JP3505494B2 - Moving body direction estimation device and position estimation device - Google Patents

Moving body direction estimation device and position estimation device

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JP3505494B2
JP3505494B2 JP2000275500A JP2000275500A JP3505494B2 JP 3505494 B2 JP3505494 B2 JP 3505494B2 JP 2000275500 A JP2000275500 A JP 2000275500A JP 2000275500 A JP2000275500 A JP 2000275500A JP 3505494 B2 JP3505494 B2 JP 3505494B2
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靖之 島田
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の方位を推
定するための装置および移動体の位置を推定するための
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for estimating the direction of a moving body and a device for estimating the position of the moving body.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動体の位置を推定する技術として、グ
ローバルポジショニングシステム(以下、GPSと略称
する)によって移動体の位置を推定する装置がある。こ
の装置は、衛星からの電波を受信できない場合、および
衛星からの電波が建物などで反射した反射波の影響を受
けて大きな誤差を生じている場合がある。したがってこ
のようなGPSを用いる装置では、他の原理のセンサと
組合わせて、GPSによる位置を補間および補正する必
要がある。
2. Description of the Related Art As a technique for estimating the position of a moving body, there is a device for estimating the position of the moving body by a global positioning system (hereinafter abbreviated as GPS). This device may not be able to receive the radio waves from the satellite, or may have a large error due to the influence of the reflected waves reflected by the radio waves from the satellite in a building or the like. Therefore, in such a device using GPS, it is necessary to interpolate and correct the position by GPS in combination with a sensor of another principle.

【0003】移動体の方位を推定する技術としても、G
PSによって移動体の方位を推定する装置がある。この
装置は、位置を推定する装置と同様に、方位が得られな
い場合および大きな誤差を生じている場合がある。また
GPSから得られる方位は、移動体が低速度で移動する
場合、誤差が大きくなる。また方位を推定する装置とし
て、ジャイロを用いる装置がある。この装置では、移動
体が、低速度で大きな円を描くように移動する場合な
ど、小さな角速度で大きく方向を変える場合などは、高
精度の方位を得ることができない。
As a technique for estimating the direction of a moving body, G
There is a device that estimates the direction of a moving body by PS. This device, like the device that estimates the position, may not be able to obtain the orientation and may have large errors. In addition, the azimuth obtained from the GPS has a large error when the moving body moves at a low speed. As a device for estimating the azimuth, there is a device using a gyro. With this device, a highly accurate azimuth cannot be obtained when the moving body moves at a low speed to draw a large circle, or when the direction changes greatly at a small angular speed.

【0004】移動体が低速度で移動する場合にも高精度
に方位を得ることができる装置として、地磁気センサを
用いた装置がある。地磁気センサは、地磁気以外の磁場
発生源が存在する付近では、その磁場の影響を受けて、
大きな誤差を生じてしまう。したがってこのような地磁
気センサを用いた装置においても、他のセンサを用いて
補正する必要がある。
There is a device using a geomagnetic sensor as a device capable of obtaining a direction with high accuracy even when a moving body moves at a low speed. The geomagnetic sensor is affected by the magnetic field in the vicinity of a magnetic field source other than the geomagnetic field.
It causes a big error. Therefore, even in a device using such a geomagnetic sensor, it is necessary to perform correction using another sensor.

【0005】このように異種のセンサから導かれる同じ
物理量の差、したがって方位差または位置差から環境変
化による異常検出をして誤差を低減する従来の技術で
は、移動体の速度の変化を考慮したものは少ない。移動
量を考慮したものもあるが、一定時間での移動量の変化
を用いているので、速度の急な変化への応答性を欠いて
おり、精度が低くなってしまう。
As described above, in the conventional technique for detecting an error due to an environmental change based on the difference between the same physical quantities derived from different kinds of sensors, that is, the azimuth difference or the position difference to reduce the error, the change in the speed of the moving body is considered. There are few things. Although there is a method in which the movement amount is taken into consideration, since the change in the movement amount in a certain period of time is used, it lacks the responsiveness to a sudden change in speed, resulting in low accuracy.

【0006】複数のセンサからの情報に基づいて方位を
推定する技術として、たとえば特開平5−34157に
示される車両用走行方位検出装置がある。この装置は、
地磁気センサによって検出される地磁気成分を、水平面
上で互いに直交する2方向成分に分解し、両地磁気成分
が示す座標位置へ、この座標位置が含まれるべき出力円
の中心座標値から向かう方向に基づいて、車両の走行方
位を検出している。さらにジャイロセンサによって走行
方位変化量を検出し、一定距離走行中に出力円上におい
て地磁気センサによって検出される出力点移動量と、ジ
ャイロセンサによって検出される出力点移動量の差を求
め、この移動量差に基づいて周囲の磁場環境の良否を判
別している。この判別された磁場環境に基づいて、地磁
気センサのサンプリングデータ数を算出し、その数のサ
ンプリングデータの平均値データを求め、複数の平均値
データに基づいて出力円の候補値を算出し、この候補値
に基づいて、中心点を補正している。
As a technique for estimating the azimuth based on information from a plurality of sensors, for example, there is a vehicle traveling azimuth detecting device disclosed in JP-A-5-34157. This device
The geomagnetic component detected by the geomagnetic sensor is decomposed into two-direction components orthogonal to each other on the horizontal plane, and based on the direction toward the coordinate position indicated by both geomagnetic components from the center coordinate value of the output circle that should include this coordinate position. Then, the traveling direction of the vehicle is detected. Furthermore, the travel direction change amount is detected by the gyro sensor, the difference between the output point movement amount detected by the geomagnetic sensor and the output point movement amount detected by the gyro sensor on the output circle during traveling for a certain distance is calculated, and this movement is calculated. The quality of the surrounding magnetic field environment is determined based on the amount difference. Based on the determined magnetic field environment, the number of sampling data of the geomagnetic sensor is calculated, the average value data of the sampling data of the number is calculated, and the candidate value of the output circle is calculated based on the plurality of average value data. The center point is corrected based on the candidate value.

【0007】複数のセンサからの情報に基づいて方位を
推定する他の従来の技術として、たとえば特開平6−2
88776に示される車両用走行方位検出装置がある。
この装置では、GPSによる方位とジャイロによる方位
とに基づいて、車両の速度に依存したGPSの誤差とジ
ャイロのオフセット値の誤差およびその誤差の時間変化
率とを評価し、この評価に基づいてGPSによる方位と
ジャイロによる方位とから車両の方位を推定している。
As another conventional technique for estimating the azimuth based on information from a plurality of sensors, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-2 is available.
There is a vehicle running azimuth detecting device 88776.
This device evaluates a GPS error dependent on a vehicle speed, an error in a gyro offset value, and a time change rate of the error based on the azimuth by GPS and the gyro, and the GPS by the evaluation. The azimuth of the vehicle is estimated from the azimuth and the gyro azimuth.

【0008】また、複数のセンサからの情報に基づいて
位置を推定する技術として、特開平5−79849に示
されるAVMシステムがある。このシステムは、GPS
による位置検出手段、地磁気センサ、ジャイロおよび車
速センセを備え、衛星からの電波を受信できる場合に
は、GPSによる位置を移動体位置とし、衛星からの電
波が受信できないときだけ地磁気センサ、ジャイロおよ
び車速センセの出力値に基づいて移動体位置を推定し、
衛星からの電波が受信できる状態に復帰すると、GPS
による位置推定に戻り、この復帰時にGPSによる位置
と、地磁気センサ、ジャイロおよび車速センセの出力値
に基づく位置とにずれが生じている場合、GPSによる
位置に補正している。
As a technique for estimating a position based on information from a plurality of sensors, there is an AVM system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-79849. This system is GPS
The position detection means, the geomagnetic sensor, the gyro and the vehicle speed sensor are provided, and when the radio waves from the satellite can be received, the GPS position is set as the moving body position, and the geomagnetic sensor, the gyro and the vehicle speed are used only when the radio waves from the satellite cannot be received. Estimate the moving body position based on the output value of the sense,
When it returns to a state where it can receive radio waves from satellites, GPS
Returning to the position estimation by, when the GPS position and the position based on the output values of the geomagnetic sensor, the gyro and the vehicle speed sensor are deviated at the time of this return, the GPS position is corrected.

【0009】また、複数のセンサからの情報に基づいて
位置を推定する他の従来の技術として、特開平8−33
4348に示されるナビゲーション装置がある。この装
置は、ジャイロによって相対位置を求めるとともに、G
PSによって絶対位置を求め、相対位置の車両の移動距
離に関する誤差範囲を基にした補正範囲を決定し、この
補正範囲とGPSによる測位誤差範囲との共通範囲上
に、GPSによる絶対位置を補正して自車位置としてい
る。これによって移動距離に関する累積誤差を低減して
いる。
Further, as another conventional technique for estimating the position based on information from a plurality of sensors, Japanese Patent Laid-Open No. 8-33 is available.
There is a navigation device shown at 4348. This device calculates the relative position by a gyro and
The absolute position is obtained by PS, a correction range based on the error range related to the moving distance of the vehicle in the relative position is determined, and the absolute position by GPS is corrected on the common range between this correction range and the positioning error range by GPS. Is set as the vehicle position. This reduces the cumulative error related to the moving distance.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】特開平5−34157
に示される車両用走行方位検出装置では、一定距離走行
中における、地磁気センサの出力点移動量とジャイロセ
ンサの出力点移動量の差を求め、この移動量差に基づい
て周囲の磁場環境の良否を判別し、方位推定のための出
力円中心の補正をしており、一定距離移動しなければ、
磁場環境の良否を判断することができず、方位の推定精
度が低下してしまう。またこの装置では、方位の推定
は、磁気センサによる出力点にだけ基づいており、磁場
環境が悪い環境下、したがって磁気センサよりもジャイ
ロの方が信頼できる環境下であっても、磁気センサによ
る出力点に基づいて方位を推定しており、方位の推定精
度が低い。
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-34157
In the vehicle traveling direction detection device shown in Fig. 3, the difference between the output point movement amount of the geomagnetic sensor and the output point movement amount of the gyro sensor is calculated during traveling for a certain distance, and the quality of the surrounding magnetic field environment is determined based on this movement amount difference. Is determined, the output circle center is corrected for orientation estimation, and if it does not move for a certain distance,
It is not possible to judge the quality of the magnetic field environment, and the accuracy of azimuth estimation deteriorates. Also, in this device, the estimation of the azimuth is based only on the output point by the magnetic sensor, and even if the gyro is more reliable than the magnetic sensor, the output by the magnetic sensor The azimuth is estimated based on points, and the azimuth estimation accuracy is low.

【0011】また特開平6−288776に示される車
両用走行方位検出装置では、GPSおよびジャイロの誤
差を評価して方位を求めているけれども、これらの誤差
の評価は、装置自体の精度に基づく誤差の評価であり、
周囲の環境の影響に対する誤差の評価がなされていな
い。したがってこの装置は、たとえばGPSが周囲の環
境に影響された場合、方位の推定精度が低くなってしま
う。
In the vehicle traveling direction detecting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-288767, the azimuth is obtained by evaluating the GPS and gyro errors. However, these errors are evaluated based on the accuracy of the device itself. Is the evaluation of
Errors have not been evaluated for the effects of the surrounding environment. Therefore, in this device, for example, when the GPS is affected by the surrounding environment, the estimation accuracy of the bearing becomes low.

【0012】さらに特開平5−79849に示されるA
VMシステムでは、基本的にGPSによって位置を推定
し、衛星からの電波が受信できないときだけ地磁気セン
サ、ジャイロおよび車速センセの出力値に基づいて位置
を推定する構成である。したがってこのシステムは、G
PSが周囲の環境に影響された場合、位置の推定精度が
低くなってしまう。
Further, A shown in JP-A-5-79849
In the VM system, the position is basically estimated by GPS, and the position is estimated based on the output values of the geomagnetic sensor, the gyro and the vehicle speed sensor only when the radio waves from the satellite cannot be received. Therefore, this system is
If PS is affected by the surrounding environment, the accuracy of position estimation will be low.

【0013】さらに特開平8−334348に示される
ナビゲーション装置では、GPSおよびジャイロが有す
る一定の誤差を考慮し、各誤差範囲内の共通範囲上の位
置を自車位置に推定するだけである。したがってこの装
置は、周囲の環境に影響されて、しばらくの間誤差が一
定以上に大きくなると位置の推定精度が低くなってしま
う。
Further, in the navigation device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-334348, the position on the common range within each error range is only estimated as the own vehicle position in consideration of the constant error of the GPS and the gyro. Therefore, in this device, the accuracy of position estimation becomes low if the error exceeds a certain level for a while due to the influence of the surrounding environment.

【0014】したがって本発明の目的は、周囲の環境に
左右されることなく、方位を常に高精度に推定すること
ができる方位推定装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an azimuth estimating device which can always estimate the azimuth with high accuracy without being influenced by the surrounding environment.

【0015】また本発明の目的は、周囲の環境による影
響されることなく、位置を常に高精度に推定することが
できる位置推定装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a position estimating device which can always estimate the position with high accuracy without being affected by the surrounding environment.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、(a)移動体
の方位の時間変化率である方位角速度を検出する第1の
方位関連情報手段と、 (b)移動体の絶対方位を検出する第2の方位関連情報
手段と、 (c)第1の方位関連情報手段によって検出される検出
方位角速度を、第2の方位関連情報手段によって検出さ
れる検出絶対方位に基づく方位用補正値によって補正し
て演算方位角速度を求め、この演算方位角速度を積分し
て移動体の絶対方位を表す方位推定値を求める方位推定
演算手段であって、方位推定値と検出絶対方位との差で
ある方位差を移動体の速度によって除算して方位用判定
値を求め、この方位用判定値が、小さい値の範囲、大き
い値の範囲およびこれらの範囲の間の中間的な値の範囲
のいずれの範囲にあるかを判定し、方位用判定値が小さ
い値の範囲にある場合、方位用補正値を小さくし、方位
用判定値が中間的な値の範囲にある場合、方位用補正値
を大きくし、方位用判定値が大きい値の範囲にある場
合、方位用補正値を方位用判定値が小さい値の範囲にあ
る場合の方位用補正値よりもさらに小さくする方位推定
演算手段とを含むことを特徴とする移動体の方位推定装
置である。
According to the present invention, (a) first azimuth related information means for detecting an azimuth angular velocity which is a temporal change rate of azimuth of a moving body, and (b) detecting an absolute azimuth of the moving body. And (c) the detected azimuth angular velocity detected by the first azimuth related information means by the azimuth correction value based on the detected absolute azimuth detected by the second azimuth related information means. An azimuth estimation calculation means that corrects to obtain a calculated azimuth angular velocity and integrates the calculated azimuth angular velocity to obtain an azimuth estimated value that represents the absolute azimuth of the moving body, which is the difference between the azimuth estimated value and the detected absolute azimuth. The difference is divided by the speed of the moving body to obtain the azimuth judgment value, and this azimuth judgment value is in a range of a small value, a range of a large value, or an intermediate value range between these ranges. To determine if If the judgment value is in a small value range, the azimuth correction value is decreased, and if the azimuth judgment value is in an intermediate value range, the azimuth correction value is increased and the azimuth judgment value is large. When in the range, the azimuth estimating device for a moving body is included, which further includes azimuth estimation calculation means for making the azimuth correction value smaller than the azimuth correction value when the azimuth judgment value is in a small value range. Is.

【0017】 本発明に従えば、第1の方位関連情報手
段が、方位角速度を方位関連情報として検出し、第2の
方位関連情報手段が、絶対方位を方位関連情報として検
出する。さらに方位推定演算手段が、検出方位角速度を
検出絶対方位に基づく方位用補正値によって補正して演
算方位角速度を求め、この演算方位角速度を積分して方
位推定値を求める。方位用補正値は、各方位関連情報手
段の信頼性に基づいて、信頼性の高い方位関連情報手段
によって検出される方位関連情報が、方位推定値に大き
く影響を与えるように決定される。さらに各方位関連情
報手段の信頼性は、各方位関連情報手段による取得方位
関連情報に基づいて判定されるので、各方位関連情報手
段自体の外乱要因の影響を受けていない通常時の精度に
だけ基づく信頼性ではなく、周囲の環境の影響を受けた
状態での信頼性を判定することができる。このように方
位を推定しようとする環境下において、各方位関連情報
手段のうち信頼性の高い方位関連情報手段を判定し、信
頼性の高い方位関連情報手段に依存するように方位を推
定することができる。また各方位関連情報手段の信頼性
は、各方位関連情報手段による取得方位関連情報に基づ
く方位の差を速度で除算した方位用判定値に基づいて判
定されるので、移動体の速度の影響をなくし、安定した
信頼性の判定が可能となる。しかも方位差を速度で除算
した値に基づいて信頼性判定をすれば、比較的長い区間
での傾向を求める必要がないので移動体の移動距離に拘
わらず、リアルタイムで異常を検出しつつ方位を推定す
ることができる。さらに信頼性の判定をして、3つの状
態に分類し、各状態に適したゲインに調整することで、
高い精度で方位を推定することができる。
According to the present invention, the first azimuth related information means detects the azimuth angular velocity as the azimuth related information, and the second azimuth related information means detects the absolute azimuth as the azimuth related information. Further, the azimuth estimation calculation means corrects the detected azimuth angular velocity with the azimuth correction value based on the detected absolute azimuth to obtain the calculated azimuth angular velocity, and integrates the calculated azimuth angular velocity to obtain the azimuth estimated value. The azimuth correction value is determined based on the reliability of each azimuth related information means such that the azimuth related information detected by the highly reliable azimuth related information means greatly affects the estimated azimuth value. Furthermore, since the reliability of each azimuth related information means is determined based on the azimuth related information acquired by each azimuth related information means, only the accuracy in the normal time that is not affected by the disturbance factor of each azimuth related information means itself. The reliability under the influence of the surrounding environment can be determined instead of the reliability based on the above. In such an environment in which the azimuth is to be estimated, the highly reliable azimuth related information means of each azimuth related information means is determined, and the azimuth is estimated so as to depend on the highly reliable azimuth related information means. You can The reliability of each azimuth related information means is determined based on the azimuth judgment value obtained by dividing the azimuth difference based on the azimuth related information acquired by each azimuth related information means by the speed, so that the influence of the speed of the moving body It is possible to make a stable determination of reliability. Moreover, if the reliability is judged based on the value obtained by dividing the heading difference by the speed, it is not necessary to obtain the tendency in a relatively long section, so that the heading can be detected while detecting an abnormality in real time regardless of the moving distance of the moving body. Can be estimated. By further determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state,
The azimuth can be estimated with high accuracy.

