JP2018197917A - 移動計画にしたがい航行する移動体、並びに、その移動体の位置制御のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動計画にしたがって移動体が自律航行するとき、低コストな方法で、移動体の位置を期待された移動経路に精度よく制御する。【解決手段】 移動体３が航行する前に、現場の所定の参照場所に移動体３が配置されて、NSS（衛星航法システム）受信機９でその参照場所の地理座標を計測する。移動計画１１は地図をベースに作成されるが、その際、その地図上での参照場所の地理座標が特定され、それが移動計画１１に組み込まれる。NSS受信機９で計測した参照場所の地理座標と、移動計画１１に組み込まれた参照場所の地理座標との差分に基づいて、移動計画１１が補正される。移動体３の自律航行中、NSS受信機９で計測される移動体３の現在位置が補正された移動計画に沿うように、移動機構５が制御される。【選択図】図２

Description

本発明は、一般には、移動計画にしたがい航行する移動体に関わり、とくに、移動体の位置を精度よく期待された移動経路に合わせる技術に関する。

関連技術として、例えば特許文献１に記載された車両の自動走行制御装置、および特許文献２に記載されたGPSを利用した無人飛行体の無線操縦システム、などが知られている。

特許文献１および２はいずれも、自動車あるいは無人飛行体などの移動体が自機搭載のGPS受信機で測定した位置データの誤差を、移動制御において問題ないように修正するための技術を開示している。

特許文献１および２に開示された技術のいずれもが、ディフェレンシャルGPS（DGPS）を利用して、GPS測位の誤差を除去する。その原理は、簡単に言うと以下の通りである。

すなわち、正確な位置データが特定された基準場所で、GPS受信機を用いて、その基準場所の位置が測定される。また、移動体では、それに搭載のGPS受信機を用いて、移動体の位置が測定される。そして、基準場所のGPS位置データと、移動体のGPS位置データとが引き算されて、基準場所と移動体との間の位置差分データが求められる。この引き算の過程で、双方のGPS位置データの誤差が相殺されるから、位置差分データは正確度が高い。この位置差分データを基準場所の正確な位置データに加えることで、正確度の高い移動体の位置データが得られる。

特開平１１−１５４０１４号公報 特開２００１−１７５３２９号公報

上述したDGPSを利用する技術では、基準場所の正確な位置を予め特定する必要がある。そのために、例えば、選んだ基準場所について測量を行って正確な位置を特定するか、または、すでに正確な位置が特定されている場所を基準場所として選ぶ。

しかし、現実には、測量をわざわざ行うことが望まれず、かつ、正確な位置が特定された場所が近くに存在しない場合が多々ある。例えば、農家が自分の圃場の上空を、飛行計画に沿って無人飛行体を飛行させつつ、無人飛行体からその圃場に農薬を散布するという場合を想定してみる。この場合、その圃場の近くに正確な位置が分かった場所が見つからないかもしれないし、かつ、農薬散布のためにわざわざ面倒でコストのかかる測量を行うことは望まれないであろう。このような場合、DGPSを利用することは、高コストや即時性に欠けるなどの理由から実用的でない。

また、DGPSよりも精度の高い技術の一つに、リアルタイムキネマティックGPS（RTK-GPS）がある。しかし、RTK-GPSを行う装置はさらに複雑で高価であるから、上述したような場合にはいっそう向かない。

さらに、上述の場合のように、予め用意された移動計画に沿って移動体を移動させる場合、もう一つの問題が存在する。それは、その移動計画が指示する目標の地理座標が誤差を含んでいることである。すなわち、移動計画は、地図情報をベースにして作ることが、最も簡便であり実用的である。しかし、市場で入手可能な地図情報の多くは、測量で得られるような正確な地理座標を指示しておらず、誤差のある地理座標を指示している。そのために、地図情報から作成された移動計画を用いた場合、移動体の位置をいくら正確に移動計画の目標地理座標に合致させても、期待していた移動経路から外れてしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、移動計画にしたがって航行する移動体において、より実用的な方法で、航行時の移動体の位置を期待された移動経路に制御することにある。

