JP5403428B2 - ITS simulation system - Google Patents

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Description

本発明は、ITSシステムのシミュレーションに適用して好適な技術に関する。   The present invention relates to a technique suitable for application to simulation of an ITS system.

近年、ITSシステム(Intelligent Transport System:高度道路交通システム)とし
て、路車間通信や車車間通信などの様々なアプリケーションが検討されている。ITSアプリケーションの例としては、GPS装置によって取得した車両位置を周囲の車両と交換し、出会い頭衝突や追突などの危険が発生した場合にドライバに警告したり、運転に介入して危険を回避したりするものが挙げられる。
In recent years, various applications such as road-to-vehicle communication and vehicle-to-vehicle communication have been studied as an ITS system (Intelligent Transport System). As an example of an ITS application, the vehicle position obtained by the GPS device is exchanged with surrounding vehicles, and when a danger such as an encounter collision or a rear-end collision occurs, the driver is warned or the driving is intervened to avoid the danger. To do.

ITSアプリケーションの動作検証のためには、現実の交通環境下で数十〜数百台の車両を用いた実証実験を行う必要があるが、このような実験は非常に大がかりで時間もコストも要する。開発の最終段階ではこのような手法による検証が必要であるが、開発初期段階からこのような検証を頻繁に行うことは現実的ではない。そこで、計算機を用いたシミュレーションによるITSアプリケーションの検証が不可欠となる。   In order to verify the operation of an ITS application, it is necessary to conduct a demonstration experiment using several tens to several hundreds of vehicles in an actual traffic environment, but such an experiment is very large and requires time and cost. . Although verification by such a method is necessary at the final stage of development, it is not realistic to frequently perform such verification from the initial stage of development. Therefore, verification of the ITS application by simulation using a computer is indispensable.

通信を利用するITSアプリケーションを評価するためには、ITSアプリケーションシミュレーションに、各時刻における車両位置を決定するマイクロ交通流シミュレーション、送受信ノード間の通信可能性を評価する電波伝搬シミュレーション、通信による情報が伝達可能かを評価するネットワークシミュレーションを組み合わせる必要がある。本発明者らは、それぞれの要素シミュレータと通信する統合プラットフォームを開発し、各要素シミュレータの選択や交換が容易な疎結合アーキテクチャの統合シミュレーションシステムを開発している。   In order to evaluate an ITS application that uses communication, an ITS application simulation includes a micro-traffic flow simulation that determines the vehicle position at each time, a radio wave propagation simulation that evaluates the communication possibility between the transmitting and receiving nodes, and communication information. It is necessary to combine network simulation to evaluate whether it is possible. The present inventors have developed an integrated platform that communicates with each element simulator, and has developed an integrated simulation system of a loosely coupled architecture that allows easy selection and exchange of each element simulator.

疋田敏朗 他、「統合シミュレータによる現実都市環境を模擬した車車間通信シミュレーション」、Dicomo 2008.Toshiro Hamada et al., “Vehicle-to-vehicle communication simulation simulating real city environment with integrated simulator”, Dicomo 2008.

現実のITSシステムでは、各車両が自車に搭載されたGPS装置によって位置情報を取得し、周囲の車両や路側機に対して無線通信により送信している。そして、ITSアプリケーションは、受信した他車両の位置情報と自車両の位置情報を比較して、衝突等の危険を判断し警告を発したり運転に介入したりする。従来の統合シミュレーションにおいては、交通流シミュレーションにより得られた位置情報を利用してITSアプリケーションの動作をシミュレーションしていた。   In an actual ITS system, each vehicle acquires position information by a GPS device mounted on its own vehicle, and transmits the position information to surrounding vehicles and roadside devices by wireless communication. Then, the ITS application compares the received position information of the other vehicle with the position information of the host vehicle, determines the risk of a collision and issues a warning or intervenes in driving. In the conventional integrated simulation, the operation of the ITS application is simulated using position information obtained by the traffic flow simulation.

しかしながら、GPS装置から得られる位置情報には測位誤差が含まれており、現在位置を推定しているにすぎない。そして、ITSアプリケーションは、このような測位誤差が含まれた位置情報に基づいて動作する。従来のように、交通流シミュレーションによって得られた位置情報、すなわち誤差を含まない位置情報を利用してITSアプリケーションの動作を模擬する場合は、現実を再現することができない。たとえば、衝突防止のITSアプリケーションを実行している2台の車両100,101が図7に示すように交差点に進入する場合を考える。車両101の実際の位置が101aで示す場所であるときに、GPS装置から得られる位置情報が、測位誤差の影響で位置101bであったとする。衝突防止アプリケーションが誤差を含んだ位置情報を利用する場合は、本来衝突するはずで
あるのに、誤差の影響によりこれらの車両が衝突しないと判断されて、衝突防止機能が働かないことになる。ITSアプリケーションの開発においては、位置情報に測位誤差が含まれる場合にも衝突等が発生しないように設計する必要があるが、従来のシミュレーション手法では位置情報に含まれる誤差を考慮したシミュレーションが実現できない。
However, the position information obtained from the GPS device includes a positioning error, and only estimates the current position. The ITS application operates based on position information including such positioning errors. As in the prior art, when the operation of the ITS application is simulated using position information obtained by traffic flow simulation, that is, position information that does not include an error, the reality cannot be reproduced. For example, consider a case where two vehicles 100 and 101 that are executing an ITS application for preventing collision enter an intersection as shown in FIG. When the actual position of the vehicle 101 is a place indicated by 101a, it is assumed that the position information obtained from the GPS device is the position 101b due to the influence of the positioning error. When the collision prevention application uses position information including an error, it should be a collision, but it is determined that these vehicles do not collide due to the influence of the error, and the collision prevention function does not work. In the development of ITS applications, it is necessary to design so that collisions do not occur even when positioning information includes positioning errors, but conventional simulation methods cannot realize simulations that take into account errors included in positional information. .