【0018】 また本発明は、(a)移動体の方位の時
間変化率である方位角速度を検出する第1の方位関連情
報手段と、 (b)移動体の絶対方位を検出する第2の方位関連情報
手段と、 (c)移動体の絶対方位を表す方位推定値を求める方位
推定演算手段であって、 (c1)第1の方位関連情報手段によって検出される検
出方位角速度から、方位用補正値を減算して演算方位角
速度を求める方位角速度減算部と、 (c2)方位角速度減算部によって求められる演算方位
角速度を積分して、方位推定値を求める積分部と、 (c3)積分部によって求められる方位推定値と、第2
の方位関連情報手段によって検出される検出絶対方位と
の差である方位差を求める方位減算部と、 (c3)方位減算部によって求められる方位差と方位ゲ
インとに基づいて、方位角速度演算部に与えられる方位
用補正値を求める方位調整部と、 (c4)方位減算部によって求められる方位差を移動体
の速度によって除算して方位用判定値を求め、方位用判
定値が0以上かつ予め定める第1しきい値未満の場合、
第1および第2の方位関連情報取得手段の信頼性が共に
高いと判定して、検出方位角速度および検出絶対方位が
方位推定値に共に影響し、かつ検出方位角速度が検出絶
対方位より方位推定値に大きく影響する第1ゲイン値
を、方位調整部に与えられる方位ゲインとして設定し、
方位用判定値が第1しきい値以上かつ第1しきい値より
大きい第2しきい値未満の場合、第2の方位関連情報手
段の信頼性が第1の方位関連情報手段より高いと判定し
て、検出方位角速度および検出絶対方位が方位推定値に
共に影響し、かつ検出絶対方位が検出方位角速度より方
位推定値に大きく影響する第1ゲイン値より大きい第2
ゲイン値を、方位調整部に与えられる方位ゲインとして
設定し、方位用判定値が第2しきい値以上の場合、第1
の方位関連情報手段の信頼性が第2の方位関連情報手段
より高いと判定して、検出絶対方位が方位推定値に影響
しないまたはほとんど影響しないように、第1ゲイン値
より小さい第3ゲイン値以下のゲイン値を、方位調整部
に与えられる方位ゲインとして設定する方位信頼性判定
部とを有する方位推定演算部とを含むことを特徴とする
移動体の方位推定装置である。
The present invention further includes (a) first azimuth related information means for detecting an azimuth angular velocity which is a temporal change rate of the azimuth of the moving body, and (b) a second azimuth for detecting an absolute azimuth of the moving body. Related information means, and (c) azimuth estimation calculation means for obtaining an azimuth estimated value representing the absolute azimuth of the moving body, and (c1) correction for azimuth from the detected azimuth angular velocity detected by the first azimuth related information means. An azimuth angular velocity subtraction unit that obtains a calculated azimuth angular velocity by subtracting a value, (c2) an integration unit that integrates the calculated azimuth angular velocity obtained by the azimuth angular velocity subtraction unit, and obtains an azimuth estimated value, and (c3) an integration unit Direction estimation value and second
Based on the azimuth difference and the azimuth gain obtained by the azimuth subtraction unit (c3), the azimuth angular velocity calculation unit is provided to the azimuth angular velocity calculation unit. An azimuth adjustment unit that obtains a given azimuth correction value and (c4) the azimuth difference obtained by the azimuth subtraction unit is divided by the speed of the moving object to obtain the azimuth judgment value, and the azimuth judgment value is 0 or more and is predetermined. If less than the first threshold,
It is determined that the reliability of both the first and second azimuth-related information acquisition means is high, the detected azimuth angular velocity and the detected absolute azimuth both influence the azimuth estimated value, and the detected azimuth angular velocity is the azimuth estimated value rather than the detected absolute azimuth. Set the first gain value that has a large effect on the azimuth gain given to the azimuth adjustment unit,
When the azimuth determination value is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold that is greater than the first threshold, it is determined that the reliability of the second azimuth related information means is higher than that of the first azimuth related information means. The detected azimuth angular velocity and the detected absolute azimuth both influence the estimated azimuth value, and the detected absolute azimuth influences the estimated azimuth value more than the detected azimuth angular velocity.
The gain value is set as the azimuth gain given to the azimuth adjusting unit, and if the azimuth judgment value is equal to or greater than the second threshold value, the first value is set.
The third gain value smaller than the first gain value is determined such that the reliability of the azimuth related information means is higher than that of the second azimuth related information means, and the detected absolute azimuth has no or little effect on the azimuth estimated value. An azimuth estimation calculation unit having a azimuth estimation calculation unit having an azimuth reliability determination unit that sets the following gain value as a azimuth gain given to the azimuth adjustment unit.

【0019】 本発明に従えば、第1の方位関連情報手
段が、方位角速度を方位関連情報として検出し、第2の
方位関連情報手段が、絶対方位を方位関連情報として検
出する。さらに方位推定演算手段では、検出方位角速度
から検出絶対方位に基づく方位用補正値を方角速度減算
部で減算し、得られる演算方位角速度を積分部で積分し
て方位推定値を求める。方位用補正値は、各方位関連情
報手段の信頼性を方位信頼性判定部で判定し、信頼性の
高い方位関連情報手段によって検出される方位関連情報
が、方位推定値に大きく影響を与えるように設定される
方位ゲインを用いて、方位調整部で求められる。各方位
関連情報手段の信頼性は、各方位関連情報手段による取
得方位関連情報に基づいて判定されるので、各方位関連
情報手段自体の外乱要因の影響を受けていない通常時の
精度にだけ基づく信頼性ではなく、周囲の環境の影響を
受けた状態での信頼性を判定することができる。このよ
うに方位を推定しようとする環境下において、各方位関
連情報手段のうち信頼性の高い方位関連情報手段を判定
し、信頼性の高い方位関連情報手段に依存するように方
位を推定することができる。また各方位関連情報手段の
信頼性は、各方位関連情報手段による取得方位関連情報
に基づく方位の差を速度で除算した方位用判定値に基づ
いて判定されるので、移動体の速度の影響をなくし、安
定した信頼性の判定が可能となる。しかも方位差を速度
で除算した値に基づいて信頼性判定をすれば、比較的長
い区間での傾向を求める必要がないので移動体の移動距
離に拘わらず、リアルタイムで異常を検出しつつ方位を
推定することができる。さらに信頼性の判定をして、3
つの状態に分類し、各状態に適したゲインに調整するこ
とで、高い精度で方位を推定することができる。
According to the present invention, the first azimuth related information means detects the azimuth angular velocity as the azimuth related information, and the second azimuth related information means detects the absolute azimuth as the azimuth related information. Further, in the azimuth estimation calculating means, the azimuth correction value based on the detected absolute azimuth is subtracted from the detected azimuth angular velocity by the azimuth velocity subtraction unit, and the obtained azimuth angular velocity is integrated by the integration unit to obtain the azimuth estimation value. The azimuth correction value determines the reliability of each azimuth related information means by the azimuth reliability determination unit, and the azimuth related information detected by the highly reliable azimuth related information means has a great influence on the azimuth estimated value. It is obtained by the azimuth adjusting unit using the azimuth gain set to. Since the reliability of each azimuth related information means is determined based on the azimuth related information acquired by each azimuth related information means, it is based only on the accuracy at the normal time that is not affected by the disturbance factor of each azimuth related information means itself. It is possible to determine not reliability but reliability under the influence of the surrounding environment. In such an environment in which the azimuth is to be estimated, the highly reliable azimuth related information means of each azimuth related information means is determined, and the azimuth is estimated so as to depend on the highly reliable azimuth related information means. You can The reliability of each azimuth related information means is determined based on the azimuth judgment value obtained by dividing the azimuth difference based on the azimuth related information acquired by each azimuth related information means by the speed, so that the influence of the speed of the moving body It is possible to make a stable determination of reliability. Moreover, if the reliability is judged based on the value obtained by dividing the heading difference by the speed, it is not necessary to obtain the tendency in a relatively long section, so that the heading can be detected while detecting an abnormality in real time regardless of the moving distance of the moving body. Can be estimated. Further judging the reliability, 3
The bearing can be estimated with high accuracy by classifying into two states and adjusting to a gain suitable for each state.

【0020】 また本発明は、(a)移動体の速度を検
出する第1の位置関連情報手段と、 (b)移動体の絶対位置を検出する第2の位置関連情報
手段と、 (c)第1の位置関連情報手段によって検出される検出
位置を、第2の位置関連情報手段によって検出される検
出絶対位置に基づく位置用補正値によって補正して演算
速度を求め、この演算速度を積分して移動体の絶対位置
を表す位置推定値を求める位置推定演算手段であって、
位置推定値と検出絶対位置との差である位置差を移動体
の速度によって除算して位置用判定値を求め、この位置
用判定値が、小さい値の範囲、大きい値の範囲およびこ
れらの範囲の間の中間的な値の範囲のいずれの範囲にあ
るかを判定し、位置用判定値が小さい値の範囲にある場
合、位置用補正値を小さくし、位置用判定値が中間的な
値の範囲にある場合、位置用補正値を大きくし、位置用
判定値が大きい値の範囲にある場合、位置用補正値を位
置用判定値が小さい値の範囲にある場合の位置用補正値
よりもさらに小さくする位置推定演算手段とを含むこと
を特徴とする移動体の位置推定装置である。
The present invention also includes (a) first position-related information means for detecting the velocity of the moving body, (b) second position-related information means for detecting the absolute position of the moving body, and (c) The detected position detected by the first position related information means is corrected by the position correction value based on the detected absolute position detected by the second position related information means to obtain the calculated speed, and this calculated speed is integrated. A position estimation calculation means for obtaining a position estimation value representing the absolute position of the moving body,
The position difference, which is the difference between the position estimation value and the detected absolute position, is divided by the speed of the moving object to obtain the position determination value, and the position determination value is a small value range, a large value range and these ranges. The intermediate value range between the two is determined, and if the position determination value is in a small value range, the position correction value is reduced and the position determination value is an intermediate value. If it is in the range of, the position correction value is increased, and if the position determination value is in the range of large values, the position correction value is set to be larger than the position correction value when the position determination value is in the range of small values. And a position estimation calculation unit for further reducing the position of the mobile unit.

【0021】 本発明に従えば、第1の位置関連情報手
段が、速度を位置関連情報として検出し、第2の位置関
連情報手段が、絶対位置を位置関連情報として検出す
る。さらに位置推定演算手段が、検出速度を検出絶対位
置に基づく位置用補正値によって補正して演算速度を求
め、この演算速度を積分して位置推定値を求める。位置
用補正値は、各位置関連情報手段の信頼性に基づいて、
信頼性の高い位置関連情報手段によって検出される位置
関連情報が、位置推定値に大きく影響を与えるように決
定される。さらに各位置関連情報手段の信頼性は、各位
置関連情報手段による取得位置関連情報に基づいて判定
されるので、各位置関連情報手段自体の外乱要因の影響
を受けていない通常時の精度にだけ基づく信頼性ではな
く、周囲の環境の影響を受けた状態での信頼性を判定す
ることができる。このように位置を推定しようとする環
境下において、各位置関連情報手段のうち信頼性の高い
位置関連情報手段を判定し、信頼性の高い位置関連情報
手段に依存するように位置を推定することができる。ま
た各位置関連情報手段の信頼性は、各位置関連情報手段
による取得位置関連情報に基づく位置の差を速度で除算
した位置用判定値に基づいて判定されるので、移動体の
速度の影響をなくし、安定した信頼性の判定が可能とな
る。しかも位置差を速度で除算した値に基づいて信頼性
判定をすれば、比較的長い区間での傾向を求める必要が
ないので移動体の移動距離に拘わらず、リアルタイムで
異常を検出しつつ位置を推定することができる。さらに
信頼性の判定をして、3つの状態に分類し、各状態に適
したゲインに調整することで、高い精度で位置を推定す
ることができる。
According to the invention, the first position-related information means detects the velocity as the position-related information, and the second position-related information means detects the absolute position as the position-related information. Further, the position estimation calculation means corrects the detected speed by the position correction value based on the detected absolute position to obtain the calculated speed, and integrates the calculated speed to obtain the position estimated value. The correction value for position is based on the reliability of each position-related information means,
The position-related information detected by the highly reliable position-related information means is determined so as to greatly affect the position estimated value. Further, since the reliability of each position-related information means is determined based on the position-related information acquired by each position-related information means, only the accuracy at the normal time not affected by the disturbance factors of each position-related information means itself The reliability under the influence of the surrounding environment can be determined instead of the reliability based on the above. In such an environment where the position is to be estimated, the highly reliable position-related information means of each position-related information means is determined, and the position is estimated so as to depend on the highly reliable position-related information means. You can Further, the reliability of each position-related information means is determined based on the position determination value obtained by dividing the position difference based on the acquired position-related information by each position-related information means by the speed. It is possible to make a stable determination of reliability. Moreover, if the reliability is judged based on the value obtained by dividing the position difference by the speed, it is not necessary to obtain the tendency in a relatively long section, so that the position can be detected while detecting the abnormality in real time regardless of the moving distance of the moving body. Can be estimated. Further, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, the position can be estimated with high accuracy.

【0022】 また本発明は、(a)移動体の速度を検
出する第1の位置関連情報手段と、 (b)移動体の絶対位置を検出する第2の位置関連情報
手段と、 (c)移動体の絶対位置を表す位置推定値を求める位置
推定演算手段であって、 (c1)第1の位置関連情報手段によって検出される検
出速度から、位置用補正値を減算して演算速度を求める
速度減算部と、 (c2)速度減算部によって求められる演算速度を積分
して、位置推定値を求める積分部と、 (c3)積分部によって求められる位置推定値と、第2
の位置関連情報手段によって検出される検出絶対位置と
の差である位置差を求める位置減算部と、 (c3)位置減算部によって求められる位置差と位置ゲ
インとに基づいて、速度演算部に与えられる位置用補正
値を求める位置調整部と、 (c4)位置減算部によって求められる位置差を移動体
の速度によって除算して位置用判定値を求め、位置用判
定値が0以上かつ予め定める第1しきい値未満の場合、
第1および第2の位置関連情報取得手段の信頼性が共に
高いと判定して、検出速度および検出絶対位置が位置推
定値に共に影響し、かつ検出速度が検出絶対位置より位
置推定値に大きく影響する第1ゲイン値を、位置調整部
に与えられる位置ゲインとして設定し、位置用判定値が
第1しきい値以上かつ第1しきい値より大きい第2しき
い値未満の場合、第2の位置関連情報手段の信頼性が第
1の位置関連情報手段より高いと判定して、検出速度お
よび検出絶対位置が位置推定値に共に影響し、かつ検出
絶対位置が検出速度より位置推定値に大きく影響する第
1ゲイン値より大きい第2ゲイン値を、位置調整部に与
えられる位置ゲインとして設定し、位置用判定値が第2
しきい値以上の場合、第1の位置関連情報手段の信頼性
が第2の位置関連情報手段より高いと判定して、検出絶
対位置が位置推定値に影響しないまたはほとんど影響し
ないように、第1ゲイン値より小さい第3ゲイン値以下
のゲイン値を、位置調整部に与えられる位置ゲインとし
て設定する位置信頼性判定部とを有する位置推定演算部
とを含むことを特徴とする移動体の位置推定装置であ
る。
The present invention also includes (a) first position-related information means for detecting the speed of the moving body, (b) second position-related information means for detecting the absolute position of the moving body, and (c) Position estimation calculation means for obtaining a position estimation value representing the absolute position of the moving body, wherein (c1) the position correction value is subtracted from the detected speed detected by the first position-related information means to obtain the calculation speed. A speed subtraction unit, (c2) an integration unit that integrates the calculated speeds obtained by the speed subtraction unit to obtain a position estimation value, and (c3) a position estimation value obtained by the integration unit;
A position subtraction unit for obtaining a position difference which is a difference from the detected absolute position detected by the position-related information means, and (c3) a position difference given to the speed calculation unit based on the position difference and the position gain obtained by the position subtraction unit. A position adjustment unit that obtains a position correction value that is obtained, and (c4) obtain a position determination value by dividing the position difference obtained by the position subtraction unit by the speed of the moving body. If less than 1 threshold,
It is determined that the reliability of the first and second position-related information acquisition means is both high, the detected speed and the detected absolute position both influence the position estimated value, and the detected speed is larger than the detected absolute position in the position estimated value. If the first gain value that affects is set as the position gain given to the position adjusting unit, and if the position determination value is greater than or equal to the first threshold value and less than the second threshold value greater than the first threshold value, the second It is determined that the reliability of the position-related information means is higher than that of the first position-related information means, the detected speed and the detected absolute position both influence the position estimated value, and the detected absolute position changes from the detected speed to the position estimated value. A second gain value that is larger than the first gain value that has a large effect is set as the position gain given to the position adjustment unit, and the position determination value is set to the second gain value.
If it is equal to or greater than the threshold, it is determined that the reliability of the first position-related information means is higher than that of the second position-related information means, and the detected absolute position does not affect the position estimation value or hardly affects the position estimated value. A position estimation calculation unit having a position reliability determination unit that sets a gain value smaller than a first gain value and equal to or less than a third gain value, as a position gain given to the position adjustment unit. It is an estimation device.

