JP5892845B2 - キャリブレーション良否判定装置及び方法 - Google Patents
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Description
(1) 移動体の進行方向の軸線上に、GPS衛星から出力される信号を受信する第1のアンテナと第2のアンテナとが所定の距離を置いて配置され、配置された前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの配置ずれを補正するためのキャリブレーションを行い、判定するキャリブレーション良否判定装置であって、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナにより受信した信号に基づいてそれぞれのアンテナ地点における搬送波位相を計測し、計測した搬送波位相に基づいて、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置算出部により算出した相対位置に基づいて、前記移動体の絶対姿勢角を計測する姿勢角計測部と、前記キャリブレーションにより、前記姿勢角計測部で計測した絶対姿勢角と、前記移動体の進行方向とのずれ量を計算し、当該ずれ量に基づいて前記絶対姿勢角を調整するキャリブレーション部と、前記キャリブレーション中に、前記第1のアンテナにより受信したGPS衛星からの信号と、前記第1のアンテナから所定の距離を置いて配置されているモーションセンサにより計測された3軸方向の加速度及び角速度とに基づいて、前記移動体の速度を計測する移動体高精度速度計測部と、前記移動体高精度速度計測部により計測されたキャリブレーション開始時の速度から、キャリブレーション開始時の進行方向を算出する方位算出部と、前記移動体高精度速度計測部により算出された前記移動体の速度のうち水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出部と、前記東西南北方向距離算出部によって算出された方位ごとの相対距離を、前記方位算出部により算出されたキャリブレーション開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算部と、前記座標変換演算部により変換された距離のうち、キャリブレーション開始時の進行方向の距離が所定の距離に達した場合に、キャリブレーション開始時の進行方向に直交する方向の距離によって示される横ぶれ量が閾値以下か否かを判定するキャリブレーション判定部と、を備えるキャリブレーション良否判定装置。
したがって、本発明に係るキャリブレーション良否判定装置は、移動体の横速度や横滑り角を高精度に計測する計測装置のキャリブレーション工程において、キャリブレーションが正常に完了したことを判別することができる。
図1は、本発明の一実施形態であるキャリブレーション良否判定装置30の構成を示すブロック図である。キャリブレーション良否判定装置30は、相対位置算出部12と、姿勢角計測部13と、キャリブレーション部14と、移動体高精度速度計測部21と、方位算出部22と、東西南北方向距離算出部23と、座標変換演算部24と、キャリブレーション判定部25と、判定結果出力部26とを備える。以下、各部ごとに説明する。
移動体2の正確な姿勢角を計測するためには、第1のアンテナ10と第2のアンテナ11を移動体2の車両センターラインにあわせること(軸あわせ)が必要である。
手作業であわせることが精度上難しいので、キャリブレーション部14により、以下の手順で、キャリブレーション(校正)を計測前に行って、軸あわせを行う。
θ = tan−1(VN/VE) ・・・(3)
また、キャリブレーション判定部25は、所定の距離に達するごとに、例えば、100mに達するごとに横ぶれ量が閾値以下か否かを判定するとしてもよい。例えば、キャリブレーション判定部25は、100mで横ぶれ量が0.175m以下、200mで0.35m以下か否かを判定し、100mと200mとで閾値以下である場合に、キャリブレーション成功と判定する。
具体的には、遅延処理部105は、良否判定部101によって係数αが算出されるための時間だけ、移動体速度計測部15から得られたNED方向の速度(ドップラー速度)、位置(緯度、経度、標高)、キャリブレーション部14から得られた絶対姿勢角を良否判定演算に用いる時間分だけ遅延させる。
乗算部103は、良否判定部101により算出された係数αと、減算部108により遅延処理部105と同期化処理部102とを減算して得られた誤差量δxを乗算する。
したがって、キャリブレーション良否判定装置30は、移動体の横速度や横滑り角を高精度に計測する計測装置のキャリブレーション工程において、ユーザにキャリブレーションを成功させて、キャリブレーションにより調整された絶対姿勢角を用いた高精度な計測を計測装置にさせることができる。
11 第2のアンテナ
12 相対位置算出部
13 姿勢角計測部
14 キャリブレーション部
