JP3013309B1 - ハイブリッド走行軌跡取得方法およびハイブリッド走行軌跡取得システム - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 調査対象道路を走行する車両に搭載した自立
航法センサに基づいて得られる自立航法走行軌跡とＧＰ
Ｓ衛星からの位置データに基づいて得られる衛星航法走
行軌跡とを併用して、精度の高い走行軌跡を取得する。 【解決手段】 道路を走行する移動局１の方位センサ３
および車速センサ４の出力情報と、車載ＧＰＳ移動局受
信機６で受信した位置情報と、基準局２の基地局ＧＰＳ
受信機８で受信した位置情報とに基づいて、ハイブリッ
ド走行軌跡演算装置１０が衛星航法走行軌跡と自立航法
走行軌跡を求めると共に、両走行軌跡の残差平方和が最
小となるような方位センサのゲイン補正値ａ，オフセッ
ト補正値ｂ、車速センサの車速／距離変換係数ｃ、自立
航法の車両所期位置［ｘ（０），ｙ（０）］，初期方位
Θ（０）を特定し、これらのパラメータにより自立航法
走行データで演算した自立航法走行軌跡をハイブリッド
走行軌跡とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ衛星と車載
センサを併用（ハイブリッド）して、車両の走行した走
行軌跡（道路地図データ）を高精度かつ効率的に取得す
るハイブリッド走行軌跡取得方法および該方法を具現化
し得るハイブリッド走行軌跡取得システムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＧＰＳ衛星と、車両に搭載し
た自立航法センサ（方位センサおよび車速センサ）を併
用して、車両の走行軌跡を取得し、車両の走行位置を測
位するハイブリッド航法が知られている。これは、車両
がトンネル内を走行したり、高架下や都市高層ビル沿い
等を走行していることから、ＧＰＳ衛星データの受信が
不能となった場合に、その区間は自立航法に切り替える
もので、衛星航法による測位不能範囲を自立航法測位で
補足し、車両の走行中における連続測位を可能としたも
のである。すなわち、従来のハイブリッド航法では、Ｇ
ＰＳ衛星データに基づく測位を主とし、測位不能な区間
についてのみ自立航法データに基づく測位を行い、再び
ＧＰＳ衛星データが受信可能となった時点で、ＧＰＳ衛
星データに基づく測位に切り替えるのである。

【０００３】このように、自立航法走行データを副次的
に用いるのは、車載センサの種類や器差に基づく各種パ
ラメータの不定性に起因して、誤差が混入してしまい、
しかも、一度の計測誤差に含まれる誤差は微小であって
も、走行距離が長くなるにつれ蓄積誤差が到底無視し得
ないほどに膨れ上がってしまうためである。

【０００４】例えば、車速センサは、通常、車両のタイ
ヤ（車軸）の所定回転毎に出力されるパルスの数を所定
時間毎にカウントし、一定の係数を掛ける方式であるか
ら、タイヤ空気圧の変化などに起因したタイヤ径の変化
により計測誤差を生じ、結果的に、走行距離の誤差とな
ってしまう。

【０００５】また、方位センサの出力、すなわち角速度
データの電圧特性は、使用環境の変化などで変動するも
のであるから、方位センサの出力値を累積して車両の進
行方位を算出すると、結果的に、車両進行方位の把握誤
差となってしまう。

【０００６】そこで、車載センサとして用いられる方位
センサおよび車速センサの計測値にカルマンフィルタを
適用して測位精度を高め、ハイブリッド航法における自
立航法測位の信頼性を高める方法も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハイブリッド航法による車両の測位では、ＧＰＳ衛星デ
ータと自立航法データとが、別々に扱われているため
に、相互に測定誤差を補完し合うということはできず、
特に、自立航法による測位から衛星航法による測位に切
り替わった時、車両位置が到底連続しているとは考えら
れないほどに変異してしまうこともあり、このようなハ
イブリッド航法により求めた車両の走行軌跡では、道路
地図データの作成・更新用としての高い信頼性を確保す
ることはできない。

【０００８】また、自立航法測位の信頼性を高めるた
め、方位センサおよび車速センサの計測値にカルマンフ
ィルタを適用する場合にも、車速センサや方位センサに
関する動特性をカルマンフィルタ方程式に定式化するこ
と自体に技術的困難さがあり、必ずしも良好な補正を期
せるとは限らない。

【０００９】そこで、本発明は、衛星航法データと自立
航法データとを併用して車両の走行軌跡を高精度に取得
できるハイブリッド走行軌跡取得方法と、ハイブリッド
走行軌跡取得システムの提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係るハイブリッド走行軌跡取得方法は、
ＧＰＳ衛星より得た衛星航法走行データに基づき取得し
た衛星航法走行軌跡と、車両に搭載した方位センサおよ
び車速センサにより得た自立航法走行データに基づき取
得した自立航法走行軌跡との残差平方和εが最小となる
ように、方位センサのパラメータであるゲイン補正値
ａ，方位センサのパラメータであるオフセット補正値
ｂ，車速センサのパラメータである車速／距離変換係数
ｃ，自立航法走行軌跡のパラメータである車両の初期位
置［ｘ（０），ｙ（０）］，自立航法走行軌跡のパラメ
ータである車両方位の初期値Θ（０）の最尤値を各々推
定し、各パラメータの最尤値に基づいて演算した自立航
法走行軌跡を車両の走行軌跡として取得するようにした
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係るハイブリッド走行軌
跡取得方法は、上記請求項１において、各パラメータの
最尤値推定に際しては、ゲイン補正値ａとオフセット補
正値ｂとを予め定めた存在範囲内で順次仮定し、仮定し
たゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂ毎に他の未知パ
ラメータを求めて自立航法走行軌跡を演算し、衛星航法
走行軌跡との残差平方和εが最小となる自立航法走行軌
跡の演算に用いた各パラメータを最尤値と推定するよう
にしたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項３に係るハイブリッド走行軌
跡取得方法は、上記請求項１又は請求項２において、各
パラメータの最尤値に基づく自立航法走行軌跡に対し
て、予め定めた所定の許容範囲を超えた衛星航法走行軌
跡の区間がある場合には、許容範囲を超えた区間の衛星
航法走行データを異常データとして除外し、異常データ
を除いた衛星航法走行データに基づく衛星航法走行軌跡
と自立航法走行軌跡との残差平方和εが最小となるよう
に、各パラメータの最尤値を推定し直し、推定し直した
各パラメータの最尤値に基づいて演算した自立航法走行
軌跡を車両の走行軌跡とするようにしたことを特徴とす
る。

【００１３】また、請求項４に係るハイブリッド走行軌
跡取得システムは、方位センサ（３）および車速センサ
（４）を搭載した車両によって走行軌跡取得範囲を走行
する間、一定時間毎に方位センサ出力および車速センサ
出力を自立航法走行データとして記憶してゆく自立航法
走行データ記憶手段（例えば、自立航法走行データ格納
装置５）と、上記自立航法走行データ記憶手段が自立航
法走行データを記憶して行くタイミングと同期して、Ｇ
ＰＳ衛星から受信した当該車両の位置情報を衛星航法走
行データとして記憶してゆく衛星航法走行データ記憶手
段（例えば、衛星航法走行データ格納装置７）と、車両
に搭載された方位センサの特性に応じて異なるパラメー
タであるゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂを、予め
定めた補正用パラメータ存在範囲内でゲイン補正値ａと
オフセット補正値ｂとを総当たり的に変化させた組み合
わせを、補正用パラメータ要求を受ける毎に順次供給制
御してゆく方位センサ補正用パラメータ供給制御手段
（１９）と、上記方位センサ補正用パラメータ供給制御
手段から供給されたゲイン補正値ａとオフセット補正値
ｂと、上記自立航法走行データ記憶手段が記憶した自立
航法走行データとに基づいて、当該車両の自立航法走行
軌跡を演算する自立航法走行軌跡演算手段（１８）と、
上記衛星航法走行データ記憶手段が記憶した衛星航法走
行データに基づいて、当該車両の衛星航法走行軌跡を演
算する衛星航法走行軌跡演算手段（１７）と、上記自立
航法走行軌跡演算手段が演算した自立航法走行軌跡と、
上記衛星航法走行軌跡演算手段が演算した衛星航法走行
軌跡との残差平方和εが最小となるように、車速センサ
のパラメータである車速／距離変換係数ｃ，自立航法走
行軌跡のパラメータである車両の初期位置［ｘ（０），
ｙ（０）］，自立航法走行軌跡のパラメータである車両
方位の初期値Θ（０）を、各々未知パラメータとして求
める未知パラメータ演算手段（２１）と、上記未知パラ
メータ演算手段により求められた各パラメータと、上記
自立航法走行軌跡演算手段による自立航法走行軌跡の演
算に用いた方位センサ補正用パラメータおよび自立航法
走行データとから、自立航法走行軌跡を演算すること
で、ハイブリッド走行軌跡を求めるハイブリッド走行軌
跡演算手段（２２）と、上記ハイブリッド走行軌跡演算
手段が演算したハイブリッド走行軌跡と、上記衛星航法
走行軌跡演算手段が演算した衛星航法走行軌跡との残差
平方和εを演算すると共に、演算した残差平方和εとハ
イブリッド走行軌跡とを関連付けて記憶し、残差平方和
εとハイブリッド走行軌跡とを記憶することに基づいて
上記補正用パラメータ供給制御手段へ次の方位センサ補
正用パラメータ供給を要求し、後続の方位センサ補正用
パラメータに基づくハイブリッド走行軌跡と残差平方和
εとを順次記憶して行き、全ての方位センサ補正用パラ
メータに基づくハイブリッド走行軌跡と残差平方和εと
が揃うと、残差平方和εが最も小さい時のハイブリッド
走行軌跡を当該車両の走行範囲におけるハイブリッド走
行軌跡として選定するハイブリッド走行軌跡選定手段
（２３）と、を備えるものとしたことを特徴とする。