本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、より現実に近いITSシミュレーションを可能とすることにある。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object thereof is to enable an ITS simulation that is closer to reality.

上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によってITSシステムの動作をシミュレートする。   In order to achieve the above object, the present invention simulates the operation of the ITS system by the following means or processing.

本発明に係るITSシミュレーションシステムは、
車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両の位置を入力として、当該位置においてGPS装置によって得られる位置情報を求める位置情報シミュレータと、
前記位置情報シミュレータによって求められた位置情報を入力として、ITSアプリケーションの動作を模擬し、ITSアプリケーションが車両動作に与える影響を求めるITSアプリケーションシミュレータと、
を備える。
The ITS simulation system according to the present invention includes:
A traffic flow simulator that simulates vehicle motion and determines the vehicle position at each time;
A position information simulator for obtaining position information obtained by the GPS device at the position, using as input the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator;
An ITS application simulator that simulates the operation of the ITS application using the position information obtained by the position information simulator as input, and determines the influence of the ITS application on the vehicle operation;
Is provided.

このように本発明におけるITSシミュレーションシステムでは、位置情報シミュレータが、交通流シミュレータによって求められる車両の位置情報においてGPS装置によって得られる位置情報を求めており、ITSアプリケーションシミュレータは、位置情報シミュレータによって求められた位置情報を利用してITSアプリケーション動作を模擬している。したがって、GPS装置によって得られる位置情報に測位誤差が含まれる場合もシミュレートすることができる。   As described above, in the ITS simulation system according to the present invention, the position information simulator obtains the position information obtained by the GPS device in the vehicle position information obtained by the traffic flow simulator, and the ITS application simulator is obtained by the position information simulator. The ITS application operation is simulated using the position information. Therefore, it is possible to simulate a case where a positioning error is included in the position information obtained by the GPS device.

なお、位置情報シミュレータによる、GPS装置によって得られる位置情報の算出方法はいくつかの方法が考えられる。   There are several methods for calculating the position information obtained by the GPS device using the position information simulator.

第1の方法は、交通流シミュレータによって求められた車両の位置に、正規分布に従ったランダムな誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める手法である。この手法は、計算処理が最も簡便でありながら、誤差を含んだ位置情報に従ったITSアプリケーションの動作を模擬できるので有効である。   The first method is a method for obtaining, as position information obtained by the GPS device, a position obtained by adding a random error according to a normal distribution to the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator. This method is effective because it can simulate the operation of the ITS application in accordance with position information including an error, while the calculation process is the simplest.

第2の方法は、地図情報と、道路上の各位置においてあらかじめ定められたGPS測位誤差の分布とを格納するデータベースを用意し、交通流シミュレータによって求められた車両の位置に、この位置における誤差分布に従ったGPS測位誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める手法である。データベースに格納される誤差分布は、例えば、実測に基づく分布を採用できる。この方法によれば、より現実的なGPS測位誤差が付加されることになるので、より現実に近いGPS測位情報が得られることになる。なお、分布は、一定の値を誤差として与えるようなものであっても良い。   The second method prepares a database for storing map information and a predetermined GPS positioning error distribution at each position on the road, and adds the error at this position to the position of the vehicle determined by the traffic flow simulator. This is a technique for obtaining a position to which a GPS positioning error according to the distribution is added as position information obtained by a GPS device. As the error distribution stored in the database, for example, a distribution based on actual measurement can be adopted. According to this method, a more realistic GPS positioning error is added, so that GPS positioning information closer to reality can be obtained. The distribution may be such that a certain value is given as an error.

第3の方法は、道路および地物の情報を格納したデータベースを用意し、交通流シミュレータによって求められた車両の位置における地物の形状からGPS測位誤差を求め、求めたGPS測位誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める手法である。より具体的には、周囲の地物の形状をいくつかのパターン(プロファイル)に分類し、車両位置周囲の地物の形状がどのパターンに属するかを判定して、それに応じた誤差を付加することが考えられる。ここでも、付加する誤差は、一定の値でも良いし
、ある分布に従ったランダムな誤差であっても良い。
In the third method, a database storing road and feature information is prepared, GPS positioning error is obtained from the shape of the feature at the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator, and the obtained GPS positioning error is added. This is a technique for obtaining a position as position information obtained by a GPS device. More specifically, the shape of the surrounding feature is classified into several patterns (profiles), and it is determined to which pattern the shape of the feature around the vehicle position belongs, and an error corresponding thereto is added. It is possible. Again, the error to be added may be a constant value or a random error according to a certain distribution.

