JP2021135056A - 測位処理装置、測位処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 より適切にネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとを切り替えることができる技術を提供する。【解決手段】 ＧＮＳＳ信号による測定位置である第１基準点における補正情報を生成する基地局装置と、電子基準点網における測定情報に基づいて生成された仮想基準点または所定の電子基準点である第２基準点における補正情報を送信するサーバ装置とに接続可能な測位処理装置１１であって、ＧＮＳＳ信号に基づいて測位処理装置の測定位置を算出する位置算出部１０１と、基地局装置により生成された補正情報を第１補正情報として取得する第１取得部１０２と、前記サーバ装置により送信された補正情報を第２補正情報として取得する第２取得部１０４と、第２補正情報が取得されず、且つ最後に取得された第２補正情報の取得から所定の時間閾値以上経過している場合、第１補正情報に基づいて測定位置を補正する位置補正部１０５とを備えた。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）による測定位置を補正する技術に関する。

ＧＮＳＳによって測定された移動体の測定位置の精度を向上させる技術としてＲＴＫ（ＲｅａｌＴｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）‐ＧＮＳＳ（以下、ＲＴＫ-ＧＮＳＳと呼称）が知られている。このＲＴＫ−ＧＮＳＳは、移動体に備えらえたＧＮＳＳ受信機である移動局と、移動体と通信可能な地点に設置された基地局（固定局）とを備え、基地局において生成された補正情報を用いて移動局による測定位置を補正するものである。

また、各地に設置された基準局である電子基準点を用いて測定位置の精度を向上させる技術としてネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳがあり、このネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳの１つとしてＶＲＳ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）−ＲＴＫ−ＧＮＳＳが知られている。このＶＲＳ−ＲＴＫ−ＧＮＳＳは、多数の電子基準点による電子基準網による測定情報から、移動体近傍に位置する仮想基準点における補正情報を生成し、この補正情報を用いて移動局による測定位置を補正するものである。

なお、関連する技術として、ＧＰＳ補正データサーバから基準点情報を受信する受信部と、ＲＴＫ端末装置と通信を行い、ＲＴＫ端末装置から受信するＧＰＳ補正データ配信要求が示すＲＴＫ端末装置の位置に対応する、互いに異なる複数のＧＰＳ補正データを基準点情報に基づいて生成し、複数のＧＰＳ補正データをＲＴＫ端末装置に配信するＧＰＳ補正データ配信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−１３２５８４号公報

例えば、移動体として、自動操舵により制御されるトラクタの位置を測定する場合、ネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとが測定位置の補正において併用される状況がある。この際、ネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳは、携帯電話キャリアにより提供されるモバイルデータ通信網などの移動体通信ネットワークを用いて運用される。トラクタが用いられる農地は、都市部より電波強度が劣る山間部に位置することが多いため、ネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳが使用不能な場合にＲＴＫ−ＧＮＳＳを補完的に用いる必要がある。

この際、ネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとの切替は、位置測定に関する専門知識を有さないトラクタの運転者（自動操舵を補助する作業者）により行われることが一般的であるため、ネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとの切替を適切に行うことが困難となっている。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、より適切にネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとを切り替えることができる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本実施形態の測位処理装置は、ＧＮＳＳ信号による測定位置である第１基準点における補正情報を生成する基地局装置と、電子基準点網における測定情報に基づいて生成された仮想基準点または所定の電子基準点である第２基準点における補正情報を送信するサーバ装置とに接続可能な測位処理装置であって、ＧＮＳＳ信号に基づいて前記測位処理装置の測定位置を算出する位置算出部と、前記基地局装置により生成された補正情報を第１補正情報として取得する第１取得部と、前記サーバ装置に送信された補正情報を第２補正情報として取得する第２取得部と、前記第２補正情報が取得されず、且つ最後に取得された第２補正情報の取得から所定の時間閾値以上経過している場合、前記第１補正情報に基づいて前記算出された測定位置を補正する位置補正部とを備える。

本発明によれば、より適切にネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとを切り替えることができる。