【0023】 本発明に従えば、第1の位置関連情報手
段が、速度を位置関連情報として検出し、第2の位置関
連情報手段が、絶対位置を位置関連情報として検出す
る。さらに位置推定演算手段では、検出速度から検出絶
対位置に基づく位置用補正値を速度減算部で減算し、得
られる演算速度を積分部で積分して位置推定値を求め
る。位置用補正値は、各位置関連情報手段の信頼性を位
置信頼性判定部で判定し、信頼性の高い位置関連情報手
段によって検出される位置関連情報が、位置推定値に大
きく影響を与えるように設定される位置ゲインを用い
て、位置調整部で求められる。さらに各位置関連情報手
段の信頼性は、各位置関連情報手段による取得位置関連
情報に基づいて判定されるので、各位置関連情報手段自
体の外乱要因の影響を受けていない通常時の精度にだけ
基づく信頼性ではなく、周囲の環境の影響を受けた状態
での信頼性を判定することができる。このように位置を
推定しようとする環境下において、各位置関連情報手段
のうち信頼性の高い位置関連情報手段を判定し、信頼性
の高い位置関連情報手段に依存するように位置を推定す
ることができる。また各位置関連情報手段の信頼性は、
各位置関連情報手段による取得位置関連情報に基づく位
置の差を速度で除算した位置用判定値に基づいて判定さ
れるので、移動体の速度の影響をなくし、安定した信頼
性の判定が可能となる。しかも位置差を速度で除算した
値に基づいて信頼性判定をすれば、比較的長い区間での
傾向を求める必要がないので移動体の移動距離に拘わら
ず、リアルタイムで異常を検出しつつ位置を推定するこ
とができる。さらに信頼性の判定をして、3つの状態に
分類し、各状態に適したゲインに調整することで、高い
精度で位置を推定することができる。
According to the invention, the first position-related information means detects the velocity as the position-related information, and the second position-related information means detects the absolute position as the position-related information. Further, in the position estimation calculation means, the position correction value based on the detected absolute position is subtracted from the detected speed by the speed subtraction unit, and the obtained calculation speed is integrated by the integration unit to obtain the position estimation value. The position correction value determines the reliability of each position-related information unit by the position reliability determination unit, and the position-related information detected by the highly reliable position-related information unit has a great influence on the position estimation value. The position gain is set by the position adjustment unit. Further, since the reliability of each position-related information means is determined based on the position-related information acquired by each position-related information means, only the accuracy at the normal time not affected by the disturbance factors of each position-related information means itself The reliability under the influence of the surrounding environment can be determined instead of the reliability based on the above. In such an environment where the position is to be estimated, the highly reliable position-related information means of each position-related information means is determined, and the position is estimated so as to depend on the highly reliable position-related information means. You can The reliability of each position-related information means is
Since it is determined based on the position determination value obtained by dividing the position difference based on the position-related information acquired by each position-related information means by the speed, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body and to make a stable reliability determination. Become. Moreover, if the reliability is judged based on the value obtained by dividing the position difference by the speed, it is not necessary to obtain the tendency in a relatively long section, so that the position can be detected while detecting the abnormality in real time regardless of the moving distance of the moving body. Can be estimated. Further, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, the position can be estimated with high accuracy.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
移動体の位置推定装置1の概略的構成を示すブロック図
である。位置推定装置1は、たとえば地表面に沿って2
次元的に移動する移動体(後述の図3に図示)20に搭
載され、この移動体20の位置を推定するための装置で
ある。移動体20は、移動する物体であればよく、たと
えば自動車などの車両であってもよいし、また遠隔操縦
される建設機械および産業機械などの機械であってもよ
いし、さらに自律移動ロボットなどの移動するロボット
であってもよい。図面上では、移動体20として車両を
模式的に示す。
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a position estimation device 1 for a moving body according to an embodiment of the present invention. The position estimation device 1 is, for example, 2 along the ground surface.
This device is mounted on a moving body (illustrated in FIG. 3 to be described later) 20 that moves dimensionally and estimates the position of the moving body 20. The moving body 20 may be a moving object, for example, a vehicle such as an automobile, a machine such as a construction machine or an industrial machine that is remotely controlled, or an autonomous mobile robot. It may be a moving robot. In the drawings, a vehicle is schematically shown as the moving body 20.

【0025】位置推定装置1は、位置検出手段であるデ
ィファレンシャル方式グローバルポジショニングシステ
ム(略称DGPS)受信器2と、速度検出手段である速
度計3と、方位検出手段である地磁気センサ4と、方位
角速度検出手段であるジャイロ5と、演算処理手段であ
る位置・方位計算部6とを含む。DGPS受信機2、速
度計3、地磁気センサ4およびジャイロ5は、位置関連
情報手段であり、位置・方位計算部6は、位置推定演算
手段である。以下、DGPS受信器2、速度計3、地磁
気センサ4およびジャイロ5を総称するときは、位置関
連情報手段という場合がある。
The position estimating device 1 includes a differential type global positioning system (DGPS) receiver 2 which is position detecting means, a speedometer 3 which is speed detecting means, a geomagnetic sensor 4 which is direction detecting means, and an azimuth angular velocity. It includes a gyro 5 as a detection means and a position / orientation calculation section 6 as an arithmetic processing means. The DGPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5 are position-related information means, and the position / azimuth calculation unit 6 is position estimation calculation means. Hereinafter, the DGPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5 may be collectively referred to as position-related information means.

【0026】このように位置推定装置1は、複数の位置
関連情報手段2〜5と、位置・方位計算部6とを含む。
各位置関連情得手段、したがってDGPS受信器2、速
度計3、地磁気センサ4およびジャイロ5は、相互に異
なる原理によって移動体20の位置に関連する情報を取
得する。位置関連情報は、移動体20の位置Pおよび移
動体20の位置を演算によって求めるための情報、たと
えば移動体20の速度V、方位θおよび方位角速度ωを
含む。位置推定演算手段である位置・方位計算部6は、
各位置関連情報手段2〜5による取得位置関連情報に基
づいて、各位置関連情報手段2〜5の信頼性を判定し、
これらのうち信頼性の高い位置関連情報手段2〜5によ
る取得位置関連情報が位置推定値に大きな影響を与える
ように、各位置関連情報手段2〜5による取得位置関連
情報から移動体20の位置P0を推定する。
As described above, the position estimation device 1 includes a plurality of position-related information means 2-5 and a position / azimuth calculation unit 6.
The respective position-related information acquisition means, that is, the DGPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 acquire information related to the position of the mobile body 20 by different principles. The position-related information includes information for calculating the position P of the moving body 20 and the position of the moving body 20, for example, the velocity V of the moving body 20, the azimuth θ, and the azimuth angular velocity ω. The position / orientation calculation unit 6, which is a position estimation calculation means,
The reliability of each position-related information means 2-5 is determined based on the acquired position-related information by each position-related information means 2-5.
The position of the moving body 20 is calculated from the acquired position related information by the position related information units 2 to 5 so that the acquired position related information by the highly reliable position related information units 2 to 5 has a great influence on the position estimated value. Estimate P0.

【0027】また本実施の形態の位置推定装置1は、方
位推定装置7を含んでおり、この方位推定装置7は、前
記地磁気センサ4と、前記ジャイロ5と、前記位置・方
位計算部6とを含む。地磁気センサ4およびジャイロ5
は、位置関連情報手段であるとともに方位関連情報手段
でもあり、位置・方位計算部6は、位置推定演算手段で
あるとともに方位推定演算手段でもある。以下、地磁気
センサ4およびジャイロ5を総称するときは、方位関連
情報手段という場合がある。
The position estimating device 1 of the present embodiment also includes an azimuth estimating device 7. The azimuth estimating device 7 includes the geomagnetic sensor 4, the gyro 5, and the position / azimuth calculator 6. including. Geomagnetic sensor 4 and gyro 5
Is both the position-related information means and the azimuth-related information means, and the position / azimuth calculation unit 6 is both the position estimation calculation means and the azimuth estimation calculation means. Hereinafter, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 may be collectively referred to as azimuth-related information means.

【0028】このように方位推定装置1に含まれる方位
推定装置7は、複数の方位関連情報手段4,5と、位置
・方位計算部6とを含む。各方位関連情報手段、したが
って地磁気センサ4およびジャイロ5は、相互に異なる
原理によって移動体20の方位に関連する情報を取得す
る。方位関連情報は、移動体20の方位θおよび移動体
20の方位を演算によって求めるための情報、たとえば
方位角速度ωを含む。方位推定演算手段である位置・方
位計算部6は、各方位関連情報手段4,5による取得方
位関連情報に基づいて、各方位関連情報手段4,5の信
頼性を判定し、これらのうち信頼性の高い方位関連情報
手段4,5による取得方位関連情報が方位推定値に大き
な影響を与えるように、各方位関連情報手段4,5によ
る取得方位関連情報から移動体20の方位θ0を推定す
る。
As described above, the azimuth estimating apparatus 7 included in the azimuth estimating apparatus 1 includes a plurality of azimuth related information means 4 and 5 and a position / azimuth calculating unit 6. The respective azimuth related information means, that is, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 acquire the information related to the azimuth of the moving body 20 by different principles. The azimuth-related information includes the azimuth θ of the moving body 20 and information for calculating the azimuth of the moving body 20, for example, the azimuth angular velocity ω. The position / azimuth calculation unit 6 which is the azimuth estimation calculation means determines the reliability of each azimuth related information means 4 and 5 based on the acquired azimuth related information obtained by the azimuth related information means 4 and 5, and the reliability among them is calculated. The azimuth θ0 of the moving body 20 is estimated from the azimuth-related information acquired by the azimuth-related information means 4 and 5 so that the azimuth-related information acquired by the azimuth-related information means 4 and 5 having high property has a great influence on the estimated azimuth value. .

【0029】図2は、位置推定装置1の具体的構成を示
すブロック図である。DGPS受信器2は、複数の衛星
からの電波信号であるGPS信号を受信し、このGPS
信号の表す位置を求めるための情報、および正確な位置
が検出されている基準局から送られる補正情報に基づい
て、経度および緯度で表される移動体20の絶対位置P
を高精度に検出する。以下、絶対位置PをDGPS測位
データという場合がある。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the position estimation device 1. The DGPS receiver 2 receives GPS signals which are radio signals from a plurality of satellites,
The absolute position P of the moving body 20 expressed in longitude and latitude is calculated based on the information for obtaining the position represented by the signal and the correction information sent from the reference station whose accurate position has been detected.
Is detected with high accuracy. Hereinafter, the absolute position P may be referred to as DGPS positioning data.

【0030】速度計3は、移動体20の速度Vを検出す
る。この速度計3は、たとえば移動体20が車両などの
車輪を有する構成である場合、この車輪の回転速度をエ
ンコーダなどによって検出して、速度Vを求める構成で
あってもよい。また速度計3は、たとえば固定物から赤
外線を発信し、移動体20で反射した反射波を受信し
て、波長の変化から速度Vを検出する構成であってもよ
い。
The speedometer 3 detects the speed V of the moving body 20. For example, when the moving body 20 has wheels such as a vehicle, the speedometer 3 may be configured to detect the rotation speed of the wheels by an encoder or the like to obtain the speed V. Alternatively, the speedometer 3 may be configured to emit infrared rays from a fixed object, receive a reflected wave reflected by the moving body 20, and detect the speed V from a change in wavelength.

【0031】地磁気センサ4は、移動体に対する地磁気
方位(地磁気のN極の方位)を検出し、地磁気方位に対
する移動体20の進行方位の成す方位角で表される絶対
方位θを求める。ジャイロ5は、移動体20の方位の時
間変化率である方位角速度ωを検出する。ジャイロ5
は、たとえば機械式ジャイロ、ガスレートジャイロ、振
動ジャイロおよび光ファイバジャイロなどで実現されて
もよい。
The geomagnetic sensor 4 detects the geomagnetic azimuth with respect to the moving body (the azimuth of the N pole of the geomagnetism), and obtains the absolute azimuth θ represented by the azimuth angle of the traveling azimuth of the moving body 20 with respect to the geomagnetic azimuth. The gyro 5 detects the azimuth angular velocity ω, which is the temporal change rate of the azimuth of the moving body 20. Gyro 5
May be realized by, for example, a mechanical gyro, a gas rate gyro, a vibrating gyro, an optical fiber gyro, or the like.

【0032】 位置・方位計算部6は、方位推定部10
と、位置推定部11とを有する。方位推定部10は、地
磁気センサ4およびジャイロ5の各検出値(各取得方位
関連情報)に基づいて、移動体20の絶対方位(以下
「方位推定値」という場合もある)を推定する。この方
位推定部10は、オフセット設定器12と、方位角速度
減算器13と、方位角速度積分器14と、方位減算器1
5と、方位信頼性判定器16と、方位調整器17とを含
む。
The position / azimuth calculation unit 6 includes an azimuth estimation unit 10
And a position estimation unit 11. The azimuth estimating unit 10 estimates an absolute azimuth (hereinafter, may be referred to as an “azimuth estimation value”) of the moving body 20 based on each detection value (each acquisition azimuth related information) of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5. The azimuth estimating unit 10 includes an offset setter 12, an azimuth angular velocity subtractor 13, an azimuth angular velocity integrator 14, and an azimuth subtractor 1.
5, an azimuth reliability determiner 16 and an azimuth adjuster 17.

【0033】オフセット設定器12は、移動体20の初
期状態における絶対方位に基づいて、オフセット値ω1
が設定されて記憶されている。方位角速度減算器13
は、検出方位角速度ωおよびオフセット値ω1が与えら
れるとともに、方位調整器17から方位用補正値ω2が
与えられる。この方位角速度減算器13では、検出方位
角速度ωから方位用補正値ω2およびオフセット値ω1
が減算される。
The offset setter 12 determines the offset value ω1 based on the absolute orientation of the moving body 20 in the initial state.
Is set and stored. Azimuth and angular velocity subtractor 13
Is given the detected azimuth angular velocity ω and the offset value ω1, and the azimuth adjuster 17 gives the azimuth correction value ω2. The azimuth angular velocity subtractor 13 uses the detected azimuth angular velocity ω to correct the azimuth correction value ω2 and the offset value ω1.
Is subtracted.

【0034】方位角速度積分器14には、方位角速度減
算器13から演算方位角速度ω3(=ω−ω1−ω2)
が与えられる。この方位角速度積分器14では、演算方
位角速度ω3を積分して、移動体20の絶対方位を求
め、この演算絶対方位を方位推定値θ0として出力す
る。方位減算器15には、方位推定値θ0および地磁気
センサ4によって検出される検出絶対方位θが与えられ
る。この方位減算器15では、方位推定値θ0から検出
絶対方位θを減算し、方位差Δθ(=θ0−θ)を求め
る。
The azimuth angular velocity integrator 14 calculates the azimuth angular velocity ω3 (= ω-ω1-ω2) from the azimuth angular velocity subtractor 13.
Is given. The azimuth angular velocity integrator 14 integrates the calculated azimuth angular velocity ω3 to obtain the absolute azimuth of the moving body 20, and outputs the calculated absolute azimuth as the azimuth estimated value θ0. The azimuth subtractor 15 is provided with the azimuth estimated value θ0 and the detected absolute azimuth θ detected by the geomagnetic sensor 4. The azimuth subtractor 15 subtracts the detected absolute azimuth θ from the azimuth estimated value θ0 to obtain a azimuth difference Δθ (= θ0−θ).

