JP5157998B2 - Positioning device for moving objects - Google Patents
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Description
本発明は、衛星電波を用いて移動体の位置や速度を算出する移動体用測位装置に関する。 The present invention relates to a positioning device for a moving body that calculates the position and speed of the moving body using satellite radio waves.
従来、GNSS(Global Navigation Satellite System;GPS(Global Positioning System)やGalileo、Glonass等を含む)を構成する装置であって、搬送波周波数の変化量に基づいて移動体の速度ベクトルを算出する装置についての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device constituting a GNSS (Global Navigation Satellite System; including GPS (Global Positioning System), Galileo, Glonass, etc.), and a device that calculates a velocity vector of a moving body based on a change amount of a carrier frequency An invention is disclosed (for example, see Patent Document 1).
移動体の速度ベクトルは、その向きによって移動体の方位(進行方向)を特定することができ、その積算値を用いて移動体の位置変化を算出することもできる。速度ベクトルの積算値を用いて移動体の位置変化を算出する装置についての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、補正後速度ベクトルの前回値と今回値を平均し、平滑化して用いている。また、移動体の位置についても同様に平滑化して用いている。 The velocity vector of the moving body can specify the azimuth (traveling direction) of the moving body according to its direction, and the position change of the moving body can also be calculated using the integrated value. An invention relating to an apparatus for calculating a position change of a moving body using an integrated value of velocity vectors is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this apparatus, the previous value and the current value of the corrected velocity vector are averaged and used after being smoothed. Also, the position of the moving body is similarly smoothed and used.
しかしながら、GNSSにおける速度ベクトルを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルの誤差等に起因し、これを積算した移動体の位置が連続性を失する場合がある。上記特許文献2に記載の装置の如く平滑化処理を行なったとしても、種々の車両制御に用いられる程度の連続性や信頼性を得るのは困難である。
However, when the position of the moving body is obtained using the speed vector in GNSS, the position of the moving body that has accumulated this may lose continuity due to an error in the speed vector. Even if smoothing processing is performed as in the apparatus described in
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することを、主たる目的とする。 The present invention is for solving such problems, and a positioning device for a moving body capable of calculating a velocity vector so as to reduce an error while reducing an influence on control due to a decrease in continuity. The main purpose is to provide
上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
A positioning device for a moving body mounted on a moving body,
Receiving means for receiving radio waves transmitted from a plurality of satellites;
Velocity vector calculation means for calculating a velocity vector of the moving body using the radio wave received by the reception means;
A stop state detecting means for detecting a stop state of the moving body,
The velocity vector calculating means is configured to switch the velocity vector when the satellite used for calculating the velocity vector is switched while the stationary state of the moving body is detected by the stationary state detecting means. The process of resetting the size of to zero is performed.
This is a mobile positioning device.
ここで、「停止状態」とは、単に車速が零である状態であってもよいし、車速が零である状態がある程度の時間経過した状態であってもよい。 Here, the “stop state” may be a state where the vehicle speed is simply zero, or a state where the vehicle speed is zero and a certain amount of time has elapsed.
この本発明の第1の態様によれば、補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ以降の走行において、速度ベクトルVの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the absolute value of the velocity vector is reset to zero at the timing when the supplementing satellite is switched, the error of the velocity vector V is corrected in the subsequent traveling. . Further, since the correction is performed when the vehicle is stopped, it is possible to reduce the influence on the control due to the jump of the offset of the absolute value of the velocity vector to a different value.
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。 Therefore, the velocity vector can be calculated so as to reduce the error while reducing the influence on the control due to the decrease in continuity.
本発明の第2の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてDOP(Dilution Of Precision)を算出するDOP算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記DOP算出手段により算出されたDOPが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
The second aspect of the present invention is:
A positioning device for a moving body mounted on a moving body,
Receiving means for receiving radio waves transmitted from a plurality of satellites;
Velocity vector calculation means for calculating a velocity vector of the moving body using the radio wave received by the reception means;
DOP calculating means for calculating DOP (Dilution Of Precision) for the satellite used by the velocity vector calculating means for calculating the velocity vector;
A stop state detecting means for detecting a stop state of the moving body,
The speed vector calculation means sets the magnitude of the speed vector to zero when the DOP calculated by the DOP calculation means changes in a state where the stop state of the moving body is detected by the stop state detection means. It is characterized by performing a reset process.
