JP5691517B2 - 位置推定プログラム、位置推定装置、及び位置推定方法 - Google Patents
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Description
そこで、以下の実施形態では、同じ位置で複数回測位して得られる誤差領域を長軸方向に延長し、延長した領域同士が相互に重なり合った部分を新たな誤差領域とする。そして、測定により得られた誤差領域の重心と、その新たな誤差領域との重心の集合の重心を測位対象の位置と推定する。なお、同じ位置とは、測位対象が静止している場合における同一の位置をいうが、次の場合も含む。すなわち、測位間で測位対象が移動した場合であっても、その移動距離が測定誤差に対して十分短いならば、測位対象が静止しているものとして取り扱い、この場合も同じ位置として扱う。
<第1の実施形態>
図2は、第1の実施形態における位置推定装置の構成の一例を示す。位置推定装置1は、測位対象となる装置自身であってもよいし、または測位対象となる装置に含まれるものでもよい。
位置推定部4は、同一位置において複数回測位されて得られた誤差領域情報を用いて、次の処理を実行する。すなわち、位置推定部4は、誤差領域情報毎に得られる誤差領域(中心座標と誤差情報とにより表される領域)を長軸方向に延長する。そして、位置推定部4は、延長した誤差領域同士を合成し、延長した誤差領域同士が相互に交わる領域を合成領域として取得する。位置推定部4は、誤差領域と合成領域を用いて測位対象の位置を推定する。
取得部5は、記憶部3から誤差領域情報を取得する。延長処理部6は、誤差領域情報により示される誤差領域を長軸方向に延長した延長領域を生成する。
統計処理部10は、推定部として、合成領域に基づいて測定対象の位置を推定する。すなわち、統計処理部10は、対象領域(誤差領域及び合成領域)の位置を示す座標の集合について統計処理を行い、統計処理により得られた座標を測位対象の推定位置として出力する。例えば、各対象領域の重心座標を取得して、統計処理によりこれらの座標の重心(平均)、加重平均、標準偏差、加重標準偏差等を算出することができるが、これらに限定されない。
入力装置24は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、マイク、通信装置等の入力装置である。出力装置25は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ、通信装置等の出力装置である。また、タッチパネル型ディスプレイのように、入力装置、及び出力装置が一装置で実現されていてもよい。
$lat1 = 35.582;
$lng1 = 139.642;
$tan1 = tan(129);
誤差領域64Aの延長軸66A(延長領域67Aの中心線の座標($lat_e1, $lng_e1))は、以下の式で示される。
$lat_e1 = $tan1 * ($lng_e1 - $lng1) + $lng1; (1)
$lat2 = 35.596;
$lng2 = 139.661;
$tan2 = tan(43);
誤差領域64Bの延長軸66B(延長領域67Bの中心線の座標($lat_e2, $lng_e2))は、以下の式で示される。
$lat_e2 = $tan2 * ($lng_e2 - $lng2) + $lng2; (2)
y = $tan1 * (x - $lng1) + $lng1; (3)
y = $tan2 * (x - $lng2) + $lng2; (4)
を満たす(x, y)の解が求められる。そこで、式(3)(4)をそれぞれ$tan1, $tan2で割って差を求めると、
(1 / $tan1 - 1 / $tan2) * y = ($lat1 / $tan1) - ($lat2 / $tan2) -$lng1 + $lng2
この式の両辺を(1 / $tan1 - 1 / $tan2)で割って、
y = (($lat1 / $tan1) - ($lat2 / $tan2) - $lng1 + $lng2) / (1 / $tan1- 1 / $tan2);
が得られる。
$lat_c = y = (($lat1 / $tan1) - ($lat2 / $tan2) - $lng1 + $lng2) / (1 /$tan1 - 1 / $tan2);
$lng_c = ($lat_c - $lat1) / $tan1 + $lng1; (式(1)の場合)
$lng_c2 = ($lat_c - $lat2) / $tan2 + $lng2; (式(2)の場合)
これより、計算結果は、以下のようになる。
$lat_c = 35.5798817669958
$lng_c = 139.643715311265
算出された$lat_c及び$lng_cの有効桁を入力値に合わせる。これより、図6の「緯度」72、「経度」73に格納される値が得られる。また、「軸幅1」76には、長軸方向66Aの軸幅65Aが格納される。「傾き1」77には、経線に対する長軸66Aの傾き(角度)が格納される。「軸幅2」78には、長軸方向66Bの軸幅65Bが格納される。「傾き2」79には、経線に対する長軸66Bの傾き(角度)が格納される。すると、図6の結果が得られる。
Se =sa1×sa2÷sinθ
Vresult = (Σ(i=1〜n) Vi) /n
なお、重心位置を具体的に算出する方法については、図8を用いて説明する。
第1の実施形態では、楕円型の誤差領域に基づいて作成した延長領域同士を合成し、延長領域同士が重なった部分である合成領域の中心座標と、誤差領域(対象領域)の中心座標とからなる集合の重心を求めて測位対象の位置を推定した。それに対して、第2の実施形態では、対象領域の面積の大きさ、種類等、すなわち、誤差の信頼度に応じて、各対象領域の中心または重心座標に重み付けを施した上で重心を計算し、測位対象の位置を推定する。各対象領域の中心座標に対する重み付けのバリエーションとしては、例えば、以下の実施例がある。