【0035】方位信頼性判定器16には、方位差Δθお
よび速度Vが与えられる。この方位信頼性判定器16で
は、方位差Δθを検出速度Vで除算して得られる方位用
判定値Jθに基づいて、地磁気センサ4およびジャイロ
5の信頼性、具体的には地磁気センサ4およびジャイロ
5のどちらの信頼性が高いかが判定され、この判定結果
に基づく方位ゲインGθを方位調整器17に与える。
The azimuth reliability determiner 16 is provided with the azimuth difference Δθ and the velocity V. In the azimuth reliability determiner 16, the reliability of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5, specifically the geomagnetic sensor 4 and the gyro, is determined based on the azimuth judgment value Jθ obtained by dividing the azimuth difference Δθ by the detection speed V. It is determined which one of 5 has higher reliability, and the azimuth gain Gθ based on the result of the determination is given to the azimuth adjuster 17.

【0036】方位調整器17には、方位差Δθおよび方
位ゲインGθが与えられる。方位調整器17では、方位
差Δθを予め定める伝達関数に従って演算し、方位角速
度減算器13に与える方位用補正値ω2を求める。この
方位用補正値ω2を求めるための伝達関数における方位
ゲインは、可変であり、方位信頼性判定器16から与え
られる方位ゲインGθである。方位ゲインGθは、地磁
気センサ4およびジャイロ5うち信頼性の高い方の方位
関連情報が方位推定値θ0に大きく影響を与えるよう
に、決定されている。
The azimuth adjuster 17 is provided with the azimuth difference Δθ and the azimuth gain Gθ. The azimuth adjuster 17 calculates the azimuth difference Δθ according to a predetermined transfer function, and obtains the azimuth correction value ω2 to be given to the azimuth angular velocity subtractor 13. The azimuth gain in the transfer function for obtaining the azimuth correction value ω2 is variable and is the azimuth gain Gθ given from the azimuth reliability determiner 16. The azimuth gain Gθ is determined so that the azimuth-related information of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5, which has a higher reliability, greatly affects the estimated azimuth value θ0.

【0037】この位置推定装置1では、ジャイロ5によ
る方位角速度に基づいて演算される方位推定値θ0を、
地磁気センサ4による検出絶対方位θに基づいて補正す
るようにして、移動体20の方位が推定される。つまり
方位推定において積分演算して求める積分型センサであ
るジャイロ5と、方位推定において積分演算せずに求め
る非積分型センサである地磁気センサ4とを組合わせ
て、移動体20の方位が推定される。
In this position estimating device 1, the azimuth estimated value θ0 calculated based on the azimuth angular velocity by the gyro 5 is
The azimuth of the moving body 20 is estimated by performing correction based on the absolute azimuth θ detected by the geomagnetic sensor 4. That is, the azimuth of the moving body 20 is estimated by combining the gyro 5 which is an integral type sensor obtained by performing an integral calculation in the direction estimation and the geomagnetic sensor 4 which is a non-integrating sensor obtained without performing an integral calculation in the direction estimation. It

【0038】図3は各方位関連情報手段4,5の信頼性
判定における速度の影響を説明するための図であって、
図3(1)は移動体20の移動経路21を示す平面図で
あり、図3(2)は移動体20が移動経路21を移動し
たときの時間tと方位差Δθとの関係を示すグラフであ
り、図3(3)は移動体20が移動経路21を移動した
ときの時間tと方位用判定値(=方位差/速度)Jθと
の関係を示すグラフである。図3(2)で、横軸が時間
tであり、縦軸が方位差Δθである。図3(3)で、横
軸が時間tであり、縦軸が方位用判定値Jθであるであ
る。地磁気センサ4およびジャイロ5の信頼性は、単に
方位差Δθを見ても判定できないが、ジャイロ5自体の
精度による方位差は急激に変化することがないのに対し
て、磁場発生源S1などの外乱要因の地磁気センサ4へ
の影響による方位差は急激な変化をするので、方位差Δ
θの変化率を見ることによって判定することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of speed in the reliability judgment of the respective azimuth related information means 4 and 5.
FIG. 3 (1) is a plan view showing the movement route 21 of the moving body 20, and FIG. 3 (2) is a graph showing the relationship between the time t and the azimuth difference Δθ when the moving body 20 moves along the movement route 21. 3 (3) is a graph showing the relationship between the time t when the moving body 20 moves on the moving route 21 and the bearing determination value (= bearing difference / speed) Jθ. In FIG. 3 (2), the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents azimuth difference Δθ. In FIG. 3C, the horizontal axis is the time t, and the vertical axis is the azimuth determination value Jθ. Although the reliability of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 cannot be determined simply by looking at the azimuth difference Δθ, the azimuth difference due to the accuracy of the gyro 5 itself does not change rapidly, whereas the magnetic field generation source S1 Since the bearing difference due to the influence of the disturbance factor on the geomagnetic sensor 4 changes rapidly, the bearing difference Δ
It can be determined by looking at the rate of change of θ.

【0039】移動体20が、図3(1)に示すような外
乱要因である磁場発生源S1に隣接する直線状の移動経
路21を移動する場合、ジャイロ5に基づく方位は変化
しないけれども、地磁気センサ4による検出方位θは、
磁場発生源S1の影響を受けて変化する。したがって方
位差Δθは時間tの経過に従って変化する。
When the moving body 20 moves along the linear moving path 21 adjacent to the magnetic field generating source S1 which is a disturbance factor as shown in FIG. 3A, the azimuth based on the gyro 5 does not change, but the geomagnetism is changed. The detection direction θ by the sensor 4 is
It changes under the influence of the magnetic field generation source S1. Therefore, the azimuth difference Δθ changes as the time t elapses.

【0040】この方位差Δθと時間tとの関係は、グラ
フ線23で示す移動体20が低速度で移動した場合と、
グラフ線24で示す移動体20が高速度で移動した場合
とで、異なる。換言すれば、単位時間あたりの方位差の
変化率は、移動体の速度によって変動する。したがって
移動体20の移動速度Vが影響するために、方位差Δθ
の時間変化率では、信頼性の判定が困難である。
The relationship between the azimuth difference Δθ and the time t is as follows when the moving body 20 indicated by the graph line 23 moves at a low speed.
This differs from the case where the moving body 20 indicated by the graph line 24 moves at a high speed. In other words, the rate of change of the azimuth difference per unit time varies depending on the speed of the moving body. Therefore, since the moving speed V of the moving body 20 affects, the azimuth difference Δθ
It is difficult to judge the reliability with the time change rate of.

【0041】本実施の形態では、方位差Δθを移動体の
検出速度Vで除算した方位用判定値Jθを用いている。
この方位用判定値Jθと時間tとの関係は、グラフ線2
5で示す移動体20が低速度で移動した場合と、グラフ
線26で示す移動体20が高速度で移動した場合とが、
同様の関係となる。このように単位移動距離あたりの変
化率に比例する値に換算することができ、移動体の速度
Vの影響を受けない値とすることができる。したがって
この方位用判定値Jθを用いて、地磁気センサ4および
ジャイロ5のうちいずれの信頼性が高いかを判定するこ
とができる。
In this embodiment, the azimuth judgment value Jθ obtained by dividing the azimuth difference Δθ by the detected velocity V of the moving body is used.
The relationship between the judgment value Jθ for azimuth and the time t is shown by the graph line 2
When the moving body 20 shown by 5 moves at a low speed, and when the moving body 20 shown by the graph line 26 moves at a high speed,
It has a similar relationship. In this way, the value can be converted into a value proportional to the rate of change per unit moving distance, and can be a value that is not affected by the velocity V of the moving body. Therefore, it is possible to determine which of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 has higher reliability by using the azimuth determination value Jθ.

【0042】図4は、方位ゲインGθを示すグラフであ
る。図4で、横軸が方位用判定値Jθであり、縦軸が方
位ゲインGθである。また図5は、方位調整器17の状
態遷移を示す図である。方位ゲインGθは、上述のよう
に方位用判定値Jθに基づいて決定される。
FIG. 4 is a graph showing the azimuth gain Gθ. In FIG. 4, the horizontal axis is the azimuth determination value Jθ, and the vertical axis is the azimuth gain Gθ. Further, FIG. 5 is a diagram showing a state transition of the azimuth adjuster 17. The bearing gain Gθ is determined based on the bearing determination value Jθ as described above.

【0043】方位用判定値Jθが0以上でありかつ第1
しきい値Jθ1未満の小さい値である場合には、地磁気
センサ4およびジャイロ5の両方の信頼性が高いと判断
され、方位調整器17が異常なし状態30とされる。こ
の場合、地磁気センサ4およびジャイロ5のいずれの影
響が大きくなっても、高い推定精度を確保できるけれど
も、本実施の形態では、周囲の環境に影響されず、検出
方位角速度ωの分散が小さく安定しているジャイロ5の
影響が大きくなるようにして、方位の推定精度をさらに
高くしている。したがって異常なし状態30では、方位
ゲインGθは、地磁気センサ4およびジャイロ5の両方
が方位推定値θ0に影響し、かつジャイロ5による検出
方位角速度ωが方位推定値θ0に大きく影響するよう
に、比較的小さい第1ゲイン値Gθ1とされる。
The judgment value Jθ for azimuth is 0 or more and the first
When the value is smaller than the threshold value Jθ1, it is determined that the reliability of both the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 is high, and the azimuth adjuster 17 is set to the normal state 30. In this case, a high estimation accuracy can be ensured regardless of the influence of the geomagnetic sensor 4 or the gyro 5, but in the present embodiment, the detected azimuth angular velocity ω has a small dispersion and is stable without being influenced by the surrounding environment. The accuracy of the azimuth estimation is further enhanced by increasing the influence of the gyro 5 that is operating. Therefore, in the no-abnormality state 30, the azimuth gain Gθ is compared so that both the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 affect the estimated azimuth value θ0, and the azimuth angular velocity ω detected by the gyro 5 greatly affects the estimated azimuth value θ0. The first gain value Gθ1 is set to be relatively small.

【0044】また、方位ゲインGθを比較的小さい値G
θ1に設定することで、周囲の環境の影響による誤差が
発生したときに方位推定装置7が誤差を除去しようとす
る力が弱まるので、誤差に対する方位差Δθへの感度が
上がり、異常の検出を容易にしている。なお、地磁気セ
ンサ4とジャイロ5の各誤差が小さくなくても偶然同程
度となった場合にもこの状態になり得るが、各センサは
相互に異なる原理によるものなので、この状態は長くは
続かず、いずれ誤差が顕在化し検出できるようになる。
Further, the azimuth gain Gθ is set to a relatively small value G
By setting to θ1, the direction estimation device 7 weakens the force for removing the error when an error occurs due to the influence of the surrounding environment, so the sensitivity to the direction difference Δθ with respect to the error is increased, and the detection of the abnormality is performed. Making it easy. It should be noted that even if the respective errors of the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 are not so small, they may be in the same state by chance, but since each sensor is based on a principle different from each other, this state does not last long. Eventually, an error will become apparent and can be detected.

【0045】方位用判定値Jθが第1しきい値Jθ1以
上でありかつ第2しきい値Jθ2(>Jθ1)未満の中
間的な値である場合には、方位差Δθが地磁気センサ4
およびジャイロ5のいずれの原因によるものであるか判
断しにくい。地磁気センサ4は、周囲に地磁気に対する
外乱要因が存在しない場合には、誤差が発生したとして
も環境の影響による誤差に比べてその大きさは小さく、
しかも図6に示すように短期的なものであるので、誤っ
てジャイロ5の影響とみなし地磁気センサの推定値への
影響を大きくしたとしても、その影響は少ない。これに
対して、ジャイロ5は、誤差が発生すると方位推定値に
次第に蓄積されていくので、誤って地磁気センサ4の影
響と見なしジャイロ5の推定値への影響を大きくする
と、図6に示すように誤差の蓄積が加速され推定値が真
の値から外れていってしまう。したがって、本実施の形
態では、方位差はジャイロ5の誤差による可能性が高い
と判断され、方位調整器17が積分型抑制状態31とさ
れる。つまり方位に関して積分型センサであるジャイロ
5の影響を抑制する状態であり、地磁気センサ4の影響
が大きくなるようにしている。したがって方位ゲインG
θは、地磁気センサ4およびジャイロ5の両方が方位推
定値θ0に影響し、かつ地磁気センサ4による検出絶対
方位θが方位推定値θ0に大きく影響するように、比較
的大きな第2ゲイン値Gθ2(>Gθ1)とされる。
When the judgment value Jθ for the azimuth is equal to or larger than the first threshold value Jθ1 and is an intermediate value less than the second threshold value Jθ2 (> Jθ1), the azimuth difference Δθ is obtained.
It is difficult to determine which is the cause of the gyro and gyro 5. The geomagnetic sensor 4 is smaller in size than the error due to the influence of the environment even if an error occurs even if there is no disturbance factor for the geomagnetism in the surroundings.
Moreover, as shown in FIG. 6, since it is short-term, even if the influence of the gyro 5 is mistakenly considered to be large and the influence on the estimated value of the geomagnetic sensor is increased, the influence is small. On the other hand, when an error occurs, the gyro 5 gradually accumulates in the azimuth estimation value, so if the influence of the geomagnetic sensor 4 is mistakenly considered to be large and the influence on the estimation value of the gyro 5 is increased, as shown in FIG. Accumulation of error is accelerated and the estimated value deviates from the true value. Therefore, in the present embodiment, it is determined that the azimuth difference is likely due to the error of the gyro 5, and the azimuth adjuster 17 is set to the integral suppression state 31. In other words, the influence of the gyro 5 which is an integral type sensor is suppressed with respect to the azimuth, and the influence of the geomagnetic sensor 4 is increased. Therefore, azimuth gain G
θ has a relatively large second gain value Gθ2 (so that both the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 affect the estimated bearing value θ0, and the absolute bearing θ detected by the geomagnetic sensor 4 greatly affects the estimated bearing value θ0. > Gθ1).

【0046】方位用判定値Jθが第2しきい値Jθ2以
上の大きい値である場合には、地磁気センサ4が外乱要
因の影響を受けていると判断され、方位調整器17が差
無視状態32とされる。この場合、ジャイロ5を信頼し
て、ジャイロ5だけまたはほぼジャイロ5だけに基づい
て、方位が推定されるようにしている。したがって差無
視状態32では、方位ゲインGθは、地磁気センサ4に
よる検出絶対方位θが方位推定値θ0に影響しないまた
はほとんど影響しないように、第1ゲイン値Gθ1より
も小さいほぼ0に近い第3ゲイン値Gθ3以下の値、し
たがって0またはほぼ0に近い値とされる。しかもこの
場合、方位ゲインGθは、方位用判定値Jθが大きくな
るにつれて小さくなるように決定されており、より好適
に高精度に方位推定が可能である。
When the azimuth judgment value Jθ is a large value equal to or larger than the second threshold value Jθ2, it is judged that the geomagnetic sensor 4 is affected by the disturbance factor, and the azimuth adjuster 17 is in the difference neglecting state 32. It is said that In this case, the orientation is estimated based on the gyro 5 alone or on the basis of only the gyro 5 in a reliable manner. Therefore, in the difference neglecting state 32, the azimuth gain Gθ is smaller than the first gain value Gθ1 and is close to almost zero so that the absolute azimuth θ detected by the geomagnetic sensor 4 does not affect the azimuth estimated value θ0. The value is equal to or less than the value Gθ3, and is therefore 0 or a value close to 0. Moreover, in this case, the azimuth gain Gθ is determined so as to decrease as the azimuth determination value Jθ increases, and the azimuth can be estimated more preferably with high accuracy.

【0047】方位調整器17は、上述のように信頼性判
定に基づいて状態が決定される。方位用判定値Jθが小
さい場合、異常なし状態30に遷移し、方位用判定値J
θが中間的な値の場合、積分型抑制状態31に遷移し、
方位用判定値Jθが大きい場合、差無視状態32に遷移
する。
The direction of the azimuth adjuster 17 is determined based on the reliability judgment as described above. When the azimuth determination value Jθ is small, the state transitions to the no-abnormal state 30 and the azimuth determination value J
When θ is an intermediate value, the transition to the integral suppression state 31 occurs,
When the judgment value Jθ for azimuth is large, the state shifts to the neglected difference state 32.

【0048】方位に関して非積分型センサである地磁気
センサ4は、累積誤差を有しないので、外乱要因が存在
しない場合、絶対方位を高精度に検出することができる
けれども、外乱要因が存在すると、その影響を受けて検
出絶対方位に大きな誤差が含まれてしまう。また方位に
関して積分型センサであるジャイロ5は、地磁気センサ
4のように外乱要因の影響を受けないけれども、累積誤
差などに起因して、外乱要因がない場合の地磁気センサ
4に比べて精度が低い。
Since the geomagnetic sensor 4, which is a non-integral type sensor with respect to the azimuth, does not have a cumulative error, the absolute azimuth can be detected with high accuracy when there is no disturbance factor. Due to the influence, a large error will be included in the detected absolute direction. Further, the gyro 5 which is an integral type sensor with respect to the azimuth is not affected by a disturbance factor unlike the geomagnetic sensor 4, but is less accurate than the geomagnetism sensor 4 when there is no disturbance factor due to accumulated error or the like. .