This is a mobile positioning device.
この本発明の第2の態様によれば、DOPが変化した、すなわち補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ移行の走行において、速度ベクトルVの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the absolute value of the velocity vector is reset to zero at the timing when the DOP changes, that is, when the supplementing satellite is switched, the velocity vector V The error is corrected. Further, since the correction is performed when the vehicle is stopped, it is possible to reduce the influence on the control due to the jump of the offset of the absolute value of the velocity vector to a different value.
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。 Therefore, the velocity vector can be calculated so as to reduce the error while reducing the influence on the control due to the decrease in continuity.
本発明によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positioning apparatus for moving bodies which can calculate a speed vector so that an error may be made small, reducing the influence on the control by the fall of continuity can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施例>
以下、図面を参照し、本発明の第1実施例に係る移動体用測位装置1について説明する。移動体用測位装置1は、GNSSに適用される装置である。GNSSは、衛星からの信号を用いて移動体に搭載された測位装置が移動体の位置を測位する測位システムであり、GPS(Global Positioning System)、Galileo、Glonass等の衛星を用いた測位システムを含む。以下の説明ではGPSを基本構成として説明するが、本発明は、GPSに限らずあらゆるGNSSに広く適用可能である。移動体は、車両、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
<First embodiment>
Hereinafter, a
なお、以下ではGNSSの一例として、GPSに適用されるものとして説明する。また、移動体が車両であるものとする。 In the following description, an example of GNSS will be described as applied to GPS. Further, it is assumed that the moving body is a vehicle.
GPS衛星は、航法メッセージ(衛星信号)を地球に向けて常時放送している。航法メッセージには、対応するGPS衛星に関する衛星軌道情報(エフェメリスやアルマナク)、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散されL1波(周波数:1575.42MHz)に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。なお、L1波は、C/Aコードで変調されたSin波とPコード(Precision Code)で変調されたCos波の合成波であり、直交変調されている。C/Aコード及びPコードは、擬似雑音(Pseudo Noise)符号であり、−1と1が不規則に周期的に並ぶ符号列である。 GPS satellites always broadcast navigation messages (satellite signals) toward the earth. The navigation message includes satellite orbit information (ephemeris and almanac) regarding the corresponding GPS satellite, clock correction value, and ionospheric correction coefficient. The navigation message is spread by the C / A code, is carried on the L1 wave (frequency: 1575.42 MHz), and is constantly broadcast toward the earth. The L1 wave is a combined wave of a Sin wave modulated with a C / A code and a Cos wave modulated with a P code (Precision Code), and is orthogonally modulated. The C / A code and the P code are pseudo noise codes, and are code strings in which -1 and 1 are irregularly arranged periodically.
[基本構成及び機能]
図1は、本発明の第1実施例に係る移動体用測位装置1のシステム構成例である。移動体用測位装置1は、主要な構成として、GPSアンテナ10と、車速センサ20と、ナビゲーション制御用ECU(Electronic Control Unit)30と、を有する。
[Basic configuration and functions]
FIG. 1 is a system configuration example of a
車速センサ20は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピュータからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピュータが車速矩形波パルス信号(車速信号)に変換して出力する。
The
ナビゲーション制御用ECU30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を中心としてROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、HDD(Hard Disc Drive)やDVD(Digital Versatile Disk)ドライブ、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の補助記憶装置40やI/Oポート、タイマー、カウンター等を備える。ROMには、CPUが実行するプログラムやデータが格納されている。
The
また、ナビゲーション制御用ECU30は、ROMに記憶されたプログラムをCPUが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部31、速度ベクトル算出部32と、速度ベクトル積算部33と、位置演算部35と、を備える。
Further, the
なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に複数の機能ブロックを実現する部分が含まれていてもよい。また、車載ナビゲーション装置が通常有する機能である、目的地検索機能や推奨経路生成機能、経路案内機能(ナビゲーション表示機能及び音声案内機能)等については説明を省略する。 Note that these functional blocks do not necessarily have to be based on another program, and a part for realizing a plurality of functional blocks may be included in the same program. Further, description of a destination search function, a recommended route generation function, a route guidance function (navigation display function and voice guidance function), etc., which are functions normally possessed by the in-vehicle navigation device will be omitted.