実施形態に係る測位システムの全体構成を示す概略図である。 実施形態に係るトラクタの構成を示す概略図である。 測位処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 基地局装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 測位処理装置の機能構成を示すブロック図である。 測定位置補正処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（測位システムの全体構成）
まず、本実施形態に係る測位システムの全体構成について説明する。図１は、実施形態に係る測位システムの全体構成を示す概略図である。図２は、トラクタの構成を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態に係る測位システムは、移動体としてのトラクタ１、ＧＮＳＳ衛星群２、基地局装置３、サーバ装置４を備える。トラクタ１は、農業用の作業車両であり、測位システムにおける測位対象である。ＧＮＳＳ衛星群２は、地球上を周回するＧＮＳＳ衛星のうち、トラクタ１及び基地局装置３の測位に用いられる複数のＧＮＳＳ衛星を示す。

基地局装置３は、所定の範囲を移動するトラクタ１と無線通信可能な地点に設置され、ＧＮＳＳ衛星群２のそれぞれにより送出されたＧＮＳＳ信号（測位信号）を受信し、受信したＧＮＳＳ信号に基づいて第１補正情報を生成する。サーバ装置４は、各地に設置された基準局である電子基準点により構築された電子基準点網（不図示）によって測定された測定情報に基づいて生成された第２補正情報をインターネット経由で送信する。

図２に示すように、トラクタ１は、車体に２つの前輪と２つの後輪とを備えて前輪により操舵可能且つ運転者Ｄが搭乗可能に構成された作業車両であり、車体には、ＧＮＳＳ衛星群２によるＧＮＳＳ信号を受信するともに基地局装置３との無線通信を行うとともに、トラクタ１の測定位置の算出を行う測位処理装置１１、及びトラクタ１の自動操舵に係る設定を確認、入力を行うコンソール装置１２、測位処理装置１１により算出されたトラクタ１の測位位置に基づいて、トラクタ１をコンソール装置１２により設定された経路に沿って走行するように制御するための指示を出力する駆動制御装置１３（図３参照）、駆動制御装置１３による指示に基づいてハンドル角をトラクタ１の操舵系に入力する入力軸（不図示）を駆動する操舵駆動装置１４が備え付けられる。また、トラクタ１に搭乗する運転者Ｄは、例えばスマートフォンのような、モバイルデータ通信によりインターネットに接続可能な携帯端末装置１５を所持しているものとする。なお、トラクタ１は無人車両であっても良く、なんらかの手段によりインターネットに接続可能であれば良い。

（ハードウェア構成）
測位処理装置、基地局装置のハードウェア構成について説明する。図３は、測位処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図４は、基地局装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図３に示すように、測位処理装置１１は、ハードウェアとして、ＧＮＳＳ受信機１１１、無線通信部１１２、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２２、記憶装置１２３、入出力Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２４を備える。また、コンソール装置１２は、運転者Ｄによりトラクタ１の自動操舵に係る設定を確認、入力可能な装置であり、少なくとも近距離無線通信部１２５を備える。なお、測位処理装置１１のハードウェアを分けて、ＧＮＳＳ受信機１１１、無線通信部１１２をアンテナユニットとして構成し、ＭＰＵ１２１、ＲＡＭ１２２、記憶装置１２３、入出力Ｉ／Ｆ１２４を演算処理装置として構成しても良い。

ＧＮＳＳ受信機１１１はＧＮＳＳ衛星群２から送出されたＧＮＳＳ信号を受信し、無線通信部１１２は基地局装置３との無線通信を行う。ＭＰＵ１２１及びＲＡＭ１２２は協働して後述する各種機能を実行し、記憶装置１２３は各種機能により実行される処理に用いられる各種データを記憶する。外部Ｉ／Ｆ１２４は、外部装置としてのコンソール装置１２、駆動制御装置１３とのデータの入出力を行うためのインターフェイスである。近距離無線通信部１２５は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような近距離無線通信規格によってネットワーク接続が可能な携帯端末装置１５と通信可能に接続する。なお、ＭＰＵ１２１及びＲＡＭ１２２が協働して実行する各種機能はネットワークを介して接続された他のコンピュータ上で実行しても良い。

図４に示すように、基地局装置３は、ハードウェアとして、ＭＰＵ３０１、ＲＡＭ３０２、無線通信部３０３、ＧＮＳＳ受信機３０４を備える。ＧＮＳＳ受信機３０４はＧＮＳＳ衛星群２から送出されたＧＮＳＳ信号を受信する。無線通信部３０３は測位処理装置１１との無線通信を行う。ＭＰＵ３０１及びＲＡＭ３０２は協働してＧＮＳＳ受信機３０４により受信されたＧＮＳＳ信号に基づいて基地局装置３の位置を示す測定位置情報、及び測定位置を補正するための第１補正情報の生成を行うとともに、無線通信部３０３を介して測定位置情報及び第１補正情報を測位処理装置１１へ送信する。