【0049】この点を踏まえ、上述のように各方位関連
情報取得手段4,5の信頼性を判定し、信頼性の高い方
位関連情報取得手段による取得位置関連情報のうち、信
頼性の高い方が大きく影響を与えるように、方位推定部
10によって移動体20の方位が推定される。さらに各
方位関連情報手段4,5の信頼性は、取得位置関連情報
に基づいて判定されるので、方位を推定しようとする環
境下において、各方位関連情報手段4,5のうち信頼性
の高い位置関連情報手段がどれであるかを判定してい
る。したがってリアルタイムで異常を検出しつつ常に高
い精度で方位を推定することができる。
Based on this point, the reliability of each azimuth related information acquisition means 4 and 5 is determined as described above, and one of the acquired position related information obtained by the highly reliable azimuth related information acquisition means is the more reliable one. The azimuth of the moving body 20 is estimated by the azimuth estimating unit 10 so as to greatly affect Furthermore, since the reliability of each azimuth related information means 4 and 5 is determined based on the acquired position related information, the reliability of each azimuth related information means 4 and 5 is high in the environment where the azimuth is to be estimated. The position related information means is determined. Therefore, the azimuth can always be estimated with high accuracy while detecting the abnormality in real time.

【0050】さらに各方位関連情報手段4,5の信頼性
は、方位差Δθを速度Vで除算した方位用判定値Jθに
基づいて判定されるので、移動体20の速度の影響をな
くし、安定した信頼性の判定が可能となる。
Further, since the reliability of each azimuth-related information means 4 and 5 is judged based on the judgment value Jθ for the azimuth obtained by dividing the azimuth difference Δθ by the speed V, the influence of the speed of the moving body 20 is eliminated and the stability is stable. It is possible to judge the reliability.

【0051】 再び図2を参照して、位置推定部11
は、方位推定部10による方位推定値θ0ならびにDG
PS受信器2および速度計3の各検出値、換言すればD
GPS受信器2、速度計3、地磁気センサ4およびジャ
イロ5の各検出値(各取得位置関連情報)に基づいて、
移動体20の絶対位置(以下「位置推定値」という場合
もある)を推定する。この位置推定部11は、速度成分
演算器35と、速度減算器36と、速度積分器37と、
位置減算器38と、位置信頼性判定器39と、位置調整
器40とを含む。
Referring again to FIG. 2, position estimating section 11
Is the azimuth estimated value θ0 and DG by the azimuth estimating unit 10.
Each detected value of the PS receiver 2 and the speedometer 3, in other words, D
Based on each detection value (each acquisition position related information) of the GPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5,
The absolute position of the moving body 20 (hereinafter sometimes referred to as “position estimated value”) is estimated. The position estimation unit 11 includes a velocity component calculator 35, a velocity subtractor 36, a velocity integrator 37,
A position subtractor 38, a position reliability determiner 39, and a position adjuster 40 are included.

【0052】速度成分演算器35には、方位推定値θ0
および検出速度Vが与えられる。この速度成分演算器3
5では、移動体20の速度Vの直交2軸方向の成分を演
算する。2軸方向は、経度線および緯度線にそれぞれ平
行な方向であり、緯度線方向の速度成分Vxおよび経度
線方向の速度成分Vyは、次の式(1)および式(2)
によって求められる。 Vx=Vcosθ0 …(1) Vy=Vsinθ0 …(2)
The velocity component calculator 35 has an estimated bearing value θ0.
And the detection speed V is given. This velocity component calculator 3
In 5, the component of the velocity V of the moving body 20 in the directions of two orthogonal axes is calculated. The biaxial directions are directions parallel to the longitude line and the latitude line, respectively, and the velocity component Vx in the latitude line direction and the velocity component Vy in the longitude line direction are expressed by the following equations (1) and (2).
Required by. Vx = Vcos θ0 (1) Vy = Vsin θ0 (2)

【0053】速度減算器13には、各速度成分Vx,V
yが与えられるとともに、位置調整器40から位置用補
正値Vx1,Vy1が与えられる。この速度減算器13
では、緯度線方向の検出速度成分Vxから緯度線方向の
位置補正値Vx1が減算されるとともに、経度線方向の
検出速度成分Vyから経度線方向の位置補正値Vy1が
減算され、演算速度Vx2,Vy2が求められる。
The velocity subtracter 13 includes velocity components Vx and Vx.
In addition to y, the position adjuster 40 provides position correction values Vx1 and Vy1. This speed subtractor 13
Then, the position correction value Vx1 in the latitude line direction is subtracted from the detected speed component Vx in the latitude line direction, and the position correction value Vy1 in the longitude line direction is subtracted from the detected speed component Vy in the longitude line direction to obtain the calculated speed Vx2. Vy2 is required.

【0054】速度積分器37には、演算速度Vx2(=
Vx−Vx1),Vy2(=Vy−Vy2)が与えられ
る。この速度積分器37では、演算速度Vx2,Vy2
をそれぞれ積分して、移動体20の絶対位置を求めて位
置推定値P0として出力する。位置推定値P0は、具体
的には各演算速度Vx2,Vy2を積分した緯度x0お
よび経度y0で表される。
The speed integrator 37 has a calculation speed Vx2 (=
Vx-Vx1) and Vy2 (= Vy-Vy2) are given. In this speed integrator 37, the calculation speeds Vx2 and Vy2
Are integrated to obtain the absolute position of the moving body 20 and output as the position estimated value P0. The position estimated value P0 is specifically represented by the latitude x0 and the longitude y0 obtained by integrating the respective calculation speeds Vx2 and Vy2.

【0055】位置減算器38には、位置推定値P0およ
び検出絶対位置Pが与えられる。この位置減算器38で
は、位置推定値P0から検出絶対位置Pを減算する。具
体的には、経度および緯度に関して、検出緯度xから推
定緯度x0を減算するとともに、検出経度yから推定経
度y0を減算して、緯度差Δx(=x−x0)および経
度差Δy(=y−y0)で表される位置差ΔP(=P0
−P)を求める。
Position estimate value P0 and detected absolute position P are applied to position subtractor 38. The position subtractor 38 subtracts the detected absolute position P from the position estimated value P0. Specifically, regarding the longitude and the latitude, the estimated latitude x0 is subtracted from the detected latitude x, and the estimated longitude y0 is subtracted from the detected longitude y to obtain a latitude difference Δx (= x−x0) and a longitude difference Δy (= y. Position difference ΔP (= P0
-P).

【0056】位置信頼性判定器39には、位置差ΔP、
検出速度Vが与えられるとともに、DGPS受信器2か
らDGPS測位データが有効か無効かの情報が与えられ
る。この位置信頼性判定器39では、位置差ΔPを移動
体20の速度Vで除算した位置用判定値JP、位置差Δ
PおよびDGPS測位データが有効か無効かに基づい
て、DGPS受信器2、速度計3、地磁気センサ4およ
びジャイロ5の信頼性、具体的にはDGPS受信器2
と、速度計3、地磁気センサ4およびジャイロ5を含む
組合体とのどちらの信頼性が高いかが判定され、この判
定結果に基づく位置ゲインGPを位置調整器40に与え
る。冗長的な表現を避けるために、以下、速度計3、地
磁気センサ4およびジャイロ5を含む構成を「組合体」
と記す場合がある。
The position reliability determining unit 39 includes a position difference ΔP,
The detection speed V is given, and the DGPS receiver 2 gives information on whether the DGPS positioning data is valid or invalid. In this position reliability determination device 39, the position determination value JP obtained by dividing the position difference ΔP by the speed V of the moving body 20 and the position difference Δ
Based on whether the P and DGPS positioning data is valid or invalid, the reliability of the DGPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5, specifically, the DGPS receiver 2
It is determined which is more reliable, that is, the combination including the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5, and the position gain GP based on the determination result is given to the position adjuster 40. In order to avoid a redundant expression, the configuration including the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4 and the gyro 5 will be referred to as a “combination” below.
May be written.

【0057】DGPS受信器2は、受信可能なGPS衛
星数や基準局からの補正情報の有無等の高精度な測位に
必要な条件を満たしていないと判定すると、DGPS測
位データとともにそのデータが有効か無効かを表す判定
データも出力することができる。無効の場合、減算器3
8の出力ΔPもまた無効なデータとなる。ただし、この
DGPS受信器2の判定は反射波などの外乱要因には充
分対応できるものではない。そこでDGPS受信器2の
判定データを基に、位置信頼性判定器でDGPS測位デ
ータの有効/無効を調べ、無効の場合は位置ゲインGP
を0に設定して無効データの位置推定値P0への影響を
遮断し、速度Vx,Vyを直接積分した値を位置推定値
P0に利用する。
When the DGPS receiver 2 determines that the conditions necessary for highly accurate positioning such as the number of receivable GPS satellites and the presence or absence of correction information from the reference station are not satisfied, whether the data is valid together with the DGPS positioning data. It is also possible to output determination data indicating whether it is invalid. If invalid, subtractor 3
The output ΔP of 8 is also invalid data. However, the determination by the DGPS receiver 2 cannot sufficiently deal with disturbance factors such as reflected waves. Therefore, based on the determination data of the DGPS receiver 2, the position reliability determiner checks the validity / invalidity of the DGPS positioning data, and if invalid, the position gain GP.
Is set to 0 to block the influence of invalid data on the position estimation value P0, and a value obtained by directly integrating the velocities Vx and Vy is used as the position estimation value P0.

【0058】位置調整器40には、位置差ΔPおよび位
置ゲインGPが与えられる。位置調整器40では、位置
差ΔPを予め定める伝達関数に従って演算し、速度減算
器36に与える位置用補正値Vx1,Vy1を求める。
位置用補正値Vx1,Vy1を求めるための伝達関数に
おける位置ゲインは、可変であり、位置信頼性判定器3
9から与えられる位置ゲインGPである。位置ゲインG
Pは、DGPS受信器2と、組合体とのうち信頼性の高
い方の位置関連情報が位置推定値に大きく影響を与える
ように、決定されている。
A position difference ΔP and a position gain GP are given to the position adjuster 40. The position adjuster 40 calculates the position difference ΔP according to a predetermined transfer function, and obtains the position correction values Vx1 and Vy1 to be given to the speed subtractor 36.
The position gain in the transfer function for obtaining the position correction values Vx1, Vy1 is variable, and the position reliability determiner 3
9 is the position gain GP given from 9. Position gain G
P is determined such that the position-related information of the DGPS receiver 2 or the combination having higher reliability has a large influence on the position estimation value.

【0059】この位置推定装置1では、地磁気センサ4
による方位で補正しながらジャイロ5による方位角速度
に基づいて演算される方位推定値θ0と、速度計3によ
る速度と、に基づいて演算される位置推定値P0を、D
GPS受信器2による検出絶対位置Pに基づいて補正す
るようにして、移動体20の位置が推定される。つまり
位置推定において積分演算して求める積分型センサとな
る速度計3ならびにジャイロ5および地磁気センサ4
と、位置推定において積分せずに求める非積分型センサ
となるDGPS受信器2とを組合わせて、移動体20の
位置が推定される。
In this position estimation device 1, the geomagnetic sensor 4
The position estimation value P0 calculated based on the azimuth estimated value θ0 calculated based on the azimuth angular velocity by the gyro 5 and the speed measured by the speedometer 3 while being corrected by the azimuth
The position of the moving body 20 is estimated by performing correction based on the absolute position P detected by the GPS receiver 2. That is, the speedometer 3, the gyro 5 and the geomagnetic sensor 4 which are integral type sensors obtained by performing integral calculation in position estimation.
And the DGPS receiver 2 which is a non-integral type sensor that is obtained without integrating in position estimation, the position of the moving body 20 is estimated.

【0060】DGPS受信器2と、組合体との信頼性を
判定するにあたって、DGPS受信器2がDGPS信号
を受信できない場合は別として、単に位置差ΔPを見て
も判定ができない。これに対して組合体において各手段
3〜5の累積誤差などで生じる方位差は急激に変化する
ことがなく、たとえば建物である反射物でのGPS信号
の反射波などの外乱要因のDGPS受信器2への影響に
よる位置差は急激な変化をするので、位置差ΔPの変化
率を見ることによって、DGPS受信器2および組合体
の信頼性を判定することができる。
In determining the reliability of the DGPS receiver 2 and the combination, the determination cannot be made simply by looking at the position difference ΔP, except when the DGPS receiver 2 cannot receive the DGPS signal. On the other hand, in the combination, the azimuth difference caused by the accumulated error of each means 3 to 5 does not change abruptly, and for example, the DGPS receiver of the disturbance factor such as the reflected wave of the GPS signal at the reflector which is the building. Since the position difference due to the influence on 2 rapidly changes, the reliability of the DGPS receiver 2 and the combination can be determined by looking at the rate of change of the position difference ΔP.

【0061】移動体20が、図3(1)の地磁気の外乱
要因(磁場発生源S1)をGPS信号の外乱要因に置換
えたような、移動経路を移動する場合、組合体に基づい
て演算される位置は変化しないけれども、DGPS受信
器2による検出位置Pは、外乱要因の影響を受けて変化
する。したがって位置減算器38で求められる位置差Δ
Pは時間tの経過に従って変化する。
When the moving body 20 moves along the movement route such that the disturbance factor of the geomagnetism (magnetic field generation source S1) of FIG. 3 (1) is replaced with the disturbance factor of the GPS signal, the calculation is performed based on the combination. However, the detected position P by the DGPS receiver 2 changes under the influence of disturbance factors. Therefore, the position difference Δ obtained by the position subtractor 38
P changes as the time t elapses.

【0062】この位置差ΔPと時間tとの関係は、図3
(1)の縦軸を位置差ΔPに置換えた関係を示し、移動
体20の速度によって、異なる関係となってしまう。換
言すれば、単位時間あたりの位置差の変化率が移動体の
速度によって変動する。したがって位置差ΔPの時間変
化率を見ても、信頼性の判定することが困難である。
The relationship between the position difference ΔP and the time t is shown in FIG.
The relationship in which the vertical axis of (1) is replaced by the position difference ΔP is shown, and the relationship becomes different depending on the speed of the moving body 20. In other words, the rate of change of the position difference per unit time varies depending on the speed of the moving body. Therefore, it is difficult to judge the reliability by looking at the rate of change of the position difference ΔP with time.

【0063】本実施の形態では、位置差ΔPを移動体の
検出速度Vで除算した位置用判定値JPを用いている。
この位置用判定値JPと時間tとの関係は、図3(2)
の縦軸を位置用判定値JPに置換えた関係を示し、移動
体20の速度に拘わらず同様の関係となる。このように
単位移動距離あたりの変化率に比例する値に換算するこ
とによって、移動体の速度Vの影響を受けない値とする
ことができる。したがってこの位置用判定値JPを用い
て、GPS信号の反射物による反射波などのGPS信号
の外乱要因によるDGPS受信器2の信頼性低下を判定
することができ、DGPS受信器2および組合体のうち
いずれの信頼性が高いかを判定することができる。
In this embodiment, the position determination value JP obtained by dividing the position difference ΔP by the detected velocity V of the moving body is used.
The relationship between the position determination value JP and the time t is shown in FIG.
The vertical axis of is replaced with the position determination value JP, and shows the same relationship regardless of the speed of the moving body 20. In this way, by converting the value into a value proportional to the rate of change per unit moving distance, a value that is not affected by the velocity V of the moving body can be obtained. Therefore, by using this position determination value JP, it is possible to determine a decrease in reliability of the DGPS receiver 2 due to a disturbance factor of the GPS signal such as a reflected wave due to a reflector of the GPS signal. It is possible to determine which of them has higher reliability.

【0064】信頼性を判定するための位置用判定値JP
は、緯度線方向および経度線方向の成分毎に速度で除算
した値(Δx/Vx,Δy/Vy)であってもよく、位
置推定値P0と検出位置Pとの距離を速度Vで除算した
値(√Δx2+y2/V)であってもよく、さらに移動体
の方位に基づいて、移動体の進行方向およびこれに垂直
な横方向の位置差成分に分離した値を用いるようにして
もよい。
Position determination value JP for determining reliability
May be a value (Δx / Vx, Δy / Vy) divided by the velocity for each component in the latitude line direction and the longitude line direction, and the distance between the position estimation value P0 and the detection position P is divided by the velocity V. It may be a value (√Δx 2 + y 2 / V), and based on the azimuth of the moving body, a value separated into the position difference component in the traveling direction of the moving body and in the lateral direction perpendicular thereto is used. Good.

【0065】判定を1回で簡略化したい場合は距離を速
度Vで除算した値を利用する。これに対して、成分ごと
に計算しておけば、距離が同じでも方向が急変するよう
な場合を検出でき、さらに移動体の方位を使い進行方向
と横方向との成分に分離すれば、たとえば前進中に真横
に移動している等の異常の判定材料の1つとして利用す
ることができる。
When it is desired to simplify the determination once, a value obtained by dividing the distance by the velocity V is used. On the other hand, if it is calculated for each component, it is possible to detect a case where the direction changes suddenly even if the distance is the same. Further, if the direction of the moving body is used and the direction and the lateral direction are separated, for example, It can be used as one of the judgment materials for abnormality such as moving laterally while moving forward.

【0066】位置ゲインGPは、上述のように位置差Δ
Pを速度Vで除算した位置用判定値JP、位置差ΔPお
よびDGPS測位データの有効か無効かの情報に基づい
て、位置信頼性判定器39で、次の規則1〜規則5に従
って決定される。
The position gain GP is the position difference Δ as described above.
Based on the position determination value JP obtained by dividing P by the speed V, the position difference ΔP, and the information on whether the DGPS positioning data is valid or invalid, the position reliability determination unit 39 determines it according to the following rules 1 to 5. .

