JP2786494B2 - 電波航法装置 - Google Patents

電波航法装置

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JP2786494B2
JP2786494B2 JP1321898A JP32189889A JP2786494B2 JP 2786494 B2 JP2786494 B2 JP 2786494B2 JP 1321898 A JP1321898 A JP 1321898A JP 32189889 A JP32189889 A JP 32189889A JP 2786494 B2 JP2786494 B2 JP 2786494B2
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文夫 上田
博司 野田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電波航法装置に関し、全世界測位衛生シ
ステム(GPS,Global Positioning System)に代表され
るような電波航法システムにおいて用いられるものに関
する。
〔従来の技術〕
電波航法システムにおいて、電波航法装置とはつぎの
ような作用をするものである。例えば人工衛生のような
複数の送信源からの電波航法を受信して移動体の絶対的
な受信位置を求める。一般にこの方法は電波航法と呼ば
れている。一方、移動体の移動方向及び移動距離を積算
処理することにより移動体の相対位置の求める。一般に
この方法は推測航法と呼ばれている。前記の受信位置と
相対位置を両方を組合せて用いて移動体の現在位置ある
いは軌跡等を地図などと共に表示器上に表示する。即
ち、受信位置データの内容の経過や移動体の相対位置な
どに用いて移動体の位置を算定する段階を有数するもの
である。
従来のこの種の装置としては、特開昭60-135817号公
報(推測航法は電波航法の受信状態の悪い場合を補完す
る機能を有し、推測は最新の受信位置から偏角を補正す
るものである。)、特開昭62-62912号公報(推測航法に
よる位置を電波航法による位置で間欠的に修正するもの
である。)、特開昭62-255886号公報(推測航法による
位置と電波航法による位置のずれを監視し、そのずれに
応じて、どちらかを選択するものである。)。、特開昭
62-261012号公報(受信状態に応じて、推測航法による
位置か電波航法による位置かのどちらかを選択するもの
である。)、特開昭62-261013号公報(ロランC電波の
消失/復帰状態に応じ、電波航法による位置か推測航法
による位置かのどちらかを選択するものである。)、特
開昭62-298786号公報(航法電波の送信源の配置や移動
体の移動距離に応じ、推測航法による位置か電波航法に
よる位置かのどちらかを選択するものである。)、特開
昭63-187175号公報(移動体の速度から予測される範囲
内に収まっているときだけ電波航法による位置を出力す
るものである。)、特開昭63-247612号公報(電波航法
による位置が推測航法による位置から電波航法の測位誤
差以上離隔していた場合、電波航法による位置を出力す
るものである。)、及び特開昭63-247613号公報(電波
航法による位置が推測航法による位置から電波航法の測
位誤差以上離隔していた場合、衛生利用測位手段による
位置を出力するものである。)などが知られていた。
しかしながら、これらのものはいずれも、電波航法の
受信状態、受信内容に応じて、推測航法による位置か電
波航法による位置かのどちらかを選択的に出力するもの
であった。ところが、航法電波の受信状態がいかによい
とは言え、電波航法による測位位置に必ず測位誤差が含
まれている。これが原因して、推測航法による位置か電
波航法による位置かのどちらかを移動体の位置とするこ
のようなものでは、滑らなか算定位置の軌跡が得られ
ず、実際の滑らかな走行とはかけはなれた軌跡しか得ら
れないことがしばしば起きるという問題点があった。ま
た、特開昭63-6414号公報では、電波航法による測定値
と測定航法による測定値とに重み付け平均をして位置を
求めている。ところが、常に重み付け平均をおこなう
と、2つの測定値のうちのいずれかが異常な値になった
時にやはり実際の滑らかな走行とはかけ離れた軌跡しか
得られない場合があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電波航法装置は以上のように構成されているの
で、実際の滑らかな走行とはかけ離れた軌跡しか得られ
ない場合があるという問題点があった。これは例えば移
動体位置を中心に表示して地図の表示を移動体の移動と
共にスクロールするような応用装置の場合に地図が上下
左右に行ったり来たりして非常に見辛い表示となるなど
の問題点を含んでいた。
また、得られた移動体位置の軌跡とさらに他の位置補
正技術、例えばデジタル化された地図データと照合し、
照合度の高い位置に移動体位置を補正するいわゆるマッ
プマッチング技術を併用する場合に一層深刻な問題を呈
する。この場合実際とは異なる道路にマッチングしてし
まうといった致命的な問題を引起こす。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、異常な位置が受信された場合や航法電波に
よる受信が不可あるいは不良の場合でも安定に動作し、
