は、当該測位信号の識別番号を含み、
   前記走行支援装置は、前記移動体が走行する範囲に設置されている複数の送信機の各々から発信される各測位信号の識別情報を保持する記憶装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記記憶装置に格納されている各前記識別情報に基づいて、前記受信器によって受信された測位信号を特定し、
   当該特定された測位信号に含まれるマーカー位置情報に基づいて、前記相対的位置関係および進行方向を特定するように構成されている、請求項１または２に記載の走行支援装置。
4. 地図ネットワーク情報を格納するためのメモリをさらに備え、
   前記制御装置は、前記地図ネットワーク情報に基づいて、前記進行方向を補正する、請求項１〜３のいずれかに記載の走行支援装置。
5. 地図ネットワーク情報は、スペクトラム拡散変調された前記測位信号を復調するための１つ以上の識別コードと、前記１つ以上の識別コードが関連付けられた送信機の位置情報とを含み、
   前記制御装置は、前記送信機から発信された信号を特定するためのコードに基づいて前記地図ネットワーク情報を参照し、前記識別コードに関連付けられた位置情報を読み出す、請求項４に記載の走行支援装置。
6. 前記入力インターフェイスは、前記マーカーを他のカメラによって撮影することにより得られる他の画像データの入力をさらに受け付け、
   前記制御装置は、前記画像データと前記他の画像データと前記マーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する前記移動体の相対的位置関係および進行方向を特定する、請求項１に記載の走行支援装置。
7. 移動体の走行を支援するためにコンピュータで実行される方法であって、
   予め定められた場所に設置されたマーカーをカメラによって撮影することにより得られる画像データの入力を受けるステップと、
   前記マーカーの設置場所を示すマーカー位置情報を含む測位信号を予め定められたコードを用いてスペクトラム拡散変調して、スペクトラム拡散変調された測位信号を発信する送信機から、前記測位信号を受信するステップと、
   前記移動体に入力された目的地の位置情報と、前記送信機によって発信された測位信号と、前記画像データとに基づいて、前記移動体の走行を制御するステップを実行させ、
   前記制御するステップは、
   前記画像データと前記マーカー位置情報とに基づいて、当該マーカーに対する前記移動体の相対的位置関係および進行方向を特定するステップと、
   前記目的地の位置情報と前記相対的位置関係と前記進行方向とに基づいて、前記移動体の進行方向を制御するための信号を出力するステップとを含む、方法。
8. 請求項７に記載の方法をコンピュータに実行させる、プログラム。

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