第4の手法は、道路、地物およびGPS衛星の位置の情報を格納したデータベースを用意し、交通流シミュレータによって求められた位置において捕捉可能なGPS衛星の数を、車両位置、地物の情報、およびGPS衛星の位置に基づいて求める。そして、捕捉可能なGPS衛星の数に応じたGPS測位誤差を求めて、車両位置にこの求めたGPS測位誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める手法である。ここでも、捕捉可能衛星数に応じた誤差は、一定の値でも良いし、ある分布に従ったランダムな誤差であっても良い。   The fourth method prepares a database that stores information on the position of roads, features, and GPS satellites, and determines the number of GPS satellites that can be captured at the positions determined by the traffic flow simulator, as well as vehicle position and feature information. And based on the position of the GPS satellite. Then, a GPS positioning error corresponding to the number of GPS satellites that can be captured is obtained, and a position obtained by adding the obtained GPS positioning error to the vehicle position is obtained as position information obtained by the GPS device. Again, the error according to the number of satellites that can be captured may be a constant value or a random error according to a certain distribution.

本発明は、上記処理の少なくとも一部を含むITSシミュレーション方法、または、これらの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。   The present invention can also be understood as an ITS simulation method including at least a part of the above processing, or a program for realizing these methods. Each of the above means and processes can be combined with each other as much as possible to constitute the present invention.

本発明によれば、GPS装置による測位誤差を考慮に入れた、より現実に近いITSシミュレーションが可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform an ITS simulation closer to reality in consideration of a positioning error by a GPS device.

ITS統合シミュレータの概要構成を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary structure of an ITS integrated simulator. ITS統合シミュレータにおける各要素シミュレータの連携を説明する図である。It is a figure explaining cooperation of each element simulator in an ITS integrated simulator. 第1の実施形態における、(A)位置情報シミュレータの機能ブロック図、および(B)誤差分布を説明する図である。FIG. 3A is a functional block diagram of a position information simulator and FIG. 3B is a diagram for explaining an error distribution in the first embodiment. 第2の実施形態における、(A)位置情報シミュレータの機能ブロック図、および(B)測位誤差DBに格納される誤差分布を説明する図である。It is a figure explaining the error distribution stored in (A) functional block diagram of a position information simulator, and (B) positioning error DB in a 2nd embodiment. 第3の実施形態における、(A)位置情報シミュレータの機能ブロック図、および(B)測位誤差DBに格納される誤差分布を説明する図である。It is a figure explaining the error distribution stored in (A) position information simulator and (B) positioning error DB in a 3rd embodiment. 第4の実施形態における、(A)位置情報シミュレータの機能ブロック図、および(B)誤差付加処理の流れを示すフローチャートである。In the fourth embodiment, (A) a functional block diagram of a position information simulator, and (B) a flowchart showing a flow of error addition processing. 従来技術の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of a prior art.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態のいくつかを例示的に詳しく説明する。まず、複数の実施形態に共通する構成について説明する。   Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a configuration common to a plurality of embodiments will be described.

図1は、要素シミュレータを連携させて、通信を利用したITSアプリケーションを評価可能な統合シミュレータ(ITSシミュレーションシステム)の機能構成を示す図である。複数の要素から成り立つ現象をシミュレーションする場合は、それぞれの要素シミュレータを内部で密に組み合わせる方式もあるが、本実施形態においてはそれぞれ単体で動作する要素シミュレータを疎に結合する方式を採用している。疎結合アーキテクチャは、統合シミュレーションプラットフォーム(以下、ISPとも表記する)1を用意し、各要素シミュレータを通信により結合する。このような方式を採用する理由は、評価目的に応じて、要素シミュレータを適宜選択・交換可能とするためである。   FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of an integrated simulator (ITS simulation system) capable of evaluating an ITS application using communication by linking element simulators. When simulating a phenomenon consisting of a plurality of elements, there is a method in which each element simulator is closely combined inside, but in this embodiment, a method in which element simulators that operate individually are loosely coupled is adopted. . In the loosely coupled architecture, an integrated simulation platform (hereinafter also referred to as ISP) 1 is prepared, and each element simulator is coupled by communication. The reason for adopting such a method is that the element simulator can be appropriately selected and exchanged according to the evaluation purpose.

本発明に係る統合シミュレータは、ISP1によって交通流シミュレータ9、通信シミュレータ10、位置情報シミュレータ11、ITSアプリケーションシミュレータ12を要素シミュレータとして用いる。交通流シミュレータ9は、車両の移動を模擬して、各時刻の車両を決めるミクロ交通流シミュレータである。通信シミュレータ10は、車両の位置が刻々と変化する各時点において、車両間あるいは車両と路側通信設備との間で通信が
可能か否かの評価、および、通信によって情報が伝達できるかを評価する。位置情報シミュレータ11は、各車両がその時点において、GPS装置によって取得する測位情報を求めるものである。ITSアプリケーションシミュレータ12は、車載機器や路側設備のITSアプリケーションを模擬して車両動作に与える影響を評価する。なお、これらの要素シミュレータは、さらに複数のシミュレータから構成されても構わない。たとえば、通信シミュレータは、電波伝搬シミュレータとネットワークシミュレータとから構成されても構わない。
The integrated simulator according to the present invention uses the traffic flow simulator 9, the communication simulator 10, the position information simulator 11, and the ITS application simulator 12 as element simulators by the ISP 1. The traffic flow simulator 9 is a micro traffic flow simulator that determines the vehicle at each time by simulating the movement of the vehicle. The communication simulator 10 evaluates whether or not communication is possible between vehicles or between a vehicle and a roadside communication facility at each time when the position of the vehicle changes every moment, and evaluates whether information can be transmitted by communication. . The position information simulator 11 obtains positioning information acquired by the GPS device at the time of each vehicle. The ITS application simulator 12 evaluates the influence on the vehicle operation by simulating the ITS application of the in-vehicle device or the roadside equipment. Note that these element simulators may be configured by a plurality of simulators. For example, the communication simulator may include a radio wave propagation simulator and a network simulator.