Vresult = (Σ(i=1〜n) Vi/Si) / (Σ(i=1〜n) 1/Si)
Si = |軸幅1×軸幅2/sin(傾き1−傾き2)|
Si = 長軸半径×短軸半径×π
統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の緯度Lat_iを面積Siで割った値の総和LatSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の経度Lng_iを面積Siで割った値の総和LngSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の面積Siの逆数1/Siの総和SiRecSumを計算する(S1317)。
統計処理部10は、その結果得られた座標(LatSumRev/SiRecSum, LngSumRev/SiRecSum)を重心座標として出力する(S1319)。このとき、重心座標(LatSumRev/SiRecSum, LngSumRev/SiRecSum)は、次の式で表される。
result = (Σ(i=1〜n) Vsi/kSsi + Σ(j=1〜m) Vcj/lScj)/ (Σ(i=1〜n) / kSi + Σ(j=1〜m) / lScj)
Srev_i = 軸幅1×軸幅2/sin(傾き1−傾き2)×l
Srev_i = 長軸半径×短軸半径×π×k
統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の緯度Lat_iを面積Srev_iで割った値の総和LatSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の経度Lng_iを面積Srev_iで割った値の総和LngSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の面積Srev_iの逆数1/Srev_iの総和SiRecSumを計算する(S1327)。
統計処理部10は、算出した座標(LatSumRev/SiRecSum,LngSumRev/SiRecSum)を重心点として出力する(S1329)。このとき、重心座標(LatSumRev/SiRecSum,LngSumRev/SiRecSum)は、次の式で表される。
Vresult = (Σ(i=1〜n) Vsi/Ssi + Σ(j=1〜m) Vcj/DiScj)/ (Σ(i=1〜n) 1/Ssi + Σ(j=1〜m) 1/DiScj)
Srev_i = 軸幅1×軸幅2/sin(傾き1-傾き2)×Di
Srev_i = 長軸半径×短軸半径×π
統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の緯度Lat_iを面積Srev_iで割った値の総和LatSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の中心位置の経度Lng_iを面積Srev_iで割った値の総和LngSumRevを計算する。また、統計処理部10は、計算対象リストの各計算対象情報の面積Srev_iの逆数1/Srev_iの総和SiRecSumを計算する(S1337)。
統計処理部10は、算出した座標(LatSumRev/SiRecSum,LngSumRev/SiRecSum)を重心点として出力する(S1339)。このとき、重心座標(LatSumRev/SiRecSum,LngSumRev/SiRecSum)は、次の一般式で表される。
また、取得した合成領域のうち、合成領域とその元となる2つの誤差領域との距離の合計が閾値Dmax(Dmaxは、任意の実数)以下となる合成領域のみを、計算対象としてもよい。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態のS13の処理においても、第2の実施形態で説明した重み付けが行われるようにしてもよい。
第1〜第3の実施形態によれば、測位対象の位置を推定する位置推定プログラムは、次の処理をコンピュータに実行させる。測位部は、複数の送信機からの信号を受信して行った測位により得られる位置と位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を出力する。コンピュータは、測位部から取得した各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長する。コンピュータは、延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する。
位置推定プログラムは、前記測定対象の位置の推定において、誤差領域と交差領域を対象領域として、対象領域の位置を示す複数の座標について統計処理を行い、統計処理により得られた座標を測位対象の推定位置として出力する。
また、前記統計処理において、コンピュータは、各対象領域の重心座標の集合の重心を計算し、該計算した重心を前記推定位置として出力する。
また、前記統計処理において、コンピュータは、面積がより小さい対象領域ほど、対象領域の重心座標により重い重みを付与し、重みが付与された各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する。
上述の説明では、誤差領域を延長する説明を行ったが、必ずしも領域を延長しなくてもよい。交点を求めるためには、測位部であるGPSから出力される座標と、長軸誤差方向の角度を用いてもよい。交差領域取得部は、座標と角度のセットの情報が2つあれば交点を求められるため、推定部は、この交点から推定位置の座標を求めてもよい。また、推定部による座標の求め方は、一般的なGPSの座標演算のように、最小二乗法を用いて算出してもよい。