本発明の一実施形態に従う、移動計画にしたがい航行する移動体は、移動体を移動させる移動機構と、移動体の位置を計測する測位システムと、期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、測位システムが依拠する第二の地理座標系上で参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、測位システムを用いて移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、第一と第二の地理座標の差分を用いて、移動計画により指示される目標地理座標を補正する補正手段と、移動体の航行中、第三の地理座標を補正された目標地理座標に制御するように、移動体機構を制御する制御手段と、を備える。

本発明の別の実施形態に従う、移動計画にしたがい航行する移動体は、移動体を移動させる移動機構と、移動体の位置を計測する測位システムと、期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、測位システムを用いて移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、第一と第二の地理座標の差分を用いて、第三の地理座標を補正する補正手段と、移動体の航行中、補正された第三の地理座標を目標地理座標に制御するように、移動体機構を制御する制御手段と、を備える。

これらの実施形態にかかる移動体によれば、移動計画が指示する目標地理座標に含まれる誤差と、測位システムからの地理座標に含まれる誤差とが合わさった、複合誤差が、上記差分として得られる。この差分を使って移動計画が指示する目標地理座標か、または、測位システムから得られる移動体の現在位置の地理座標を補正することで、航行時の移動体の位置をより良く期待されて移動経路に合わせることができる。しかも、DGPSのように、基準場所の正確な位置を知る必要はないので、事前の測量を必要とせず、安価で即時性の高い制御ができる。

本発明は、また、移動計画にしたがい航行する移動体ための制御装置及びその制御方法も提供する。

移動体が移動計画にしたがいGPSを利用して航行するときに位置誤差が生じる理由を説明するための平面図。 本発明の第一の実施形態に係る移動体の構成を示すブロック線図。 同移動体における誤差補正機能の原理を説明するための平面図。 同移動体の制御の一例を示すフローチャート。 同移動体の制御の別の一例を示すフローチャート。 本発明の第二の実施形態に係る移動体の構成を示すブロック線図。 同移動体の制御の一例を示すフローチャート。

本発明の実施形態について説明する前に、図１を参照して、移動体が移動計画にしたがいGNSS（Global Navigation Satellite Sytem）、GPS（Global Positioning System）またはその他の衛星航法（または衛星測位）システム（以下、NSS (Navigation Satellite System)という）を利用して航行するときに、どのようなメカニズムで位置誤差が生じるかについて説明する。

図１は、地球上のある地理的領域１（つまり地域、空域または海域）の平面図を示す。

地理的領域１において、ある場所P1eからある場所P2eまで所定の経路Reに沿って、移動体（例えば、航空機、自動車、船舶など）が自律的に航行しようとする場合を想定する。それは例えば、ある圃場１に農薬を散布するために、その圃場１の一場所P1eから別場所P2eまで所定経路Reに沿って、農散布用の飛行体が自律的に飛行しようとする、というような場合である。以下、上記の所定経路Reを、人により期待された移動経路という意味で「期待経路」と呼ぶ。

期待経路Re上の各場所の地理座標（典型的には緯度、経度および高度）は、国ごとまたは地域ごとに定められた標準的な地理座標系Stにより一義に定義される。この標準的な地理座標系Stを以下では「正しい座標系」といい、その正しい座標系Stにより定義される各場所の地理座標を「正しい座標」という。

期待経路Reに沿って移動体が自律的に移動する場合、次のような方法が行われことが多い。すなわち、その期待経路Reを地理座標で表現した移動計画（計画された経路）が作成され、その移動計画が移動体に供給される。そして、移動中、移動体は、NSSを利用して自機の現在の地理座標を計測しつつ、その地理座標を移動計画に沿わせるように、自機の位置を制御する。

