JP6291873B2 - 無線測位装置 - Google Patents
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Description
[第1実施形態]
<全体構成>
本実施形態の無線測位システム1は、図1に示すように、GPS(Global Positioning System )圏外領域に分散して設置され、所定範囲を対象とした無線通信を行う複数の基準局2(図1では2台の基準局2a,2bを示す)と、自動車に搭載され、基準局2との無線通信を利用した無線測位を行う車載装置3(図1では3台の車載装置3a,3b,3cを示す)と、車載装置3が無線測位を行う際に必要なデータを管理する管理サーバ4とから構成されている。
基準局2は、図2に示すように、直接無線通信機21、広域無線通信機22、制御部23を備える。直接無線通信機21は、車載装置3との間で無線通信(以下「直接無線通信」ともいう)を行う。広域無線通信機22は、広域無線通信網NWを介して、管理サーバ4との間でデータ通信を行う。但し、基準局2a,2bのうち、広域無線通信機22は基準局2bにのみ設けられ、基準局2aでは省略されている。制御部23は、CPU231、ROM232およびRAM233を備え、ROM232が記憶するプログラムに基づく処理をCPU231が実行する。具体的には、CPU231は、直接無線通信機21の通信範囲内に存在する道路を指定経路として、指定経路を走行する自動車に、直接無線通信機21を用いて、自基準局2の識別情報を含む無線ビーコンを定期的に送信するビーコン送信処理を少なくとも実行する。
車載装置3は、図3に示すように、車速センサ31、位置検出器32、直接無線通信機33、広域無線通信機34、および制御部35を備える。車速センサ31は、当該車速センサ31が搭載されている車両の速度を検出する。そして、車速センサ31の検出結果は制御部35に入力される。位置検出器32は、GPS衛星からの衛星信号を受信するGPS受信機、車輪の回転から自車の走行距離を検出する距離センサおよび方位センサを少なくとも含むセンサ類により構成され、これらセンサ類から得られる信号に基づき、自車の位置および進行方位を検出する。そして、位置検出器32の検出結果は制御部35に入力される。直接無線通信機33は、基準局2との間で直接無線通信を行う。広域無線通信機34は、広域無線通信網NWを介して、管理サーバ4との間でデータ通信を行う。制御部35は、CPU351、ROM352、およびRAM353を備え、ROM352が記憶するプログラムに基づく処理をCPU351が実行する。具体的には、CPU351は、通信機33,34を介した無線通信により得られる情報を利用した無線測位によって、自車両の位置を推定する位置推定処理(後述する)を少なくとも実行する。
管理サーバ4は、図4に示すように、広域無線通信機41と制御部42を備える。広域無線通信機41は、広域無線通信網NWを介して、基準局2および車載装置3との間でデータ通信を行う。また制御部42は、CPU421、ROM422、およびRAM423を備え、ROM422が記憶するプログラムに基づく処理をCPU421が実行する。具体的には、CPU421は、広域無線通信機41を介して基準局2から収集した情報に基づいて基準軌跡情報を更新する情報更新処理や、広域無線通信機41を介した車載装置3からの要求に従って、基準軌跡情報を提供する情報提供処理を少なくとも実行する。
ここで、車載装置3のCPU351が実行する位置推定処理の手順を、図6を用いて説明する。この位置推定処理は、CPU351の動作中において繰り返し実行される処理である。
なお、先のS20にて、車載装置3から管理サーバ4に送信される測位軌跡情報に基づき、管理サーバ4は、基準軌跡を更新する軌跡更新処理を実行する。この軌跡更新処理では、取得した測位軌跡情報に含まれる測位軌跡を、基準局2の識別情報、車両の車種、車両の進行方向で分類して記憶する。そして、分類した測位軌跡毎に、測位軌跡の平均値を算出し、その算出結果によって管理サーバ4に記憶されている基準軌跡を更新する。但し、測位軌跡の平均値を求める際に、蓄積された測位軌跡の中に、分散が予め設定された除外判定値以上となるものが存在する場合、これを除外して平均値を求めるようにしてもよい。
このように構成された無線測位システム1の車載装置3は、測位軌跡と基準軌跡とを比較することで抽出される最大一致度地点に基づいて測位情報を生成すると共に、一致度分布の形状(平坦さ)を評価する評価値m[p],w[d]を用いて、測位情報の信頼度Rを求めている。そして、信頼度Rは、一致度分布上に一致度の極大点(軌跡間距離の極小点)が複数存在する場合や、全体的に低い一致度しか得られないような場合に値が低下するため、信頼度Rに従って、例えば、測位情報の生成や使用を禁止することによって、測位情報を利用する各種制御において誤作動が生じることを抑制することができる。
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
まず、管理サーバ4のCPU421が実行する測定結果利用可能条件集合更新処理の手順を、図10を用いて説明する。この処理は、CPU421の動作中において繰り返し実行される処理である。
続くS260では、測定結果利用可能条件集合に、対象基準軌跡を用いた無線測位を行う場合、測位軌跡の軌跡長がkである場合に得られる測位情報の信頼度はR以上になることを表す条件{k,R}を追加する。
図11に示すように、同じ基準軌跡を使用していても、使用する測位軌跡の軌跡長によって、一致度分布の形状は異なったものとなる。そして、軌跡長を短くするほど、測位情報が出力されるタイミングは早くなるが、高い一致度が得られる部位が複数箇所で検出され易くなり、測位情報の信頼度が低下する。また、軌跡長を長くするほど、測位情報の信頼度が向上するものの、測位情報が出力されるタイミングは遅くなる。つまり、測定結果利用可能条件は、測位情報の信頼度と出力タイミングとの関係を表したものであり、必要に応じて測位情報の性能を選択できるようにするためのものである。