ISP1は、各要素シミュレータの連携を管理する全体管理モジュール2と、各要素シミュレータを制御する各種コントローラ(交通流コントローラ3、通信コントローラ4、位置情報コントローラ5、ITSアプリケーションコントローラ6)を有する。ISP1は、各要素シミュレータの各タイムステップにおける状態を記憶する状態データ記憶部7、シミュレーションにおいて発生するイベント(たとえば、ドライバによる急制動、ITSアプリケーションによる衝突回避制御の開始、通信の発生など)を記憶するイベントデータ記憶部8を備える。   The ISP 1 includes an overall management module 2 that manages the cooperation of each element simulator, and various controllers (traffic flow controller 3, communication controller 4, position information controller 5, and ITS application controller 6) that control each element simulator. The ISP 1 stores a state data storage unit 7 that stores the state of each element simulator at each time step, and an event that occurs in the simulation (for example, sudden braking by a driver, start of collision avoidance control by an ITS application, occurrence of communication, etc.) An event data storage unit 8 is provided.

なお、本実施形態に係る統合シミュレータは、ハードウェアの観点からは、中央演算処理装置(CPU)、RAM等の主記憶装置、HDDやCD−ROM等の補助記憶装置、入出力装置等を含むコンピュータから構成される。このようなコンピュータがプログラムを実行することによって上記の各機能部が実現されるが、これらの機能部のうち一部または全部について専用の回路によって実現しても構わない。なお、本統合シミュレータを複数のコンピュータまたは複数のプロセッサを含むコンピュータによって構成し、各要素シミュレータをそれぞれ並列に実行することも好ましい。   The integrated simulator according to the present embodiment includes a central processing unit (CPU), a main storage device such as a RAM, an auxiliary storage device such as an HDD and a CD-ROM, an input / output device, and the like from the viewpoint of hardware. Consists of a computer. Each of the above functional units is realized by such a computer executing a program, but some or all of these functional units may be realized by a dedicated circuit. Note that it is also preferable that the integrated simulator is constituted by a plurality of computers or computers including a plurality of processors, and each element simulator is executed in parallel.

全体管理モジュール2は、シミュレーション開始時刻、終了時刻、1タイムステップの時間などを含むシミュレーションパラメータ13を受け付けてシミュレーションを開始する。全体管理モジュール2は、状態データ記憶部7に格納されている状態データや、イベントデータ記憶部8に格納されているイベントデータ、地図・地形データベース14に格納されている地図・地形データを、コントローラ経由で各要素シミュレータに渡して、要素シミュレーションを実行させて、その結果を受け取る。要素シミュレータによる計算結果は、状態データ記憶部7やイベントデータ記憶部8に記憶される。なお、コントローラと各要素シミュレータの間には、要素シミュレータごとの差異を吸収するためのインタフェース9a,10a,11a,12aが設けられており、要素シミュレータを修正することなく利用可能である。   The overall management module 2 receives the simulation parameters 13 including the simulation start time, end time, time of 1 time step, and the like, and starts the simulation. The overall management module 2 uses the state data stored in the state data storage unit 7, the event data stored in the event data storage unit 8, and the map / terrain data stored in the map / terrain database 14 as a controller. The result is passed to each element simulator via, and the element simulation is executed, and the result is received. The calculation result by the element simulator is stored in the state data storage unit 7 and the event data storage unit 8. Interfaces 9a, 10a, 11a, and 12a for absorbing differences between element simulators are provided between the controller and each element simulator, and can be used without correcting the element simulator.