しかし、移動計画が依拠する地理座標系（以下、「計画座標系」という）Spは、たいていの場合、正しい座標系Stからある誤差ベクトルΔp分ずれている。すなわち、図１に例示するように、計画座標系Sp上で任意の地理座標、例えば“x0, y0, z0”が示す実際の場所P0pは、正しい座標系St上で同値の地理座標“x0, y0, z0”が示す場所P0tから、実際の地理上で、ある誤差ベクトルΔp分ずれている。以下、この誤差ベクトルΔpを、計画座標系Spがもつ（正しい座標系Stからの）誤差ベクトルという意味で、「計画誤差ベクトル」と呼ぶ。

計画誤差ベクトルΔpの主たる要素の一つは、移動計画の作成の際に基礎として用いられた地図が依拠していた地理座標系がもつ誤差ベクトルである。すなわち、移動計画を作成する最も簡便な方法の一つは、所与の地図上で期待経路Reに相当する経路を移動計画として特定することである。しかし、たいていの場合、所与の地図が依拠する地理座標系は、正しい座標系Stから、ある略一定の誤差ベクトル分ずれている。この地図の地理座標系がもつ誤差ベクトルが、移動計画Rpがもつ計画誤差ベクトルΔpの主要素の一つである。

このように計画誤差ベクトルΔpを内包した計画座標系Spに基づいて作成された、期待経路Reに相当する移動計画Rpは、実際の地理上では、期待経路Reとは一致せず、そこからマイナス計画誤差ベクトル-Δp分ずれることになる。

移動中、移動体は、移動計画Rpに沿って移動しようとする。この時、もう一つの誤差ベクトルが加わる。

そのもう一つの誤差ベクトルとは、移動体の測位システムが依拠する地理座標系（以下、「測位座標系」という）Smがもつ誤差ベクトル（以下、「測位誤差ベクトル」という）Δmである。すなわち、図１に例示するように、測位座標系Sm上で任意の地理座標、例えば“x0, y0, x0”が示す場所P0mは、正しい座標系St上で同じ値の地理座標“y0, y0, z0”が示す場所P0tから、実際の地理上で、測位誤差ベクトルΔm分ずれている。

この測位誤差Δmの主要因の一つは、測位方法として一般に利用されているNSSから得られる地理座標がもつ誤差ベクトルであり、それには、NSS衛星信号に意図的に組み込まれた誤差や、NSS衛星の移動や移動体の移動に伴って生じる誤差などが含まれている。この測位誤差ベクトルΔmは、一定ではなく、時間経過に伴って変化していく。

移動中、移動体は、測位システムで計測した自機の現在位置の地理座標（これは、正しい座標系St上での正しい地理座標からマイナス測位誤差ベクトル-Δm分違っている）を、移動計画Rpが指示する目標の地理座標に合致させるように、自機の現在位置を制御する。したがって、移動体の実際の移動経路Raは、実際の地理上で、移動計画Rpから測位誤差ベクトルΔm分ずれることになる。

その結果として、移動体の実際の移動経路Raは、実際の地理上で、期待経路Reから、マイナス計画誤差ベクトル-Δpに測位誤差ベクトルΔmを加えたベクトル-Δp+Δm（以下、「複合誤差ベクトル」という）分ずれることになる。

以上が、移動体の実際の移動経路Raが期待経路Reから外れてしまう理由である。

以下では、上記の問題を軽減するために構成された、本発明のいくつかの実施形態を説明する。

図２は、本発明の第一の実施形態に係る移動体の構成を示す。

図２に示すように、移動体３は、移動機構５、制御装置７およびNSS受信機９を備える。

移動機構５は、移動体３を移動させるためのシステムである。例えば、移動体３がドローンと呼ばれる搭乗操縦士不要の飛行体であるならば、回転翼、原動機、両者をつなぐ動力伝達機構、および、それらを収容し支持するボディーなどが移動機構５に含まれる。

制御装置７は、移動機構５を制御して移動体３を航行させるためのコンピュータ内蔵の電子装置である。制御装置７は、移動計画１１を外部から入力して記憶し、そして、記憶された移動計画１１にしたがって自律的に移動体３を航行させるように、移動機構５を制御する機能をもつ。移動計画１１は、移動体３が航行すべき経路を定義したデータであり、例えば、その経路上の多数の場所の地理座標を通過順序にしたがって順次に制御装置７に指示するように構成される。