【００１４】また、請求項５に係るハイブリッド走行軌
跡取得システムは、上記請求項４において、ハイブリッ
ド走行軌跡選定手段によって選定されたハイブリッド走
行軌跡と、衛星航法走行軌跡演算手段によって求めた衛
星航法走行軌跡とを比較して、予め定めた所定の許容範
囲を超えた衛星航法走行軌跡の異常範囲があるか否かを
判定し、異常範囲がある場合には、当該異常範囲の衛星
航法走行データを異常データとして除外させ、方位セン
サ補正用パラメータ供給制御手段によって再び方位セン
サ補正用パラメータの供給制御を最初から行わせると共
に、ハイブリッド走行軌跡の再演算およびハイブリッド
走行軌跡選定手段によるハイブリッド走行軌跡の再選定
を行わせる衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段（２８）
を備えるものとしたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明の実施形態を詳細に説明する。先ず、図１に、ハイブ
リッド走行軌跡取得システムのシステム構成の一例を示
す。

【００１６】図１において、実際に道路を走行する車両
である移動局には、自立航法走行データを得るための自
立航法センサ（車速センサおよび方位センサ）を備え、
自立航法センサからのデータをΔｔ秒毎に車載コンピュ
ータにて順次記憶して行くと共に、この自立航法センサ
からのデータ記憶と同期してＧＰＳ衛星からの位置デー
タを併せて車載コンピュータに記憶して行く機能を有
し、取得したデータは可搬性のデータストレージ（例え
ば、リムーバブルハードディスク，ＤＡＴ，ＭＯ，ＭＤ
データ，ＣＤ−ＲＷ，ＰＤ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）を介し
て基準局に移す。

【００１７】地上における位置が既知である基準局は、
移動局が道路走行中にＧＰＳ衛星からの位置データを記
憶するのと同期してＧＰＳ衛星からの位置データを車載
コンピュータに記憶するものとしてあり、衛星航法の代
表例であるコード位相ＤＧＰＳ又は搬送波位相ＤＧＰＳ
を適用して移動局の衛星航法走行データを基準局の衛星
航法走行データで補正することにより、ＤＧＰＳ衛星航
法走行軌跡を求める。また、この車載コンピュータによ
ってＤＧＰＳ衛星航法走行軌跡と自立航法走行軌跡とを
用いて、後に詳述する方法によりハイブリッド走行軌跡
を取得する。

【００１８】なお、取得したハイブリッド走行軌跡は道
路走行軌跡として、道路地図作成に利用したり、既存の
地図データの更新に利用したりする。また、移動局の走
行時に走行路をビデオカメラでモニタしておき、これを
走行路の景観情報として道路データの確認に利用しても
良い。

【００１９】上述したように、基準局でもＧＰＳ衛星か
らの位置情報を記録してディファレンシャル運用し、Ｄ
ＧＰＳ衛星航法走行軌跡を求めるものとしたのは、現在
のＧＰＳにおける一般ユーザの利用可能なサービスにＳ
Ａ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）
と呼ばれる精度劣化操作が施されており、高精度の測位
が困難だからである。なお、衛星航法走行軌跡の精度を
高めるために、ＦＭ多重放送を利用してＧＰＳ補正情報
を流すＤ−ＧＰＳサービスを利用することも可能である
から、移動局にＦＭアンテナを設けてＧＰＳ補正情報を
受信するものとすれば、基準局は必要ない。

【００２０】次に、上述した如きハイブリッド走行軌跡
取得システムによる具体的な処理の流れを図２〜図７の
フローチャートに基づいて詳細に説明する。

【００２１】図２は、ハイブリッド走行軌跡取得方法の
一実施形態を示すゼネラルフローチャートであり、正確
な位置が既知である基準局ＧＰＳ受信機をセッティング
してΔｔ秒毎に衛星航法データを採取して順次記憶して
ゆき（ステップＳ１）、調査対象道路を走行する移動局
としての移動計測車両に搭載したＧＰＳ受信機と自立航
法センサ（方位センサおよび車速センサ）のセッティン
グを行い（ステップＳ２）、移動走行車両で調査対象走
行道路の走行を開始すると共に走行中の衛星航法走行デ
ータおよび自立航法走行データをΔｔ秒毎に採取して順
次記憶して行く（ステップＳ３）。

【００２２】なお、本実施形態においては、基準局のデ
ータ採取であるステップＳ１と、移動計測車両のセッテ
ィングおよびデータ採取であるステップＳ２，ステップ
Ｓ３を時系列に順序立てて行うものとしたが、これらは
同時並行的に行っても良いことは言うまでもなく、移動
計測車両によるデータ収集と同期して基準局でＧＰＳの
受信データを採取できれば良い。

【００２３】上記のようにして基準局と移動計測車両に
よるデータ採取が開始された後は、移動計測車両による
調査対象道路の走行が終了するまで基準局および移動計
測車両のデータ収集を続け（ステップＳ４）、データ採
取が終了した時点でハイブリッド走行軌跡演算処理を行
う（ステップＳ５）。なお、本実施形態においては、調
査対象道路の走行終了後にハイブリッド走行軌跡の演算
を行うものとして示したが、移動計測車両で受信した移
動局衛星航法走行データと自立航法走行データを随時基
準局へ送信させ、移動計測車両の走行中リアルタイムに
ハイブリッド走行軌跡を演算処理するようにしても良
い。

【００２４】上記ステップＳ５において求めたハイブリ
ッド走行軌跡の演算結果は、既存の道路地図画面上に重
畳表示することで調査対象道路の走行軌跡の確認に使用
でき（ステップＳ６）、このハイブリッド走行軌跡に基
づく道路地図を新たに作成したり、既存の道路地図をハ
イブリッド走行軌跡に基づいて更新したりする（ステッ
プＳ７）。

【００２５】上記ゼネラルフローチャートのステップＳ
５で行うハイブリッド走行軌跡演算処理の詳細は、図
３，図４に示すような流れとしてある。

【００２６】ハイブリッド走行軌跡演算処理において
は、先ず、基準局のＧＰＳ受信データを基準局衛星航法
走行データとして、移動局のＧＰＳ受信データを移動局
衛星航法走行データとして、移動局の自立航法センサの
出力データを自立航法走行データとして、各々格納し
（ステップＳ１１）、続いて基準局衛星航法走行データ
と移動局衛星航法走行データが正常か否かを判定し（ス
テップＳ１２）、移動局衛星航法走行データおよび基準
局衛星航法走行データの何れも全て正常であった場合に
は、全走行範囲でディファレンシャル運用による衛星航
法走行軌跡［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］を求め（ステップＳ
１３）、異常なデータがあった場合には、測位計算不能
時刻ｉのデータに演算除外フラグをセットし、演算除外
フラグのセットされていない測位計算可能な範囲のデー
タに基づいてディファレンシャル運用による衛星航法走
行軌跡［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］を求める（ステップＳ１
４）。

【００２７】なお、衛星航法走行軌跡の演算は計測基準
時刻０からΔｔ秒毎にｎ回まで採取したデータを用いて
行うものとし、演算対象となるデータの保存された時刻
は計測基準時からの経過時間で特定できることから、演
算対象となるデータの保存された時刻はΔｔのｉ倍（ｉ
は自然数，０≦ｉ≦ｎ−１）に相当するが、以下では説
明を簡単にするため、時刻そのものをｉと呼ぶこととす
る。

【００２８】上記ステップＳ１２における異常判定の基
準としては、例えば、移動局がトンネル等に入ってＧＰ
Ｓデータが格納されていないような場合や、基準局や移
動局上空のＧＰＳ衛星の空間配置不良で測位計算に必要
な衛星個数（４個以上）が不足した場合なとが想定でき
る。そして、ハイブリッド走行軌跡の演算には、可能な
限り精度の高い衛星航法走行軌跡が要求されることか
ら、移動局衛星航法走行データもしくは基準局衛星航法
走行データの何れか一方でも適正なデータが記憶されて
いない走行区間については、この区間の衛星航法走行軌
跡が信頼できないものとして、衛星航法走行軌跡を求め
ないのである。