【0067】規則1:DGPS測位データが無効の場
合、位置ゲインGP=0とする。 規則2:位置用判定値JPが、0以上であり、かつ第1
しきい値JP1未満の場合、位置ゲインGPを第1ゲイ
ン値GP1とする。 規則3:位置用判定値JPが、第1しきい値JP1以上
であり、かつ第2しきい値JP2未満の場合、位置ゲイ
ンGPを、第1ゲイン値GP1より大きい第2ゲイン値
GP2とする。 規則4:位置用判定値JPが、第2しきい値JP2以上
の場合、位置ゲインGPを、第1ゲイン値GP1より小
さい第3ゲイン値GP3とする。 規則5:検出絶対位置Pが推測航法による推定誤差範囲
外にある場合、位置ゲインGP=0とする。
Rule 1: When the DGPS positioning data is invalid, position gain GP = 0. Rule 2: the position determination value JP is 0 or more, and the first
When it is less than the threshold value JP1, the position gain GP is set to the first gain value GP1. Rule 3: When the position determination value JP is greater than or equal to the first threshold value JP1 and less than the second threshold value JP2, the position gain GP is set to the second gain value GP2 larger than the first gain value GP1. . Rule 4: When the position determination value JP is equal to or larger than the second threshold value JP2, the position gain GP is set to the third gain value GP3 smaller than the first gain value GP1. Rule 5: When the detected absolute position P is outside the estimation error range by dead reckoning, the position gain GP = 0.

【0068】これらの規則1〜規則5に従って、規則1
および規則5を優先させて、位置ゲインGPが決定され
る。GPS信号が建物などの遮蔽物で遮蔽されて受信す
ることができない場合、DGPS受信器2に基づく位置
推定は不可能である。したがって判定を容易にするため
に、まず第1のステップで、規則1に従ってDGPS測
位データが有効か無効かが、DGPS受信器2からの情
報に基づいて判定され、DGPS測位データが無効の場
合、位置調整器40は、DGPS受信器2に基づく位置
推定なしの推測航法(デッドレコニングとも呼ばれる)
状態とされる。この推測航法状態では、位置ゲインGP
は、速度計3、地磁気センサ4およびジャイロ5による
検出位置関連情報だけに基づいて、位置推定値P0を求
めるように0とされる。
According to these rules 1 to 5, rule 1
The position gain GP is determined by giving priority to the rule 5 and the rule 5. If the GPS signal cannot be received because it is blocked by a shield such as a building, position estimation based on the DGPS receiver 2 is impossible. Therefore, in order to facilitate the determination, in the first step, it is determined based on the information from the DGPS receiver 2 whether the DGPS positioning data is valid or invalid according to Rule 1, and if the DGPS positioning data is invalid, The position adjuster 40 uses dead reckoning (also called dead reckoning) without position estimation based on the DGPS receiver 2.
To be in a state. In this dead reckoning state, the position gain GP
Is set to 0 so as to obtain the position estimation value P0 based only on the position-related information detected by the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5.

【0069】図7は、規則5に従う判定を説明するため
の図である。規則1の判定条件を満たさなかった場合、
すなわちDGPS測位データが無効と判定されると、第
2のステップとして、規則5に従う位置差ΔPに基づく
判定に進む。GPS信号をロスト(遺失)した後、再び
GPS信号を捕捉して、受信可能となった直後からDG
PS受信器2は測位データを有効と判定することがあ
り、この場合、DGPS受信器2に関する環境は、GP
S信号受信不可の環境に近い不安定な環境であるので、
DGPS受信器2の信頼性が低下しており、DGPS受
信器2による検出絶対位置Pが大きな誤差を含んでいる
可能性が高い。したがって判定を容易にするために、規
則1の後で規則5に従って、検出絶対位置Pが、推測航
法による推定誤差範囲外にあるか判定される。検出絶対
位置Pが推定誤差範囲外にある場合、DGPS受信器2
の信頼性が極めて低いと判断され、位置調整器40は、
規則1の場合と同様に、DGPS受信器2に基づく位置
推定なしの推測航法状態とされる。推定誤差範囲は、G
PS信号をロストする直前の状態における位置推定値P
0に基づいて推測航法で位置推定をしたときに、この推
測航法における位置推定に含まれると考えられる誤差を
累積計算して求められる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the determination according to Rule 5. If the judgment conditions of Rule 1 are not met,
That is, when the DGPS positioning data is determined to be invalid, the second step is to proceed to determination based on the position difference ΔP according to Rule 5. After the GPS signal is lost (lost), the GPS signal is captured again, and the DG is immediately received.
The PS receiver 2 may determine that the positioning data is valid, and in this case, the environment regarding the DGPS receiver 2 is GP.
Since it is an unstable environment close to the environment where S signals cannot be received,
The reliability of the DGPS receiver 2 is reduced, and the detected absolute position P by the DGPS receiver 2 is likely to include a large error. Therefore, in order to facilitate the determination, it is determined after Rule 1 that the detected absolute position P is outside the estimation error range by dead reckoning according to Rule 5. When the detected absolute position P is outside the estimation error range, the DGPS receiver 2
Is judged to be extremely low in reliability, the position adjuster 40
Similar to the case of Rule 1, the dead reckoning state without position estimation based on the DGPS receiver 2 is set. The estimation error range is G
Position estimation value P immediately before the PS signal is lost
When position estimation is performed by dead reckoning based on 0, the error that is considered to be included in the position estimation in this dead reckoning is cumulatively calculated and obtained.

【0070】DGPS受信器2が測位データを有効と判
定し、かつDGPS受信器2が位置推定に寄与できる程
度の信頼性を有していれば、推定誤差範囲自体が計算さ
れていないので、規則5による判定条件を満たさない。
この規則5の判定条件を満たす可能性があるのは、GP
S信号を一旦ロスト(遺失)した後、再びGPS信号を
捕捉して受信可能となり、DGPS受信器2が測位デー
タを有効と判定してから、DGPS受信器2が位置推定
に寄与できる程度の信頼性を回復するまでの間である。
If the DGPS receiver 2 determines that the positioning data is valid and the DGPS receiver 2 is reliable enough to contribute to the position estimation, the estimation error range itself has not been calculated. The judgment condition of 5 is not satisfied.
There is a possibility that the judgment conditions of Rule 5 may be met
After the S signal has been lost (lost), the GPS signal can be captured and received again, and after the DGPS receiver 2 determines that the positioning data is valid, the DGPS receiver 2 can contribute to position estimation with high reliability. Until the sex is restored.

【0071】図7に示すように、移動体20が時間t=
0でGPS信号をロストしてから経路45を辿るように
移動する場合、GPS信号が受信されない無効な状態で
は、推測航法で位置推定をする。この推測航法による位
置推定値P0は、時間tとともに誤差が大きくなるの
で、実際の位置が含まれる可能性のある推定誤差範囲、
したがって位置推定値を中心にした推定誤差範囲は、時
間経過に従って大きくなる。具体的には、時間t=t1
0における位置46での推定誤差範囲A1よりも、時間
t=t11(>t10)における位置47での推定誤差
範囲A2が大きくなり、さらに推定誤差範囲A2よりも
時間t=t12(>t11)における位置48での推定
誤差範囲A3が大きくなる。
As shown in FIG. 7, when the mobile unit 20 has time t =
When the GPS signal is lost at 0 and the vehicle travels along the route 45, the position is estimated by dead-reckoning in an invalid state where the GPS signal is not received. The position estimation value P0 based on this dead reckoning error has a large error with time t, and therefore the estimation error range in which the actual position may be included,
Therefore, the estimation error range centered on the position estimation value increases with the passage of time. Specifically, time t = t1
The estimation error range A2 at the position 47 at time t = t11 (> t10) becomes larger than the estimation error range A1 at the position 46 at 0, and further at the time t = t12 (> t11) than the estimation error range A2. The estimation error range A3 at the position 48 becomes large.

【0072】規則5では、このような推定誤差範囲より
も外側(遠い位置)に、検出絶対位置Pがあるか否か判
定される。時間t=0でGPS信号をロストし、時間t
11でGPS信号を再捕捉した状態で、DGPS受信器
2による検出絶対位置Pを中心とした所定範囲B1が、
時間t11における推定誤差範囲A2よりも外側領域に
ある場合には、DGPS受信器2による検出絶対位置P
が大きな誤差を含んでいると判断され、位置ゲインGP
を0とする。さらに時間が経過し、時間t12で、DG
PS受信器2による検出絶対位置Pを中心とした所定範
囲B2が、時間t12における推定誤差範囲A3と交わ
った場合、したがって各範囲A3,B2が共通領域を有
する場合、DGPS受信器2は位置推定に寄与できる程
度の信頼性を回復したとみなされ、規則5によるゲイン
決定から除外される。ここで所定範囲B1、B2は、D
GPS受信器2自体の外乱要因に影響されていない通常
時の精度などに基づく範囲である。
According to Rule 5, it is determined whether or not the detected absolute position P is outside (far away from) such an estimation error range. Lost GPS signal at time t = 0,
In the state where the GPS signal is re-acquired at 11, the predetermined range B1 centered on the absolute position P detected by the DGPS receiver 2 is
If it is outside the estimation error range A2 at time t11, the absolute position P detected by the DGPS receiver 2 is detected.
Is determined to include a large error, the position gain GP
Is set to 0. Further time passes, and at time t12, DG
When the predetermined range B2 centered on the absolute position P detected by the PS receiver 2 intersects with the estimation error range A3 at the time t12, and therefore each range A3, B2 has a common area, the DGPS receiver 2 estimates the position. Is considered to have been restored to a level of reliability that can contribute to the, and is excluded from the gain determination according to Rule 5. Here, the predetermined ranges B1 and B2 are D
It is a range based on the accuracy in a normal time that is not affected by the disturbance factors of the GPS receiver 2 itself.

【0073】このような規則5の判定条件を満たさなか
った場合、第3のステップとして、位置用判定値JGに
基づく、規則2〜4に従う判定に進む。規則2が満たさ
れるような、位置用判定値JGが0以上でありかつ第1
しきい値JG1未満の小さい値である場合には、組合体
と、DGPS受信器2との両方の信頼性が高いと判断さ
れ、位置調整器40が異常なし状態とされる。この場
合、組合体およびDGPS受信器2のいずれの影響が大
きくなっても、高い推定精度を確保できるけれども、本
実施の形態では、周囲の環境に影響されない組合体によ
る方位推定値θ0および検出速度Vは分散が小さく安定
しているので、組合体の影響が大きくなるようにし、位
置の推定精度をさらに高くしている。したがって異常な
し状態では、位置ゲインGPは、組合体およびDGPS
受信器2の両方が位置推定値P0に影響し、かつ組合体
による方位推定値θ0および検出速度Vが位置推定値P
0に大きく影響するように、比較的小さい第1ゲイン値
GP1とされる。
When the determination condition of rule 5 is not satisfied, the third step is to proceed to determination according to rules 2 to 4 based on the position determination value JG. The determination value JG for position is 0 or more and the first such that the rule 2 is satisfied and the first
When the value is smaller than the threshold value JG1, it is determined that the reliability of both the combination and the DGPS receiver 2 is high, and the position adjuster 40 is set to the normal state. In this case, high estimation accuracy can be ensured regardless of the influence of the combination and the DGPS receiver 2, but in the present embodiment, the estimated orientation value θ0 and the detection speed by the combination not affected by the surrounding environment. Since V has a small variance and is stable, the influence of the combination is increased and the position estimation accuracy is further increased. Therefore, in the normal state, the position gain GP is
Both of the receivers 2 influence the position estimation value P0, and the combination estimation azimuth value θ0 and the detected speed V are the position estimation value P0.
The first gain value GP1 is set to a relatively small value so as to greatly affect 0.

【0074】また、位置ゲインGPを比較的小さい値G
P1に設定することで、周囲の環境の影響による誤差が
発生したときに位置推定装置11が誤差を除去しようと
する力が弱まるので、誤差に対する位置差ΔPへの感度
が上がり、異常の検出を容易にしている。なお、DGP
S受信器2と組合体の各誤差が小さくなくても偶然同程
度となった場合にもこの状態になり得るが、各センサは
相互に異なる原理によるものなので、この状態は長く続
かず、いずれ誤差が顕在化し検出できるようになる。
Further, the position gain GP is set to a relatively small value G
Setting to P1 weakens the force with which the position estimation device 11 tries to remove the error when an error due to the influence of the surrounding environment occurs, so that the sensitivity to the position difference ΔP with respect to the error is increased and the detection of abnormality is performed. Making it easy. In addition, DGP
Even if the errors of the S receiver 2 and the combination are not so small, they may be in the same state by chance, but since each sensor is based on a principle different from each other, this state does not last long and The error becomes apparent and can be detected.

【0075】規則3が満たされるような、位置用判定値
JGが第1しきい値JG1以上でありかつ第2しきい値
JG2(>JG1)未満の中間的な値である場合には、
位置差ΔPが、組合体およびDGPS受信器2のいずれ
の原因によるものであるか判断しにくい。DGPS受信
器2は、周囲にGPS信号に対する外乱要因が存在しな
い場合には、誤差が発生したとしても環境の影響による
誤差に比べてその大きさは小さく、しかも図6に示すよ
うに短期的なものであるので、誤って組合体の影響と見
なしDGPS受信器2の推定値への影響を大きくしたと
しても、その影響は少ない。これに対して、組合体は、
誤差が発生すると位置推定値に次第に蓄積されていくの
で、誤ってDGPS受信器2の影響と見なし組合体の推
定値への影響を大きくすると、図6に示すように誤差の
蓄積が加速され推定値が真の値から外れていってしま
う。したがって、本実施の形態では、組合体が含む誤差
が大きいと判断され、位置調整器17が積分型抑制状態
とされ、積分演算して求める積分型センサである組合体
を抑制する状態である。この積分型抑制状態では、DG
PS受信器2の影響が大きくなるようにしている。した
がって位置ゲインGPは、組合体およびDGPS受信器
2の両方が位置推定値P0に影響し、かつDGPS受信
器2による検出絶対位置Pが位置推定値P0に大きく影
響するように、比較的大きな第2ゲイン値GP2(>G
P1)とされる。
When the position determination value JG is equal to or larger than the first threshold value JG1 and less than the second threshold value JG2 (> JG1) such that the rule 3 is satisfied,
It is difficult to determine whether the position difference ΔP is caused by the combination or the DGPS receiver 2. When there is no disturbance factor for the GPS signal in the surroundings, the DGPS receiver 2 is smaller in size than the error due to the influence of the environment even if an error occurs, and as shown in FIG. Therefore, even if the influence on the estimated value of the DGPS receiver 2 is erroneously regarded as the influence of the combination, the influence is small. On the other hand, the union
When an error occurs, the position estimation value is gradually accumulated. Therefore, if the influence of the DGPS receiver 2 is mistakenly considered to be large and the influence on the estimated value of the combination is increased, the accumulation of the error is accelerated and estimated as shown in FIG. The value deviates from the true value. Therefore, in the present embodiment, it is determined that the error included in the combination is large, the position adjuster 17 is in the integral suppression state, and the combination that is the integral sensor obtained by the integral calculation is suppressed. In this integral suppression state, DG
The influence of the PS receiver 2 is increased. Therefore, the position gain GP has a relatively large first value so that both the combination and the DGPS receiver 2 influence the position estimation value P0, and the detected absolute position P by the DGPS receiver 2 greatly influences the position estimation value P0. 2 Gain value GP2 (> G
P1).

【0076】規則4が満たされるような、位置用判定値
JPが第2しきい値JP2以上の大きい値である場合に
は、DGPS受信器2が外乱要因の影響を受けて位置差
ΔPが生じていると判断され、位置調整器40が差無視
状態とされる。この場合、組合体を信頼して、ほぼ組合
体だけに基づいて、方位が推定されるようにしている。
したがって差無視状態では、方位ゲインGPは、DGP
S受信器2による検出絶対位置Pが位置推定値P0にほ
とんど影響しないように、第1ゲイン値GP1よりも小
さいほぼ0に近い第3ゲイン値GP3、したがってほぼ
0に近い値とされる。
When the position determination value JP is a large value equal to or larger than the second threshold value JP2 so that the rule 4 is satisfied, the DGPS receiver 2 is affected by a disturbance factor and a position difference ΔP occurs. Therefore, the position adjuster 40 is set in the difference neglecting state. In this case, the union is relied upon so that the orientation is estimated almost exclusively based on the union.
Therefore, in the state of neglecting the difference, the azimuth gain GP is DGP.
The third gain value GP3, which is smaller than the first gain value GP1 and is close to almost zero, and is therefore a value close to almost zero so that the absolute position P detected by the S receiver 2 has little influence on the position estimation value P0.

【0077】位置調整器40は、規則1および規則5を
満たす推測航法状態と、位置信頼性判定値JPに基づい
て位置ゲインGPを決定する補正可能状態とで切換ると
ともに、補正可能状態では、図5に示す方位調整器17
の遷移と同様の遷移をする。
The position adjuster 40 switches between a dead reckoning state that satisfies the rules 1 and 5, and a correctable state in which the position gain GP is determined based on the position reliability determination value JP, and in the correctable state, Azimuth adjuster 17 shown in FIG.
The same transition as the transition of.