NSS受信機９は、移動体３のもつ測位システムである。NSS受信機９は、複数のNSS衛星からの信号を受信して、それらの受信信号から移動体３の現在位置の地理座標を計算し、そして、その位置座標を制御装置７に提供する。航行中、制御装置７は、NSS受信機９から提供される地理座標（つまり、移動体３の現在位置を表す地理座標）を、移動計画１１から指示される目標の地理座標に一致させるように、移動機構５を制御する。

ここで、図１を参照してすでに説明したように、移動計画１１には計画誤差ベクトルΔpが含まれており、また、NSS受信機９からの地理座標には測位誤差ベクトルΔmが含まれている。その結果、もし、NSS受信機９からの地理座標を、移動計画１１からの目標の地理座標に忠実に一致させる制御を行ったならば、移動体の実際の移動経路は、期待されている移動経路から複合誤差ベクトル-Δp+Δm分ずれてしまう。

この問題に対処するために、移動体３の制御装置７は、複合誤差ベクトル-Δp+Δmを事前に計測して、計測された複合誤差ベクトル-Δp+Δmをオフセットとして移動計画（つまり、通過すべき経路上の各場所の地理座標）に加える誤差補正機能を有する。

図３は、この誤差補正機能の原理を説明するための平面図である。図３において、図１と共通の参照番号は図１と共通の対象を示している。

図３も、図１の場合と同様、ある地理的領域１において、場所P1eから場所P2eまで期待経路Reに沿って、移動体が自律的に航行しようとする場合を例示している。この場合において、所与の移動計画Rp（１１）は、期待経路Reから、実際の地理上で、マイナス計画誤差ベクトルΔp分ずれている。また、NSS受信機９からの地理座標は、測位誤差ベクトルΔｍを内包している。

この状況において、移動計画Rp（１１）に基づく自律航行を開始する前に、移動体３が、期待経路Re上または期待経路Re外（望ましくは期待経路Reの付近）に存在する、予め選定された場所Prに配置される。この選定された場所Prは、複合誤差ベクトル-Δp+Δmを計測するために使用される場所であり、以下、「参照場所」という。

図３では、一例として、参照場所Prが、期待経路Reの外に選ばれている。しかし、期待経路Re上の任意の場所（例えば、始点の場所P1e、終点の場所P2e、あるいはそれらの中間の場所など）を参照場所Prとして選ぶこともできる。また、一つの場所だけでなく、複数の場所を、参照場所として選ぶこともできる。

参照場所Prとして選ばれる場所は、移動計画Re（１１）が依拠する計画座標系Sp上で特定可能であり、かつ、実際の地理上でも特定可能な場所（つまり、異なる場所をその場所であると人が誤解することがない場所）であることが好ましい。例えば、所定の地図をベースにして移動計画Re（１１）が作成される場合、その同じ地図上で特定できる場所であって、かつ、実際の地理上でも間違いなく特定できる場所を、参照場所Prとして選ぶことが望ましい。要するに、地図上で指定された場所と同じ場所を、実際の地理上で間違いなく特定できる、そういう場所を参照場所Prとして選ぶことが望まれる。図３に示した例では、地理的領域１（例えば圃場）の一つの端点が参照場所Prとして選ばれているが、その理由は、その端点が地図上および実際の地理上の両方において、人により容易に勘違いなく特定可能だからである。

移動計画Rp（１１）に基づいた航行を行うより前に、計画座標系Sp上で参照場所Prが特定され、その参照場所Prの計画座標系Sp上での地理的座標が求められ、そして、その地理的座標が移動体３の制御装置７に入力されてそこに記憶される。典型的には、例えば、移動計画Rp（１１）の作成時に移動計画Rp（１１）のベースとなる地図上で参照場所Prが特定され、その参照場所Prの地図座標系（計画座標系Sp）上での地理座標Prpが求められ、そして、その求められた地理座標Prpが移動計画Rp（１１）に参照情報として組み込まれる。その後、移動計画Rp（１１）が移動体３の制御装置７に入力されることで、参照場所P3の計画座標系Sp上での地理座標Prpが制御装置７に提供される。

