JP4644019B2

JP4644019B2 - 車両走行検証システム、車両走行検証方法及びプログラム

Info

Publication number: JP4644019B2
Application number: JP2005103951A
Authority: JP
Inventors: 憲司寺田; 大祐丸尾
Original assignee: Pasco Corp
Current assignee: Pasco Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284338A

Description

本発明は、ＧＰＳ信号を使用して走行軌跡を求めることができる車両の走行データを検証するための車両走行検証システム、車両走行検証方法及びプログラムに関する。

従来より、廃棄物運搬車両の走行経路を監視し、不法投棄等を発見または防止するためのシステムが提案されている。

例えば、下記特許文献１、特許文献２には、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）衛星から送信される観測データ（ＧＰＳ衛星番号、仰角、方位角等；以後ＧＰＳ衛星観測データと呼ぶ）を元に算出した座標情報を使用して廃棄物運搬車両の走行経路を監視するシステムが開示されている。
特開平１１−３３４８０６号公報特開２００３−４４５７６号公報

しかし、上記従来の技術においては、廃棄物運搬車両の走行経路の監視に使用するＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星観測データが捏造されてしまうと、車両の走行経路の正当性を正しく判定できなくなるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ＧＰＳ衛星観測データの捏造自体を検出できる車両走行検証システム、車両走行検証方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証システムであって、車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得するデータ取得手段と、前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出するＧＰＳ衛星抽出手段と、前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用することができたかを逆演算するＧＰＳ衛星演算手段と、前記ＧＰＳ衛星抽出手段が抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記ＧＰＳ衛星演算手段が逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較する比較手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、上記比較手段は、前記ＧＰＳ衛星抽出手段が抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記ＧＰＳ衛星演算手段が逆算したＧＰＳ衛星の番号とが全て一致するときに、データ不正警告信号を出力することを特徴とする。

また、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証システムであって、車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得するデータ取得手段と、前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出する仰角データ抽出手段と、前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定する仰角データ判定手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、上記仰角データ判定手段は、前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれていない場合に、データ不正警告信号を出力することを特徴とする。

また、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証方法であって、車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得するステップと、前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出するステップと、前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用する必要があったかを逆演算するステップと、前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較するステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証方法であって、車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得するステップと、前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出するステップと、前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定するステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証プログラムであって、車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得し、前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出し、前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用する必要があったかを逆演算し、前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明は、ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証プログラムであって、車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得し、前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出し、前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、本発明にかかる車両走行検証システムの構成例のブロック図が示される。図１において、車両走行検証システムは、入力部１０、ＧＰＳ衛星抽出部１２、ＧＰＳ衛星演算部１４、比較部１６、仰角データ抽出部１８、仰角データ判定部２０、出力制御部２２、ディスプレイ２４、プリンタ２６及び記憶部２８を含んで構成されている。

入力部１０は、ＧＰＳ受信機を載置し、走行データの検証対象となる車両から、走行軌跡のデータ及び／または走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データを取得する機能を有する。この入力部１０は、適宜なディスクドライブ、通信コネクタ、キーボード等を備え、データ記憶用ディスクその他の記憶媒体またはキーボード等を介して走行軌跡またはＧＰＳ衛星観測データを取得できるように構成されている。また、通信コネクタを介してインターネットやＬＡＮ（構内通信網）等のネットワークにより走行軌跡またはＧＰＳ衛星観測データを取得する構成としてもよい。この入力部１０が、本発明のデータ取得手段として機能する。

ＧＰＳ衛星抽出部１２は、入力部１０が対象車両から取得した走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データから、ＧＰＳ受信機が対象車両の走行軌跡を算出するのに使用したＧＰＳ衛星の番号を抽出する。すなわち、ＧＰＳ受信機は対象車両の走行軌跡を求めるためのデータとして、各地点で電波の受信が可能なＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星観測データを受信するが、このＧＰＳ衛星観測データにはＧＰＳ衛星番号も含まれている。そこで、ＧＰＳ衛星抽出部１２を、ＧＰＳ衛星観測データに含まれるＧＰＳ衛星番号を抽出できるように構成することにより、走行軌跡を求めるために使用したＧＰＳ衛星観測データからＧＰＳ衛星番号を抽出することができる。