このような統合シミュレータにおける、シミュレーションの全体的な処理の流れを、図2を参照して説明する。まず初期状態に基づいて交通流シミュレータ9が車両動作を模擬することで、次タイムステップにおける各車両の位置を算出する。このようにして求められた各車両の位置は、シミュレーション内での車両の正確な位置を表すものであり、誤差は含まれていない。次に、通信シミュレータ10は、各車両の正確な位置に基づいて、車両間で通信が可能であるか否かの判断を行う。位置情報シミュレータ11は、各車両の正確な位置に基づいて、各車両のGPS装置によって得られるGPS測位情報を求める。このGPS測位情報は、GPS装置における測位誤差が含まれるものである。この誤差を含む位置情報が車両間の通信でやりとりされる位置情報である。そして、ITSアプリケーションシミュレータ12は、通信可能な車両間におけるITSアプリケーションの動作を模擬する。ここで、ITSアプリケーションシミュレータ12は、位置情報シミュレータ11によって得られた誤差を含んだ車両位置情報を利用してITSアプリケーションの動作を模擬する。そして、このITSアプリケーション動作が車両動作に与える影響を考慮して、次タイムステップの車両の位置を、交通流シミュレータ9によって算出する。以下、上記の処理を繰り返すことで、ITSシステムのシミュレーションが実行される。なお
、ここでは各要素シミュレータが直接連携するように説明したが、本実施形態においては全てのデータ連係はISP1を介して行われることは上述したとおりである。
The overall flow of the simulation in such an integrated simulator will be described with reference to FIG. First, the traffic flow simulator 9 simulates the vehicle operation based on the initial state, thereby calculating the position of each vehicle in the next time step. The position of each vehicle determined in this way represents the exact position of the vehicle in the simulation and does not include errors. Next, the communication simulator 10 determines whether or not communication is possible between vehicles based on the accurate position of each vehicle. The position information simulator 11 obtains GPS positioning information obtained by the GPS device of each vehicle based on the accurate position of each vehicle. This GPS positioning information includes positioning errors in the GPS device. Position information including this error is position information exchanged by communication between vehicles. The ITS application simulator 12 simulates the operation of the ITS application between communicable vehicles. Here, the ITS application simulator 12 simulates the operation of the ITS application using the vehicle position information including the error obtained by the position information simulator 11. Then, in consideration of the influence of the ITS application operation on the vehicle operation, the position of the vehicle at the next time step is calculated by the traffic flow simulator 9. Thereafter, the simulation of the ITS system is executed by repeating the above processing. Here, the description has been made so that the element simulators directly cooperate with each other. However, as described above, in the present embodiment, all data linkage is performed through the ISP 1.

このように、本統合シミュレータでは、GPSの測位誤差を考慮しているので、より現実に近いITSシステムのシミュレーションを実行できる。   Thus, in this integrated simulator, since the GPS positioning error is taken into consideration, it is possible to execute a simulation of an ITS system closer to reality.

本発明の実施形態においては、位置情報シミュレータ11におけるGPS測位誤差を付加手法に関していくつかの方法がある。以下、それぞれの手法について説明する。   In the embodiment of the present invention, there are several methods for adding a GPS positioning error in the position information simulator 11. Hereinafter, each method will be described.

(第1の実施形態)
第1の実施形態においては、車両の位置によらず、ランダムな誤差をGPS測位誤差として与える。図3Aに本実施形態における位置情報シミュレータの機能構成を示す。このように、位置情報シミュレータ11は、大略、車両位置入力部111と誤差付加部112を有する。車両位置入力部111は、交通流シミュレータ9によって求められた誤差を含まない車両の位置を取得する。誤差付加部112は、正確な車両位置に、GPS測位誤差を付加したものをGPS装置によって得られる位置情報として決定し、出力する。
(First embodiment)
In the first embodiment, a random error is given as a GPS positioning error regardless of the position of the vehicle. FIG. 3A shows a functional configuration of the position information simulator in the present embodiment. As described above, the position information simulator 11 generally includes the vehicle position input unit 111 and the error addition unit 112. The vehicle position input unit 111 acquires the position of the vehicle that does not include the error obtained by the traffic flow simulator 9. The error adding unit 112 determines and outputs a position obtained by adding a GPS positioning error to an accurate vehicle position as position information obtained by the GPS device.

上述したように、本実施形態では誤差付加部112はランダムな誤差を付加する。図3Bに、誤差付加部112が付加するランダムな誤差の確率分布(確率密度関数)を示す。ここでは、正規分布に従った誤差を与える。正規分布は、平均が0,分散が数cm〜十数m程度とすることが考えられる。   As described above, in the present embodiment, the error adding unit 112 adds a random error. FIG. 3B shows a probability distribution (probability density function) of random errors added by the error adding unit 112. Here, an error according to a normal distribution is given. The normal distribution is considered to have an average of 0 and a variance of several centimeters to several tens of meters.

なお、図3Bでは1次元方向の誤差分布だけが示されているが、全方位について正規分布に従った誤差を与えても良い。また、車両の進行方向(または道路に沿った方向)とこれに直交する方向とで、異なる誤差を与えても良い。たとえば、車両の進行方向にのみ正規分布に従った誤差を与えるようにしても良い。これは、第1の実施形態のみに限られず、その他の実施形態についても同様である。   In FIG. 3B, only the error distribution in the one-dimensional direction is shown, but errors according to the normal distribution may be given for all directions. Moreover, you may give a different error by the advancing direction (or direction along a road) of a vehicle, and the direction orthogonal to this. For example, an error according to the normal distribution may be given only in the traveling direction of the vehicle. This is not limited to the first embodiment, and the same applies to other embodiments.

このような手法によれば、簡便な手法によりGPS測位誤差を模擬することができる。   According to such a method, the GPS positioning error can be simulated by a simple method.

