JP6528293B1 - ダイナミック座標管理装置、ダイナミック座標管理方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】地殻変動に基づいて変動する任意の測位点の所定の日時における地図上の変位点の座標を算出する。【解決手段】ダイナミック座標管理装置が、管理対象座標を少なくとも示す変位情報を取得し、管理対象座標を取得した日時情報に基づいて更新する。そしてダイナミック座標管理装置は、日時情報に基づいて更新された後の管理対象座標を示す変位情報を所定の装置へ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、ダイナミック座標管理装置、ダイナミック座標管理方法、プログラムに関する。

地上の任意の測位点は地球のプレート運動などにより地球の中心を原点とした直交座標系において年々その座標が移動する。このため、高精度な測位点情報の検出が必要となっている。ところで日本の国土地理院は日本全国のある位置に電子基準点を定めその電子基準点の座標を管理している。そしてこの電子基準点は他の任意の測位点などの位置の算出のための基準となっている。また電子基準点ではなく複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から受信した信号を用いてその任意の測位点の座標を計測する技術が特許文献１に開示されている。

また測位点における未来および過去の位置情報を正確に、また容易に推定することのできる技術が特許文献２に開示されている。

特開２００５−６９７５４号公報 特許第５０５８５９４号公報

ところで近年、自動運転技術等の自動航行に関する技術の開発が盛んである。このような自動航行を精度高く行う為には地殻変動に基づいて変動する任意の測位点の情報が不可欠である。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできるダイナミック座標管理装置、ダイナミック座標管理方法、プログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、ダイナミック座標管理装置は、特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得する変位情報取得部と、前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する変位情報更新部と、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標を示す変位情報を所定の装置へ出力する出力部と、を備え、前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを算出し、前記出力部は、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を所定の装置へ出力することを特徴とする。

上述のダイナミック座標管理装置において、前記変位情報は道路上の通行境界線を示す前記管理対象の座標を少なくとも示し、前記変位情報更新部は、前記通行境界線を示す前記管理対象の座標を取得した日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新してよい。

上述のダイナミック座標管理装置において、前記変位情報は物体を特定する物体座標を示す前記管理対象の座標が少なくとも含まれ、前記変位情報更新部は、前記物体座標を示す前記管理対象の座標を取得した日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新してよい。

上述のダイナミック座標管理装置において、前記物体は構造物、地形の少なくとも一方を示してよい。

上述のダイナミック座標管理装置において、前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標に基づいて当該座標の周囲の座標基準点を複数特定し、それら複数の座標基準点と前記管理対象の座標と四次元統合網平均計算とに基づいて、前記管理対象の座標を前記取得した今日の日時情報の前記管理対象の最新の座標へ更新してよい。
上述のダイナミック座標管理装置において、前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標からの距離が所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が３以上の所定数か否かを判定し、前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数以上である場合には、それら座標基準点のうち少なくとも前記所定数の数の座標基準点を特定し、前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数未満である場合には、前記所定距離を延伸し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数か否かの判定を繰り返し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数となった場合には、それら座標基準点の数のうち少なくとも前記所定数の数の座標基準点を特定してよい。

上述のダイナミック座標管理装置において、前記出力部は、前記日時情報に基づいて更新した前記管理対象情報を自立走行装置に出力してよい。
また本発明の第２の態様によれば、ダイナミック座標管理装置は、特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得する変位情報取得部と、前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する変位情報更新部と、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標を示す変位情報を所定の装置へ出力する出力部と、を備え、前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標に基づいて当該座標の周囲の座標基準点を複数特定し、それら複数の座標基準点と前記管理対象の座標と四次元統合網平均計算とに基づいて、前記管理対象の座標を前記取得した今日の日時情報の前記管理対象の最新の座標へ更新し、前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標からの距離が所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が３以上の所定数か否かを判定し、前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数以上である場合には、それら座標基準点のうち少なくとも前記所定数の数の座標基準点を特定し、前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数未満である場合には、前記所定距離を延伸し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数か否かを判定し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数となった場合に前記延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点を特定することを特徴とする。

本発明の第３の態様によれば、ダイナミック座標管理方法は、特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得し、前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを算出し、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を所定の装置へ出力することを特徴とする。