【００２９】また、ＧＰＳによる走行軌跡演算結果は
一般に、［経度，緯度］で格納されるので、ｉ＝０の初
期位置［Ｘ（０），Ｙ（０）］からの距離（ｍ）に変換
した後の［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］を衛星航法走行軌跡と
して使用する。

【００３０】続いて、方位センサの補正用パラメータ
ａ，ｂの存在範囲を決定し（ステップＳ１５）、この方
位センサ補正用パラメータａ，ｂの組み合わせ毎にハイ
ブリッド走行軌跡を演算する（ステップＳ１６）。な
お、方位センサの補正用パラメータａはゲイン補正値、
ｂはオフセット補正値であり、方位センサの出力電圧特
性は、使用環境の変化など時間経過とともに変動（ドリ
フト）するため、結果的に、自立航法における走行方位
の誤差となるので、方位センサのパラメータの最尤値
（最も確からしい値）を推定するべく、最尤値の候補と
なり得る補正用パラメータａ，ｂの存在範囲を、当該方
位センサの製作仕様から決定するのである。本実施形態
においては、方位センサ補正用パラメータａを０．５〜
１．５の範囲に、方位センサ補正用パラメータｂの存在
範囲を−１．０〜１．０の範囲に、各々設定してある。

【００３１】ここで、上記ハイブリッド走行軌跡演算処
理のステップＳ１６で行うパラメータ別ハイブリッド走
行軌跡演算処理を詳述する。このハイブリッド走行軌跡
演算処理の詳細は図５〜図７に示してある。

【００３２】パラメータ別ハイブリッド走行軌跡演算処
理では、図５に示すように、まず、異常データフラグが
セットされている衛星航法走行軌跡データの有無を判定
し（ステップＳ３１）、異常データフラグがセットされ
ている衛星航法走行軌跡データがあった場合には、異常
データフラグがセットされている時刻ｉの衛星航法走行
軌跡データ［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］に対して、異常デー
タフラグをクリアすると共に演算除外フラグをセット
し、演算除外フラグのセットされていないデータに基づ
いて衛星航法走行軌跡を演算し直す（ステップＳ３
２）。なお、上記ステップＳ３１で判定する異常データ
フラグとは、仮決定したハイブリッド走行軌跡に基づい
て衛星航法走行軌跡の異常範囲を検証して、異常な衛星
航法走行軌跡データと看做し得るデータが有った場合
に、当該異常データに対してセットするものである。従
って、最初にパラメータ別ハイブリッド走行軌跡演算処
理を行う時には、異常データフラグがセットされている
ことはない。

【００３３】続いて、方位センサ補正用パラメータの初
期条件として、ａ＝０．５およびｂ＝−１．０を設定し
（ステップＳ３３）、このパラメータの組み合わせに基
づくハイブリッド走行軌跡を演算するのである。

【００３４】そして、自立航法走行軌跡演算用ループカ
ウンタに時刻ｉの初期値としてｉ＝０をセットし（ステ
ップＳ３４）、この時刻ｉにおける自立航法走行軌跡
［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］を演算する（ステップＳ３
５）。なお、時刻ｉにおける自立航法走行軌跡［ｐ
（ｉ），ｑ（ｉ）］の演算は、計測基準時刻０からΔｔ
秒毎にｎ回まで採取したデータを用いて行うものとし、
ここでも演算対象となるデータの保存された時刻そのも
のをｉと呼ぶこととする。従って、時刻ｉにおける自立
航法走行軌跡［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］の演算が終了した
後には、時刻ｉが最後の演算対象となるデータの保存時
刻（ｎ−１）に該当するか否かを判断し（ステップＳ３
６）、未だ演算対象となる時刻のデータが残っていた場
合には、ループカウンタｉに１を加算して更新し（ステ
ップＳ３７）、更新した時刻ｉにおける自立航法走行軌
跡［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］の演算を行うのである。

【００３５】上記した自立航法走行軌跡［ｐ（ｉ），ｑ
（ｉ）］の具体的な演算手法として、本実施形態では以
下のような算出法を採用する。

【００３６】まず、方位センサ出力である見かけの角速
度ω（ｉ）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕と移動計測車両の実角速
度θ（ｉ）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕の間には、下記の式１が
成立する。

【００３７】

【数１】

【００３８】また、時刻ｉの移動計測車両の車速をｖ
（ｉ）〔ｍ／ｓｅｃ〕、時刻ｉの移動計測車両の見かけ
角速度をω（ｉ）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕とすると、時刻ｉ
における車両の見かけ方位Ω（ｉ）〔ｄｅｇ〕は、下記
の式２のようになる。

【００３９】

【数２】

【００４０】そして、本実施形態においては、時刻ｉに
おける移動計測車両の位置［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］を、
下記の式３，式４のように定義する。

【００４１】

【数３】

【００４２】

【数４】

【００４３】上記のようにして、ｉ＝０〜ｎ−１の全範
囲で自立航法走行軌跡［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］の演算が
終了した後は、ハイブリッド走行軌跡の演算に備えて、
衛星航法走行軌跡データの中に上記ハイブリッド走行軌
跡演算処理のステップＳ１４で演算除外フラグがセット
されたデータ、もしくは上記ステップＳ３２で演算除外
フラグがセットされたデータがあるか否かを判定し、演
算除外フラグがセットされている衛星航法走行軌跡デー
タがなかった場合には、全ての走行範囲における衛星航
法走行軌跡データと自立航法走行軌跡データとの組み合
わせから、自立航法走行軌跡の誤差要因となる４つの未
知パラメータを求め（ステップＳ３９）、演算除外フラ
グのセットされた衛星航法走行軌跡データがあった場合
には、演算除外フラグのセットされてない走行範囲にお
ける衛星航法走行軌跡データと自立航法走行軌跡データ
との組み合わせから４つの未知パラメータを求める（ス
テップＳ４０）。

【００４４】４つの未知パラメータとは、車速センサの
パラメータである車速／距離変換係数ｃ、自立航法走行
軌跡のパラメータである車両の初期位置ｘ（０），ｙ
（０）、自立航法走行軌跡のパラメータである車両方位
の初期値Θ（０）である。

【００４５】車速センサは、通常、車両のタイヤ（車
軸）の所定回転毎に出力されるパルスの数を所定時間毎
にカウントする方式であり、タイヤ空気圧の変化などに
起因したタイヤ径の変化等により計測誤差を生じ、結果
的に自立航法の走行距離すなわち車両位置把握の誤差と
なっている。また、移動局である車両の初期位置および
車両の初期方位のデータは未知である。これらのパラメ
ータの推定は、図形変換の一種であるアフィン変換を使
用するもので、以下に詳細を説明する。

【００４６】上述した車速／距離変換係数ｃを使って補
正した走行距離Ｐ（ｉ）〔ｍ〕は、下記の式５のように
なる。

【００４７】

【数５】

【００４８】なお、本実施形態においては、説明を簡略
化するために２次元平面走行を仮定として、方位 Ω
（ｉ）はヨーレートセンサ（車両進行方向の方位セン
サ）のみを使用するものとしているが、傾斜面ではピッ
チセンサ（車両傾斜方向方位センサ）の計測値γ（ｉ）
〔ｄｅｇ〕による補正を行う場合、走行距離の演算式は
下記の式６のように変更する必要がある。

【００４９】

【数６】

【００５０】また、車両の方位Θ（ｉ）〔ｄｅｇ〕は、
下記の式７のようになる。

【００５１】

【数７】

【００５２】なお、θ（ｉ）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕は、実
角速度であり、自立航法の採取データとして方位センサ
より出力される信号であるみかけの角速度ω（ｉ）〔ｄ
ｅｇ／ｓｅｃ〕との関係は、前述の式１で求まる。

【００５３】上記の式７において、ｉ＝１，２，…，ｎ
−１の場合を展開すると、下記の式８のようになる。

【００５４】

【数８】

【００５５】ここで、式８に式１を代入すると、下記の
式９のようになる。

【００５６】

【数９】

【００５７】そして、式９に式２を代入すると、下記の
式１０のようになる。

【００５８】

【数１０】

【００５９】更に、上記の式１０を整理すると、下記の
式１１のようになる。

【００６０】

【数１１】

【００６１】上記式１１はｉ＝０の場合も成立するの
で、車両の方位Θ（ｉ）〔ｄｅｇ〕は式１１により求め
ることができる。

【００６２】また、計測車両の位置ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）
は、下記の式１２および式１３のようになる。

【００６３】

【数１２】

【００６４】

【数１３】

【００６５】上記した式１２および式１３において、ｉ
＝１，２，…，ｎ−１における車両の位置ｘ（ｉ），ｙ
（ｉ）は既知であるが、ｉ＝０における車両の位置ｘ
（０），ｙ（０）は未知パラメータである。