ＧＰＳ衛星演算部１４は、入力部１０が対象車両から取得した走行軌跡のデータに基づき、対象車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用することができたかを逆演算して、使用することができたＧＰＳ衛星の番号を求める。上記走行軌跡のデータには、対象車両が走行した経路の緯度、経度、高度、測位時刻等が含まれている。そこで、上記逆演算としては、例えば高精度３次元デジタル地図とＧＩＳ（地理情報システム）ソフトウェアとを使用し、上記対象車両の走行軌跡のデータから走行軌跡上の各地点における測位時刻での上空視界（上空の障害物情報）を取得し、測位時刻における上空の見通し可能領域に位置するＧＰＳ衛星をその運行データから求める等の方法がある。このような逆演算により求めたＧＰＳ衛星は、ＧＰＳ受信機が直接波を受信可能な衛星であり、マルチパスにより受信されるＧＰＳ衛星は含まれていない。

比較部１６は、ＧＰＳ衛星抽出部１２が抽出したＧＰＳ衛星の番号とＧＰＳ衛星演算部１４が上記逆演算により求めたＧＰＳ衛星の番号とを比較し、これらの全てのＧＰＳ衛星番号が一致するときに、車両の走行データに捏造の可能性があることを示すデータ不正警告信号を出力する。この判定方法の詳細については後述する。

仰角データ抽出部１８は、走行データの検証対象となる車両から受け取ったＧＰＳ衛星観測データから、ＧＰＳ衛星観測データを送信したＧＰＳ衛星の仰角データを抽出する。

仰角データ判定部２０は、仰角データ抽出部１８が抽出した仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定し、所定の閾値より小さい仰角が含まれていない場合に、車両の走行データに捏造の可能性があることを示すデータ不正警告信号を出力する。この判定方法の詳細については後述する。

出力制御部２２は、上記対象車両から取得した走行軌跡のデータ、ＧＰＳ衛星観測データ、不正警告等をディスプレイ２４に表示し、及びプリンタ２６からプリントアウトする処理を制御する。

記憶部２８は、例えばＣＰＵの作業用のＲＡＭ、不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリ、磁気記憶媒体等で構成されており、対象車両の走行軌跡のデータ、ＧＰＳ衛星観測データ、仰角の閾値、不正警告等のデータ及びプログラムが記憶される。

なお、上述した車両走行検証システムは、ＣＰＵを中心として構成されたコンピュータであってよく、この場合、ハードディスクその他の媒体に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで車両走行検証システムの各機能が実現される。

図２には、地球の周囲を周回しているＧＰＳ衛星が地球上のある地点において上空の視界範囲に位置する時刻のタイムスケジュール表の例が示される。図２において、横軸には時刻が、縦軸には各ＧＰＳ衛星に付与されたＧＰＳ衛星番号が示される。また、図２においてＧＰＳ衛星が上空の見通し可能領域に位置するとは、当該地点から見たＧＰＳ衛星の仰角が所定角度、例えば３度以上である場合を言い、測位地点における建物、樹木等の上空視界を制限する物の存在は考慮されていない。ただし、この仰角の値は、特に制限されるものではない。図２では、太実線で示された時刻の範囲で、ＧＰＳ衛星が上述した上空の見通し可能領域に位置していることを意味している。

図３には、対象車両に載置されたＧＰＳ受信機が、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星観測データを受信する様子の説明図が示される。上述したように、地球上のある地点、ある時刻においては、地球の周囲を周回しているＧＰＳ衛星３０の内の一部が上空の見通し可能領域に位置している。しかし、地表面上には、建物、樹木その他の上空視界を遮る物が存在する。このため、対象車両３２のＧＰＳ受信機が直接波を受信できるＧＰＳ衛星３０の数は、上空の見通し可能領域に位置するＧＰＳ衛星３０の数より少なくなる。

すなわち、図３に示された例において、上空の視界範囲に位置するＧＰＳ衛星３０の内、ＧＰＳ衛星３０−ａ、ｃ、ｅ、ｆからはＧＰＳ受信機が直接波（実線）を受信できるが、ＧＰＳ衛星３０−ｂ、ｄ、ｇは、建物の陰になるので直接波を受信できない。なお、図３の破線は、建物等の障害物がなければＧＰＳ受信機が受信できた直接波を示している。ただし、ＧＰＳ衛星３０−ｄについては、電波が建物の壁で反射してマルチパス３４となり、間接波として受信できている。このマルチパス３４は、ＧＰＳ受信機による対象車両３２の位置測定に対して外乱要因となるものであるが、ＧＰＳシステムによる位置測定においては、建物の存在その他の地表面の状態に応じて不可避的に混入する外乱要因（ノイズ）である。