本発明の第４の態様によれば、プログラムは、ダイナミック座標管理装置のコンピュータのＣＰＵに、特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を記憶部から取得する変位情報取得手段として機能させ、前記管理対象の座標と、取得した今日の日時情報とに基づいて今日の最新の座標を演算し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを演算し、前記記憶部に記録されている前記管理対象の座標と移動方向ベクトルとを前記今日の最新の座標と当該座標の移動方向ベクトルとに更新する変位情報更新手段として機能させ、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を、出力装置を用いて所定の装置へ出力する出力手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、地殻変動に基づいて変動する地図上の変位点等の任意の測位点の所定の日時における座標を算出することができる。

本実施形態によるダイナミック座標管理システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態によるダイナミック座標管理装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態によるダイナミック座標管理装置の機能ブロック図である。 本実施形態によるダイナミック座標管理装置の処理フローを示す第一の図である。 本実施形態による特定電子基準点の補正処理の処理フローを示す図である。 本実施形態による電子基準点の推定処理の概要を示す図である。 本実施形態による再計算対象点の最新の緯度経度の算出処理フローを示す図である。 本実施形態によるダイナミック座標管理装置の処理フローを示す第二の図である。 本実施形態による再計算対象点の算出処理の概要を示す図である。 本実施形態によるダイナミック座標管理装置の最小構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態によるダイナミック座標管理システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態によるダイナミック座標管理システムの構成を示すブロック図である。
この図で示すようにダイナミック座標管理システム１００は、少なくともダイナミック座標管理装置１、衛星測位信号受信アンテナ１０、衛星測位信号受信装置２０を備える。

ダイナミック座標管理システム１００において衛星測位信号受信アンテナ１０は、例えば日本全国の１３００点の多数の電子基準点として定められた地点に分散して固定設置されている。衛星測位信号受信アンテナ１０はＧＰＳ衛星から受信した衛星測位信号を衛星測位信号受信装置２０へ送信する。衛星測位信号受信装置２０は衛星測位信号を、通信ネットワークを介して受信する。また衛星測位信号受信装置２０はダイナミック座標管理装置１と通信接続されている。ダイナミック座標管理装置１は衛星測位信号受信装置２０から、各衛星測位信号受信アンテナ１０がＧＰＳ衛星から受信した衛星測位信号（ＧＰＳが発信する信号）を受信し、各衛星測位信号受信アンテナ１０の固定設置された位置を算出してよい。または各衛星測位信号受信アンテナ１０の固定設置された位置は衛星測位信号受信装置２０が算出してもよい。

図２はダイナミック座標管理装置のハードウェア構成を示す図である。
ダイナミック座標管理装置１のコンピュータは、図２で示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、インタフェース１０５、通信モジュール１０６等のハードウェアを備える。

図３はダイナミック座標管理装置の機能ブロック図である。
ダイナミック座標管理装置１のＣＰＵ１０１はダイナミック座標管理プログラムを実行する。これによりダイナミック座標管理装置１には、制御部１１、電子基準点算出部１２、変位情報取得部１３、変位情報更新部１４、出力部１５が備わる。

制御部１１はダイナミック座標管理装置１を制御する。
電子基準点算出部１２は所定の時間間隔で各電子基準点の所定の日時の座標を算出する。
変位情報取得部１３は地図データにおける管理対象座標情報を少なくとも含む変位情報を取得する。
変位情報更新部１４は変位情報に含まれる管理対象座標情報を取得した日時情報に対応する測位点の座標に更新する。

なお変位情報には、道路上の通行境界線を示す通行境界線情報を示す管理対象座標情報が少なくとも含まれてよい。地殻変動によって地表の点は日々移動する。これに伴い道路上の通行境界線も地殻変動によって移動する。従って通行境界線の各点は地殻変動によって位置が変位する変位情報の一態様である。変位情報更新部１４は、変位情報に含まれる通行境界線情報を、取得した日時情報に基づいて更新する。

または変位情報には、地図データにおける物体を特定する物体座標情報を示す管理対象座標情報が少なくとも含まれてもよい。地表に構築される建築物等の物体も地殻変動によって移動する。従って地表の物体自体の任意の点も地殻変動によって位置が変位する変位情報の一態様である。変位情報更新部１４は、変位情報に含まれる物体座標情報を、取得した日時情報に基づいて更新するようにしてもよい。物体は地図データにおける構造物、地形等を示す。

変位情報は管理対象座標情報の所定の時刻からの移動速度または移動距離の少なくとも一方が含まれてよい。変位情報更新部１４は、日時情報に基づいて更新した管理対象座標情報の所定の時刻からの移動速度または移動距離を更新してもよい。