位置特定精度を向上できる電波航法装置を得ることを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の第1の発明に係る電波航法装置は、複数の
場所から送信された航法電波を受信し移動体の絶対的な
受信位置Gを検出演算する受信位置検出手段、移動体の
移動方向及び移動距離を検出演算して移動体の移動ベク
トルDを求める移動ベクトル検出手段、及び受信位置G
と移動ベクトルDに基いて移動体の算定位置Pを演算す
る位置演算手段を備え、位置演算手段は、任意のタイミ
ングiにおける移動体の算定位置Piを算定するのに、初
期設定あるいは前回(i−1)の算定位置Pi-1を記憶し
ておき、今回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定
し、受信が有の場合には、今回の受信位置Giと、前回の
算定位置Pi-1にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算
した位置(Pi-1+Di)との所定の加重平均位置を演算し
て今回の算定位置Piとし、受信が無の場合には、前回の
算定位置Pi-1にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算
した位置(Pi-1+Di)を今回の算定位置Piとして算定す
る段階を有し、さらに加重平均位置を演算する際の今回
の受信による受信位置Giに加重する加重係数Bを算定す
るのに、前回の受信の有無を調べ、前回の受信が無の場
合の加重係数より有の場合の加重係数を大きくしたこと
を特徴とするものである。
また、この発明の第2の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
用いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bを算定するのに、今回の受信の
有無,あるいはそれに加えて前回の受信の有無,あるい
は前者の場合に加えて離隔距離S{=|Gi−(Gi-1
M)|,M=Di又は0}と所定の基準値Kの大小を判定
し、今回の受信が有で、あるいはそれに加えて前回の受
信が有で、あるいは前者の場合に加えて離隔距離Sが基
準値K以下である場合に、その事象が装置起動後の最初
に起こったか否かを判定し、2回目以降の場合の加重係
数より最初の場合の加重係数を大きくしたものである。
また、この発明の第3の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
基いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bをそれ以前の受信がなかった期
間を示す積算値に関する増加関数として算定することを
特徴とするものである。
また、この発明の第4の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
基いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
受信位置Giの受信の有無を判定し、受信の有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bを算出するのに、今回の受信の
有無、それに加えて前回の受信の有無を判定して、今回
の受信が有で、それに加えて前回の受信が有である場
合、さらに離隔距離S{=|Gi−(Gi-1+M)|,M=Di
又は0}と所定の基準値Kとの大小を判定し、離隔距離
Sが基準値Kより大きい場合の加重係数よりも、基準値
Kより小さい場合の加重係数を大きくしたことを特徴と
するものである。
〔作用〕
この発明の第1の発明における位置演算表示手段は、
航法電波の受信が不可であった期間は移動ベクトルDに
基づく推測演算による位置を採用し、受信できた場合は
航法電波受信による位置を加重平均によって採用し、さ
らに、航法電波の受信が始まる最初は、受信不可の場合
の影響がある程度継続すると見なし、移動ベクトルに基
く推測演算による位置を重視する。
この発明の第2の発明における位置演算表示手段は、
航法電波の受信が不可であった期間は移動ベクトルDに
基く推測演算による位置を採用し、受信できた場合は航
法電波受信による位置を加重平均によって採用する。さ
らに、今回の受信が有で、あるいはそれに加えて前回の
受信が有で、あるいは前者の場合に加えて離隔距離S
{=|Gi−(Gi-1+M)|,M=Di又は0}が基準値K以
下である場合のいずれかの事象が起こった場合、その事
象が装置起動後の最初に起こったか否かを判定し、今回
の受信による受信位置Giに加重する加重係数Bを、2回
目以降の場合より最初の場合に大きくしている。即ち、
装置起動後の最初にはどこにいるかが分からないため、
航法電波の受信による受信位置を重視する。航法電波の
受信位置の精度はDOPにもよるが、DOPの小さい時には例
えば10m程度の誤差で位置を検出することができ、スタ
ート時点における現在の位置を急速に求めることができ
る。
この発明の第3の発明における位置演算表示手段は、
航法電波の受信が不可であった期間は移動ベクトルDに
基づく推測演算による位置を採用し、受信できた場合は
航法電波受信による位置を加重平均によって採用する。
さらに、今回の受信が有の場合、加重係数Bをそれ以前
の受信がなかった場合の期間を示す積算値の増加関数と
している。即ち、今回以前の受信がなかった期間が長い