【0078】位置に関して非積分型センサであるDGP
S受信器2は、累積誤差を有しないので、外乱要因が存
在しない場合には、絶対位置を高精度に検出することが
できるけれども、外乱要因が存在すると、その影響を受
けて、検出される絶対位置に大きな誤差が含まれてしま
う。また位置に関して積分型センサである速度計3、地
磁気センサ4およびジャイロ5は、DGPS受信器2の
ように反射波などの影響を受けないけれども、累積誤差
などに起因して、外乱要因がない場合のDGPS受信器
2に比べて精度が低い。
DGP, a non-integral type sensor for position
Since the S receiver 2 has no accumulated error, the absolute position can be detected with high accuracy when there is no disturbance factor, but if there is a disturbance factor, the S receiver 2 is affected and detected. The absolute position contains a large error. In addition, when the velocity sensor 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5 which are integral type sensors with respect to the position are not affected by the reflected waves and the like unlike the DGPS receiver 2, there are no disturbance factors due to accumulated errors or the like. The accuracy is lower than that of the DGPS receiver 2.

【0079】この点を踏まえ、上述のようにDGPS受
信器2、速度計3、地磁気センサ4およびジャイロ5で
ある各位置関連情報取得手段の信頼性、具体的には、組
合体とDGPS受信器2とのいずれの信頼性が高いかを
判定し、組合体による方位推定値θ0および速度計3
と、検出絶対位置Pのうち、信頼性の高い方が大きく影
響を与えるように、位置推定部11によって移動体20
の位置が推定される。さらに取得位置関連情報に基づい
て信頼性が判定されるので、位置を推定しようとする環
境下において、各位置関連情報手段2〜5のうち信頼性
の高い位置関連情報手段がどれであるかを判定し、信頼
性の高い位置関連情報手段4,5に依存するように方位
を推定している。したがってリアルタイムで異常を判定
しつつ常に高い精度で方位を推定することができる。
Based on this point, as described above, the reliability of each position-related information acquisition means, which is the DGPS receiver 2, the speedometer 3, the geomagnetic sensor 4, and the gyro 5, specifically, the combination and the DGPS receiver. It is determined which of the two is more reliable, the azimuth estimation value θ0 by the combination and the speedometer 3
The position estimation unit 11 moves the moving body 20 so that the detected absolute position P has a higher reliability.
Is estimated. Further, since the reliability is determined based on the acquired position-related information, it is possible to determine which of the position-related information units 2 to 5 is highly reliable among the position-related information units 2 to 5 in the environment where the position is to be estimated. The azimuth is estimated so as to depend on the highly reliable position-related information means 4 and 5. Therefore, it is possible to always estimate the azimuth with high accuracy while determining the abnormality in real time.

【0080】さらに各位置関連情報手段2〜5の信頼性
は、位置用判定値JPに基づいて判定されるので、移動
体20の速度の影響をなくし、安定した信頼性の判定が
可能となる。
Further, since the reliability of each of the position-related information means 2 to 5 is judged based on the position judgment value JP, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body 20 and to make a stable judgment of reliability. .

【0081】図8は、位置推定装置1による方位の推定
結果を示すグラフである。また図9は、図8のセクショ
ンS9を拡大して示すグラフである。図8および図9
で、横軸は時間であり、縦軸は方位である。図8および
図9は、移動体が長方形の周回経路を、四周した場合の
方位を示している。図8から明らかなように、破線51
で示されるジャイロ5よる方位は、周回を重ねる毎に誤
差が累積し、また図9から明らかなように、実線50で
示される地磁気センサ4の検出方位は、外乱要因がある
場所で誤差を含んでいる。これに対して一点鎖線52で
示される位置推定装置1、具体的にはこれに含まれる方
位推定装置7による方位推定値θ0は、周回を重ねても
誤差の累積がなく、かつ外乱要因に影響されることな
く、高精度であることが確認できる。
FIG. 8 is a graph showing the direction estimation result by the position estimation device 1. Further, FIG. 9 is a graph showing the section S9 of FIG. 8 in an enlarged manner. 8 and 9
The horizontal axis represents time and the vertical axis represents azimuth. FIG. 8 and FIG. 9 show the azimuths when the moving body makes four rounds of a rectangular circulating path. As is clear from FIG. 8, the broken line 51
In the azimuth indicated by the gyro 5, the error accumulates each time the orbit is repeated, and as is clear from FIG. 9, the detected azimuth of the geomagnetic sensor 4 indicated by the solid line 50 includes an error in the place where the disturbance factor is present. I'm out. On the other hand, the position estimation device 1 indicated by the alternate long and short dash line 52, specifically the direction estimation value θ0 by the direction estimation device 7 included therein, has no accumulated error even when the orbit is repeated, and influences the disturbance factor. It can be confirmed that the accuracy is high.

【0082】図10は位置推定装置1による位置の推定
結果を示すグラフであって、横軸は、所定の第1方向の
位置Eであり、縦軸は第1方向に垂直な第2方向の位置
Fである。図11は図10の位置の推定結果を進行方向
および横方向に変換して示すグラフであって、横軸は経
路(進行方向)に沿う位置Kであり、縦軸は横方向に沿
う位置Lである。図12は図10の位置の推定における
地磁気センサ4による検出方位θを示すグラフであっ
て、横軸が時間であり、縦軸が方位である。図13は図
10の位置の推定におけるDGPS受信器2による検出
絶対位置Pと位置推定値P0の差を示すグラフであっ
て、横軸は時間であり、縦軸は位置の差である。図14
は図10の位置の推定におけるDGPS受信器による検
出絶対位置Pの緯度成分である検出緯度xと位置推定値
P0の緯度成分x0とを示すグラフであって、横軸は時
間であり、縦軸は緯度線に沿う位置xmである。ここで
図10〜図14における位置は、経度および緯度ではな
く、所定の位置からの距離に換算して示す。
FIG. 10 is a graph showing the position estimation result by the position estimating device 1, where the horizontal axis is the position E in the predetermined first direction, and the vertical axis is the second direction perpendicular to the first direction. Position F. 11 is a graph showing the position estimation result of FIG. 10 converted into the traveling direction and the lateral direction, where the horizontal axis is the position K along the route (traveling direction), and the vertical axis is the position L along the horizontal direction. Is. FIG. 12 is a graph showing the detected azimuth θ by the geomagnetic sensor 4 in the position estimation of FIG. 10, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents azimuth. FIG. 13 is a graph showing a difference between the absolute position P detected by the DGPS receiver 2 and the position estimation value P0 in the position estimation of FIG. 10, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the position difference. 14
Is a graph showing the detected latitude x which is the latitude component of the absolute position P detected by the DGPS receiver in the position estimation of FIG. 10 and the latitude component x0 of the position estimation value P0, where the horizontal axis is the time and the vertical axis is Is the position xm along the latitude line. Here, the positions in FIGS. 10 to 14 are shown in terms of the distance from a predetermined position, not the longitude and the latitude.

【0083】図10〜図14は、移動体が所定の一定速
度、具体的には約5km/hで建物60に沿って、ほぼ
南北に延びる直線状の移動経路を、南の方向に向かって
移動したときの位置推定の結果である。移動経路に沿っ
て、外乱要因によるGPS信号遮断領域61および磁場
異常領域62が存在している。
In FIGS. 10 to 14, the moving body travels toward the south along a straight moving path extending substantially north and south along the building 60 at a predetermined constant speed, specifically about 5 km / h. It is the result of position estimation when moving. A GPS signal cutoff region 61 and a magnetic field abnormal region 62 due to a disturbance factor exist along the movement route.

【0084】図10および図11に実線65で示される
ように、また図13に経度線成分を実線66でかつ緯度
成分を一点鎖線67で示すように、DGPS受信器2に
よる検出位置は、信号遮断領域61の影響を受けている
ことが確認される。また図12に実線70で示すよう
に、地磁気センサ4が磁場異常領域62の影響を受け、
さらに誤差が累積して、図10および図11に破線70
で示されるように、推測航法のみよる位置が経路から遠
ざかることが確認される。
As shown by the solid line 65 in FIGS. 10 and 11, and the longitude line component by the solid line 66 and the latitude component by the alternate long and short dash line 67 in FIG. 13, the detected position by the DGPS receiver 2 is It is confirmed that the blocking area 61 is affected. Further, as indicated by the solid line 70 in FIG. 12, the geomagnetic sensor 4 is affected by the magnetic field abnormal region 62,
Further, the error accumulates, and the broken line 70 in FIGS.
As shown by, it is confirmed that the position based only on dead reckoning moves away from the route.

【0085】このようにDGPS受信器2による位置お
よび組合体による推測航法による位置が、実際の位置と
異なっても、図10および図11に一点鎖線で示すよう
に、一点鎖線67で示す位置推定装置1による位置推定
値は、外乱要因に影響されることなく、高精度であるこ
とが確認できる。また図14からも、実線77で示され
る位置推定装置1による位置推定値は、破線76で示さ
れるGDPS受信器2による位置に影響を受けることな
く、特にDGPS信号の再捕捉直後Tの影響を受けるこ
となく、高精度であることが確認される。
Thus, even if the position by the DGPS receiver 2 and the position by dead reckoning by the combination are different from the actual position, the position estimation indicated by the alternate long and short dashed line 67 as indicated by the alternate long and short dashed line in FIGS. 10 and 11. It can be confirmed that the position estimation value by the device 1 is highly accurate without being affected by the disturbance factor. Also from FIG. 14, the position estimation value by the position estimation device 1 shown by the solid line 77 is not affected by the position by the GDPS receiver 2 shown by the broken line 76, and particularly the influence immediately after the re-acquisition of the DGPS signal is shown. It is confirmed to be highly accurate without receiving.

【0086】上述の実施の形態は、本発明の例に過ぎ
ず、構成を変更することができる。たとえば方位を推定
するにあたって、地磁気センサ4に代えて、絶対方位が
得られる他のセンサを用いてもよく、たとえばDGPS
受信器2による検出方位を用いるようにしてもよい。具
体例を挙げて述べると、図15(1)に示すように、通
過した2地点Pa,Pb位置(Xa,Ya;Xb,Y
b)から方位を演算するようにしてもよいし、また図1
5(2)に示すように移動体20に2つのGPSアンテ
ナ90,91を設け、各GPSアンテナ90,91で受
信したデータから方位を演算するようにしてもよい。ま
た移動体20の速度を求める手段として、上述のような
速度計3に代えて、たとえば慣性センサによって実現さ
れる加速度検出器で移動体20の加速度を検出し、この
加速度を積分演算して速度を求める手段を設けるように
してもよい。また位置検出手段は、DGPS受信器2に
代えて、他の方式のGPS受信器を用いるようにしても
よい。また絶対方位および絶対位置で推定する必要はな
く、相対方位および相対位置を推定する構成であっても
よい。また方位推定装置7は、位置・方位計算部6を含
むと上述したけれども、方位推定装置7では、少なくと
も方位推定部10を有していればよい。
The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed. For example, in estimating the azimuth, instead of the geomagnetic sensor 4, another sensor that can obtain the absolute azimuth may be used.
The direction detected by the receiver 2 may be used. To give a specific example, as shown in FIG. 15A, the two passing points Pa and Pb positions (Xa, Ya; Xb, Y) are passed.
The direction may be calculated from b), and FIG.
As shown in FIG. 5 (2), the mobile body 20 may be provided with two GPS antennas 90 and 91, and the azimuth may be calculated from the data received by the GPS antennas 90 and 91. Further, as means for obtaining the speed of the moving body 20, instead of the speedometer 3 as described above, the acceleration of the moving body 20 is detected by an acceleration detector realized by, for example, an inertial sensor, and this acceleration is integrated to calculate the speed. You may make it provide the means to request | require. Further, the position detecting means may use a GPS receiver of another system instead of the DGPS receiver 2. Further, it is not necessary to estimate the absolute azimuth and the absolute position, and the relative azimuth and the relative position may be estimated. Although the azimuth estimation apparatus 7 has been described above as including the position / azimuth calculation section 6, the azimuth estimation apparatus 7 only needs to include at least the azimuth estimation section 10.

【0087】また移動体は、上記例示以外であってもよ
く、たとえば2次元的に移動する移動体としては、船舶
であってもよい。また必ずしも2次元的に移動する移動
体でなくてもよく、3次元的に移動する移動体、たとえ
ば飛行船などであってもよい。
Further, the moving body may be other than those exemplified above, and for example, the moving body moving two-dimensionally may be a ship. Further, the moving body is not necessarily a two-dimensional moving body, but may be a three-dimensional moving body such as an airship.

【0088】[0088]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、方位を
推定しようとする環境下において、各方位関連情報手段
のうち信頼性の高い方位関連情報手段を判定し、信頼性
の高い方位関連情報手段に依存するように方位を推定し
ているので、リアルタイムで異常を判定しつつ常に高い
精度で位置を推定することができる。また各方位関連情
報手段の信頼性の判定にあたって、移動体の速度の影響
をなくし、安定した信頼性の判定が可能となる。したが
って移動体の速度に影響されることなく、さらに高い精
度で方位を推定することができる。さらに信頼性の判定
をして、3つの状態に分類し、各状態に適したゲインに
調整することで、高い精度で方位を推定することができ
る。
According to the present invention as set forth in claim 1, in an environment where an azimuth is to be estimated, a highly reliable azimuth related information means of each azimuth related information means is determined, and a highly reliable azimuth is obtained. Since the azimuth is estimated depending on the related information means, it is possible to always estimate the position with high accuracy while determining the abnormality in real time. Further, in determining the reliability of each azimuth-related information means, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body and to perform stable reliability determination. Therefore, the direction can be estimated with higher accuracy without being affected by the speed of the moving body. Furthermore, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, it is possible to estimate the azimuth with high accuracy.

【0089】 請求項2記載の本発明によれば、方位を
推定しようとする環境下において、各方位関連情報手段
のうち信頼性の高い方位関連情報手段を判定し、信頼性
の高い方位関連情報手段に依存するように方位を推定し
ているので、リアルタイムで異常を判定しつつ常に高い
精度で位置を推定することができる。また各方位関連情
報手段の信頼性の判定にあたって、移動体の速度の影響
をなくし、安定した信頼性の判定が可能となる。したが
って移動体の速度に影響されることなく、さらに高い精
度で方位を推定することができる。さらに信頼性の判定
をして、3つの状態に分類し、各状態に適したゲインに
調整することで、高い精度で方位を推定することができ
る。
According to the present invention as set forth in claim 2, in the environment where the azimuth is to be estimated, the highly reliable azimuth related information means of the respective azimuth related information means is determined, and the highly reliable azimuth related information is obtained. Since the azimuth is estimated depending on the means, the position can always be estimated with high accuracy while determining the abnormality in real time. Further, in determining the reliability of each azimuth-related information means, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body and to perform stable reliability determination. Therefore, the direction can be estimated with higher accuracy without being affected by the speed of the moving body. Furthermore, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, it is possible to estimate the azimuth with high accuracy.

【0090】 請求項3記載の本発明によれば、位置を
推定しようとする環境下において、各位置関連情報手段
のうち信頼性の高い位置関連情報手段を判定し、信頼性
の高い位置関連情報手段に依存するように位置を推定し
ているので、リアルタイムで異常を判定しつつ常に高い
精度で位置を推定することができる。また各位置関連情
報手段の信頼性の判定にあたって、移動体の速度の影響
をなくし、安定した信頼性の判定が可能となる。したが
って移動体の速度に影響されることなく、さらに高い精
度で位置を推定することができる。さらに信頼性の判定
をして、3つの状態に分類し、各状態に適したゲインに
調整することで、高い精度で位置を推定することができ
る。
According to the third aspect of the present invention, in the environment where the position is to be estimated, the highly reliable position-related information means of each position-related information means is determined, and the highly reliable position-related information is determined. Since the position is estimated depending on the means, it is possible to always estimate the position with high accuracy while determining the abnormality in real time. Further, in determining the reliability of each position-related information means, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body and to perform stable reliability determination. Therefore, the position can be estimated with higher accuracy without being affected by the speed of the moving body. Further, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, the position can be estimated with high accuracy.

【0091】 請求項4記載の本発明によれば、位置を
推定しようとする環境下において、各位置関連情報手段
のうち信頼性の高い位置関連情報手段を判定し、信頼性
の高い位置関連情報手段に依存するように位置を推定し
ているので、リアルタイムで異常を判定しつつ常に高い
精度で位置を推定することができる。また各位置関連情
報手段の信頼性の判定にあたって、移動体の速度の影響
をなくし、安定した信頼性の判定が可能となる。したが
って移動体の速度に影響されることなく、さらに高い精
度で位置を推定することができる。さらに信頼性の判定
をして、3つの状態に分類し、各状態に適したゲインに
調整することで、高い精度で位置を推定することができ
る。
According to the present invention described in claim 4, in the environment where the position is to be estimated, the highly reliable position-related information means of each position-related information means is determined, and the highly reliable position-related information is determined. Since the position is estimated depending on the means, it is possible to always estimate the position with high accuracy while determining the abnormality in real time. Further, in determining the reliability of each position-related information means, it is possible to eliminate the influence of the speed of the moving body and to perform stable reliability determination. Therefore, the position can be estimated with higher accuracy without being affected by the speed of the moving body. Further, by determining the reliability, classifying into three states, and adjusting to a gain suitable for each state, the position can be estimated with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態の移動体の位置推定装置
1の概略的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a moving body position estimation device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】位置推定装置1の具体的構成を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a position estimation device 1.