15 移動体速度計測部
16 加速度・角速度計測部
17 速度・姿勢角算出部
21 移動体高精度速度計測部
22 方位算出部
23 東西南北方向距離算出部
24 座標変換演算部
25 キャリブレーション判定部
26 判定結果出力部
30 キャリブレーション良否判定装置
100 ストラップダウンナビゲータ部
101 良否判定部
102 同期化処理部
103 乗算部
104 状態推定部
105 遅延処理部
108 減算部
Claims (4)
- 移動体の進行方向の軸線となる前記移動体の車両センターライン上に、GPS衛星から出力される信号を受信する第1のアンテナと第2のアンテナとが所定の距離を置いて配置し、前記移動体の横速度や横滑り角を計測する前に、前記移動体を所定の速度で所定の距離を直進走行させることで、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの間の基線ベクトルを前記移動体の進行方向の軸線にあわせるという軸合わせのためのキャリブレーションを行うことで、前記基線ベクトルと前記移動体の進行方向の軸線との配置ずれの補正を行い、前記軸合わせのキャリブレーションの良否を判定するキャリブレーション良否判定装置であって、
前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナにより受信した信号に基づいてそれぞれのアンテナ地点における搬送波位相を計測し、計測した搬送波位相に基づいて、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの相対位置を算出する相対位置算出部と、
前記相対位置算出部により算出した相対位置に基づいて、前記基線ベクトルを算出し、前記移動体の絶対姿勢角を計測する姿勢角計測部と、
キャリブレーション開始時から終了時まで、前記第1のアンテナにより受信したGPS衛星からの信号により計測された、NED座標上における前記移動体の速度と、前記第1のアンテナから所定の距離を置いて配置されているモーションセンサにより計測された、3軸方向の加速度及び角速度とに基づいて、NED座標上における、リアルタイムな前記移動体の速度を計測する移動体高精度速度計測部と、
前記移動体高精度速度計測部により計測された前記キャリブレーション開始時の速度から、前記キャリブレーション開始時の進行方向を算出する方位算出部と、
前記移動体高精度速度計測部により算出された前記移動体の速度のうち水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出部と、
前記東西南北方向距離算出部によって算出された方位ごとの相対距離を、前記方位算出部により算出された前記キャリブレーション開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算部と、
前記座標変換演算部により変換された距離のうち、前記キャリブレーション開始時の進行方向の距離が前記所定の距離に達した場合に、前記キャリブレーション開始時の進行方向に直交する方向の距離によって示される横ぶれ量が予め設定された閾値以下か否かに基づいて前記キャリブレーションの成否を判定するキャリブレーション判定部と、
前記キャリブレーションにより、前記姿勢角計測部で計測した絶対姿勢角と前記移動体の進行方位角との差分となる、前記移動体の進行方向の軸線との平均取り付け角度誤差を算出し、当該平均取り付け角度誤差に基づいて前記絶対姿勢角を調整するキャリブレーション部と、
を備え、
前記移動体高精度速度計測部は、さらに、
前記第1のアンテナにより受信した信号に基づいて、GPS衛星から出力される搬送波の周波数のドップラーシフト量からNED座標上における前記移動体の速度を算出する移動体速度計測部と、
前記第1のアンテナから所定の距離を置いて配置されているモーションセンサにより3軸方向の加速度と角速度を計測する加速度・角速度計測部と、
前記移動体速度計測部により算出された、NED座標上における前記移動体の速度と、前記加速度・角速度計測部により計測された加速度及び角速度を利用して、ストラップダウン演算を行うことにより、NED座標上における、リアルタイムな前記移動体の速度を算出する速度・姿勢角算出部と、
を備え、
前記キャリブレーション部は、
前記キャリブレーション中に、前記移動体速度計測部により得られるNED座標上における前記移動体の速度に基づいて、前記絶対姿勢角と前記移動体の進行方位角との差分である推定取り付け誤差角を計測し、
前記移動体の水平速度及び前記推定取り付け誤差角により、前記移動体の横速度を算出し、
前記キャリブレーション開始時の進行方向の距離が前記所定の距離に達した場合に、前記移動体の水平速度を積算した値と、前記移動体の横速度を積算した値に基づいて、前記平均取り付け角度誤差を算出する、
ことを特徴とするキャリブレーション良否判定装置。 - 前記キャリブレーション判定部によって判定された結果を出力する判定結果出力部をさらに備える請求項1に記載のキャリブレーション良否判定装置。