測位信号受信部31は、GPSアンテナ10が受信した信号について、内部で発生させたレプリカC/Aコードを用いてC/Aコード同期を行ない、航法メッセージを取り出す。C/Aコード同期の方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、DLL(Delay―Locked Loop)を用いて、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法であってよい。
The positioning
測位信号受信部31は、GPS衛星と車両(正確には移動体用測位装置1)との間の擬似距離ρを算出する。擬似距離ρは、時計誤差(クロックバイアス)や電波伝搬速度変化による誤差を含んでいる。擬似距離ρは、例えば次式(1)により算出される。式中、Nは、GPS衛星と車両との間のC/Aコードのビット数に相当し、レプリカC/Aコードの位相及び移動体位置測位装置1内部の受信機時計に基づいて算出される。なお、数値300は、C/Aコードが、1ビットの長さが1μsであり、1ビットに相当する長さが約300m(1μs×光速)であることに由来する。
The
ρ=N×300 …(1) ρ = N × 300 (1)
また、測位信号受信部31は、衛星信号の搬送波位相を測定する機能を備え、内部で発生させたレプリカキャリアを用いて、ドップラーシフトした受信搬送波のドップラー周波数変化量Δfを測定する。ドップラー周波数変化量Δfは、レプリカキャリアの周波数frと既知の搬送波周波数fc(1575.42MHz)の差分(=fr−fc)として測定される。係る機能は、レプリカキャリアを用いてキャリア相関値を演算して受信キャリアを追尾するPLL(Phase-Locked Loop)により実現されてよい。
The
なお、測位信号受信部31は、電波強度が低い衛星については自動的に除外して観測データを出力する機能等を有してよい。
Note that the positioning
速度ベクトル算出部32は、ドップラー周波数変化量ΔfとGPS衛星の速度ベクトルViに基づいて、車両の速度ベクトルVを算出する。具体的には、まずドップラー周波数変化量Δfに基づいて、GPS衛星iと車両との間の相対速度ベクトル(V−V1)を、例えば次式(2)を用いて算出する。式中、GPS衛星iの位置(Xi,Yi,Zi)は、後述する位置演算部35により算出されたものを用いる。一方、車両の位置(Xu,Yu,Zu)については、位置演算部35により算出されたものを用いてもよいし、速度ベクトル積算部24により算出されたものを用いてもよい。
The speed
Δf=fc×{(V−V1)・(Xu−Xi,Yu−Yi,Zu−Zi)/√{(Xu−Xi)2+(Yu−Yi)2+(Zu−Zi)2} …(2) Δf = fc × {(V−V1) · (Xu−Xi, Yu−Yi, Zu−Zi) / √ {(Xu−Xi) 2 + (Yu−Yi) 2 + (Zu−Zi) 2 } 2)
そして、GPS衛星iと車両の相対速度ベクトル(V−V1)と、GPS衛星iの速度ベクトルViとの差分ベクトル(Vn,Ve,Vh)を、車両の速度ベクトルVとして算出する。Vn、Ve、Vhは、それぞれローカル座標系における南北方向、東西方向、鉛直方向の速度を示す。GPS衛星iの速度ベクトルViは、今回の衛星位置から前回の衛星位置を差し引いて、測位演算周期で除すことにより求められる。 Then, a difference vector (Vn, Ve, Vh) between the relative velocity vector (V-V1) of the GPS satellite i and the vehicle and the velocity vector Vi of the GPS satellite i is calculated as the vehicle velocity vector V. Vn, Ve, and Vh respectively indicate velocities in the north-south direction, the east-west direction, and the vertical direction in the local coordinate system. The velocity vector Vi of the GPS satellite i is obtained by subtracting the previous satellite position from the current satellite position and dividing the result by the positioning calculation cycle.