場合には推測演算による位置を採用しているので、誤差
が蓄積している思われる。よって、航法電波受信の重視
度を表わしている加重係数Bをそれ以前の受信がなかっ
た場合の期間を示す積算値によって可変にし、しだいに
大きい値になるようにして蓄積した誤差を補正してい
る。
この発明の第4の発明における位置演算表示手段は、
航法電波の受信が不可であった期間は移動ベクトルDに
基く推測演算による位置を採用し、受信できた場合は航
法電波受信による位置を加重平均によって採用する。さ
らに、航法電波受信による位置を採用する場合、離隔距
離S{=|Gi−(Gi-1+M)|,M=Di又は0}と所定の
基準値Kとの大小を判定し、離隔距離Sが基準値Kより
小さい時は航法電波の受信が信頼をおけるものであると
見なし、加重平均を演算する時の今回の受信による受信
位置Gに加重する加重係数Bを、基準値Kより大きい場
合の加重係数Kよりも大きくする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明の一実施例による電波航法装置の構成を
示すブロック図である。図において(1)は複数の場所
から送信された航法電波を受信して移動体の絶対的な受
信位置Gなどを検出演算する受信位置検出手段、(11)
は航法電波(例えばGSPにおける人工衛生からの軌道デ
ータや時刻データなどを含む電波)を受けるアンテナ、
(12)はアンテナ(11)からの航法電波信号を受信する
受信部、(13)は受信部(12)で受信した航法電波信号
に基いて、移動体の絶対的な受信位置、または受信位置
の速度や受信位置の移動方位などを演算する受信位置演
算部である。(2)は移動体の移動方向及び移動距離を
検出演算して移動体の移動ベクトルDを求める移動ベク
トル検出手段、(21)は移動体が所定距離だけ進む度に
パルスを発生する車速センサ、(22)は移動体に互いに
直行して固定された二つの地磁気センサなどの方位セン
サ、(23)は推測移動ベクトル検出・演算部である。こ
の推測移動ベクトル検出・演算部(23)は、車速センサ
(21)が車速パルスを発生する度にその距離を移動体の
移動距離として標本化すると共に、その時の方位センサ
(22)の出力をアナログ/デジタル変換して得た地磁気
強度成分から移動体の移動方向を演算して標本化するも
のである。また、所定の時間毎に、その間に発生した車
速パルスから移動体の移動距離を演算すると共に、その
時の方位センサ(22)の出力をアナログ/デジタル変換
して得た地磁気強度成分から移動体の移動方向を演算し
て標本化するものでもよい。(3)は受信位置G及び移
動ベクトルDに基いて移動体の位置を演算する位置演算
手段で、ここでは演算した結果の位置を表示する表示部
も有する位置演算表示手段、(31)はCRTなどの表示
器、(32)はタッチパネルなどの入力装置、(33)はCD
−ROM及びその駆動装置などで構成される地図メモリ装
置、(34)は表示制御部で、後述する位置演算処理部
(35)が算定した移動体の位置や地図メモリ装置(33)
からの地図データなどに基いて、移動体の位置する場所
の地図や移動体の軌跡などの表示信号を発生して表示器
(31)に供給する。さらに、表示制御部(34)は入力装
置(32)から入力される移動体の初期位置などを解読し
て位置演算処理部(35)に供給する。(35)は位置演算
処理部で、受信位置検出手段(1)及び移動ベクトル検
出手段(2)で得られた受信位置G及び移動ベクトルD
に基いて移動体の位置を算定し、場合によっては地図メ
モリ装置(33)からの道路地図データと移動体の軌跡と
を照合し、移動体の相対位置あるいは算定位置を修正し
て表示制御部(34)に供給する。これらの内、移動ベク
トル検出手段(2)に含まれる推測移動ベクトル検出・
演算部(23)、及び位置演算表示手段(3)に含まれる
位置演算処理部(35)や表示制御部(34)などは、アナ
ログデジタル変換器、プログラマブルタイマ/カウンタ
(PTC)、CRTコントローラ、直/並列変換器(PSC)そ
してペリフェラルインタフェースアダプタ(PIA)など
がCPU,RAM,ROMなどと共にバス接続されて構成されたボ
ードコンピュータ及びROMに書込まれたコンピュータプ
ログラムで構成されている。
コンピュータプログラムの要部は、例えば第2図、第
3図に示すような手順で関連する演算処理を実行するよ
うコード化してROMに書込まれている。
この発明の一実施例に係る位置演算表示手段(3)に
おける位置演算処理部(35)は、第2図及び第3図に示
すような手順のコンピュータプログラムに基いて、以下
に示すような動作をする。第2図は装置起動直後に一度
だけ動作する初期化処理を示す。この初期化処理では、
フラグ類(F1,F2)をゼロにクリアし(ステップ41)、
受信が無しであったかあるいは受信位置が継続的に得ら
れなかった場合の移動ベクトルの積算値dをゼロにクリ
アし(ステップ42)、入力装置(32)から入力された移
動体の出発地位置あるいは航法電波の受信があれば受信
位置が、前回に算定した移動体の位置Pi-1及び前回の受
信位置Gi-1の初期値として設定される。この後は、所定
のタイミング毎、例えば所定の時間毎、あるいは移動体
が所定の距離を移動する毎に第3図に示すように定時/
定距離処理が実行される。初期化処理で初期設定したフ
ラグF1は前回(i−1)の受信の有(=1),無(=
0)を表すフラグであり、フラグF2は起動後で所定の条