- 前記判定結果出力部は、前記キャリブレーション判定部によって前記キャリブレーションが正常に完了したと判定された場合、前記キャリブレーション部によって調整された前記絶対姿勢角をさらに出力する、請求項2に記載のキャリブレーション良否判定装置。
- 移動体の進行方向の軸線となる前記移動体の車両センターライン上に、GPS衛星から出力される信号を受信する第1のアンテナと第2のアンテナとが所定の距離を置いて配置し、前記移動体の横速度や横滑り角を計測する前に、前記移動体を所定の速度で所定の距離を直進走行させることで、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの間の基線ベクトルを前記移動体の進行方向の軸線にあわせるという軸合わせのためのキャリブレーションを行うことで、前記基線ベクトルと前記移動体の進行方向の軸線との配置ずれの補正を行い、前記軸合わせのキャリブレーションの良否を判定するキャリブレーション良否判定方法であって、
キャリブレーション良否判定装置が、
前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナにより受信した信号に基づいてそれぞれのアンテナ地点における搬送波位相を計測し、計測した搬送波位相に基づいて、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの相対位置を算出する相対位置算出工程と、
前記相対位置算出工程により算出した相対位置に基づいて、前記基線ベクトルを算出し、前記移動体の絶対姿勢角を計測する姿勢角計測工程と、
キャリブレーション開始時から終了時まで、前記第1のアンテナにより受信したGPS衛星からの信号により計測された、NED座標上における前記移動体の速度と、前記第1のアンテナから所定の距離を置いて配置されているモーションセンサにより計測された、3軸方向の加速度及び角速度とに基づいて、NED座標上における、リアルタイムな前記移動体の速度を計測する移動体高精度速度計測工程と、
前記移動体高精度速度計測工程により計測された前記キャリブレーション開始時の速度から、前記キャリブレーション開始時の進行方向を算出する方位算出工程と、
前記移動体高精度速度計測工程により算出された前記移動体の速度のうち水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出工程と、
前記東西南北方向距離算出工程によって算出された方位ごとの相対距離を、前記方位算出工程により算出された前記キャリブレーション開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算工程と、
前記座標変換演算工程により変換された距離のうち、前記キャリブレーション開始時の進行方向の距離が前記所定の距離に達した場合に、前記キャリブレーション開始時の進行方向に直交する方向の距離によって示される横ぶれ量が予め設定された閾値以下か否かに基づいて前記キャリブレーションの成否を判定するキャリブレーション判定工程と、
前記キャリブレーションにより、前記姿勢角計測工程で計測した絶対姿勢角と前記移動体の進行方位角との差分となる、前記移動体の進行方向の軸線との平均取り付け角度誤差を算出し、当該平均取り付け角度誤差に基づいて前記絶対姿勢角を調整するキャリブレーション工程と、
を備え、
前記移動体高精度速度計測工程は、さらに、
前記第1のアンテナにより受信した信号に基づいて、GPS衛星から出力される搬送波の周波数のドップラーシフト量からNED座標上における前記移動体の速度を算出する移動体速度計測工程と、
前記第1のアンテナから所定の距離を置いて配置されているモーションセンサにより3軸方向の加速度と角速度を計測する加速度・角速度計測工程と、
前記移動体速度計測工程により算出された、NED座標上における前記移動体の速度と、前記加速度・角速度計測工程により計測された加速度及び角速度を利用して、ストラップダウン演算を行うことにより、NED座標上における、リアルタイムな前記移動体の速度を算出する速度・姿勢角算出工程と、
を備え、
前記キャリブレーション工程は、
前記キャリブレーション中に、前記移動体速度計測工程により得られるNED座標上における前記移動体の速度に基づいて、前記絶対姿勢角と前記移動体の進行方位角との差分である推定取り付け誤差角を計測する工程と、
前記移動体の水平速度及び前記推定取り付け誤差角により、前記移動体の横速度を算出する工程と、
前記キャリブレーション開始時の進行方向の距離が前記所定の距離に達した場合に、前記移動体の水平速度を積算した値と、前記移動体の横速度を積算した値に基づいて、前記平均取り付け角度誤差を算出する工程と、
を備えることを特徴とするキャリブレーション良否判定方法。
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