以上に述べたように、ＧＰＳシステムによる実際の位置測定では、マルチパス３４等の外乱要因の混入が不可避的であるので、ＧＰＳ衛星抽出部１２が抽出した、対象車両の走行軌跡を算出するのに使用したＧＰＳ衛星に直接波が受信可能なもののみしか含まれていない場合は、対象車両の走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データが捏造されている可能性が高い。そこで、この場合には、出力制御部２２がディスプレイ２４またはプリンタ２６からデータ不正警告を出力する。

図４には、本実施形態にかかる車両走行検証システムの動作例のフロー図が示される。図４において、入力部１０が、走行データの検証対象となる車両からネットワークその他の適宜な方法により、車両の走行軌跡のデータ及び走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データを取得すると（Ｓ１）、ＧＰＳ衛星抽出部１２が、上記ＧＰＳ衛星観測データからＧＰＳ受信機が対象車両の走行軌跡を算出するのに使用したＧＰＳ衛星の番号を抽出する（Ｓ２）。

次に、ＧＰＳ衛星演算部１４が上記車両の走行軌跡のデータに基づき、対象車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用する必要があったかを逆演算して、使用する必要があったＧＰＳ衛星の番号を求める（Ｓ３）。

次に、比較部１６は、ＧＰＳ衛星抽出部１２が抽出したＧＰＳ衛星の番号とＧＰＳ衛星演算部１４が上記逆演算により求めたＧＰＳ衛星の番号とを比較する（Ｓ４）。この結果、両方のＧＰＳ衛星番号が全て一致している場合は（Ｓ５）、対象車両の走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データが捏造されていると判断し、データ不正警告信号を出力する（Ｓ６）。ＧＰＳ衛星演算部１４が求めたＧＰＳ衛星には、直接波が受信可能な衛星のみが含まれており、ＧＰＳシステムによる位置測定において不可避的に混入する外乱要因は含まれていないからである。

出力制御部２２は、上記データ不正警告信号を受け取り、ディスプレイ２４またはプリンタ２６からデータ不正警告を出力する（Ｓ７）。

また、Ｓ５において、両方のＧＰＳ衛星番号が全て一致していない場合は、ＧＰＳ衛星抽出部１２が抽出したＧＰＳ衛星の番号に直接波が受信できない衛星の番号、すなわち外乱要因が含まれていると判断できるので、比較部１６はデータ不正警告信号を出力しない（Ｓ８）。

以上の動作により、ＧＰＳ衛星観測データの捏造を的確に検出することができる。更にこの後、マルチパス等の外乱要因を除いて再度ＧＰＳ衛星観測データを用いて走行軌跡を求めてもよい。

図５には、本実施形態にかかる車両走行検証システムの他の動作例のフロー図が示される。本動作例は、検証対象となる車両の走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データが、電子基準点及び／または仮想基準局ネットワークシステムから取得したＧＰＳ衛星観測データ及び／または擬似的なＧＰＳ衛星観測データに基づいて捏造された場合に、これを検出する動作の例である。ここで、電子基準点は、予め決められた地点に設置され、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ衛星観測データを発信する構成となっている。また、仮想基準局ネットワークシステムは、周辺の電子基準点が発信したＧＰＳ衛星観測データを受信し、特定の時刻における特定の地点の擬似的なＧＰＳ衛星観測データを作成し、これを発信する構成となっている。

上記電子基準点がＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星観測データを受信する場合、電子基準点の設置地点の周囲環境、例えば建物や樹木の存在等の影響により、及び地球大気中を通過する距離の増加等の影響により、仰角が小さいＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星観測データにはノイズが多く含まれている。このため、各電子基準点は、所定の仰角より大きな仰角のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星観測データのみを発信するように構成されている。このため、電子基準点及び／または仮想基準局ネットワークシステムを使用して捏造されたＧＰＳ衛星観測データには、仰角が所定の値より大きなＧＰＳ衛星しか含まれていない。従って、検証対象となる車両に載置されたＧＰＳ受信機が受信するＧＰＳ衛星の仰角を決定する仰角の閾値を、受信するＧＰＳ衛星の仰角が電子基準点及び／または仮想基準局ネットワークシステムが発信するＧＰＳ衛星観測データの仰角より小さくなるように設定しておけば、ＧＰＳ衛星観測データに含まれる仰角を調べることにより、ＧＰＳ衛星観測データの捏造を検出できる。