【００６６】上記の式１２の漸化式を展開すると、下記
の式１４のようになる。

【００６７】

【数１４】

【００６８】ここで、式１４に式５を代入すると、下記
の式１５のようになる。

【００６９】

【数１５】

【００７０】そして、式１５に式１１を代入すると、下
記の式１６のようになる。

【００７１】

【数１６】

【００７２】更に、上記の式１６に余弦加法定理を適用
して整理すると、下記の式１７のようになる。

【００７３】

【数１７】

【００７４】同様に式１３の漸化式を展開すると、下記
の式１８のようになる。

【００７５】

【数１８】

【００７６】一方、自立航法走行軌跡の点列［ｐ
（ｉ），ｑ（ｉ）］は、上記した式３，式４に定義した
通りで、方位センサ補正用パラメータ ａ，ｂが特定さ
れれば、走行中に採取した自立航法走行データから計算
できる既知の軌跡であるから、これら式３，式４を式１
７および式１８に代入すると、下記の式１９および式２
０のようになる。

【００７７】

【数１９】

【００７８】

【数２０】

【００７９】上記の式１９および式２０を行列形式で表
現すると、下記の式２１のようになる。

【００８０】

【数２１】

【００８１】ここで、「ｐ（０）≡ｑ（０）≡０」と定
義しておけば、上記の式２１は、０≦ｉ≦ｎ―１の範囲
で成立する。

【００８２】また、方位センサ補正用パラメータａ，ｂ
を固定し、未知パラメータｃ，ｘ（０），ｙ（０），Θ
（０）を変化させる場合の式２１の変換、すなわち、
［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］の［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］への
変換は、アフィン変換の特殊な場合に相当する。そこ
で、既知である自立航法走行軌跡［ｐ（ｉ），ｑ
（ｉ）］をアフィン変換して得られる軌跡［ｘ（ｉ），
ｙ（ｉ）］と、衛星航法走行軌跡［Ｘ（ｉ），Ｙ
（ｉ）］との残差平方和εが最小となる（＝最小二乗
法）ようにパラメータを決定し、このパラメータの元と
なる軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］をハイブリッド走行軌
跡とするものである。

【００８３】アフィン変換のパラメータ決定の定式化の
ために、ｅ≡ｃ×ｃｏｓΘ（０），ｆ≡−ｃ×ｓｉｎΘ
（０），ｇ≡ｘ（０），ｈ≡ｙ（０）とおくと、上記の
式２１は下記の式２２および式２３のようになる。

【００８４】

【数２２】

【００８５】

【数２３】

【００８６】そして、上記の式２２および式２３は、
［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］の［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］への
アフィン変換の特殊な場合に相当する。そこで、最小化
すべき残差平方和ε（衛星航法軌跡［Ｘ（ｉ），Ｙ
（ｉ）］と自立航法軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］との残
差平方和）は、下記の式２４で表せる。

【００８７】

【数２４】

【００８８】従って、パラメータｅ，ｆ，ｇ，ｈは、下
記の式２５，式２６，式２７，式２８の４つの連立１次
方程式から決定できる。

【００８９】

【数２５】

【００９０】

【数２６】

【００９１】

【数２７】

【００９２】

【数２８】

【００９３】そして、パラメータｅ，ｆ，ｇ，ｈが決ま
れば、その定義に基づいて４つの未知パラメータ、すな
わちｃ，ｘ（０），ｙ（０），Θ（０）が求まり、これ
ら４つの未知パラメータの最尤値を式２１へ代入するこ
とで、アフィン変換後の自立航法走行軌跡、すなわち仮
のハイブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］が求ま
るのである。

【００９４】なお、方位センサ補正用パラメータａ，ｂ
の値が変化すれば、ハイブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），
ｙ（ｉ）］も変化するので、方位センサ補正用パラメー
タａ，ｂも変数と考える必要があるものの、方位センサ
用補正パラメータも同時に変数として取り扱った場合、
上記の式２４の残差平方和εの最小化問題は非線形最小
二乗問題となってしまい、解析的に解を求めることはで
きない。しかしながら、方位センサ補正用パラメータ
ａ，ｂについては、ある程度範囲を絞ることが可能であ
ることから、本実施形態においては、予め方位センサ補
正用パラメータの存在範囲を特定し、この存在範囲内で
方位センサ補正用パラメータａ，ｂの値を変動（本実施
形態においては、ａは０．１づつ、ｂは０．２づつ値を
増加）させ、方位センサ補正用パラメータａ，ｂの組み
合わせ毎に仮のハイブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），ｙ
（ｉ）］を求めておき、最終的には、後述する方法によ
って方位センサ補正用パラメータａ，ｂの最尤値を特定
し、このときのハイブリッド走行軌跡を最終的なハイブ
リッド走行軌跡とするのである。

【００９５】上述した如く、ステップＳ３９もしくはス
テップＳ４０で４つの未知パラメータｃ，ｘ（０），ｙ
（０），Θ（０）を求めた後は、方位センサ補正用パラ
メータのゲイン補正値ａ＝０．５，オフセット補正値ｂ
＝−１．０の組み合わせにおけるハイブリッド走行軌跡
を演算するために、ハイブリッド走行軌跡演算用のルー
プカウンタおよび残差平方和を初期化（ｉ＝０，ε＝
０）し（ステップＳ４１）、上記の式２１より時刻ｉに
おけるハイブリッド走行軌跡データ［ｘ（ｉ），ｙ
（ｉ）］を演算する（ステップＳ４２）。

【００９６】続いて、演算除外フラグがセットされてい
ないか判定し（ステップＳ４３）、演算除外フラグがセ
ットされていなければ、時刻ｉにおける衛星航法走行軌
跡データ［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］とハイブリッド走行軌
跡データ［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］との組み合わせから残
差平方和εを求め（ステップＳ４４）、演算除外フラグ
がセットされていた場合には、残差平方和εの演算は行
わない。なお、残差平方和εは、下記の式２９により求
める。

【００９７】

【数２９】

【００９８】上記のようにして正常なデータのみによる
残差平方和εの演算が終わると、ループカウンタｉが残
差平方和の演算終了条件を満たしている（ｉ＝ｎ−１）
か否かを判定し（ステップＳ４５）、未だ終了条件を満
たしていない場合には、ループカウンタに“１”を加算
して（ステップＳ４６）、上記ステップＳ４２〜ステッ
プＳ４４の各処理を再び行う。一方、終了条件が満たさ
れた場合には、全時刻について求めたハイブリッド走行
軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］と、方位センサ補正用パラ
メータ（ゲイン補正値ａ＝０．５，オフセット補正値ｂ
＝−１．０）と、演算除外フラグのセットされている衛
星航法走行軌跡データを除外して求めた残差平方和εと
を関連付けて記憶する（ステップＳ４７）。

【００９９】続いて、方位センサ補正用パラメータａを
上記ハイブリッド走行軌跡演算処理のステップＳ１５で
決定した全存在範囲で振らせたか否か（ａ＝１．５か否
か）を判定し（ステップＳ４８）、未だ全範囲で振らせ
ていなかった場合には、方位センサ補正用パラメータａ
を更新（ａ＝ａ＋０．１）して（ステップＳ４９）、上
記ステップＳ３４〜ステップＳ４９の各処理を再び行
う。これにより、方位センサ補正用パラメータｂを−
１．０に固定した状態で、方位センサ補正用パラメータ
ａを０．５，０．６，０．７，…，１．４，１．５と変
化させて行くことができ、各パラメータの組み合わせ毎
に求めたハイブリッド走行軌跡と残差平方和εを順次記
憶してゆくのである。

【０１００】一方、方位センサ補正用パラメータａを全
範囲で振らせ終わった場合（上記ステップＳ４８でａ＝
１．５と判定した場合）には、方位センサ補正用パラメ
ータａを初期値である０．５に再セットし（ステップＳ
５０）、方位センサ補正用パラメータｂを上記ハイブリ
ッド走行軌跡演算処理のステップＳ１５で決定した全存
在範囲で振らせたか否か（ｂ＝１．０か否か）を判定し
（ステップＳ５１）、未だ全範囲で振らせていなかった
場合には、方位センサ補正用パラメータｂを更新（ｂ＝
ｂ＋０．２）して（ステップＳ５２）、上記ステップＳ
３４〜ステップＳ５２の各処理を再び行う。これによ
り、更新した方位センサ補正用パラメータｂ（最初の更
新ではｂ＝−０．８）を固定した状態で、再び方位セン
サ補正用パラメータａを０．５，０．６，…，１．５と
変化させて行くことができ、各パラメータの組み合わせ
毎に求めたハイブリッド走行軌跡と残差平方和εとを順
次記憶してゆき、方位センサ補正用パラメータａを全範
囲振らせ終わると、再び方位センサ補正用パラメータｂ
を更新（２度目の更新ではｂ＝−０．６）して、再び方
位センサ補正用パラメータａを全範囲で振らせてゆくの
である。

【０１０１】このようにして、方位センサ補正用パラメ
ータａ，ｂの組み合わせを総当たり的に順次変えてゆ
き、方位センサ補正用パラメータの各組み合わせ毎にハ
イブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］と残差平方
和εとを関連付けて記憶してゆくのである。

【０１０２】斯くして、パラメータ別ハイブリッド走行
軌跡演算処理が終了すると、続いて、残差平方和εが最
小となる方位センサ補正用パラメータａ，ｂの組み合わ
せにより演算したハイブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），ｙ
（ｉ）］を求めるハイブリッド走行軌跡に仮決定する
（ステップＳ１７）。