このように準備された移動体３が、実際の航行を開始する前に、図３に示された実際の地理上での参照場所Prに一時的に配置される。参照場所Prに配置されている間、移動体３の制御装置７は、NSS受信機９を使って参照場所Prの地理座標Prmを測定して、その地理座標PrmをNSS受信機９から受け取る。NSS受信機９からの地理座標Prmが示す実際の場所は、図３に示すように、参照場所Prからマイナス測位誤差ベクトル-Δm分ずれている。制御装置７は、また、予め記憶していた参照場所Prの計画座標系Sp上での地理座標Prpを参照する。この地理座標Prpが示す実際の場所は、図３に示すように、参照場所Prからマイナス計画誤差ベクトル-Δp分ずれている。したがって、参照場所Prに関するこれら２つの地理座標PrmとPrpは、互いに、複合誤差ベクトル-Δp+Δm分ずれている。

その後、制御装置７は、上記の２つの地理座標PrmとPrpの差分を計算する。計算された差分は、上述した複合誤差ベクトル-Δp+Δmに相当する。

その後、制御装置７は、算出された差分（＝複合誤差ベクトル-Δp+Δm）をオフセットとして、所与の移動計画Rp（１１）から差し引くことで、補正移動計画Rpoを作成する。図３に示すように、補正移動計画Rroは、期待経路Reに対して、実際の地理上で、マイナス複合誤差ベクトル-(-Δp+Δm)分ずれることになる。このずれが、次に説明する航行中の制御において、複合誤差ベクトル-Δp+Δmをオフセットする役目を果たす。

すなわち、その後、制御装置７は、移動機構５を起動して航行を開始する。航行中、制御装置７は、補正移動計画Rpoに沿って移動体３を移動させるように、移動機構５を制御する。すなわち、制御装置７は、NSS受信機９から移動体３の現在位置の地理座標を受け取り、その地理座標を補正移動計画Poから指示される目標地理座標に一致させるように制御を行う。この制御により、移動体の実際の移動経路は、補正移動計画Rpoに対して、NSS受信機９の測位誤差Δm分だけ、ずれることになるが、それは、図３から分かるように、期待経路Reに一致する結果となる。

以上が、第一の実施形態に係る移動体３の制御装置７がもつ誤差補正機能の原理である。

この誤差補正において注目すべき点は、図１に示した正しい座標系Stに基づく正しい地理座標を利用しなくてよい点である。すなわち、移動体３の測位システムから得られる参照場所Prの地理座標Prmと、移動計画Rp（１１）が依拠する計画座標系Sp上での参照場所Prの地理座標Prpさえあれば、誤差補正ができるのである。正しい地理座標が不要であることは、事前の測量が不要である、または、既に測量された場所を見つける必要が無い、ことを意味する。格別高価な付加装置も不要である。

図４は、第一の実施形態に係る移動体３の制御装置が行う移動制御の一例を示す。

図４に示すように（図３もあわせて参照されたい）、移動体３が、実際の現場の所定の参照場所Prに、一時的に配置される（ステップS1）。ステップS1は、人手で行われてもよいし、あるいは、移動体３の自律移動（例えば、移動体３がそれに搭載のカメラで周囲の物体の画像を認識をすることで参照場所Prへ到達する、あるいは、参照場所Prに配置した信号発信源または参照場所Prを指し示す光信号などを頼りに移動体３が参照場所Prへ到達する、など）により行われていてもよい。ステップS1の後、参照場所Prに移動体３が存在する間、NSS受信機９により、測位座標系Sm（NSS座標系）上での参照場所Prの地理座標Prmが計測される（S2）。

また、移動計画１１（Rp）が依拠する計画座標系（地図座標系）Sp上での参照場所Prの地理座標Prpが取得される（ステップS3）。この地理座標Prpは、予め制御装置７内に記憶されていてよいし、あるいは、オンデマンドで無線通信などを通じて外部から移動体３に提供されてもよい。この地理座標Prpは、例えば、移動計画１１（Rp）に予め組み込まれていてもよいし、あるいは、移動計画１１（Rp）とは別途に制御装置７に入力されてもよい。この地理座標Prpは、移動計画１１（Rp）を作成する方法と同じ方法（例えば地図上で該当の場所を指定する方法）により、測量を要せずに簡単に用意できる。