(第2の実施形態)
第2の実施形態においては、位置ごと誤差分布をあらかじめ求めて記憶しておき、車両の位置での誤差分布に従った誤差を与える。図4Aに本実施形態における位置情報シミュレータの機能構成を示す。このように、位置情報シミュレータ11は、大略、車両位置入力部111、測位誤差データベース113、誤差付加部112を有する。測位誤差DB113には、道路の各位置について、測位誤差の分布が格納されている。図4Bに測位誤差DB113に格納されるエリアごとの測位誤差分布を示す。この測位誤差の分布は、実測に基づくものであっても良く、また、数値計算その他の手法によって求められた誤差分布であっても良い。測位誤差は、計測ごとに異なることが予想されるので、確率分布の形式で格納することが好ましい。ただし、必ずしも誤差が複数の値を取るようにする必要はなく、定数の誤差を与えるようにしても構わない。なお、定数の誤差を与える場合も、測位誤差DB113には、この定数誤差を取る確率が100%という分布が格納していると考えられる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, an error distribution for each position is obtained and stored in advance, and an error according to the error distribution at the position of the vehicle is given. FIG. 4A shows a functional configuration of the position information simulator in the present embodiment. As described above, the position information simulator 11 generally includes the vehicle position input unit 111, the positioning error database 113, and the error adding unit 112. The positioning error DB 113 stores a positioning error distribution for each position on the road. FIG. 4B shows a positioning error distribution for each area stored in the positioning error DB 113. This distribution of positioning errors may be based on actual measurement, or may be an error distribution obtained by numerical calculation or other methods. Since the positioning error is expected to be different for each measurement, it is preferably stored in the form of a probability distribution. However, the error does not necessarily have to take a plurality of values, and a constant error may be given. Even when a constant error is given, it is considered that the positioning error DB 113 stores a distribution in which the probability of taking this constant error is 100%.

誤差付加部112は、車両位置入力部111から車両の正確な位置を受け取り、測位誤差DB113を参照してその位置における分布に従った測位誤差を付加して、GPS装置によって得られる位置情報として出力する。   The error adding unit 112 receives an accurate position of the vehicle from the vehicle position input unit 111, adds a positioning error according to the distribution at the position with reference to the positioning error DB 113, and outputs it as position information obtained by the GPS device. To do.

このような手法によれば、位置ごとの特性にしたがった測位誤差を与えることができるのでより正確なシミュレーションが実行できる。誤差分布を実測値に基づいて決定してい
る場合は、より現実に近いシミュレーションが実行できる。
According to such a method, since a positioning error according to the characteristics for each position can be given, a more accurate simulation can be executed. When the error distribution is determined based on the actual measurement value, a simulation closer to reality can be executed.

(第3の実施形態)
第3の実施形態においては、周辺に位置する建物等の状況に応じていくつかの誤差分布を定義しておき、車両位置における建物等の状況に対応する誤差分布に従った誤差を与える。図5Aに本実施形態における位置情報シミュレータ11の機能構成を示す。このように、位置情報シミュレータ11は、大略、車両位置入力部111、測位誤差DB113、誤差付加部112を有する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, several error distributions are defined according to the situation of buildings and the like located in the vicinity, and an error according to the error distribution corresponding to the situation of the buildings and the like at the vehicle position is given. FIG. 5A shows a functional configuration of the position information simulator 11 in the present embodiment. Thus, the position information simulator 11 generally includes the vehicle position input unit 111, the positioning error DB 113, and the error adding unit 112.

測位誤差DB113は、周辺の状況(プロファイル)に応じた、誤差分布を記憶している。図5Bに測位誤差DB113に格納されるプロファイルごとの測位誤差分布を示す。ここでは、「見通しの良い場所」「高層建物に挟まれた場所」「片側のみに高層建物がある場所」の3つのプロファイルを用意しているが、より詳細にプロファイルを定義しても構わない。見通しの良い場所では、測位誤差は小さく、また、特定の方向に誤差が偏ることもないので、誤差の分布として平均がゼロで、分散が小さい(数cm程度)正規分布を与える。また、道路の両脇を高層建物で挟まれた場合は、誤差が大きくなるが、特定方向に誤差が偏ることはないので、誤差の分布として平均がゼロで、分散の大きい(十数m程度)の正規分布を与える。また、道路の片側のみに高層建物があるときは、特定の方向に誤差が偏る場合があり、この場合は誤差分布として平均が非ゼロの正規分布を与えたり、定数値の誤差を与えたりすることが考えられる。もっとも、ここで挙げたプロファイルごとの分布は例示であり、その他の分布を与えるようにしても構わない。   The positioning error DB 113 stores an error distribution according to the surrounding situation (profile). FIG. 5B shows a positioning error distribution for each profile stored in the positioning error DB 113. Here, three profiles are prepared: “A place with a good view”, “A place between high-rise buildings”, and “A place with a high-rise building on one side”, but the profiles may be defined in more detail. . In a place where the line of sight is good, the positioning error is small, and the error is not biased in a specific direction. Therefore, a normal distribution with zero average and small variance (about several centimeters) is given as the error distribution. In addition, when both sides of the road are sandwiched between high-rise buildings, the error will increase, but the error will not be biased in a specific direction, so the average error distribution is zero and the variance is large (about a dozen or so meters) ) Gives a normal distribution. In addition, when there is a high-rise building on only one side of the road, the error may be biased in a specific direction. In this case, a normal distribution with a non-zero average is given as the error distribution, or a constant value error is given. It is possible. But the distribution for every profile mentioned here is an illustration, and you may make it give other distribution.