図５において、入力部１０が走行データの検証対象となる車両から、ネットワークその他の適宜な方法により、車両の走行軌跡のデータ及び走行軌跡を求めるためのＧＰＳ衛星観測データを取得すると（Ｓ１１）、仰角データ抽出部１８が上記ＧＰＳ衛星観測データから仰角データを抽出する（Ｓ１２）。

次に、仰角データ判定部２０が、記憶部２８から仰角の閾値を読み出し、上記仰角データ抽出部１８が抽出した仰角データが表す仰角と比較することにより大きさを判定する（Ｓ１３）。仰角が所定の閾値より小さな値を含む場合には（Ｓ１４）、上述した通り、車両に載置されたＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星観測データであるので、捏造の可能性は低く、仰角データ判定部２０はデータ不正警告信号を出力しない（Ｓ１５）。

一方、Ｓ１４において、仰角が所定の閾値より小さな値を含まない場合には、上述した通り、電子基準点及び／または仮想基準局ネットワークシステムを使用してＧＰＳ衛星観測データが捏造されている可能性が高く、仰角データ判定部２０がデータ不正警告信号を出力する（Ｓ１６）。

また、出力制御部２２は、上記データ不正警告信号を受け取り、ディスプレイ２４またはプリンタ２６からデータ不正警告を出力する（Ｓ１７）。

以上の動作により、ＧＰＳ衛星観測データの捏造を的確に検出することができる。

本発明にかかる車両走行検証システムの構成例のブロック図である。地球の周囲を周回しているＧＰＳ衛星が地球上のある地点において上空の見通し可能領域に位置する時刻のタイムスケジュール表の例を示す図である。対象車両に載置されたＧＰＳ受信機が、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する様子の説明図である。本実施形態にかかる車両走行検証システムの動作例のフロー図である。本実施形態にかかる車両走行検証システムの他の動作例のフロー図である。

符号の説明

１０入力部、１２ＧＰＳ衛星抽出部、１４ＧＰＳ衛星演算部、１６比較部、１８仰角データ抽出部、２０仰角データ判定部、２２出力制御部、２４ディスプレイ、２６プリンタ、２８記憶部、３０ＧＰＳ衛星、３２対象車両、３４マルチパス。

Claims

ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証装置であって、
車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得するデータ取得手段と、
前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出するＧＰＳ衛星抽出手段と、
前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用することができたかを逆演算するＧＰＳ衛星演算手段と、
前記ＧＰＳ衛星抽出手段が抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記ＧＰＳ衛星演算手段が逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較する比較手段と、
を備え、前記比較手段は、前記ＧＰＳ衛星抽出手段が抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記ＧＰＳ衛星演算手段が逆算したＧＰＳ衛星の番号とが全て一致するときに、データ不正警告信号を出力することを特徴とする車両走行検証システム。
ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証システムであって、
車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得するデータ取得手段と、
前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出する仰角データ抽出手段と、
前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定する仰角データ判定手段と、
を備え、前記仰角データ判定手段は、前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれていない場合に、データ不正警告信号を出力することを特徴とする車両走行検証システム。
ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証方法であって、
車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得するステップと、
前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出するステップと、
前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用する必要があったかを逆演算するステップと、
前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較するステップと、
前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とが全て一致するときに、データ不正警告信号を出力するステップと、
を備えることを特徴とする車両走行検証方法。
ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証方法であって、
車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得するステップと、
前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出するステップと、
前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定するステップと、
前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれていない場合に、データ不正警告信号を出力するステップと、
を備えることを特徴とする車両走行検証方法。
ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証プログラムであって、
車両の走行軌跡及びそれを求めるために使用したデータを取得し、
前記車両の走行軌跡を求めるために使用したデータから、前記ＧＰＳ受信機が走行軌跡算出に使用したＧＰＳ衛星を抽出し、
前記車両の走行軌跡のデータに基づき、前記車両の走行軌跡を求めるためには、いずれのＧＰＳ衛星からの直接波を使用する必要があったかを逆演算し、
前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とを比較し、
前記抽出したＧＰＳ衛星の番号と、前記逆算したＧＰＳ衛星の番号とが全て一致するときに、データ不正警告信号を出力する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする車両走行検証プログラム。
ＧＰＳ受信機を備える車両の走行データを検証する車両走行検証プログラムであって、
車両の走行軌跡を求めるためのデータを車両から取得し、
前記車両から受け取ったデータから、ＧＰＳ衛星の仰角データを抽出し、
前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれているか否かを判定し、
前記仰角データに、所定の閾値より小さい仰角が含まれていない場合に、データ不正警告信号を出力する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする車両走行検証プログラム。