その後、参照場所Prの２つの地理座標PrmとPrpの差分が計算されるステップ（S4）。そして、その差分が移動計画１１（Rp）に適用され、それにより、補正移動計画Rpoが算出される（ステップS5）。ここで、上記差分により補正される対象は、元の移動計画１１（Rp）の全部（すなわち、移動計画１１（Rp）が指示するすべての目標地理座標）でも良いし、あるいは、元の移動計画１１（Rp）の一部（すなわち、移動計画１１（Rp）が指示する目標地理座標のうちの一部、例えば、現時点からある時間以内に移動体３が行くことになる１以上の目標地理座標、または、現在位置からある距離範囲内に存在する１以上の目標地理座標）であってもよい。

その後、移動装置５が起動され、移動体３の実際の航行が開始される。航行中、NSS受信機９により計測される移動体３の現在位置の地理座標が、補正移動計画Rpoから指示される目標の地理座標に一致するように、移動機構５が制御される（ステップS６）。

航行中、現在使用中の差分を更新するか否かが判断される（ステップS7）。差分は、前述したように、複合誤差ベクトル-Δp+Δmに相当する。複合誤差ベクトル-Δp+Δmの中の特に測位誤差Δmは時間経過や移動体３の移動に伴って変化する。そのため、差分は、それが計算されてからある程度の時間（例えば、30分から1時間）が過ぎると、あるいは、その計算のベースとなった参照場所Prから移動体３がある程度の距離（例えば、１ｋｍ以上）離れると、もはや、要求される制御精度を満たす用途に適しにくくなるので、更新されるべきである。そこで、航行中、参照場所Prの測位を行った時点からの経過時間、および/または、参照場所Prからの移動体３の距離などが計測されて、それにもとづいて、現在使用中の差分を更新するか否かが判断される。

航行中、差分がまだ更新を要しないならば、その同じ差分を使ってステップS6の制御が継続的に繰り返される。差分を更新すべきと判断されたならば、制御はステップS1に戻る。すなわち、例えば、移動体３の航行が一時的に停止されて、人手により、移動体が改めて参照場所Prに配置される。あるいは、例えば、制御装置７が自律的に移動体３を参照場所Prまで移動させて停止させる。参照場所Prとして複数の場所が選ばれている場合には、それらの複数の参照場所Prの中から最寄りの一つの場所に移動体３を配置してもよい。

その後、改めてステップS2以降の制御が実行される。なお、差分の更新後のステップS5およびS6の処理は、移動計画の内の差分更新後に航行すべき経路部分について行えばよいことは、言うまでもない。

制御終了の条件が成立すると（例えば、移動体３が移動計画の終点に到達した場合）、上述した制御が終了し、移動体３の航行が終了する。

図４に示した制御では、差分を用いて移動計画１１（Rp）を補正したが、変形例として、差分を用いて測位された地理座標を補正してもいい。

図５は、そのような変形の制御の一例を示す。

図５において、図４と異なる部分は、ステップS15とS16である。すなわち、移動体３の航行中、ステップS15で、NSS受信機９からの移動体３の現在位置を表す地理座標に対して、差分を適用して、その地理座標を補正する。つまり、移動体３の現在位置の地理座標に、差分（これは、複合誤差ベクトル-Δp+Δmに相当する）をオフセットして加えることで、これを補正する。そして、ステップS16で、その補正された地理座標を、移動計画１１が指示する目標の地理座標に一致させるように、移動機構５を制御する。これにより、図４に示された制御と同様の誤差補正ができる。