件を満たした時の1となり、起動時は0であるフラグと
して用いている。
定時/定距離処理は定時又は定距離毎に繰り返される
のであるが、i回目の処理については添字としてiをつ
けて表す。この処理において、ステップ101で、移動ベ
クトル検出手段(2)で検出された移動体の移動ベクト
ルDiが入力される。ステップ102で、受信位置検出手段
(1)で検出された今回の受信位置Gi及びDOPが入力さ
れる。DOP(Dilution of Precision)とは測位精度の劣
化の指標を示すものである。ステップ103で、今回の受
信位置Giが前回の受信位置Gi-1と等しくないか否かが判
定される。つまり、今回の受信が新たになされたか否か
が判定される。今回の受信位置Giと前回の受信位置Gi-1
が等しい時には、新たな今回の受信は無かったものとし
て、ステップ104でフラグF1をゼロにクリアする。ステ
ップ105で積算値dに移動ベクトルDiを加算して積算値
dを更新する。ステップ106で、前回に算定された移動
体の位置Pi-1に移動体の移動ベクトルDi-1が加算されて
今回の移動体の位置Piが算定される。即ち、今回の受信
が新たになされなかった場合には、移動ベクトル検出手
段(2)で得られた移動ベクトルDiを採用することにな
る。ステップ111で、少なくとも今回に算定された移動
体の位置Piに基き、必要に応じて、その位置の近傍の地
図データや道路データが地図メモリ装置(33)からRAM
に読込まれ、CRTコントローラにより描画データに変換
され表示用に確保されたRAMに書込まれ、その描画デー
タはPSCにより直/並列変換されて表示器(31)に供給
されるような表示制御が実行される。ステップ112で、
その他の任意の処理が実行される。そしてステップ113
で、RAM上のワークエリアに変数として登録されている
前回に算定された移動体の位置Pi-1に今回に算定された
移動体の位置Piの内容が書込まれ記憶される。このステ
ップ111〜ステップ113は、定時/定距離処理毎に必ず実
行される。
一方、ステップ103でGi≠Gi-1となり、今回の受信が
有と判定されると、ステップ201が実行され、フラグF1
がセットされているか否かつまり前回の受信が有か否か
が判定される。前回の受信が無の場合、ステップ202
で、今回の受信位置Giをどの位の重みで利用するかを示
す加重係数Bに所定の値B1が書込まれる。ステップ203
で、積算値dに移動ベクトルD1を加算して積算値dを更
新する。そして、ステップ204で積算値dを受信不良/
無時の移動距離の積算値Lとして設定される。ステップ
211〜ステップ215は今回及び前回の受信が有の場合必ず
通過するパスであり、ステップ211でフラグF1を設定す
る。ステップ212で、前回の受信位置Gi-1が今回の受信
位置Giに置換えられ更新される。ステップ213で、加重
係数Bの一次補正値Baが受信不良/無時の移動距離の積
算値Lに基いて第4図に示すような増加関数{Ba=f
1(B,L)}で補正される。第4図は縦軸を一次補正値B
a、横軸を受信不良/無地の移動距離の積算値L(m)
とした時の関数を示す。この関数は、例えばLa=2000の
時Ba=0.25程度,Lb=5000の時Ba=1.0程度の値とする増
加関数としている。さらにステップ214で、加重係数B
の二次補正値BbがDOPに基いて第5図に示すような関数
{Bb=f2(Ba,DOP)}で補正される。第5図は縦軸を二
次補正値Bb、横軸をDOPとした時の一次補正値Baに基く
関数の一例であり、例えばDOP=2の時Bb=Ba、DOP=6
の時Bb=0.25Ba程度の値となる減少関数としている。ス
テップ215で、今回の受信位置Gi、前回に算定された移
動体の位置Pi-1、移動体の移動ベクトルDi、そして加重
係数Bに基いて下式に示す加重平均位置として演算され
る。
Pi={Gi−(Pi-1+Di)}・Bb +(Pi-1+Di) この後、上記と同様にステップ111〜ステップ113が実
行される。
ステップ201で、フラグF1が1であれば、つまり前回
の受信が有の場合、ステップ301が実行される。ステッ
プ301で、今回の受信位置Giの妥当性が、前回の受信位
置Gi-1、移動体の移動ベクトルDiおよび所定の定数Kに
基いて、判定される。具体的には、今回の受信位置G
iと、前回の受信位置Gi-1に移動ベクトルDiを加算した
位置(Gi-1+Di)との離隔距離S{=|Gi−(Gi-1
Di)|}が演算され、所定の定数Kと比較判定される。
定数Kは移動ベクトルの絶対値のあり得る最大値に多少
の余裕を加えた程度の一定値とするか、あるいはK=A
・Di+C(A、Cは任意の定数)といった可変定数とさ
れる。なお、ここでの判定の簡略系として、定数Kを幾
分大きめに設定し、離隔距離Sの演算式において移動ベ
クトルDiの項を省略することもできる。
ステップ301での判定の概念を第6図(a)に示す。
前回の受信位置Gi-1に移動ベクトルDiを加算した位置
(Gi-1+Di)を中心とする半径Kの円内に今回の受信位
置Giが入っているかどうかが判定される。第6図(b)
はS=|Gi−Gi-1|とした簡略形の場合を示す。これで
は前回の受信位置Gi-1を中心とする半径Kの円内に今回
の受信位置Giが入っているかどうかが判定される。この
円内に今回の受信位置Giが入っている場合は、衛生で受
信した位置の信頼性が高いということを意味する。
ステップ301で離隔距離SがKより大きいと判定され