(付記1) 測位対象の位置を推定する処理をコンピュータに実行させる位置推定プログラムであって、
複数の送信機からの信号を受信して行った測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を出力する測位部を用いて、複数回測位を行って得られた複数の前記誤差領域情報を取得し、
前記取得した各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長し、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする位置推定プログラム。
(付記2) 前記測定対象の位置の推定において、前記誤差領域と前記交差領域を対象領域として、該対象領域の位置を示す複数の座標について統計処理を行い、該統計処理により得られた座標を前記測位対象の推定位置として出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする付記1に記載の位置推定プログラム。
(付記3) 前記位置推定プログラムは、さらに、
前記取得された誤差領域情報から、前記誤差領域の長軸半径と短軸半径の比が第1の閾値以上となる誤差領域情報を抽出する処理をコンピュータに実行させ、
前記誤差領域を延長する場合、前記抽出された誤差領域情報の前記誤差領域を長軸方向へ延長する
ことを特徴とする付記1または2に記載の位置推定プログラム。
(付記4) 前記位置推定プログラムは、さらに、
前記交差領域の面積が第2の閾値以下の交差領域を抽出する処理をコンピュータに実行させ、
前記統計処理において、前記誤差領域と前記抽出された交差領域を前記対象領域とする、
ことを特徴とする付記2または3に記載の位置推定プログラム。
(付記5) 前記統計処理において、該各対象領域の重心座標の集合の重心を計算し、該計算した重心を前記推定位置として出力する
ことを特徴とする付記2から4のうちいずれか1項に記載の位置推定プログラム。
(付記6) 前記統計処理において、面積がより小さい前記対象領域ほど、該対象領域の重心座標により重い重みを付与し、該重みが付与された各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する
ことを特徴とする付記5に記載の位置推定プログラム。
(付記7) 前記統計処理において、前記対象領域の重心座標を該対象領域の面積で割った値の総和を、該対象領域の面積の逆数の総和で割ることにより、前記各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する
ことを特徴とする付記6に記載の位置推定プログラム。
(付記8) 前記統計処理において、前記対象領域が前記誤差領域の場合、前記対象領域の面積をm(m:任意の実数)倍し、前記対象領域が前記交差領域の場合、前記対象領域の面積をn(n:任意の実数)倍して重みを付与し、該重みを付与した対象領域の面積で割った値の総和を、該重みを付与した対象領域の面積の逆数の総和で割ることにより、前記各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する
ことを特徴とする付記6に記載の位置推定プログラム。
(付記9) 前記統計処理において、前記対象領域が前記交差領域の場合、該交差領域の基となる2つの前記誤差領域と該交差領域との距離の合計値がより小さい前記対象領域ほど、該対象領域の重心座標により重い重みを付与し、該重みが付与された各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する
ことを特徴とする付記5から8のうちいずれか1項に記載の位置推定プログラム。
(付記10) 前記位置推定プログラムは、さらに、
前記対象領域が前記交差領域の場合、該交差領域の基となる2つの前記誤差領域と該交差領域との距離の合計が第3の閾値以下となる該交差領域を抽出する処理をコンピュータに実行させ、
前記統計処理において、前記誤差領域と前記抽出された交差領域を前記対象領域とする、
ことを特徴とする付記2から8のうちいずれか1項に記載の位置推定プログラム。
(付記11) 測位対象の位置を推定する位置推定装置であって、
複数回、複数の送信機からの信号を受信して測位を行い、該測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を生成する測位部と、
前記生成された各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長する延長処理部と、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域を取得する交差領域取得部と、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
(付記12) 前記推定部は、前記誤差領域と前記交差領域を対象領域として、該対象領域の位置を示す複数の座標について統計処理を行い、該統計処理により得られた座標を前記測位対象の推定位置として出力する
を備えることを特徴とする付記11に記載の位置推定装置。
(付記13) 前記位置推定装置は、さらに、
前記生成された誤差領域情報から、前記誤差領域の長軸半径と短軸半径の比が第1の閾値以上となる誤差領域情報を抽出する第1抽出部、を備え、
前記延長処理部は、前記抽出された誤差領域情報それぞれについて、前記誤差領域を長軸方向へ延長する
ことを特徴とする付記11または12に記載の位置推定装置。
(付記14) 前記位置推定装置は、さらに、
前記交差領域の面積が第2の閾値以下の交差領域を抽出する第2抽出部、を備え、
前記推定部は、前記誤差領域と前記抽出された交差領域を前記対象領域とする