【０１０３】なお、方位センサ補正用パラメータａ，ｂ
の最尤値を決定するに際して、各パラメータを振らせる
幅をより細かく設定すれば、より信頼度の高い方位セン
サ補正用パラメータａ，ｂを特定することも可能となる
が、それだけ各パラメータの組み合わせ数が増えてハイ
ブリッド走行軌跡［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］と残差平方和
εとの演算回数が増加することとなってしまう。よっ
て、方位センサ補正用パラメータの存在範囲やこの存在
範囲内での振らせ幅の設定は、演算処理装置の処理性能
等に応じて利用者側で任意に設定できることが望まし
い。

【０１０４】上記のようにして仮決定したハイブリッド
走行軌跡は、単に衛星航法走行軌跡の計測不能区間を自
立航法走行軌跡で補完した従来のハイブリッド走行軌跡
よりも高い信頼性を得ることが可能である。しかしなが
ら、本実施形態においては、以下のようにして信頼度の
低い（データ異常の可能性がある）衛星航法走行軌跡デ
ータを洗い出し、そのような信頼度の低い衛星航法走行
軌跡データを除外してハイブリッド走行軌跡を再演算す
ることで、より信頼性の高いハイブリッド走行軌跡を求
めるものとしてある。

【０１０５】先ず、衛星航法走行軌跡データの異常判定
用ループカウンタｉを初期値にセット（ｉ＝０）し（ス
テップＳ１８）、この時刻ｉにおける衛星航法走行軌跡
データ［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］に演算除外フラグが既に
セットされているか否かを判定し（ステップＳ１９）、
演算除外フラグがセットされていなければ、この時刻ｉ
における衛星航法走行軌跡データが正常か否かを判定し
（ステップＳ２０）、正常ではないと判定した場合に
は、時刻ｉの衛星航法走行軌跡データに異常データフラ
グをセットする（ステップＳ２１）。なお、上記ステッ
プＳ１９において、演算除外フラグがセットされている
と判定していれば、改めて衛星航法走行軌跡データの異
常判定を行うまでもないので、上記ステップＳ２０，ス
テップＳ２１は行わない。

【０１０６】しかして、ステップＳ２０の異常判定にお
いては、仮決定したハイブリッド走行軌跡を用いるもの
としてあり、時刻ｉにおけるハイブリッド走行軌跡デー
タ［ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）］に対して、時刻ｉにおける衛
星航法走行軌跡データ［Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ）］が所定距
離（例えば５メートル）離れているような場合を異常と
判定する。なお、異常判定の基準はこれに限らず、例え
ば、位置座標の差（例えば、「ｘ（ｉ）−Ｘ（ｉ）」も
しくは「ｙ（ｉ）−Ｙ（ｉ）」）が所定距離以上離れて
いるものを判定基準としても良い。ようするに、演算に
よって求めたハイブリッド走行軌跡のデータに対して妥
当な範囲を外れた衛星航法走行軌跡データを正常でない
蓋然性の高いデータとして除外できれば、判定基準は適
宜に設定すれば良いのである。

【０１０７】上記のようにして、時刻ｉにおける衛星航
法走行軌跡データの異常判定が終了した後は、異常値判
定の終了条件（ｉ＝ｎ−１）が達成されたか否かを判定
し、未だ全ての衛星航法走行軌跡データの異常判定が終
了していなかった場合には、ループカウンタｉを更新
（ｉ＝ｉ＋１）して（ステップＳ２３）、上記ステップ
Ｓ１９〜ステップＳ２１の各処理を再び行う。すなわ
ち、上記ステップＳ１２では正常な受信データと判断さ
れて演算除外フラグがセットされなかった衛星航法走行
軌跡データに対して異常判定を行い、新たに異常なデー
タであると判定された時刻ｉの衛星航法走行軌跡データ
に対して異常データフラグをセットするのである。

【０１０８】そして、衛星航法走行軌跡データの異常判
定が全て終了したと上記ステップＳ２２で判定される
と、上記ステップＳ２１において異常データフラグのセ
ットされた衛星航法走行軌跡データがあるか否かの判定
を行い（ステップＳ２４）、異常データフラグがセット
された衛星航法走行軌跡データがあった場合には、新た
に異常データと判定された衛星航法走行軌跡データを除
外してハイブリッド走行軌跡を再演算するべく、上記ス
テップＳ１６〜ステップＳ２２の各処理を再び行う。

【０１０９】すなわち、パラメータ別ハイブリッド走行
軌跡演算処理（図５）において、異常データフラグがセ
ットされている衛星航法走行軌跡データの有無をステッ
プＳ３１で判定し、上記のようにして異常データフラグ
がセットされていた場合には、この異常データフラグの
セットされた衛星航法走行軌跡データも除外して衛星航
法走行軌跡を演算し直し、この演算し直した衛星航法走
行軌跡と自立航法走行軌跡からパラメータ別のハイブリ
ッド走行軌跡と残差平方和εを求め、残差平方和εが最
小となるパラメータで求めた軌跡をハイブリッド走行軌
跡に仮決定し、この仮決定したハイブリッド走行軌跡に
基づいて再び衛星航法走行軌跡データの異常判定を行う
のである。なお、ステップＳ１９〜ステップＳ２３の異
常判定処理でセットされた異常データフラグは、ステッ
プＳ３２において演算除外フラグに置き換えられるの
で、ステップＳ２０における衛星航法走行軌跡データの
異常判定で洗い出されるのは、未だ異常データと判定さ
れていなかった衛星航法走行軌跡データのみとなる。

【０１１０】そして、ハイブリッド走行軌跡が仮決定さ
れる毎に衛星航法走行軌跡データの異常判定を行い、衛
星航法走行軌跡データ中に新たな異常データの存在を判
定する限り、ハイブリッド走行軌跡の再演算を繰り返
し、新たに仮決定したハイブリッド走行軌跡に基づく衛
星航法走行軌跡データの異常判定を行うが、ステップＳ
２０において正常でないデータが無かった場合（ステッ
プＳ２１において異常データフラグがセットされたデー
タが無かった場合）には、仮決定したハイブリッド走行
軌跡（異常データフラグがセットされなかった衛星航法
走行軌跡に基づいて演算したハイブリッド走行軌跡）を
最終的なハイブリッド走行軌跡に決定するのである（ス
テップＳ２５）。

【０１１１】なお、仮決定したハイブリッド走行軌跡に
基づいて行う衛星航法走行軌跡の異常判定は、一度行え
ば異常な衛星航法走行軌跡データを概ね洗い出すことが
可能であるから、衛星航法走行軌跡の異常判定を１回に
限定（すなわち、最初に仮決定したハイブリッド走行軌
跡に基づいて衛星航法走行軌跡データの異常判定を行
い、当該異常データを除いて再演算した衛星航法走行軌
跡を用いて求めたパラメータ別ハイブリッド走行軌跡の
中から仮決定したハイブリッド走行軌跡を最終的なハイ
ブリッド走行軌跡に決定）するようにしても良いが、本
実施形態の如くすれば、異常判定の限界付近に位置して
いた衛星航法走行軌跡データを再演算したハイブリッド
走行軌跡に基づく異常判定によって洗い出せる可能性も
あるので、最終的なハイブリッド走行軌跡の信頼性をよ
り向上させることができる。

【０１１２】次に、上述した如きハイブリッド走行軌跡
取得方法を具現化し得るシステム構成の実施形態につ
き、図８の機能ブロック図に基づいて説明する。

【０１１３】図８に示す実施形態のハイブリッド走行軌
跡取得システムは、実際に調査対象の道路を走行して必
要な情報を収集する移動局１と、該移動局１からの情報
を受け取ってハイブリッド走行軌跡を演算する基準局２
とから構成してある。なお、本実施形態の基準局２は、
移動局１の走行によるデータ採取時には位置情報が既知
の場所に止まって、ＤＧＰＳ衛星航法により移動局１の
走行軌跡を補正するためのＧＰＳ受信を行うものであ
る。

【０１１４】移動局１は方位センサ３および車速センサ
４を搭載するものとし、調査対象の道路を走行する間、
方位センサ３および車速センサ４の各出力を自立航法走
行データとして一定時間毎に自立航法走行データ格納装
置５に記憶して行く。また、移動局１は車載ＧＰＳ受信
機６を搭載するものとし、上記自立航法走行データ格納
装置５が自立航法走行データを記憶して行くタイミング
と同期して、ＧＰＳ衛星から受信した移動局１の位置情
報を衛星航法走行データとして衛星航法走行データ格納
装置７に格納して行く。

【０１１５】一方、基準局２は基準局ＧＰＳ受信機８を
搭載するものとし、上記移動局１の衛星航法走行データ
格納装置７が衛星航法走行データを格納して行くタイミ
ングと同期して衛星航法走行データを衛星航法走行デー
タ格納装置９に格納して行く。