ると、ステップ302で加重係数Bに所定の値B2が書込ま
れる。ステップ311で積算値dが受信不良/無時の移動
距離の積算値Lとして設定される。ステップ312で積算
値dがゼロにクリアされる。この後、上記と同様にし
て、ステップ211〜ステップ113が実行される。
又、ステップ301で離隔距離SがKと等しいか小さい
と判定されると、ステップ401でフラグF2がクリアか否
かが判定され、否の場合つまりフラグ2が設定されてい
る場合、ステップ402が実行される。ステップ402で加重
係数Bに所定の値B3が書込まれる。ステップ401でフラ
グF2が初期設定のままの場合、ステップ501及びステッ
プ502が実行される。ステップ501では加重係数Bに所定
の値B4が書込まれる。ステップ502ではフラグF2が1に
設定される。このステップ401の判定では、ステップ10
3,ステップ201,ステップ301の条件が全て満たされた時
にその事象が装置起動後に最初に起こったものであるか
どうかを判定している。最初の場合はステップ501を実
行すると共にフラグF2を設定してこの事象が一度は起こ
ったとし、2回目以降の場合はステップ402を実行す
る。
なお、加重係数Bは今回の移動体の位置Piを演算する
うえにおいて、今回の受信位置Giの重みを示すものであ
り、受信状態などによってBの値をB1〜B4と変更して用
いる。このため、算定した移動体の位置は、受信が途絶
えた場合は当然のこと、異常な位置が受信された場合に
おいてもほとんどそれに影響されることなく移動体の位
置を算定する。さらに、受信位置が少々揺らいでも、算
定された移動体位置の軌跡は実際の移動軌跡に酷似して
滑らかに推移する。即ち、B1は今回の受信位置Gi有,前
回の受信位置Gi-1無の時の加重係数、B2は今回の受信位
置Gi有,前回の受信位置Gi-1有,離隔距離Sを考慮した
時の今回の受信位置の妥当性が不良の場合の加重係数、
B3は今回の受信位置Gi有,前回の受信位置Gi-1有,離隔
距離を考慮した時の今回の受信位置の妥当性が良,この
事象が2回目以降の時の加重係数、B4は今回の受信位置
Gi有,前回の受信位置Gi-1有,離隔距離を考慮した時の
今回の受信位置の妥当性が良,この事象が初めての場合
の加重係数を示している。所定の値B1〜B4は0〜1の任
意の値が設定されるが、ここでは例えばB1≦B2<B3≦B4
とし、B1=0.01、B2=0.05,B3=0.5,B4=1.0で実施して
いる。B1〜B4の値は上記一実施例に限るものではない
が、この発明の第1の発明では、B1≦B2,B3,B4としてい
る。これは、例えばビルなどに遮られて航法電波が受信
できなくなり、再び受信できるようになっても、受信が
再開された最初はまだビルなどの影響があることが多
く、航法電波による受信位置はそれほど信頼性がないか
らである。この発明の第2の発明では、B1,B2,B3≦B4と
している。これは、装置起動後の最初にはどこにいるか
が分からないため、航法電波の受信による受信位置を重
視する。航法電波の受信位置の精度はDOPにもよるが、D
OPの小さい時には例えば数10m程度の誤差で位置を検出
することができ、スタート時点における現在の位置を急
速に求めることができる。この発明の第4の発明では、
B1,B2<B3,B4としている。これは、離隔距離Sが基準値
Kより小さい時は航法電波の受信が信頼をおけるもので
あると見なし、航法電波の受信による受信位置を重視す
る。一方、異常な位置が受信された場合には推測航法を
重視するので、算定位置の信頼性が向上する。
又、この発明の第3の発明では、第4図に示すように
加重係数Bをそれ以前に受信がなかった場合の期間を示
す積算値Lの増加関数としている。第7図は距離に対す
る誤差を示すグラフであり、直線Xは推測航法による誤
差の特性、直線Yは電波航法による誤差の特性である。
電波航法による誤差は直線Yの様に、距離によらずδ
で一定であり、δはDOPによって変化する。一方推測
航法による誤差は直線Xのように、距離が短いと誤差は
小さいが、距離が大きくなるに従って増加する。このた
め、電波航法による受信が無しである期間が長いという
ことは、誤差が蓄積している可能性が大きい。即ち、今
回以前の受信がなかった期間が長い場合にはその間は推
測演算による位置を採用しているので、誤差が蓄積して
いると思われる。よって、航法電波受信の重視度を表わ
している加重係数Bをそれ以前の受信がなかった場合の
期間を示す積算値によって可変にし、しだいに大きい値
となるようにして蓄積した誤差を補正する。
又、今回の受信位置の妥当性を判定するための定数K
は、ここで説明している定時/定距離処理が今仮にT秒
毎の処理の場合、移動体の移動速度Vの最大値がVmax
〔m/秒〕とすると、K=Vmax・T+α〔m〕、(但しα
は一定の余裕)のような値とされる。
又、ステップ201では前回の受信のみの有/無を判定
しているが、この代りに前回以前の何回かの連続的受信
の有/無を判定するようにしてもよい。
上記処理が繰返し実行される結果、第8図に示すよう
な移動体の軌跡を得ることができる。図において、△は
推測航法による位置、●は電波航法による受信位置、+
はこの発明の一実施例による処理によって△,●及び移
動ベクトルDiに基いて得られた算定位置を示している。
又、Pi〜P20はタイミング1〜20における算定位置、B1
〜B4はタイミング1〜20の算定において採用した加重係