（機能構成）
測位処理装置の機能構成について説明する。図５は、測位処理装置の機能構成を示すブロック図である。

図５に示すように、測位処理装置１１は、機能として、位置算出部１０１、第１取得部１０２、位置送信部１０３、第２取得部１０４、位置補正部１０５を備える。

位置算出部１０１は、測位処理装置１１におけるＧＮＳＳ受信機１１１により受信されたＧＮＳＳ信号に基づいて、測位処理装置１１の測定位置、即ち測位処理装置１１が備え付けられるトラクタ１の測定位置を算出する。第１取得部１０２は、基地局装置３により算出された基地局装置３の測定位置及び基地局装置３により生成された第１補正情報を基地局装置３より取得する。

位置送信部１０３は、近距離無線通信により接続された携帯端末装置１５を介して、位置算出部１０１により算出されたトラクタ１の測定位置をネットワーク経由でサーバ装置４へ送信する。第２取得部１０４は、携帯端末装置１５を介して、位置送信部１０３により送信された測定位置に応じて生成された第２補正情報をサーバ装置４より取得する。ここで、第２補正情報は、位置送信部１０３により送信された測定位置を仮想基準点としてサーバ装置４により生成されるものとする。

位置補正部１０５は、後述する測定位置補正処理によって、第１補正情報または第２補正情報のいずれかに基づいて、トラクタ１の測定位置を補正する。

（測位処理装置の動作）
測位処理装置における測定位置補正処理について説明する。図６は、測定位置補正処理を示すフローチャートである。なお、測定位置補正処理は、所定の周期毎に実行されるものとし、ここで所定の周期は少なくとも後述する時間閾値未満であるものとする。また、測定位置補正処理に先立って測定位置は予め算出されているものとする。

図６に示すように、まず、位置送信部１０３は、位置算出部１０１により算出された測定位置をサーバ装置４へ送信する（Ｓ１０１）。次に、位置補正部１０５は、位置送信部１０３により送信された測定位置に応じて生成された第２補正情報が第２取得部により取得されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。

第２補正情報が取得されない場合（Ｓ１０２，ＮＯ）、位置補正部１０５は、直近の第２補正情報の取得から時間閾値以上経過しているか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここで、時間閾値は、第２補正情報に設定される有効期間未満の時間、例えば有効期限の半分の時間に設定され、本実施形態においては、有効期間を６０秒とし、時間閾値を３０秒とする。なお、有効期間は第２補正情報による測定位置の補正について、その精度が許容可能であるような時間に設定されるものである。

前回の第２補正情報の取得から時間閾値以上経過している場合（Ｓ１０３，ＹＥＳ）、位置補正部１０５は、第１取得部１０２により第１補正情報が取得されたか否かを判定する（Ｓ１０４）。

第１補正情報が取得された場合（Ｓ１０４，ＹＥＳ）、位置補正部１０５は、第１補正情報に基づいて位置算出部１０１により算出された測定位置を補正し（Ｓ１０５）、現周期の測定位置補正処理が終了される。

一方、第１補正情報が取得されない場合（Ｓ１０４，ＮＯ）、現周期の測定位置補正処理が終了される。

また、ステップＳ１０３において、直近の第２補正情報の取得から時間閾値以上経過していない場合（Ｓ１０３，ＮＯ）、位置補正部１０５は、第１取得部１０２により第１補正情報が取得されたか否かを判定する（Ｓ１０６）。

第１補正情報が取得された場合（Ｓ１０６，ＹＥＳ）、位置補正部１０５は、仮想基準点が基準点以上に測定位置に近接しているか否かを判定する（Ｓ１０７）。ここで、仮想基準点は、第２補正情報と対応付けられてサーバ装置４から送信される位置情報であり、基準点は、第１補正情報と対応付けられて基地局装置３から送信される位置情報である。

仮想基準点が基準点以上に測定位置に近接している場合（Ｓ１０７，ＹＥＳ）、位置補正部１０５は、第２補正情報に基づいて、位置算出部１０１により算出された測定位置を補正し（Ｓ１０８）、現周期の測定位置補正処理が終了される。

一方、仮想基準点が基準点以上に測定位置に近接していない場合（Ｓ１０７，ＮＯ）、位置補正部１０５は、第１補正情報に基づいて、位置算出部１０１により算出された測定位置を補正する（Ｓ１０５）。