【０１１６】基準局２に設けたハイブリッド走行軌跡演
算装置１０は、上記移動局１の自立航法走行データ格納
装置５および衛星航法走行データ格納装置７から走行時
の各種データを受け取ると共に、基準局２内の衛星航法
走行データ格納装置９からデータを受け取って所定の演
算を行うことによりハイブリッド走行軌跡を求め、この
ハイブリッド走行軌跡演算装置１０により求められたハ
イブリッド走行軌跡をハイブリッド走行軌跡演算結果格
納装置１１に格納するものである。基準局２のハイブリ
ッド走行軌跡演算結果格納装置１１に格納されたハイブ
リッド走行軌跡は、例えば、走行軌跡表示装置１３に供
給されて移動局１の走行軌跡を表示するのに利用された
り、道路地図作成・更新システム１３に供給されて道路
地図の作成や更新に利用されたりする。

【０１１７】上述したハイブリッド走行軌跡演算装置１
０の詳細の一例は、図９の機能ブロック図に示す如きも
ので、上記基準局２内の衛星航法走行データ格納装置９
から受け取った衛星航法走行データを格納する基準局用
衛星航法走行データ格納手段１４と、移動局１内の衛星
航法走行データ格納装置７から受け取った衛星航法走行
データを格納する移動局用衛星航法走行データ格納手段
１５と、移動局１内の自立航法走行データ格納装置５か
ら受け取った自立航法走行データを格納する自立航法走
行データ格納手段１６とを備える。

【０１１８】上記基準局用衛星航法走行データ格納手段
１４および移動局用衛星航法走行データ格納手段１５の
各衛星航法走行データは衛星航法走行軌跡演算手段１７
に供給され、該衛星航法走行軌跡演算手段１７の演算処
理によって補正した衛星航法走行軌跡が求められる。こ
のとき、衛星航法走行データが存在しない走行区間があ
れば、このデータは衛星航法走行軌跡の演算には使用せ
ず、この区間における走行データを演算除外データとし
て記憶しておく。

【０１１９】一方、自立航法走行データ格納手段１６の
自立航法走行データは自立航法走行軌跡演算手段１８に
供給され、該自立航法走行軌跡演算手段１８の演算処理
によって自立航法走行軌跡が求められる。なお、自立航
法走行軌跡の演算に際しては、上述した式３および式４
を用いるので、方位センサ３の出力データに含まれる誤
差を補正するための方位センサ補正用パラメータが必要
となる。

【０１２０】この方位センサ補正用パラメータは方位セ
ンサ補正用パラメータ供給制御手段１９の制御によって
ゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂのセットが供給さ
れるものとしてあり、これらのパラメータが方位センサ
補正用パラメータ供給制御手段１９より供給される毎に
自立航法走行軌跡演算手段１８が自立航法走行軌跡の演
算を行うのである。

【０１２１】上記方位センサ補正用パラメータ供給制御
手段１９による補正パラメータの供給制御に際して、補
正パラメータをどの程度の範囲で振らせるかを特定しな
ければならないが、これは移動局１に搭載した方位セン
サ３の仕様により異なるため、適宜に変更可能であるこ
とが望ましい。そこで、ハイブリッド走行軌跡演算装置
１０には方位センサ補正用パラメータ存在範囲入力手段
２０を設けるものとし、各パラメータを振らせる範囲を
任意に変更可能なものとしてある。なお、本実施形態で
は、方位センサ補正用パラメータ供給制御手段１９内に
パラメータの変化量（例えば、ゲイン補正値ａは０．１
づつ増加、オフセット補正値ｂは０．２づつ増加）を固
定的に記憶するものとしたが、この変化量も任意に変更
できるようにしても良い。

【０１２２】上記衛星航法走行軌跡演算手段１７で演算
された衛星航法走行軌跡と自立航法走行軌跡演算手段１
８で演算された自立航法走行軌跡は未知パラメータ演算
手段２１へ供給され、この未知パラメータ演算手段２１
によって４つの未知パラメータ（車速センサのパラメー
タである車速／距離変換係数ｃ，自立航法走行軌跡のパ
ラメータである車両の初期位置［ｘ（０），ｙ
（０）］，自立航法走行軌跡のパラメータである車両方
位の初期値Θ（０）の４値）を求める。なお、この４つ
のパラメータの演算には、式２５〜式２８の連立一次方
程式を用いる。

【０１２３】そして、上記未知パラメータ演算手段２１
で求めた４つのパラメータはハイブリッド走行軌跡演算
手段２２へ供給され、該ハイブリッド走行軌跡演算手段
２２は自立航法走行軌跡演算手段１８から供給を受けた
自立航法走行データおよび方位センサ補正用パラメータ
を用いてハイブリッド走行軌跡を演算する。なお、ハイ
ブリッド走行軌跡演算手段２２によるハイブリッド走行
軌跡の演算には式２１を用いる。

【０１２４】上記のようにしてハイブリッド走行軌跡演
算手段２２が演算したハイブリッド走行軌跡はハイブリ
ッド走行軌跡選定手段２３へ供給される。このハイブリ
ッド走行軌跡選定手段２３は、ハイブリッド走行軌跡演
算手段２２より供給されたハイブリッド走行軌跡と上記
衛星航法走行軌跡演算手段１７が演算した衛星航法走行
軌跡との残差平方和εを演算すると共に、演算した残差
平方和εとハイブリッド走行軌跡と演算に用いた方位セ
ンサ補正用パラメータとを関連付けて記憶し、残差平方
和εとハイブリッド走行軌跡とを記憶することに基づい
て上記方位センサ補正用パラメータ供給制御手段１９へ
次の方位センサ補正用パラメータ供給を要求し、後続の
方位センサ補正用パラメータに基づくハイブリッド走行
軌跡と残差平方和εと方位センサ補正用パラメータとを
順次記憶して行き、全ての方位センサ補正用パラメータ
に基づくハイブリッド走行軌跡と残差平方和εとが揃う
と、残差平方和εが最も小さい時のハイブリッド走行軌
跡を当該車両の走行範囲におけるハイブリッド走行軌跡
として選定するものである。

【０１２５】上記ハイブリッド走行軌跡選定手段２３を
具体的に説明する。ハイブリッド走行軌跡演算手段２２
が演算したハイブリッド走行軌跡およびこの演算に用い
た方位センサ補正用パラメータは、パラメータ別ハイブ
リッド走行軌跡記憶手段２４および残差平方和演算手段
２５へ供給される。パラメータ別ハイブリッド走行軌跡
記憶手段２４は方位センサ補正用パラメータａ，ｂとハ
イブリッド走行軌跡とを関連付けて記憶する。一方、ハ
イブリッド走行軌跡演算手段２２よりハイブリッド走行
軌跡が供給された残差平方和演算手段２５は、衛星航法
走行軌跡演算手段１７より供給された衛星航法走行軌跡
（正常なＧＰＳデータを取得した走行区間のデータ）と
ハイブリッド走行軌跡との残差平方和を演算して、演算
結果の残差平方和εと該演算に用いた方位センサ補正用
パラメータａ，ｂとをパラメータ別残差平方和記憶手段
２６へ出力し、該パラメータ別残差平方和記憶手段２６
が方位センサ補正用パラメータａ，ｂと残差平方和εと
を関連付けて記憶する。

【０１２６】上記残差平方和演算手段２５による残差平
方和εの演算が終了してパラメータ別残差平方和記憶手
段２６へ演算結果を出力すると、この残差平方和εの演
算結果は方位センサ補正用パラメータ供給制御手段１９
へも供給されるものとしてあり、残差平方和演算手段２
５から残差平方和εの演算結果が入力されることをトリ
ガとして、方位センサ補正用パラメータ供給制御手段１
９は次の方位センサ補正用パラメータの組み合わせを自
立航法走行軌跡演算手段１８へ出力する。斯くして、新
たな方位センサ補正用パラメータを受けた自立航法走行
軌跡演算手段１８は、新たな方位センサ補正用パラメー
タに基づいて再び自立航法走行軌跡の演算を行い、この
自立航法走行軌跡演算手段１８より新たな自立航法走行
軌跡を受けた未知パラメータ演算手段２１は、新たに未
知パラメータの演算を行い、この未知パラメータ演算手
段２１により演算された新たな未知パラメータに基づい
てハイブリッド走行軌跡演算手段２２が新たにハイブリ
ッド走行軌跡の演算を行う。

【０１２７】上記のようにしてハイブリッド走行軌跡演
算手段２２が演算した新たなハイブリッド走行軌跡も、
ハイブリッド走行軌跡選定手段２３のパラメータ別ハイ
ブリッド走行軌跡記憶手段２４および残差平方和演算手
段２５へ供給され、パラメータ別ハイブリッド走行軌跡
記憶手段２４は新たなハイブリッド走行軌跡と新たな方
位センサ補正用パラメータａ，ｂとを関連付けて記憶
し、残差平方和演算手段２５は新たなハイブリッド走行
軌跡と衛星航法走行軌跡とに基づいて残差平方和εを演
算し、パラメータ別残差平方和記憶手段２６は新たな方
位センサ補正用パラメータと新たに演算した残差平方和
とを関連付けて記憶する。そして、残差平方和演算手段
２５による残差平方和εの演算終了が契機となって、方
位センサ補正用パラメータ供給制御手段１９は再び次な
る方位センサ補正用パラメータの組み合わせを自立航法
走行軌跡演算手段１８へ供給し、新たな方位センサ補正
用パラメータに基づく演算が順次続けられる。