図６は、本発明の第二の実施形態に係る移動体の構成を示す。

図６に示された移動体１３は、この移動体１３の外部に存在する参照NSS受信機１５を、上述した差分の計算のために利用する。すなわち、移動体１３の航行中、参照NSS受信機１３が、前述した参照場所Prに配置され、そして、その参照場所Prの地理座標を継続的に計測して、その計測された参照場所Prの地理座標を移動体１３に送信する。移動体１３では、制御装置１７が、参照NSS受信機１５から参照場所Prの地理座標を受信して、それを用いて上述した差分を計算する。

一台の参照NSS受信機１５が一つの参照場所Prに配置されてもいいし、複数台の参照NSS受信機１５が複数の異なる参照場所Prにそれぞれ配置されてもよい。後者の場合、制御装置１７は、最寄りの一台または二台以上の参照NSS受信機１５からの情報を用いて、差分を計算してよい。

移動体１３と参照NSS受信機１５との間の距離が離れすぎない限り、参照NSS受信機１５により計測される地理座標にも、移動体１３のNSS受信機９により計測される地理座標にも、実質的に同じ測位誤差ベクトルΔmが含まれる。したがって、参照NSS受信機１５により計測される参照場所Prの地理座標と、移動体１３の制御装置１７に記憶された計画座標系Sp上での参照場所Prの地理座標との差分を求めれば、その差分は複合誤差ベクトル-Δp+Δmに相当するものとなる。

測位誤差ベクトルΔmは時間経過とともに変化する。参照NSS受信機１５で継続的に計測される地理座標には、リアルタイムの測位誤差ベクトルΔmが含まれている。したがって、参照NSS受信機１５に計測される地理座標を用いて差分を継続的に計算することにより、リアルタイムの複合誤差ベクトル-Δp+Δmが得られる。

このリアルタイムの複合誤差ベクトル-Δp+Δmを、航行中における、移動計画の補正、またはNSS受信機９からの地理座標の補正に用いることで、移動体１３の実際の移動経路をより正確に、期待された移動経路に制御することができる。

図７は、第二の実施形態にかかる移動体１３の制御装置１７により行われる制御の一例を示す。

図７に示した制御において、図４と同じ参照番号を付したステップは、図４で説明した制御と同じである。

図７に示すように、まず、参照NSS受信機１５が人手により参照場所Prに配置される（ステップS21）。その後、参照NSS受信機１５が参照場所Prの地理座標Prmをリアルタイムで計測し（ステップS22）、計測された参照場所Prの地理座標Prmをリアルタイムで移動体１３へ送信する（ステップS23）。

他方、移動体１３では、制御装置１７が、記憶していた計画座標系Sp上での参照場所Prの地理座標Prpを参照する（ステップS3）。また、移動機構５起動されて航行が開始される。航行中、参照NSS受信機１５から送られてきた参照場所Prの地理座標Prmがリアルタイムで受信され（ステップS31）、その受信された地理的座標Prmと、ステップS3で参照された参照場所Prの地理座標Prpとの間の差分がリアルタイムで計算される（ステップS32）。そして、その差分が、制御装置１７に記憶された移動計画１１（Rp）にリアルタイムで適用されて、補正移動計画Rpoが算出される（ステップS33）。そして、航行中、移動体３のNSS受信機９で計測された移動体１３の現在位置の地理座標を、補正移動計画Rpoにより指示される目標の地理的座標に一致するように、移動機構５が制御される（ステップS6）。

制御終了の条件が成立する（ステップS24、S8）まで、参照NSS受信機１５でのステップS21〜S23の制御と、移動体１３でのステップS31〜S6の制御が繰り返される。それにより、移動体１３の実際の移動経路は、より正確に、期待された移動経路に制御される。

図７に示された制御では、変化する測位誤差Δmをリアルタイムで反映した差分を用いて、移動計画１１（Rp）をリアルタイムで補正するので、図４または図５に示された制御のように、差分の更新のために移動体３を参照場所Prに配置するという手間は不要である。

なお、図７に示された制御では、差分を用いて移動計画１１（Rp）を補正したが、変形例として、図５に示された制御のように、差分を用いて計測された移動体１３の地理座標を補正してもいい。