誤差付加部112は、車両位置入力部111から受け取った車両の正確な位置と、地図データから得られる車両位置周囲の地物データから、その車両位置がどのようなプロファイルに属するかを判断する。そして、測位誤差DB113を参照して車両位置のプロファイルに応じた誤差を決定し、車両位置入力部111から受け取った車両の正確な位置に付加して、GPS装置によって得られる位置情報として出力する。なお、車両位置がどのプロファイルに属するかを毎回判定することを避けるために、それぞれの位置がどのプロファイルに属するかを地図データにあらかじめ格納しておいても構わない。   The error adding unit 112 determines what profile the vehicle position belongs to from the accurate position of the vehicle received from the vehicle position input unit 111 and the feature data around the vehicle position obtained from the map data. Then, an error corresponding to the vehicle position profile is determined with reference to the positioning error DB 113, added to the exact position of the vehicle received from the vehicle position input unit 111, and output as position information obtained by the GPS device. In order to avoid determining which profile the vehicle position belongs to each time, it may be stored in advance in the map data to which profile each position belongs.

このようにすれば、道路上の各地点を周囲の状況に応じていくつかのプロファイルに分けて誤差分布を定義しているので、全ての地点について個別に誤差分布を定義するよりも簡易な構成で、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In this way, error distribution is defined by dividing each point on the road into several profiles according to the surrounding situation, so it is a simpler configuration than defining error distribution individually for all points Thus, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

(第4の実施形態)
第4の実施形態においては、車両位置において捕捉可能なGPS衛星の数に応じた誤差を与える。図6Aに本実施形態における位置情報シミュレータ11の機能構成を示す。このように、位置情報シミュレータ11は、大略、車両位置入力部111、GPS衛星位置DB114、捕捉可能衛星数算出部111、誤差付加部112を有する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, an error corresponding to the number of GPS satellites that can be captured at the vehicle position is given. FIG. 6A shows a functional configuration of the position information simulator 11 in the present embodiment. As described above, the position information simulator 11 generally includes the vehicle position input unit 111, the GPS satellite position DB 114, the captureable satellite number calculation unit 111, and the error addition unit 112.

GPS衛星位置DB114は、GPS衛星の軌道データを保持している。したがって、GPS衛星位置DB114を参照することで、任意時刻におけるGPS衛星の位置を算出可能である。捕捉可能衛星数算出部115は、GPS衛星、車両および地物の位置関係をもとに、車両が捕捉可能なGPS衛星の数を算出する。GPS信号は直進性が強いため、車両とGPS衛星を結ぶ線上に建物が存在するか否かによってGPS衛星を捕捉可能であるか否か判断できる。   The GPS satellite position DB 114 holds orbit data of GPS satellites. Therefore, the GPS satellite position at an arbitrary time can be calculated by referring to the GPS satellite position DB 114. The captureable satellite number calculation unit 115 calculates the number of GPS satellites that can be captured by the vehicle based on the positional relationship between the GPS satellites, the vehicle, and the feature. Since the GPS signal has strong straightness, it can be determined whether or not the GPS satellite can be captured based on whether or not a building exists on the line connecting the vehicle and the GPS satellite.

図6Bは本実施形態における誤差付加処理の流れを示すフローチャートである。まず、車両位置入力部111が車両の正確な位置を受け取る(ステップS61)。そして、捕捉可能衛星数算出部115が、GPS衛星位置DB114から得られるGPS衛星の位置、
車両位置入力部111から受け取った車両の位置、および、地図データから得られる周辺の地物の形状を参照して、車両が捕捉可能なGPS衛星の数を算出する(ステップS62)。そして、誤差付加部112は、捕捉可能なGPS衛星数に応じた誤差を車両位置に付加して、その結果をGPS装置によって得られる位置情報として出力する(ステップS63)。なお、あらかじめ捕捉可能なGPS衛星数が少ないほど大きな誤差を与える誤差分布が定められており、誤差付加部112は捕捉可能GPS衛星数に応じた誤差分布に従って測位誤差を付加する。
FIG. 6B is a flowchart showing the flow of error addition processing in the present embodiment. First, the vehicle position input unit 111 receives an accurate position of the vehicle (step S61). Then, the number of captureable satellites calculation unit 115 receives GPS satellite positions obtained from the GPS satellite position DB 114,
The number of GPS satellites that can be captured by the vehicle is calculated with reference to the position of the vehicle received from the vehicle position input unit 111 and the shape of the surrounding features obtained from the map data (step S62). Then, the error adding unit 112 adds an error corresponding to the number of GPS satellites that can be captured to the vehicle position, and outputs the result as position information obtained by the GPS device (step S63). Note that an error distribution that gives a larger error as the number of GPS satellites that can be captured is determined in advance, and the error adding unit 112 adds a positioning error according to the error distribution according to the number of GPS satellites that can be captured.

このようにすれば、GPS衛星と車両の位置関係をもとに、車両におけるGPS測位誤差を考慮に入れることができるようになる。したがって、現実に近いITSシミュレーションが可能となる。   In this way, the GPS positioning error in the vehicle can be taken into account based on the positional relationship between the GPS satellite and the vehicle. Therefore, an ITS simulation that is close to reality is possible.