【０１２８】そして、方位センサ補正用パラメータ供給
制御手段１９が最後の方位センサ補正用パラメータａ，
ｂの組み合わせ（本実施形態においては、ａ＝１．５，
ｂ＝１．０）を自立航法走行軌跡演算手段１８へ供給
し、最後の方位センサ補正用パラメータに基づいて自立
航法走行軌跡演算手段１８が自立航法走行軌跡を演算
し、この自立航法走行軌跡演算手段１８より新たな自立
航法走行軌跡を受けた未知パラメータ演算手段２１は、
新たに未知パラメータの演算を行い、この未知パラメー
タ演算手段２１により演算された新たな未知パラメータ
に基づいてハイブリッド走行軌跡演算手段２２が新たに
ハイブリッド走行軌跡の演算を行い、パラメータ別ハイ
ブリッド走行軌跡記憶手段２４は新たなハイブリッド走
行軌跡と新たな方位センサ補正用パラメータａ，ｂとを
関連付けて記憶し、残差平方和演算手段２５は新たなハ
イブリッド走行軌跡と衛星航法走行軌跡とに基づいて残
差平方和εを演算し、パラメータ別残差平方和記憶手段
２６は新たな方位センサ補正用パラメータと新たに演算
した残差平方和とを関連付けて記憶する。

【０１２９】上記のようにして、最後の方位センサ補正
用パラメータａ，ｂの組み合わせに基づく残差平方和ε
の演算結果を残差平方和演算手段２５が出力すると、該
演算結果に出力によって全ての方位センサ補正用パラメ
ータに基づくハイブリッド走行軌跡と残差平方和εの演
算が終了したものと方位センサ補正用パラメータ供給制
御手段１９が判断し、方位センサ補正用パラメータ供給
制御手段１９は方位センサ補正用パラメータ選定手段２
７へ方位センサ補正用パラメータの選定を指令する。こ
れに基づいて、方位センサ補正用パラメータ選定手段２
７はパラメータ別残差平方和記憶手段２６に記憶されて
いる残差平方和εの最も小さいものを判定し、この最も
小さい残差平方和εが得られた時の方位センサ補正用パ
ラメータをパラメータ別ハイブリッド走行軌跡記憶手段
２４へ出力する。そして、パラメータ別ハイブリッド走
行軌跡記憶手段２４は、方位センサ補正用パラメータ選
定手段２７が選定した方位センサ補正用パラメータと関
連付けて記憶しているハイブリッド走行軌跡を仮のハイ
ブリッド走行軌跡として出力する。

【０１３０】上記のようにしてハイブリッド走行軌跡選
定手段２３より出力された仮のハイブリッド走行軌跡
は、衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段２８へ供給され
る。この衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段２８は、上
記ハイブリッド走行軌跡選定手段２３によって選定され
たハイブリッド走行軌跡と、上記衛星航法走行軌跡演算
手段１７によって求めた衛星航法走行軌跡（衛星航法走
行軌跡演算手段１７が正常なＧＰＳデータを取得したと
判定した走行範囲のみのデータ）とを比較して、ハイブ
リッド走行軌跡と衛星航法走行軌跡との差が予め定めた
所定の許容範囲（例えば、５メートル）を超えた異常範
囲があるか否かを判定し、異常範囲がある場合には、当
該異常範囲の衛星航法走行データを異常データとして衛
星航法走行軌跡の演算から除外させるべく、衛星航法走
行軌跡異常範囲判定手段２８が衛星航法走行軌跡演算手
段１７へ異常データ情報を送ると共に、この異常データ
情報を衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段２８が送出す
ることに伴って、方位センサ補正用パラメータ供給制御
手段１９は方位センサ補正用パラメータの供給制御を改
めて最初から行う。

【０１３１】従って、衛星航法走行軌跡演算手段１７
は、既に記憶していた演算除外データと併せて、衛星航
法走行軌跡異常範囲判定手段２８により判定された走行
区間の異常データも演算除外データとし、正常な区間の
衛星航法走行データのみを用いて衛星航法走行軌跡の演
算を改めて行い、方位センサ補正用パラメータ供給制御
手段１９より方位センサ補正用パラメータの供給を受け
た自立航法走行軌跡演算手段１８は改めて自立航法走行
軌跡の演算を行い、上述したと同様に全ての方位センサ
補正用パラメータによるハイブリッド走行軌跡と残差平
方和εの演算を行い、残差平方和εが最小となる方位セ
ンサ補正用パラメータと関連付けて記憶されていたハイ
ブリッド走行軌跡が、パラメータ別ハイブリッド走行軌
跡記憶手段２４から出力される。

【０１３２】この新たに演算された仮のハイブリッド走
行軌跡に基づいて、再び衛星航法走行軌跡異常範囲判定
手段２８が衛星航法走行軌跡の異常範囲を判定し、衛星
航法走行軌跡に異常範囲が認められなければ、これを最
終的なハイブリッド走行軌跡としてハイブリッド走行軌
跡演算装置１０より出力するのである。

【０１３３】なお、本実施形態に係るハイブリッド走行
軌跡演算装置１０では、ハイブリッド走行軌跡選定手段
２３より仮決定されたハイブリッド走行軌跡が出力され
る毎に衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段２８による異
常判定を行う構成として示したが、実効的な演算速度を
確保するために、衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段２
８による異常判定を１回のみ行うような構成としても良
い。

【０１３４】上述した実施形態においては、基準局２に
ハイブリッド走行軌跡演算装置１０やハイブリッド走行
軌跡演算結果格納装置１１を設けるシステム構成であっ
たが、これに限定されるものではない。例えば、図１０
に示す機能ブロック図の如く、移動局１′にハイブリッ
ド走行軌跡演算装置１０やハイブリッド走行軌跡演算結
果格納装置１１を設け、基準局２′には基準局ＧＰＳ受
信機８で採取したＧＰＳデータを基準局採取データ送信
装置２９によってリアルタイムに送信し、移動局１′の
基準局採取データ受信装置３０でリアルタイムに受信
し、走行中の移動局１′のハイブリッド走行軌跡演算装
置１０でリアルタイムにハイブリッド走行軌跡を演算す
るようなシステム構成としても良い。

【０１３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るハ
イブリッド走行軌跡取得方法によれば、衛星航法走行デ
ータに基づく衛星航法走行軌跡と自立航法走行データに
基づく自立航法走行軌跡との残差平方和εが最小となる
各種パラメータ（方位センサのパラメータであるゲイン
補正値ａ，方位センサのパラメータであるオフセット補
正値ｂ，車速センサのパラメータである車速／距離変換
係数ｃ，自立航法走行軌跡のパラメータである車両の初
期位置［ｘ（０），ｙ（０）］，自立航法走行軌跡のパ
ラメータである車両方位の初期値Θ（０））を各パラメ
ータの最尤値と推定し、各パラメータの最尤値に基づい
て補正した自立航法走行軌跡を再演算することで、ハイ
ブリッド走行軌跡を取得することができる。

【０１３６】従って、単に衛星航法走行データの受信不
能区間を自立航法走行データで埋め合わせる旧来のハイ
ブリッド航法とは全く異なり、自立航法走行軌跡の取得
に際して混入した誤差となってしまう各種パラメータの
最尤値を求めるために衛星航法走行軌跡を用いるものと
し、車両の走行区間の全範囲で欠けることなく走行デー
タがある自立航法走行データから、連続した車両の走行
軌跡を高精度に求めることができる。

【０１３７】また、請求項２に係るハイブリッド走行軌
跡取得方法によれば、各種パラメータの最尤値推定を単
純な繰り返し計算によって行うことができる。これによ
り、車両の走行中であっても、リアルタイムに車両の走
行軌跡を求めて行くことも可能となる。

【０１３８】また、請求項３に係るハイブリッド走行軌
跡取得方法によれば、異常と判定された衛星航法走行デ
ータを異常データとして除外し、適正と思われる衛星航
法走行データのみを用いて各種パラメータの最尤値推定
を行うことができるので、各種パラメータの最尤値の確
からしさが一層高くなり、最終的に取得されるハイブリ
ッド走行軌跡の信頼性も更に高くなる。

【０１３９】また、請求項４に係るハイブリッド走行軌
跡取得システムによれば、方位センサ補正用パラメータ
供給制御手段によって供給されるゲイン補正値ａとオフ
セット補正値ｂとを補正用パラメータ存在範囲内で変化
させてゆき、各方位センサ補正用パラメータの組み合わ
せ毎に、ハイブリッド走行軌跡演算手段により求めたハ
イブリッド走行軌跡と該ハイブリッド走行軌跡と衛星航
法走行軌跡との残差平方和εとを関連付けてハイブリッ
ド走行軌跡選定手段が記憶し、全ての補正用パラメータ
に対してハイブリッド走行軌跡と残差平方和εが揃う
と、ハイブリッド走行軌跡選定手段が、残差平方和εが
最も小さい時のハイブリッド走行軌跡を当該車両の走行
範囲におけるハイブリッド走行軌跡として選定するの
で、連続した車両の走行軌跡を高精度に求めることがで
きる。