次に、車載装置3のCPU351が実行する位置推定処理の手順を、図12を用いて説明する。本実施形態における位置推定処理は、図6の内容と比較して、S30の代わりにS35を実行し、S80の代わりにS82,S84を実行する以外は、第1実施形態における位置推定処理と同様である。このため、この相違する部分を中心に説明する。
<効果>
本実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。
[第3実施形態]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態における位置推定処理は、図6の内容とほぼ同様であり、これを参照して、相違する点のみを説明する。
本実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。
即ち、本実施形態では、複数の無線リンクのそれぞれについて生成された一致度分布を合成した合成一致度分布を用いて測位情報や信頼度を求めているため、測位情報の信頼度を高めることができる。また、第1および第2実施形態の場合と同程度の信頼度を得るのであれば、測位軌跡の軌跡長をより短くすることができ、信頼性の高い測位情報を早いタイミングで得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
Claims (9)
- 移動体に搭載される無線測位装置であって、
予め設定された指定経路中の位置と、該指定経路を通信範囲に含むよう設置された無線送信機から送信される送信波の受信状態との対応関係を表した基準軌跡および該基準軌跡中に存在する一つ以上の特徴点に対応する前記指定経路中の位置を測位用座標系で表した特徴点位置情報を記憶する基準軌跡記憶手段(353,351:S30,S35)と、
前記無線送信機からの送信波の受信状態を検出する検出手段(351:S50)と、
前記移動体の移動距離を測定する距離測定手段(31、32、351:S60)と、
前記距離測定手段で測定された移動距離と、前記検出手段で検出された送信波の受信状態との対応関係を表す測位軌跡を生成する測位軌跡生成手段(351:S70)と、
前記測位軌跡と前記基準軌跡の一致度を、前記測位軌跡の各要素の距離を前記基準軌跡の指定経路中の位置に対応させるために一様に加える座標ずれ値に対し走査することにより、前記座標ずれ値のそれぞれにおいて前記測位軌跡の中で任意に定められた代表要素が対応する前記基準軌跡内の地点と、該基準軌跡と前記測位軌跡との一致度の間の対応を表す一致度分布を生成する分布生成手段(351:S80,S82〜S84)と、
前記一致度分布において一致度が最大となる地点を一致度最大地点として、前記特徴点位置情報と、任意の特徴点と一致度最大地点の間の指定経路中の位置の差から、代表要素に対応する測位情報を生成する測位情報生成手段(351:S110)と、
前記一致度分布の平坦さを反映した値をとる評価値を用いて、前記測位情報の利用可否の判断基準となる信頼度を求める信頼度算出手段(351:S90)と、
を備えることを特徴とする無線測位装置。 - 前記信頼度算出手段は、前記一致度分布における前記一致度の最大値、および該一致度の最大値との差または比が予め設定された上限値以内となる地点間の距離の最大値のうち少なくとも一方を前記評価値として用いることを特徴とする請求項1に記載の無線測位装置。
- 前記分布生成手段(351:S82〜S84)は、前記測位軌跡生成手段にて生成される前記測位軌跡の軌跡長が予め設定された利用可能条件を満たす場合に、前記一致度分布を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線測位装置。
- 前記基準軌跡と該基準軌跡から切り出した部分軌跡との一致度分布から求められる前記信頼度が予め設定された要求値以上となる前記部分軌跡の軌跡長を適用軌跡長として、前記測位軌跡の軌跡長が前記適用軌跡長以上であることを、前記利用可能条件とすることを特徴とする請求項3に記載の無線測位装置。
- 前記検出手段は、複数の無線リンクのそれぞれについて受信状態を検出し、
前記測位軌跡生成手段は、前記無線リンク毎に前記測位軌跡を生成し、
前記分布生成手段は、前記無線リンク毎に前記一致度分布を生成し、
前記信頼度算出手段は、前記無線リンク毎に生成された複数の一致度分布を合成した合成一致度分布に基づいて前記信頼度を求めることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の無線測位装置。 - 前記複数の無線リンクは、異なる無線送信機からそれぞれ送信される識別可能な複数の送信波を受信することによって実現されることを特徴とする請求項5に記載の無線測位装置。
- 前記複数の無線リンクは、同じ無線送信機からの送信波を、設置場所の異なる複数の受信アンテナによって受信することによって実現されることを特徴とする請求項5に記載の無線測位装置。
- 前記複数の無線リンクは、同じ無線送信機からの複数のチャネルを用いて送信される送信波をチャネル毎に受信することによって実現されることを特徴とする請求項5に記載の無線測位装置。
- 前記合成一致度分布は、前記無線リンク毎に生成された前記一致度分布を互いに乗じる或いは足し合わせることによって求めることを特徴とする請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載の無線測位装置。
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