ことを特徴とする付記12または13に記載の位置推定装置。
(付記15) 測位対象の位置を推定する位置推定方法であって、
コンピュータが、
複数の送信機からの信号を受信して行った測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を出力する測位部を用いて、複数回測位を行って得られた複数の前記誤差領域情報を取得し、
前記取得した各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長し、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する
ことを特徴とする位置推定方法。
(付記16)
測位対象の位置を推定する位置推定装置であって、
送信機から送信される信号を受信して測位を行い、該測位により得られる位置と、該位置の劣化情報と、該劣化情報の長軸方向の角度とを生成する測位部と、
前記測位部から位置と角度の情報を複数取得し、取得した複数の位置と角度の情報に基づいて特定される複数の線情報が交差する交差領域を取得する交差領域取得部と、
前記交差領域取得部が取得した交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
2 測位部
3 記憶部
4 位置推定部
5 取得部
6 延長処理部
7 合成部
8 面積計測部
9 面積比較部
10 統計処理部
15a,15b,15c 基準局
21 測位センサ
22 CPU
23 短期記憶部
24 入力装置
25 出力装置
26 長期記憶部
27 バス
28 誤差領域情報
29 設定情報
30 位置推定プログラム
Claims (8)
- 測位対象の位置を推定する処理をコンピュータに実行させる位置推定プログラムであって、
複数の送信機からの信号を受信して行った測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を出力する測位部を用いて、複数回測位を行って得られた複数の前記誤差領域情報を取得し、
前記取得した各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長し、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする位置推定プログラム。 - 前記測定対象の位置の推定において、前記誤差領域と前記交差領域を対象領域として、該対象領域の位置を示す複数の座標について統計処理を行い、該統計処理により得られた座標を前記測位対象の推定位置として出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項1に記載の位置推定プログラム。 - 前記位置推定プログラムは、さらに、
前記取得された誤差領域情報から、前記誤差領域の長軸半径と短軸半径の比が第1の閾値以上となる誤差領域情報を抽出する処理をコンピュータに実行させ、
前記誤差領域を延長する場合、前記抽出された誤差領域情報の前記誤差領域を長軸方向へ延長する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の位置推定プログラム。 - 前記統計処理において、該各対象領域の重心座標の集合の重心を計算し、該計算した重心を前記推定位置として出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の位置推定プログラム。 - 前記統計処理において、面積がより小さい前記対象領域ほど、該対象領域の重心座標により重い重みを付与し、該重みが付与された各対象領域の重心座標の集合の重心を計算する
ことを特徴とする請求項4に記載の位置推定プログラム。 - 測位対象の位置を推定する位置推定装置であって、
複数回、複数の送信機からの信号を受信して測位を行い、該測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を生成する測位部と、
前記生成された各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長する延長処理部と、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域を取得する交差領域取得部と、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。 - 測位対象の位置を推定する位置推定装置であって、
送信機から送信される信号を受信して測位を行い、該測位により得られる位置と、該位置の劣化情報と、該測位により得られる位置に対応する該劣化情報の長軸方向の角度とを生成する測位部と、
前記測位部から前記位置と、該位置に対応する前記劣化情報の長軸方向の角度との情報を複数取得し、取得したそれぞれの位置と該それぞれ位置に対応する前記劣化情報の長軸方向の角度との情報に基づいて該それぞれの位置の座標を有する各直線を特定し、特定された直線同士が交差する交点を取得する交点取得部と、
前記交点取得部が取得した交点に基づいて測定対象の位置を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。 - 測位対象の位置を推定する位置推定方法であって、
コンピュータが、
複数の送信機からの信号を受信して行った測位により得られる位置と該位置の測定誤差とにより表される楕円形状の誤差領域を示す誤差領域情報を出力する測位部を用いて、複数回測位を行って得られた複数の前記誤差領域情報を取得し、
前記取得した各誤差領域情報により示される前記誤差領域を長軸方向へ延長し、
前記延長した誤差領域同士が交差する交差領域に基づいて測定対象の位置を推定する
ことを特徴とする位置推定方法。
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