以上説明した本発明の幾つかの実施の形態は、説明のための単なる例示であり、本発明の範囲をそれらの実施の形態のみに限定する趣旨ではない。本発明は、上記の実施の形態とは違うさまざまな形態で、実施することができる。

例えば、上述した第一の実施形態では、参照場所Prに移動体が実際に配置される。しかし、移動体の実際の配置が難しい場合も存在し得る。例えば、送電鉄塔や電波塔や吊り橋支柱の頂部や、高層ビルの屋上、岩山の頂上などを参照場所Prとして選んだ場合、そこに移動体または参照NSS受信機を実際に配置することが難しい場合がある。そのような場合のために、精度が高くかつリアルタイム計測に適した相対位置計測システム（例えば、移動体に搭載したステレオカメラと方位センサを用いた距離と方向の計測システム、あるいはレーザまたは電波を使った測距システム、移動体と複数の参照場所との間の距離をカメラ、レーザ、または電波などを使用して計測するシステムなど）を利用することで、参照場所Prに移動体を配置しなくても、参照場所Prと移動体と間の相対位置関係をリアルタイムで計測して、その結果を用いて誤差補正のための差分を計算することができる。

Re 期待された移動経路（期待経路）
Rp 移動計画
Ra 実際の移動経路
Sp 移動計画が依拠する地理座標系（計画座標系）
Sm 測位システムが依拠する地理座標系（測位座標系）
１ 地理的領域（地域、空域または海域）
３、１３ 移動体
５ 移動機構
７、１７ 制御装置
９ NSS受信機
１１ 移動計画
１５ 参照NSS受信機

Claims (6)

1. 移動計画にしたがい航行する移動体において、
   前記移動体を移動させる移動機構と、
   前記移動体の位置を計測する測位システムと、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記移動計画により指示される前記目標地理座標を補正する補正手段と、
   前記移動体の航行中、前記第三の地理座標を補正された前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御する制御手段と
   を備えた移動体。
2. 移動計画にしたがい航行する移動体において、
   前記移動体を移動させる移動機構と、
   前記移動体の位置を計測する測位システムと、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記第三の地理座標を補正する補正手段と、
   前記移動体の航行中、補正された前記第三の地理座標を前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御する制御手段と
   を備えた移動体。
3. 移動機構と測位システムと制御装置とを備えて、移動計画にしたがい航行する移動体のための、前記制御装置において、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記移動計画により指示される前記目標地理座標を補正する補正手段と、
   前記移動体の航行中、前記第三の地理座標を補正された前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御する制御手段と
   を備えた制御装置。
4. 移動機構と測位システムと制御装置とを備えて、移動計画にしたがい航行する移動体のための、前記制御装置において、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得る手段と、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得る第一の座標取得手段と、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得る第二の座標取得手段と、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得る測位手段と、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記第三の地理座標を補正する補正手段と、
   前記移動体の航行中、補正された前記第三の地理座標を前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御する制御手段と
   を備えた制御装置。
5. 移動機構と測位システムとを備えた移動体を、移動計画にしたがい航行させるように制御する方法において、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得るステップと、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表すステップと、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得るステップと、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得るステップと、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記移動計画により指示される前記目標地理座標を補正するステップと、
   前記移動体の航行中、前記第三の地理座標を補正された前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御するステップと
   を備えた制御方法。
6. 移動機構と測位システムとを備えた移動体を、移動計画にしたがい航行させるように制御する方法において、
   期待された移動経路上の目標地理座標を指示するための移動計画を得るステップと、
   前記移動計画が依拠する第一の地理座標系上での所定の参照場所の位置を表す第一の地理座標を得るステップと、
   前記測位システムが依拠する第二の地理座標系上で前記参照場所の位置を表す第二の地理座標を得るステップと、
   前記測位システムを用いて前記移動体の現在位置を表す第三の地理座標を得るステップと、
   前記第一と第二の地理座標の差分を用いて、前記第三の地理座標を補正するステップと、
   前記移動体の航行中、補正された前記第三の地理座標を前記目標地理座標に制御するように、前記移動体機構を制御するステップと
   を備えた制御方法。