【０１４０】また、請求項５に係るハイブリッド走行軌
跡取得システムによれば、衛星航法走行軌跡異常範囲判
定手段によって、衛星航法走行軌跡の異常範囲があるか
否かを判定し、異常範囲がある場合には、当該異常範囲
の衛星航法走行データを異常データとして除外させ、適
正と思われる衛星航法走行データのみを用いて各種パラ
メータの最尤値推定を行うことができるので、各種パラ
メータの最尤値の確からしさが一層高くなり、最終的に
取得されるハイブリッド走行軌跡の信頼性も更に高くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイブリッド走行軌跡取得方法を
移動局と基準局とで行う場合のシステム構成図である。

【図２】ハイブリッド走行軌跡取得方法の処理の流れを
示すゼネラルフローチャートである。

【図３】ハイブリッド走行軌跡演算処理の前段を示すフ
ローチャートである。

【図４】ハイブリッド走行軌跡演算処理の後段を示すフ
ローチャートである。

【図５】パラメータ別ハイブリッド走行軌跡演算処理の
前段を示すフローチャートである。

【図６】パラメータ別ハイブリッド走行軌跡演算処理の
中段を示すフローチャートである。

【図７】パラメータ別ハイブリッド走行軌跡演算処理の
後段を示すフローチャートである。

【図８】移動局と基準局とからなるハイブリッド走行軌
跡取得システムの第１実施形態を示す機能ブロック図で
ある。

【図９】ハイブリッド走行軌跡演算装置の詳細な機能ブ
ロック図である。

【図１０】移動局と基準局とからなるハイブリッド走行
軌跡取得システムの第２実施形態を示す機能ブロック図
である。

【符号の説明】

１ 移動局 ２ 基準局 ３ 方位センサ ４ 車速センサ ５ 自立航法走行データ格納装置 ７ 衛星航法走行データ格納装置 １０ ハイブリッド走行軌跡演算装置 １７ 衛星航法走行軌跡演算手段 １８ 自立航法走行軌跡演算手段 １９ 方位センサ補正用パラメータ供給制御手段 ２１ 未知パラメータ演算手段 ２２ ハイブリッド走行軌跡演算手段 ２３ ハイブリッド走行軌跡選定手段 ２８ 衛星航法走行軌跡異常範囲判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ (56)参考文献 特開 平９−126795（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−68655（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 G01C 21/10 G01S 13/60 G01S 13/91 G01S 13/93

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＧＰＳ衛星より得た衛星航法走行データ
   に基づき取得した衛星航法走行軌跡と、車両に搭載した
   方位センサおよび車速センサにより得た自立航法走行デ
   ータに基づき取得した自立航法走行軌跡との残差平方和
   εが最小となるように、方位センサのパラメータである
   ゲイン補正値ａ，方位センサのパラメータであるオフセ
   ット補正値ｂ，車速センサのパラメータである車速／距
   離変換係数ｃ，自立航法走行軌跡のパラメータである車
   両の初期位置［ｘ（０），ｙ（０）］，自立航法走行軌
   跡のパラメータである車両方位の初期値Θ（０）の最尤
   値を各々推定し、各パラメータの最尤値に基づいて演算
   した自立航法走行軌跡を車両の走行軌跡として取得する
   ようにしたことを特徴とするハイブリッド走行軌跡取得
   方法。
2. 【請求項２】 各パラメータの最尤値推定に際しては、
   ゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂとを予め定めた存
   在範囲内で順次仮定し、仮定したゲイン補正値ａとオフ
   セット補正値ｂ毎に他の未知パラメータを求めて自立航
   法走行軌跡を演算し、衛星航法走行軌跡との残差平方和
   εが最小となる自立航法走行軌跡の演算に用いた各パラ
   メータを最尤値と推定するようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載のハイブリッド走行軌跡取得方法。
3. 【請求項３】 各パラメータの最尤値に基づく自立航法
   走行軌跡に対して、予め定めた所定の許容範囲を超えた
   衛星航法走行軌跡の区間がある場合には、許容範囲を超
   えた区間の衛星航法走行データを異常データとして除外
   し、異常データを除いた衛星航法走行データに基づく衛
   星航法走行軌跡と自立航法走行軌跡との残差平方和εが
   最小となるように、各パラメータの最尤値を推定し直
   し、推定し直した各パラメータの最尤値に基づいて演算
   した自立航法走行軌跡を車両の走行軌跡とするようにし
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイ
   ブリッド走行軌跡取得方法。
4. 【請求項４】 方位センサおよび車速センサを搭載した
   車両によって走行軌跡取得範囲を走行する間、一定時間
   毎に方位センサ出力および車速センサ出力を自立航法走
   行データとして記憶してゆく自立航法走行データ記憶手
   段と、 上記自立航法走行データ記憶手段が自立航法走行データ
   を記憶して行くタイミングと同期して、ＧＰＳ衛星から
   受信した当該車両の位置情報を衛星航法走行データとし
   て記憶してゆく衛星航法走行データ記憶手段と、 車両に搭載された方位センサの特性に応じて異なるパラ
   メータであるゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂを、
   予め定めた補正用パラメータ存在範囲内でゲイン補正値
   ａとオフセット補正値ｂとを総当たり的に変化させた組
   み合わせを、補正用パラメータ要求を受ける毎に順次供
   給制御してゆく方位センサ補正用パラメータ供給制御手
   段と、 上記方位センサ補正用パラメータ供給制御手段から供給
   されたゲイン補正値ａとオフセット補正値ｂと、上記自
   立航法走行データ記憶手段が記憶した自立航法走行デー
   タとに基づいて、当該車両の自立航法走行軌跡を演算す
   る自立航法走行軌跡演算手段と、 上記衛星航法走行データ記憶手段が記憶した衛星航法走
   行データに基づいて、当該車両の衛星航法走行軌跡を演
   算する衛星航法走行軌跡演算手段と、 上記自立航法走行軌跡演算手段が演算した自立航法走行
   軌跡と、上記衛星航法走行軌跡演算手段が演算した衛星
   航法走行軌跡との残差平方和εが最小となるように、車
   速センサのパラメータである車速／距離変換係数ｃ，自
   立航法走行軌跡のパラメータである車両の初期位置［ｘ
   （０），ｙ（０）］，自立航法走行軌跡のパラメータで
   ある車両方位の初期値Θ（０）を、各々未知パラメータ
   として求める未知パラメータ演算手段と、 上記未知パラメータ演算手段により求められた各パラメ
   ータと、上記自立航法走行軌跡演算手段による自立航法
   走行軌跡の演算に用いた方位センサ補正用パラメータお
   よび自立航法走行データとから、自立航法走行軌跡を演
   算することで、ハイブリッド走行軌跡を求めるハイブリ
   ッド走行軌跡演算手段と、 上記ハイブリッド走行軌跡演算手段が演算したハイブリ
   ッド走行軌跡と、上記衛星航法走行軌跡演算手段が演算
   した衛星航法走行軌跡との残差平方和εを演算すると共
   に、演算した残差平方和εとハイブリッド走行軌跡とを
   関連付けて記憶し、残差平方和εとハイブリッド走行軌
   跡とを記憶することに基づいて上記補正用パラメータ供
   給制御手段へ次の方位センサ補正用パラメータ供給を要
   求し、後続の方位センサ補正用パラメータに基づくハイ
   ブリッド走行軌跡と残差平方和εとを順次記憶して行
   き、全ての方位センサ補正用パラメータに基づくハイブ
   リッド走行軌跡と残差平方和εとが揃うと、残差平方和
   εが最も小さい時のハイブリッド走行軌跡を当該車両の
   走行範囲におけるハイブリッド走行軌跡として選定する
   ハイブリッド走行軌跡選定手段と、 を備えるものとしたことを特徴とするハイブリッド走行
   軌跡取得システム。
5. 【請求項５】 上記ハイブリッド走行軌跡選定手段によ
   って選定されたハイブリッド走行軌跡と、衛星航法走行
   軌跡演算手段によって求めた衛星航法走行軌跡とを比較
   して、予め定めた所定の許容範囲を超えた衛星航法走行
   軌跡の異常範囲があるか否かを判定し、異常範囲がある
   場合には、当該異常範囲の衛星航法走行データを異常デ
   ータとして除外させ、方位センサ補正用パラメータ供給
   制御手段によって再び方位センサ補正用パラメータの供
   給制御を最初から行わせると共に、ハイブリッド走行軌
   跡の再演算およびハイブリッド走行軌跡選定手段による
   ハイブリッド走行軌跡の再選定を行わせる衛星航法走行
   軌跡異常範囲判定手段を備えるものとしたことを特徴と
   する請求項４に記載のハイブリッド走行軌跡取得システ
   ム。