数であり、B=0とは前回の算定位置とその後の移動ベ
クトルを加算した値を今回の算定位置としたものであ
る。期間Qは航法電波の受信が不良/不可の期間であ
り、期間Rの航法電波の受信位置は離隔距離Sが基準値
Kより大きくなり、異常と判定される期間である。この
図からも明らかなように、この実施例によれば、受信が
途絶えた場合(期間Q)は当然のこと、異常な位置が受
信された場合(期間R)においてもほとんどそれに影響
されることなく、加重係数Bを変更することにより低い
誤差で移動体の位置を算定することができる。さらに、
受信位置が少々揺らいでも、算定された移動体の算定位
置の軌跡は実際の移動軌跡に酷似して滑らかに推移す
る。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の第1の発明によれば複数の
場所から送信された航法電波を受信し移動体の絶対的な
受信位置Gを検出演算する受信位置検出手段、移動体の
移動方向及び移動距離を検出演算して移動体の移動ベク
トルDを求める移動ベクトル検出手段、及び受信位置G
と移動ベクトルDに基いて移動体の算定位置Pを演算す
る位置演算手段を備え、位置演算手段は、任意のタイミ
ングiにおける移動体の算定位置Piを算定するのに、初
期設定あるいは前回(i−1)の算定位置Pi-1を記憶し
ておき、今回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定
し、受信が有の場合には、今回の受信位置Giと、前回の
算定位置Pi-1にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算
した位置(Pi-1+Di)との所定の加重平均位置を演算し
て今回の算定位置Piとし、受信が無の場合には、前回の
算定位置Pi-1にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算
した位置(Pi-1+Di)を今回の算定位置Piとして算定す
る段階を有し、さらに加重平均位置を演算する際の今回
の受信による受信位置Giに加重する加重係数Bを算定す
るのに、前回の受信の有無を調べ、前回の受信が無の場
合の加重係数より有の場合の加重係数を大きくしたこと
により、航法電波の受信が不可であった期間は移動ベク
トルDに基く推測演算による位置を採用し、受信できた
場合は航法電波受信による位置を加重平均によって採用
し、さらに、航法電波の受信が始まる最初は、受信不可
の場合の影響がある程度継続すると見なし、移動ベクト
ルに基く推測演算による位置を重視するので、受信位置
が少々揺らいでも、算定された移動体位置の軌跡は実際
の移動軌跡に酷似して滑らかに推移することになり、移
動体の算定位置の信頼性を向上することができる。
また、この発明の第2の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
基いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bを算定するのに、今回の受信の
有無、あるいはそれに加えて前回の受信の有無,あるい
は前者の場合に加えて離隔距離S{=|Gi−(Gi-1
M)|,M=Di又は0}と所定の基準値Kの大小を判定
し、今回の受信が有で、あるいはそれに加えて前回の受
信が有で、あるいは前者の場合に加えて離隔距離Sが基
準値K以下である場合に、その事象が装置起動後の最初
に起こったか否かを判定し、2回目以降の場合の加重係
数より最初の場合の加重係数を大きくしたことにより、
スタート時点における現在の位置を急速に求めることが
でき、移動体の算定位置の信頼性を向上することができ
る。
また、この発明の第3の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
基いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bをそれ以前の受信がなかった期
間を示す積算値に関する増加関数として算定することに
より、推測航法で蓄積した誤差を補正して移動体の算定
位置の信頼性を向上することができる。
また、この発明の第4の発明に係る電波航法装置は、
第1の発明における受信位置検出手段と移動ベクトル検
出手段を備えると共に、受信位置Gと移動ベクトルDに
基いて移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を備
え、位置演算手段は、任意のタイミングiにおける移動
体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あるいは前回
(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、今回(i)
の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有の場合に
は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位置Pi
し、受信が無の場合には、前回の算定位置Pi-1にその後
の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di
を今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに
加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
Giに加重する加重係数Bを算定するのに、今回の受信の
有無、それに加えて前回の受信の有無を判定して、今回
の受信が有で、それに加えて前回の受信が有である場
合、さらに離隔距離S{=|Gi−(Gi-1+M)|,M=Di
又は0}と所定の基準値Kの大小を判定し、離隔距離S
が基準値Kより大きい場合の加重係数よりも、基準値K
より小さい場合の加重係数を大きくしたことにより、異
常な位置が受信された場合においてもほとんどそれに影
響されることなく移動体の位置を算定できる。また、車
両の位置決定に用いられる推測位置の誤差を小さくで
き、正確な位置決めができまる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による電波航法装置の機械
を示すブロック図、第2図は一実施例に係るコンピュー
タプログラムの初期化処理を示すフローチャート、第3
図は一実施例に係るコンピュータプログラムの定時/定
距離処理を示すフローチャート、第4図は加重係数Bの
一次補正値Baと移動距離の積算値L(m)との関係を示
すグラフ、第5図は加重係数Bの二次補正値BbとDOPと
の関係を示すグラフ、第6図(a).(b)はステップ
301での離隔距離Sと基準値Kとの判定の概念を示す説
明図、第7図は推測航法と電波航法の移動距離と誤差の
関係を示すグラフ、第8図は一実施例による移動体の軌
跡を示す説明図である。 (1)……受信位置検出手段、(2)……移動ベクトル
検出手段、(3)……位置演算表示手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石上 忠富 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−6414(JP,A) 特開 昭62−298717(JP,A) 特開 昭63−247613(JP,A) 特開 平3−94289(JP,A) 特開 平1−316607(JP,A) 特開 昭62−261012(JP,A) 特開 平3−110414(JP,A) 特開 昭63−111484(JP,A) 特開 昭63−157012(JP,A) 特開 昭53−45194(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 21/00 G01S 5/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の場所から送信された航法電波を受信
    し移動体の絶対的な受信位置Gを検出演算する受信位置
    検出手段、上記移動体の移動方向及び移動距離を検出演
    算して上記移動体の移動ベクトルDを求める移動ベクト
    ル検出手段、及び上記受信位置Gと移動ベクトルDに基
    いて上記移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を
    備え、上記位置演算手段は、任意のタイミングiにおけ
    る上記移動体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あ
    るいは前回(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、
    今回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が
    有の場合は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1
    にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(P
    i-1+Di)との所定の加重平均位置を演算して今回の算定
    位置Pi-1とし、受信が無の場合は、前回の算定位置Pi-1
    その後の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di)を
    今回の算定位置Pi-1として算定する段階を有し、さらに
    上記加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信
    位置Giに加重する加重係数Bを算定するのに、前回の受
    信の有無を判定し、前回の受信が無の場合の加重係数よ
    り有の場合の加重係数を大きくしたことを特徴とする電
    波航法装置。
  2. 【請求項2】複数の場所から送信された航法電波を送信
    し移動体の絶対的な受信位置Gを検出演算する受信位置
    検出手段、上記移動体の移動方向及び移動距離を検出演
    算して上記移動体の移動ベクトルDを求める移動ベクト
    ル検出手段、及び上記受信位置Gと移動ベクトルDに基
    いて上記移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を
    備え、上記位置演算手段は、任意のタイミングiにおけ
    る上記移動体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あ
    るいは前回(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、