速度ベクトル積算部33は、速度ベクトルVにサンプル間隔ΔTを乗じて、当該サンプリング回における車両の位置変化(ΔX,ΔY,ΔZ)を算出する。そして、繰り返しこのような処理を行なう中で、前回に把握された車両の位置(Xu(n−1),Yu(n−1),Zu(n−1))に、係る車両の位置変化を加算して、今回の車両の位置(Xu,Yu,Zu)を算出する(次式(3)参照)。速度ベクトルVは、現在から過去に遡って所定サンプル回数のものが、補助記憶装置40に記憶される。
The speed
(Xu,Yu,Zu)=(Xu(n−1)+ΔX,Yu(n−1)+ΔY,Zu(n−1)+ΔZ) …(3) (Xu, Yu, Zu) = (Xu (n−1) + ΔX, Yu (n−1) + ΔY, Zu (n−1) + ΔZ) (3)
ここで、速度ベクトルVをそのまま用いるのではなく、過去の複数のサンプル回における速度ベクトルに適切な重みを付けて加重平均したものを用いてもよい。 Here, instead of using the velocity vector V as it is, a weighted average obtained by assigning an appropriate weight to the velocity vectors in a plurality of past sample times may be used.
位置演算部35は、速度ベクトル積算部33により得られた車両の位置の他に、以下に説明する単独測位によって車両の位置(特に区別せず、(Xu,Yu,Zu)と表記する)を算出する。
In addition to the vehicle position obtained by the speed
そして、速度ベクトル積算部33により得られた車両の位置と、単独測位によって得られた車両の位置を取捨選択、或いは加重平均を求める等して、最終的に車両の位置を出力する。
Then, the position of the vehicle obtained by the speed
なお、単独測位では、ビルの谷間やトンネル内、懸架物の下等、衛星からの電波は遮蔽されるような場面において、車両の位置の算出が、不能ないし誤差が大きいものとなるため、速度ベクトルの積算値を用いる意義は大きい。 In single positioning, the vehicle position cannot be calculated or has a large error in situations where radio waves from satellites are blocked, such as in valleys of buildings, tunnels, and under suspended objects. The significance of using the vector integrated value is great.
車両の位置は、前述したように経路案内に用いられる他、種々の車両制御(例えば有料道路の料金所前のシフトダウン制御等)にも用いられる。 As described above, the position of the vehicle is used for route guidance as well as various vehicle controls (for example, downshift control in front of a toll gate on a toll road).
位置演算部35は、まず、GPS衛星の位置(以下、「衛星位置」という)を算出する。具体的には、航法メッセージの衛星軌道情報及び現在の時間に基づいて、GPS衛星iの、ワールド座標系における現在位置(Xi、Yi、Zi)を算出する(符号iは、複数の衛星についてこのような演算を行なう中で、i番目の衛星であることを示す)。
The
GPS衛星は、その運動が地球重心を含む一定面内(軌道面)に限定され、その軌道は地球重心を1つの焦点とする楕円運動であるため、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで軌道面におけるGPS衛星の位置が計算できる。そして、ワールド座標系におけるGPS衛星iの位置(Xi、Yi、Zi)は、GPS衛星iの軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面におけるGPS衛星iの位置を3次元的に回転座標変換することで得られる。 GPS satellite movement is limited to a certain plane (orbital plane) that includes the center of gravity of the earth, and its orbit is an elliptical movement with the earth's center of gravity as one focal point. The position of the GPS satellite in the plane can be calculated. The position (Xi, Yi, Zi) of the GPS satellite i in the world coordinate system is determined by considering that the orbital plane of the GPS satellite i and the equatorial plane of the world coordinate system are in a rotational relationship. Can be obtained by three-dimensionally rotating coordinate transformation.
そして、複数のGPS衛星の位置と、対応する観測擬似距離ρに基づいて、車両の位置(Xu,Yu,Zu)を測位する。車両の位置は、3つのGPS衛星に対して得られる位置及び観測擬似距離ρに基づいて、三角測量の原理で導出される。観測擬似距離ρは、前述のように時計誤差を含んでいるため、4つ目のGPS衛星に対して得られる観測擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分を除去する。 Then, the position of the vehicle (Xu, Yu, Zu) is measured based on the positions of the plurality of GPS satellites and the corresponding observation pseudorange ρ. The position of the vehicle is derived by the principle of triangulation based on the position obtained for the three GPS satellites and the observation pseudorange ρ. Since the observation pseudorange ρ includes a clock error as described above, the clock error component is removed using the observation pseudorange ρ and the satellite position obtained for the fourth GPS satellite.