(その他)
GPS測位誤差として付加する誤差の算出方法は、上記で説明した手法に限られず、上記説明をもとに種々の変形例が考えられる。たとえば、上記の手法は任意に組み合わせて測位誤差を算出しても構わない。たとえば、車両の進行方向(または道路に沿った方向)に関する誤差と、それに直交する方向に関する誤差とを異なる手法で算出しても構わない。また、道路上の位置ごとに異なる手法で誤差を付加しても構わない。また、捕捉可能なGPS衛星数に基づく手法は、その他の手法と組み合わせて、捕捉可能衛星数が少ないほど誤差(誤差分布の分散)を大きくすることができる。
(Other)
The calculation method of the error added as the GPS positioning error is not limited to the method described above, and various modifications can be considered based on the above description. For example, the positioning error may be calculated by arbitrarily combining the above methods. For example, the error relating to the traveling direction of the vehicle (or the direction along the road) and the error relating to the direction orthogonal thereto may be calculated by different methods. Moreover, you may add an error with a different method for every position on a road. Further, the method based on the number of GPS satellites that can be captured can be combined with other methods to increase the error (variance of error distribution) as the number of satellites that can be captured is small.

11 位置情報シミュレータ
111 車両情報入力部
112 誤差付加部
113 測位誤差DB
114 GPS衛星位置DB
115 捕捉可能衛星数算出部
11 Position Information Simulator 111 Vehicle Information Input Unit 112 Error Addition Unit 113 Positioning Error DB
114 GPS satellite position DB
115 Number of satellites that can be captured

Claims (6)

車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両の位置を入力として、当該位置においてGPS装置によって得られる位置情報を求める位置情報シミュレータと、
前記位置情報シミュレータによって求められた位置情報を入力として、ITSアプリケーションの動作を模擬し、ITSアプリケーションが車両動作に与える影響を求めるITSアプリケーションシミュレータと、
を備えるITSシミュレーションシステム。
A traffic flow simulator that simulates vehicle motion and determines the vehicle position at each time;
A position information simulator for obtaining position information obtained by the GPS device at the position, using as input the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator;
An ITS application simulator that simulates the operation of the ITS application using the position information obtained by the position information simulator as input, and determines the influence of the ITS application on the vehicle operation;
ITS simulation system.
前記位置情報シミュレータは、交通流シミュレータによって求められた車両の位置に、正規分布に従ったランダムな誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める
ことを特徴とする請求項1に記載のITSシミュレーションシステム。
The position information simulator obtains, as position information obtained by a GPS device, a position obtained by adding a random error according to a normal distribution to the position of a vehicle obtained by a traffic flow simulator. The described ITS simulation system.
地図情報と、道路上の各位置においてあらかじめ定められたGPS測位誤差の分布とを格納するデータベースをさらに有し、
前記位置情報シミュレータは、交通流シミュレータによって求められた車両の位置に、当該位置における分布に従ったGPS測位誤差を付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める
ことを特徴とする請求項1に記載のITSシミュレーションシステム。
A database for storing map information and a predetermined GPS positioning error distribution at each position on the road;
The position information simulator obtains, as position information obtained by a GPS device, a position obtained by adding a GPS positioning error according to a distribution at the position to a position of a vehicle obtained by a traffic flow simulator. 2. The ITS simulation system according to 1.
道路および地物の情報を格納したデータベースをさらに有し、
前記位置情報シミュレータは、交通流シミュレータによって求められた車両の位置における地物の形状からGPS測位誤差を求め、当該GPS測位誤差を交通流シミュレータによって求められた車両の位置に付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める
ことを特徴とする請求項1に記載のITSシミュレーションシステム。
A database that stores road and feature information;
The position information simulator obtains a GPS positioning error from the shape of the feature at the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator, and adds a position obtained by adding the GPS positioning error to the vehicle position obtained by the traffic flow simulator. The ITS simulation system according to claim 1, wherein the ITS simulation system is obtained as position information obtained by an apparatus.
道路、地物、およびGPS衛星の位置の情報を格納したデータベースをさらに有し、
前記位置情報シミュレータは、交通流シミュレータによって求められた車両の位置において捕捉可能なGPS衛星の数を、地物の情報およびGPS衛星の位置の情報に基づいて求め、捕捉可能なGPS衛星の数に応じたGPS測位誤差を、交通流シミュレータによって求められた車両の位置に付加した位置を、GPS装置によって得られる位置情報として求める
ことを特徴とする請求項1に記載のITSシミュレーションシステム。
A database further storing information on the location of roads, features, and GPS satellites;
The position information simulator obtains the number of GPS satellites that can be captured at the position of the vehicle determined by the traffic flow simulator based on the feature information and the information on the position of the GPS satellites, and determines the number of GPS satellites that can be captured. The ITS simulation system according to claim 1, wherein a position obtained by adding a corresponding GPS positioning error to the position of the vehicle obtained by the traffic flow simulator is obtained as position information obtained by the GPS device.
コンピュータが、
車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流模擬工程と、
交通流模擬工程によって求められた車両の位置を入力として、当該位置におけるGPS装置によって得られる位置情報を求める位置情報模擬工程と、
位置情報模擬工程において求められた位置情報を入力として、ITSアプリケーションの動作を模擬し、ITSアプリケーションが車両動作に与える影響を求めるITSアプリケーション模擬工程と、
を実行することを特徴とするITSシミュレーション方法。
Computer
A traffic flow simulation process for simulating vehicle operation and obtaining the vehicle position at each time,
A position information simulation step for obtaining the position information obtained by the GPS device at the position, using the vehicle position obtained by the traffic flow simulation step as an input,
ITS application simulation process for simulating the operation of the ITS application using the position information obtained in the position information simulation process as input, and determining the influence of the ITS application on the vehicle operation;
The ITS simulation method characterized by performing this.
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