    今回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が
    有の場合は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1
    にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(P
    i-1+Di)との所定の加重平均位置を演算して今回の算定
    位置Piとし、受信が無の場合は、前回の算定位置Pi-1
    その後の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di)を
    今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに上
    記加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位
    置Giに加重する加重係数Bを算定するのに、前回の受信
    の有無,あるいはそれに加えて前回の受信の有無,ある
    いは前者の場合に加えて離隔距離S{=|Gi−(Gi-1
    M)|,M=Di又は0}と所定の基準値Kの大小を判定し
    て、今回の受信が有で、あるいはそれに加えて前回の受
    信が有で、あるいは前者の場合に加えて上記離隔距離S
    が上記基準値K以下である場合、その事象が装置起動後
    の最初に起こったか否かを判定し、2回目以降の場合の
    加重係数より最初の場合の加重係数を大きくしたことを
    特徴とする電波航法装置。
  3. 【請求項3】複数の場所から送信された航法電波を受信
    し移動体の絶対的な受信位置Gを検出演算する受信位置
    検出手段、上記移動体の移動方向及び移動距離を検出演
    算して上記移動体の移動ベクトルDを求める移動ベクト
    ル検出手段、及び上記受信位置Gと移動ベクトルDに基
    いて上記移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を
    備え、上記位置演算手段は、任意のタイミングiにおけ
    る上記移動体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あ
    るいは前回(i−1)算定位置Pi-1を記憶しておき、今
    回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が有
    の場合は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1
    その後の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1
    +Di)との所定の加重平均位置を演算して今回の算定位
    置Piとし、受信が無の場合は、前回の算定位置Pi-1にそ
    の後の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di)を今
    回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに上記
    加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位置
    Giに加重する加重係数Bをそれ以前の受信がなかった期
    間を示す積算値に関する増加係数として算定することを
    特徴とする電波航法装置。
  4. 【請求項4】複数の場所から送信された航法電波を受信
    し移動体の絶対的な受信位置Gを検出演算する受信位置
    検出手段、上記移動体の移動方向及び移動距離を検出演
    算して上記移動体の移動ベクトルDを求める移動ベクト
    ル検出手段、及び上記受信位置Gと移動ベクトルDに基
    いて上記移動体の算定位置Pを演算する位置演算手段を
    備え、上記位置演算手段は、任意のタイミングiにおけ
    る上記移動体の算定位置Piを算定するのに、初期設定あ
    るいは前回(i−1)の算定位置Pi-1を記憶しておき、
    今回(i)の受信位置Giの受信の有無を判定し、受信が
    有の場合は、今回の受信位置Giと、前回の算定位置Pi-1
    にその後の移動体の移動ベクトルDiを加算した位置(P
    i-1+Di)との所定の加重平均位置を演算して今回の算定
    位置Piとし、受信が無の場合は、前回の算定位置Pi-1
    その後の移動ベクトルDiを加算した位置(Pi-1+Di)を
    今回の算定位置Piとして算定する段階を有し、さらに上
    記加重平均位置を演算する際の今回の受信による受信位
    置Giに加重する加重係数Bを算定するのに、今回の受信
    の有無、それに加えて前回の受信の有無を判定し、今回
    の受信が有で、それに加えて前回の受信が有である場
    合、さらに離隔距離S{=|Gi−(Gi-1+M)|,M=Di
    又は0}と所定の基準値Kとの大小を判定し、上記離隔
    距離Sが上記基準値Kより大きい場合の加重係数より
    も、上記基準値Kより小さい場合の加重係数を大きくし
    たことを特徴とする電波航法装置。
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