なお、位置演算部35の独自の演算機能はこのような単独測位に限られず、干渉測位(既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式)であってもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び車両にてそれぞれ得られる観測擬似距離ρの一重位相差や2重位相差等を用いて車両の位置が測位される。
The unique calculation function of the
[特徴的な処理]
ところが、速度ベクトルVを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルVの誤差等に起因し、これを積算した車両の位置が連続性を失する場合がある。係る速度ベクトルVの誤差として生じる現象に、絶対速度において定常的に偏差(オフセット)が生じるものが挙げられる。このようなオフセットは、速度ベクトルの算出(その前段階である車両の位置の算出を含む)において観測対象としている衛星が切り替わったときに、異なる値にジャンプすることになり、車両の位置が連続性を失する一因となる。
[Characteristic processing]
However, when the position of the moving body is obtained using the speed vector V, the position of the vehicle obtained by integrating the speed vector V may lose continuity due to an error of the speed vector V or the like. The phenomenon that occurs as an error of the velocity vector V includes a phenomenon in which a deviation (offset) constantly occurs in the absolute velocity. Such an offset jumps to a different value when the observation target satellite is switched in the calculation of the velocity vector (including the calculation of the position of the vehicle in the previous stage), and the position of the vehicle is continuous. It contributes to the loss of sex.
そこで、本実施例の速度ベクトル積算部33では、車両が停止状態である状態で、観測対象としている衛星が切り替わったタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
Therefore, in the speed
図2は、第1実施例に係るナビゲーション制御用ECU30により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a characteristic process flow executed by the
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルVを算出する(S100)。 First, a vehicle velocity vector V is calculated using satellite radio waves (S100).
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する(S102)。「停止状態」とは、例えば車速センサ20の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ(例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等)により検知されてもよい。
Then, it is determined whether or not the vehicle is stopped for a predetermined time or more (S102). The “stop state” means that the output value of the
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、補足衛星が切り替わったか否かを判定する(S104)。 If the vehicle has been stopped for a predetermined time or more, it is further determined whether or not the supplementary satellite has been switched (S104).
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。 Here, the predetermined time may be changeable according to the traveling environment, the reception status of the satellite radio waves, and the like. For example, since the reception state changes rapidly in the valleys of buildings in the city center, the predetermined time is shortened, and offset correction is performed even when the vehicle stops for a short time. On the other hand, in the suburbs and the like, since the reception state is stable, the offset correction is performed accurately and reliably by extending the predetermined time. Thereby, it is possible to balance the correction frequency and the velocity vector according to the purpose.
補足衛星の切り替わりについては、衛星電波に含まれる衛星番号を示す信号を参照して判定することができる。また、これに限らず。該当日時の「衛星予報」を車載インターネット設備等を介して取得しておき、これを参照してもよい。こうすれば、切り替わりが頻繁に発生することを防止することができ、速度ベクトルVに比較的大きい誤差が生じるか否かを予測することもできる。 The switching of the supplementary satellite can be determined with reference to a signal indicating the satellite number included in the satellite radio wave. Not limited to this. The “satellite forecast” of the relevant date and time may be acquired via an in-vehicle internet facility and the like may be referred to. In this way, frequent switching can be prevented, and it can be predicted whether or not a relatively large error will occur in the velocity vector V.
補足衛星が切り替わった場合は、速度ベクトルVのオフセット修正を行ない(S106)、その後、速度ベクトルVを積算して相対移動量を算出し(S108)、最終的に車両の位置を算出する。 When the supplementary satellite is switched, the offset correction of the velocity vector V is performed (S106), and then the velocity vector V is integrated to calculate the relative movement amount (S108), and finally the position of the vehicle is calculated.
オフセット修正は、例えば、所定時間(S104における一定時間と同じでもよいし、異なってもよい)、補助記憶装置40に蓄積された速度ベクトルVの各成分(Vn,Ve,Vh)のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルVの各成分から差し引くことにより行なわれる。
The offset correction is performed, for example, for an average of each component (Vn, Ve, Vh) of the velocity vector V accumulated in the
一方、S102とS104のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルVを積算して相対移動量を算出し(S108)、最終的に車両の位置を算出する。 On the other hand, if a negative determination is obtained in either S102 or S104, the speed vector V is simply accumulated to calculate the relative movement amount (S108), and finally the vehicle position is calculated.