【図3】各方位関連情報手段4,5の信頼性判定におけ
る速度の影響を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of speed in the reliability determination of each azimuth related information means 4 and 5.

【図4】方位ゲインGθを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an azimuth gain Gθ.

【図5】方位調整器17の状態遷移を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state transition of the azimuth adjuster 17.

【図6】規則5に従う判定を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the determination according to rule 5;

【図7】積分型センサと非積分型センサの性質の差異を
示すための図である。
FIG. 7 is a diagram showing a difference in property between an integrating sensor and a non-integrating sensor.

【図8】位置推定装置1による方位の推定結果を示すグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing an estimation result of an azimuth by the position estimation device 1.

【図9】図8のセクションS9を拡大して示すグラフで
ある。
9 is an enlarged graph showing a section S9 of FIG.

【図10】位置推定装置1による位置の推定結果を示す
グラフである。
FIG. 10 is a graph showing a position estimation result by the position estimation device 1.

【図11】図10の位置の推定結果を進行方向および横
方向に変換して示すグラフである。
11 is a graph showing the position estimation result of FIG. 10 converted into a traveling direction and a lateral direction.

【図12】図10の位置の推定における地磁気センサ4
による検出方位θを示すグラフである。
FIG. 12 is a geomagnetic sensor 4 for position estimation in FIG.
7 is a graph showing a detection azimuth θ according to FIG.

【図13】図10の位置の推定におけるDGPS受信器
2による検出絶対位置Pと位置推定値P0の差を示すグ
ラフである。
13 is a graph showing the difference between the absolute position P detected by the DGPS receiver 2 and the position estimation value P0 in the position estimation of FIG.

【図14】図10の位置の推定におけるDGPS受信器
による位置Pの経度成分xと位置推定値P0の経度成分
x0とを示すグラフである。
14 is a graph showing a longitude component x of a position P and a longitude component x0 of a position estimated value P0 by the DGPS receiver in the position estimation of FIG.

【図15】本発明の実施の他形態で用いることができる
方位を検出するための他の手段を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another means for detecting a direction that can be used in another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位置推定装置 2 DGPS受信器 3 速度計 4 地磁気センサ 5 ジャイロ 6 位置・方位計算部 7 方位推定装置 10 方位推定部 11 位置推定部 13 方位角速度減算器 14 方位角速度積分器 15 方位減算器 16 方位信頼性判定器 17 方位調整器 20 移動体 35 速度成分演算器 36 速度減算器 37 速度積分器 38 位置減算器 39 位置信頼性判定器 40 位置調整器 1 Position estimation device 2D GPS receiver 3 speedometer 4 Geomagnetic sensor 5 gyro 6 Position / azimuth calculator 7 Direction estimation device 10 Direction estimation unit 11 Position estimation unit 13 Azimuth angular velocity subtractor 14 Azimuth and angular velocity integrator 15 Direction subtractor 16 Directional reliability judgment device 17 Direction adjuster 20 moving bodies 35 Velocity component calculator 36 speed subtractor 37 Velocity integrator 38 Position subtractor 39 Position reliability determiner 40 position adjuster

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−221813(JP,A) 特開 昭60−122311(JP,A) 特開 平5−34157(JP,A) 特開 平6−288776(JP,A) 特開 平5−79849(JP,A) 特開 平8−334348(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 17/00 - 17/38 G01C 19/00 - 19/72 G01S 5/00 - 5/14 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-221813 (JP, A) JP-A-60-122311 (JP, A) JP-A-5-34157 (JP, A) JP-A-6- 288776 (JP, A) JP-A-5-79849 (JP, A) JP-A-8-334348 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 17/00-17 / 38 G01C 19/00-19/72 G01S 5/00-5/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)移動体の方位の時間変化率である
方位角速度を検出する第1の方位関連情報手段と、 (b)移動体の絶対方位を検出する第2の方位関連情報
手段と、 (c)第1の方位関連情報手段によって検出される検出
方位角速度を、第2の方位関連情報手段によって検出さ
れる検出絶対方位に基づく方位用補正値によって補正し
て演算方位角速度を求め、この演算方位角速度を積分し
て移動体の絶対方位を表す方位推定値を求める方位推定
演算手段であって、 方位推定値と検出絶対方位との差である方位差を移動体
の速度によって除算して方位用判定値を求め、この方位
用判定値が、小さい値の範囲、大きい値の範囲およびこ
れらの範囲の間の中間的な値の範囲のいずれの範囲にあ
るかを判定し、方位用判定値が小さい値の範囲にある場
合、方位用補正値を小さくし、方位用判定値が中間的な
値の範囲にある場合、方位用補正値を大きくし、方位用
判定値が大きい値の範囲にある場合、方位用補正値を方
位用判定値が小さい値の範囲にある場合の方位用補正値
よりもさらに小さくする方位推定演算手段とを含むこと
を特徴とする移動体の方位推定装置。
1. A first azimuth related information means for detecting (a) an azimuth angular velocity which is a temporal change rate of the azimuth of a moving body, and (b) a second azimuth related information means for detecting an absolute azimuth of the moving body. (C) The detected azimuth angular velocity detected by the first azimuth related information means is corrected by the azimuth correction value based on the detected absolute azimuth detected by the second azimuth related information means to obtain the calculated azimuth angular velocity. , Which is an azimuth estimation calculation unit that integrates the calculated azimuth angular velocity to obtain an azimuth estimated value representing the absolute azimuth of the moving body, and divides the azimuth difference, which is the difference between the azimuth estimated value and the detected absolute azimuth, by the speed of the moving body. To determine the azimuth determination value, determine whether the azimuth determination value is in the range of small values, the range of large values, or the range of intermediate values between these ranges. For the range of small judgment values In some cases, the azimuth correction value is decreased, when the azimuth judgment value is in an intermediate value range, the azimuth correction value is increased, and when the azimuth judgment value is in a large value range, the azimuth correction is performed. An azimuth estimating device for a mobile body, comprising: an azimuth estimating calculation means for making the value smaller than the azimuth correction value when the azimuth judgment value is in a small range.
【請求項2】 (a)移動体の方位の時間変化率である
方位角速度を検出する第1の方位関連情報手段と、 (b)移動体の絶対方位を検出する第2の方位関連情報
手段と、 (c)移動体の絶対方位を表す方位推定値を求める方位
推定演算手段であって、 (c1)第1の方位関連情報手段によって検出される検
出方位角速度から、方位用補正値を減算して演算方位角
速度を求める方位角速度減算部と、 (c2)方位角速度減算部によって求められる演算方位
角速度を積分して、方位推定値を求める積分部と、 (c3)積分部によって求められる方位推定値と、第2
の方位関連情報手段によって検出される検出絶対方位と
の差である方位差を求める方位減算部と、 (c3)方位減算部によって求められる方位差と方位ゲ
インとに基づいて、方位角速度演算部に与えられる方位
用補正値を求める方位調整部と、 (c4)方位減算部によって求められる方位差を移動体
の速度によって除算して方位用判定値を求め、 方位用判定値が0以上かつ予め定める第1しきい値未満
の場合、第1および第2の方位関連情報取得手段の信頼
性が共に高いと判定して、検出方位角速度および検出絶
対方位が方位推定値に共に影響し、かつ検出方位角速度
が検出絶対方位より方位推定値に大きく影響する第1ゲ
イン値を、方位調整部に与えられる方位ゲインとして設
定し、 方位用判定値が第1しきい値以上かつ第1しきい値より
大きい第2しきい値未満の場合、第2の方位関連情報手
段の信頼性が第1の方位関連情報手段より高いと判定し
て、検出方位角速度および検出絶対方位が方位推定値に
共に影響し、かつ検出絶対方位が検出方位角速度より方
位推定値に大きく影響する第1ゲイン値より大きい第2
ゲイン値を、方位調整部に与えられる方位ゲインとして
設定し、 方位用判定値が第2しきい値以上の場合、第1の方位関
連情報手段の信頼性が第2の方位関連情報手段より高い
と判定して、検出絶対方位が方位推定値に影響しないま
たはほとんど影響しないように、第1ゲイン値より小さ
い第3ゲイン値以下のゲイン値を、方位調整部に与えら
れる方位ゲインとして設定する方位信頼性判定部とを有
する方位推定演算部とを含むことを特徴とする移動体の
方位推定装置。
2. A first azimuth related information means for detecting (a) an azimuth angular velocity which is a temporal change rate of the azimuth of a moving body, and (b) a second azimuth related information means for detecting an absolute azimuth of the moving body. And (c) azimuth estimation calculation means for obtaining a azimuth estimation value representing the absolute azimuth of the moving body, and (c1) subtracting the azimuth correction value from the detected azimuth angular velocity detected by the first azimuth related information means. An azimuth angular velocity subtraction unit that calculates the calculated azimuth angular velocity, (c2) an integration unit that integrates the calculated azimuth angular velocity calculated by the azimuth angular velocity subtraction unit to obtain a azimuth estimated value, and (c3) azimuth estimation calculated by the integration unit. Value and second
Based on the azimuth difference and the azimuth gain obtained by the azimuth subtraction unit (c3), the azimuth angular velocity calculation unit is provided to the azimuth angular velocity calculation unit. An azimuth adjustment unit that obtains a given azimuth correction value, and (c4) obtains an azimuth determination value by dividing the azimuth difference obtained by the azimuth subtraction unit by the speed of the moving body, and the azimuth determination value is 0 or more and is determined in advance. When it is less than the first threshold value, it is determined that the reliability of both the first and second azimuth related information acquisition means is high, and the detected azimuth angular velocity and the detected absolute azimuth both influence the estimated azimuth value and the detected azimuth. The first gain value that the angular velocity has a greater effect on the estimated bearing value than the detected absolute bearing is set as the bearing gain given to the bearing adjustment unit, and the bearing determination value is equal to or greater than the first threshold value and equal to or greater than the first threshold value. If it is less than the second threshold, which is larger than the first threshold, it is determined that the reliability of the second azimuth related information means is higher than that of the first azimuth related information means, and the detected azimuth angular velocity and the detected absolute azimuth both influence the estimated azimuth value. And the detected absolute azimuth is larger than the first gain value that has a greater influence on the azimuth estimated value than the detected azimuth angular velocity.
The gain value is set as the azimuth gain given to the azimuth adjusting unit, and when the azimuth judgment value is equal to or greater than the second threshold value, the reliability of the first azimuth related information unit is higher than that of the second azimuth related information unit. The azimuth to be set as the azimuth gain given to the azimuth adjusting unit so that the detected absolute azimuth has no or little influence on the azimuth estimated value. An azimuth estimation apparatus for a mobile body, comprising: an azimuth estimation calculation section having a reliability determination section.
【請求項3】 (a)移動体の速度を検出する第1の位
置関連情報手段と、 (b)移動体の絶対位置を検出する第2の位置関連情報
手段と、 (c)第1の位置関連情報手段によって検出される検出
位置を、第2の位置関連情報手段によって検出される検
出絶対位置に基づく位置用補正値によって補正して演算
速度を求め、この演算速度を積分して移動体の絶対位置
を表す位置推定値を求める位置推定演算手段であって、 位置推定値と検出絶対位置との差である位置差を移動体
の速度によって除算して位置用判定値を求め、この位置
用判定値が、小さい値の範囲、大きい値の範囲およびこ
れらの範囲の間の中間的な値の範囲のいずれの範囲にあ
るかを判定し、位置用判定値が小さい値の範囲にある場
合、位置用補正値を小さくし、位置用判定値が中間的な
値の範囲にある場合、位置用補正値を大きくし、位置用
判定値が大きい値の範囲にある場合、位置用補正値を位
置用判定値が小さい値の範囲にある場合の位置用補正値
よりもさらに小さくする位置推定演算手段とを含むこと
を特徴とする移動体の位置推定装置。
3. A first position-related information means for detecting the speed of the moving body, a second position-related information means for detecting the absolute position of the moving body, and a first position-related information means. The detected position detected by the position-related information means is corrected by a position correction value based on the detected absolute position detected by the second position-related information means to obtain a calculated speed, and the calculated speed is integrated to obtain a moving body. Position estimation calculation means for obtaining a position estimation value representing the absolute position of the position estimation value by dividing the position difference, which is the difference between the position estimation value and the detected absolute position, by the speed of the moving body. If the position determination value is in the small value range, it is determined whether the position determination value is in the small value range, the large value range, or an intermediate value range between these ranges. , Decrease the position correction value and change the position judgment value Is in an intermediate value range, the position correction value is increased, and the position determination value is in a large value range, the position correction value is in a small value range. A position estimation device for a mobile body, comprising: a position estimation calculation means for making the value smaller than the position correction value.
【請求項4】 (a)移動体の速度を検出する第1の位
置関連情報手段と、 (b)移動体の絶対位置を検出する第2の位置関連情報
手段と、 (c)移動体の絶対位置を表す位置推定値を求める位置
推定演算手段であって、 (c1)第1の位置関連情報手段によって検出される検
出速度から、位置用補正値を減算して演算速度を求める
速度減算部と、 (c2)速度減算部によって求められる演算速度を積分
して、位置推定値を求める積分部と、 (c3)積分部によって求められる位置推定値と、第2
の位置関連情報手段によって検出される検出絶対位置と
の差である位置差を求める位置減算部と、 (c3)位置減算部によって求められる位置差と位置ゲ
インとに基づいて、速度演算部に与えられる位置用補正
値を求める位置調整部と、 (c4)位置減算部によって求められる位置差を移動体
の速度によって除算して位置用判定値を求め、 位置用判定値が0以上かつ予め定める第1しきい値未満
の場合、第1および第2の位置関連情報取得手段の信頼
性が共に高いと判定して、検出速度および検出絶対位置
が位置推定値に共に影響し、かつ検出速度が検出絶対位
置より位置推定値に大きく影響する第1ゲイン値を、位
置調整部に与えられる位置ゲインとして設定し、 位置用判定値が第1しきい値以上かつ第1しきい値より
大きい第2しきい値未満の場合、第2の位置関連情報手
段の信頼性が第1の位置関連情報手段より高いと判定し
て、検出速度および検出絶対位置が位置推定値に共に影
響し、かつ検出絶対位置が検出速度より位置推定値に大
きく影響する第1ゲイン値より大きい第2ゲイン値を、
位置調整部に与えられる位置ゲインとして設定し、 位置用判定値が第2しきい値以上の場合、第1の位置関
連情報手段の信頼性が第2の位置関連情報手段より高い
と判定して、検出絶対位置が位置推定値に影響しないま
たはほとんど影響しないように、第1ゲイン値より小さ
い第3ゲイン値以下のゲイン値を、位置調整部に与えら
れる位置ゲインとして設定する位置信頼性判定部とを有
する位置推定演算部とを含むことを特徴とする移動体の
位置推定装置。
4. (a) first position-related information means for detecting the speed of the moving body, (b) second position-related information means for detecting the absolute position of the moving body, and (c) of the moving body. A position estimation calculation means for obtaining a position estimation value representing an absolute position, comprising: (c1) a speed subtraction section for obtaining a calculation speed by subtracting a position correction value from the detected speed detected by the first position-related information means. And (c2) an integrating unit that obtains a position estimated value by integrating the calculated velocity obtained by the velocity subtracting unit, and (c3) a position estimated value obtained by the integrating unit;
A position subtraction unit for obtaining a position difference which is a difference from the detected absolute position detected by the position-related information means, and (c3) a position difference given to the speed calculation unit based on the position difference and the position gain obtained by the position subtraction unit. A position adjustment unit that obtains a position correction value that is obtained, and (c4) obtain a position determination value by dividing the position difference obtained by the position subtraction unit by the speed of the moving body. When it is less than 1 threshold value, it is determined that the reliability of the first and second position-related information acquisition means is both high, and the detected speed and the detected absolute position both influence the position estimation value, and the detected speed is detected. The first gain value, which has a greater effect on the position estimation value than the absolute position, is set as the position gain given to the position adjusting unit, and the second judgment value for position is greater than or equal to the first threshold value and greater than the first threshold value. Kii When it is less than the value, it is determined that the reliability of the second position-related information means is higher than that of the first position-related information means, and the detected speed and the detected absolute position both influence the position estimated value, and the detected absolute position is The second gain value, which is larger than the first gain value and has a greater effect on the position estimation value than the detected speed,
It is set as the position gain given to the position adjusting unit, and when the position determination value is equal to or higher than the second threshold value, it is determined that the reliability of the first position related information means is higher than that of the second position related information means. A position reliability determination unit that sets a gain value smaller than a first gain value and equal to or less than a third gain value as a position gain given to the position adjustment unit so that the detected absolute position has little or no influence on the position estimated value. And a position estimation calculation unit having:
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