また、ステップＳ１０２において、第２補正情報が取得された場合（Ｓ１０２，ＹＥＳ）、位置補正部１０５は、第１取得部１０２により第１補正情報が取得されたか否かを判定する（Ｓ１０６）。

このように測位補正処理によれば、第１補正情報、即ちＲＴＫ−ＧＮＳＳによる補正情報と、第２補正情報、即ちネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳによる補正情報とのいずれかが、測位処理装置において自動的に選択されて測定位置の補正に用いられる。

また、現周期において第２補正情報が取得されない場合、直前に取得された第２補正情報が時間閾値以上経過したものであれば第１補正情報を用いて測定位置を補正し、直前に取得された第２補正情報が時間閾値以上経過したものでなければ第２補正情報を用いて測定位置を補正することにより、比較的信頼性が高い補正情報による測定位置の補正がなされる。

更に、第１補正情報と第２補正情報とが取得された場合、または直前に取得された第２補正情報が時間閾値以上経過したものではない場合において、仮想基準点及び基準点のそれぞれと測定位置との距離に基づいて、測定位置の補正に用いる補正情報を選択することにより、比較的信頼性が高い補正情報による測定位置の補正がなされる。

なお、本実施形態はＲＴＫ−ＧＮＳＳとネットワーク型−ＲＴＫ−ＧＮＳＳとを併用する測位システムとしたが、ＲＴＫ−ＧＮＳＳと移動局近傍の電子基準点における補正情報をサーバ装置が送信するネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳとＲＴＫ−ＧＮＳＳとを併用する測位システムとしても良い。この際、仮想基準点に代えて、サーバ装置４による補正情報の生成に用いられた電子基準点が基地局装置３の基準点との比較に用いられる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１ 測位処理装置
１０１ 位置算出部
１０２ 第１取得部
１０４ 第２取得部
１０５ 位置補正部

Claims (5)

1. ＧＮＳＳ信号による測定位置である第１基準点における補正情報を生成する基地局装置と、電子基準点網における測定情報に基づいて生成された仮想基準点または所定の電子基準点である第２基準点における補正情報を送信するサーバ装置とに接続可能な測位処理装置であって、
   ＧＮＳＳ信号に基づいて前記測位処理装置の測定位置を算出する位置算出部と、
   前記基地局装置により生成された補正情報を第１補正情報として取得する第１取得部と、
   前記サーバ装置により送信された補正情報を第２補正情報として取得する第２取得部と、
   前記第２補正情報が取得されず、且つ最後に取得された第２補正情報の取得から所定の時間閾値以上経過している場合、前記第１補正情報に基づいて前記算出された測定位置を補正する位置補正部と
   を備える測位処理装置。
2. 前記位置補正部は、前記第２補正情報が取得された場合、前記第２補正情報に基づいて前記算出された測定位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の測位処理装置。
3. 前記位置補正部は、前記第１補正情報が取得され、且つ前記第２補正情報が取得されるか、または直前の第２補正情報の取得から前記時間閾値以上経過していない場合において、前記第１基準点と前記算出された測定位置との距離が前記第２基準点と前記算出された測定位置との距離より小さい場合、前記第１補正情報により前記算出された測定位置を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測位処理装置。
4. 前記位置補正部は、前記第１基準点と前記算出された測定位置との距離が前記第２基準点と前記算出された測定位置との距離以上である場合、前記第２補正情報により前記算出された測定位置を補正することを特徴とする請求項３に記載の測位処理装置。
5. ＧＮＳＳ受信機である移動局と、ＧＮＳＳ信号による測定位置である第１基準点における補正情報を生成する基地局装置と、電子基準点網における測定情報に基づいて生成された仮想基準点または所定の電子基準点である第２基準点における補正情報を送信するサーバ装置とに接続可能なコンピュータにおいて実行される測位処理プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   ＧＮＳＳ信号に基づいて前記移動局の測定位置を算出する位置算出部と、
   前記基地局装置により生成された補正情報を第１補正情報として取得する第１取得部と、
   前記サーバ装置により送信された補正情報を第２補正情報として取得する第２取得部と、
   前記第２補正情報が取得されず、且つ最後に取得された第２補正情報の取得から所定の時間閾値以上経過している場合、前記第１補正情報に基づいて前記算出された測定位置を補正する位置補正部として機能させる測位処理プログラム。

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