図3は、車両が停止状態である状態で補足衛星が切り替わった場面における、速度ベクトルVの絶対値の変化を示す図である。図示するように、衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルVの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ以降の走行において、速度ベクトルVの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a change in the absolute value of the velocity vector V in a scene where the supplementary satellite is switched in a state where the vehicle is stopped. As shown in the figure, the absolute value of the velocity vector V is reset to zero at the timing when the satellite is switched. As a result, the error of the speed vector V is corrected in the subsequent travel. Further, since the correction is performed when the vehicle is stopped, it is possible to reduce the influence on the control caused by jumping to a different offset value.
以上説明した本実施例の移動体用測位装置1によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルVを算出することができる。
According to the
<第2実施例>
以下、図面を参照し、本発明の第2実施例に係る移動体用測位装置2について説明する。なお、第1実施例と機能が共通する構成要素については第1実施例と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
Hereinafter, a
[基本構成及び機能]
図4は、本発明の第2実施例に係る移動体用測位装置2のシステム構成例である。移動体用測位装置2は、主要な構成として、GPSアンテナ10と、車速センサ20と、ナビゲーション制御用ECU(Electronic Control Unit)30と、を有する。
[Basic configuration and functions]
FIG. 4 is a system configuration example of the
ナビゲーション制御用ECU30は、ROMに記憶されたプログラムをCPUが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部31、速度ベクトル算出部32と、速度ベクトル積算部33と、位置演算部35と、DOP(Dilution Of Precision)演算部37と、を備える。
The
DOP演算部37は、補足衛星について、DOPを算出する。DOPは、GPS測位の精度を示す指標値であり、補足衛星の配置によって決定される。具体的には、計測地点とGPS衛星を結んで形成される立体の体積が大きい程、DOPは小さくなり、DOPが小さい程、測位精度が良いことを示す。なお、DOP演算部37は、HDOP(Horizontal DOP)やVDOP(Vertical DOP)を算出してもよい。
The
[特徴的な処理]
本実施例の速度ベクトル積算部33では、車両が停止状態である状態で、DOP演算部37により算出されるDOPが変化したタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
[Characteristic processing]
In the speed
図5は、第2実施例に係るナビゲーション制御用ECU30により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a characteristic processing flow executed by the
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルVを算出する(S200)。 First, a vehicle velocity vector V is calculated using satellite radio waves (S200).
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する(S202)。「停止状態」とは、例えば車速センサ20の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ(例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等)により検知されてもよい。
Then, it is determined whether or not the vehicle is stopped for a predetermined time or more (S202). The “stop state” means that the output value of the
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、DOP演算部37により算出されるDOPが、前回のリセット時(オフセット修正を行なった時)に比して変化したか否かを判定する(S204)。
When the vehicle is in a stopped state for a predetermined time or more, it is further determined whether or not the DOP calculated by the
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。 Here, the predetermined time may be changeable according to the traveling environment, the reception status of the satellite radio waves, and the like. For example, since the reception state changes rapidly in the valleys of buildings in the city center, the predetermined time is shortened, and offset correction is performed even when the vehicle stops for a short time. On the other hand, in the suburbs and the like, since the reception state is stable, the offset correction is performed accurately and reliably by extending the predetermined time. Thereby, it is possible to balance the correction frequency and the velocity vector according to the purpose.
DOPが変化した場合は、速度ベクトルVのオフセット修正を行ない(S206)、その後、速度ベクトルVを積算して相対移動量を算出し(S208)、最終的に車両の位置を算出する。 When the DOP changes, the offset correction of the speed vector V is performed (S206), and then the speed vector V is integrated to calculate the relative movement amount (S208), and finally the position of the vehicle is calculated.
オフセット修正は、例えば、所定時間(S204における所定時間と同じでもよいし、異なってもよい)、補助記憶装置40に蓄積された速度ベクトルVの各成分(Vn,Ve,Vh)のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルVの各成分から差し引くことにより行なわれる。
The offset correction is performed, for example, for a predetermined time (may be the same as or different from the predetermined time in S204), and the average of each component (Vn, Ve, Vh) of the velocity vector V accumulated in the
一方、S202とS204のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルVを積算して相対移動量を算出し(S208)、最終的に車両の位置を算出する。 On the other hand, if a negative determination is obtained in either S202 or S204, the speed vector V is simply accumulated to calculate the relative movement amount (S208), and finally the vehicle position is calculated.
第2実施例の場合も、DOPが変化したタイミング、すなわち衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルVの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ移行の走行において、速度ベクトルVの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。 Also in the second embodiment, the absolute value of the velocity vector V is reset to zero at the timing when the DOP changes, that is, when the satellite is switched. As a result, the error of the speed vector V is corrected in the transition travel. Further, since the correction is performed when the vehicle is stopped, it is possible to reduce the influence on the control caused by jumping to a different offset value.
以上説明した本実施例の移動体用測位装置2によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルVを算出することができる。
According to the
<利用例>
このように算出される車両の位置は、例えば地図データ上でどの位置を走行しているか、及びその向きが認識され種々の車両制御に用いられる。
<Usage example>
The position of the vehicle calculated in this way is used for various vehicle controls by recognizing which position is running on the map data and its direction, for example.
例えば有料道路の料金所の手前では、シフトダウン制御や自動制動制御が行なわれる。また、一時停止位置や急カーブの手前では、スピーカーによる注意喚起が行なわれる。地図データは、交差点等を示すノードと、ノードを結ぶリンクによって道路が表現されており、GNSSにより算出された車両の位置がリンクにマッチしているか否かが継続的に判定される。 For example, downshift control and automatic braking control are performed in front of a toll gate on a toll road. In addition, at the temporary stop position or before a sharp curve, a speaker is alerted. In the map data, a road is represented by a node indicating an intersection or the like and a link connecting the nodes, and it is continuously determined whether or not the position of the vehicle calculated by the GNSS matches the link.
上記実施例では、車両の位置が変化するタイミングが、車両が停止状態であるときに限定されるため、このような車両制御に影響を及ぼす程度が非常に低くなる点で有用である。 In the said Example, since the timing which the position of a vehicle changes is limited when a vehicle is a stop state, it is useful at the point to which the grade which affects such vehicle control becomes very low.
また、通常のナビゲーション装置が行なう経路案内においても、測位誤差が小さくなるため、誤った方向に車両を誘導する等の不都合を抑制することができる。 Also, in the route guidance performed by a normal navigation device, since the positioning error is small, inconveniences such as guiding the vehicle in the wrong direction can be suppressed.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。 The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.
1、2 移動体用測位装置
10 GPSアンテナ
20 車速センサ
30 ナビゲーション制御用ECU
31 測位信号受信部
32 速度ベクトル算出部
33 速度ベクトル積算部
35 位置演算部
40 補助記憶装置
1, 2 Positioning device for moving
31 Positioning
Claims (2)
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。 A positioning device for a moving body mounted on a moving body,
Receiving means for receiving radio waves transmitted from a plurality of satellites;
Velocity vector calculation means for calculating a velocity vector of the moving body using the radio wave received by the reception means;
A stop state detecting means for detecting a stop state of the moving body,
The velocity vector calculating means is configured to switch the velocity vector when the satellite used for calculating the velocity vector is switched while the stationary state of the moving body is detected by the stationary state detecting means. The process of resetting the size of to zero is performed.
A positioning device for moving objects.
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてDOP(Dilution Of Precision)を算出するDOP算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記DOP算出手段により算出されたDOPが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。 A positioning device for a moving body mounted on a moving body,
Receiving means for receiving radio waves transmitted from a plurality of satellites;
Velocity vector calculation means for calculating a velocity vector of the moving body using the radio wave received by the reception means;
DOP calculating means for calculating DOP (Dilution Of Precision) for the satellite used by the velocity vector calculating means for calculating the velocity vector;
A stop state detecting means for detecting a stop state of the moving body,
The speed vector calculation means sets the magnitude of the speed vector to zero when the DOP calculated by the DOP calculation means changes in a state where the stop state of the moving body is detected by the stop state detection means. It is characterized by performing a reset process.
A positioning device for moving objects.
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