出力部１５は日時情報に基づいて更新した変位情報を自立走行装置に出力する。自立走行装置とは例えば自動運転車両等であってよい。出力部１５はその他の装置に通信ネットワークを介して更新した変位情報を出力してもよい。

衛星測位信号受信装置２０は所定の時刻や所定の時間間隔で衛星測位信号受信アンテナ１０から衛星測位信号（ＧＰＳが発信する信号）を受信する。ダイナミック座標管理装置１は所定のタイミングで衛星測位信号を取得する。ダイナミック座標管理装置１は衛星測位信号受信アンテナ１０が設置されている座標（緯度、経度、標高）を算出する。なお衛星測位信号受信装置２０が各衛星測位信号受信アンテナ１０の座標（緯度、経度、標高）を算出してもよい。この場合、ダイナミック座標管理装置１は衛星測位信号受信装置２０の算出した各衛星測位信号受信アンテナ１０の座標（緯度、経度、標高）を、当該衛星測位信号受信装置２０から取得する。

そしてダイナミック座標管理装置１は、例えば地図データにおける道路上の通行境界線を示す通行境界線の座標を取得し、その座標を、ユーザが指定したことにより入力した日時情報に基づいて更新する。

データベース２は単位エリアごとに区切られた地図データを記憶する。地図データには、地図ＩＤ、各道路の座標や、道路上に設けられた通行境界線を示す座標などの管理対象座標情報が保持されている。当該座標は緯度、経度、標高、地殻変動に基づく単位時間当たりの過去の移動距離などの情報が含まれている。なお地図データと管理対象座標情報とは別々にデータベース２に記録されていてもよい。またはデータベース２は道路単位で道路上に設けられた通行境界線を示す座標などの管理対象座標情報が保持されていてもよい。

図４はダイナミック座標管理装置の処理フローを示す第一の図である。
以下ダイナミック座標管理装置１の処理について説明する。
ダイナミック座標管理装置１の変位情報取得部１１３は、単位エリアごとに区切られた地図データのうち、一つ目の地図データのＩＤを特定する（ステップＳ１０１）。当該地図データＩＤの特定はプログラムに規定された順序に特定してもよいし、ユーザからの入力に基づいて特定してもよい。変位情報取得部１１３は地図データＩＤに紐づいてデータベース２に記録されている地図データを取得する（ステップＳ１０２）。変位情報取得部１１３はこの地図データに含まれる通行境界線の全ての座標を取得する（ステップＳ１０３）。変位情報取得部１１３はこの通行境界線の座標を再計算対象点として変位情報更新部１４に出力する。

変位情報更新部１４は一つ目の再計算対象点を取得する（ステップＳ１０４）。変位情報更新部１４は再計算対象点の周りの複数の電子基準点を特定する（ステップＳ１０５）。これを特定電子基準点（座標基準点）と呼ぶこととする。例えば変位情報更新部１４は再計算対象点の周りの電子基準点のうち、再計算対象点に直線距離が近い３つ以上の電子基準点を特定電子基準点と特定する。または変位情報更新部１４は再計算対象点を中心とした数１０Ｋｍ，数１００ｋｍの半径の円に含まれる電子基準点を全て特定し、それら電子基準点が２つ未満であれば、さらに再計算対象点を中心とする半径を拡大した円に含まれる電子基準点を全て特定するようにしてもよい。変位情報更新部１４は再計算対象点に直線距離が近い５つ、６つ等の数の電子基準点を特定電子基準点と特定してもよい。

変位情報更新部１４は再計算対象点を基準として特定した特定電子基準点の最新の座標（緯度、経度、標高）の出力を電子基準点算出部１２に要求する。当該要求には今日の日時が含まれてよい。なお所定の任意の日時の再計算対象点の最新の座標を算出したい場合にはこの日時情報を任意の日時に変更すればよい。電子基準点算出部１２は衛星測位信号受信装置２０から取得した要求に基づいて再計算対象点を基準として特定された電子基準点の今日の座標を算出する（ステップＳ１０６）。当該座標はステップＳ１０１より前に予め算出されていてもよい。予め各電子基準点の今日の座標が算出されている場合には、この時点で電子基準点算出部１２は特定電子基準点の座標をデータベース等から読み込むようにすればよい。そして変位情報更新部１４は再計算対象点を基準として特定した特定電子基準点の今日の最新の座標を取得し、その座標を用いて再計算対象点の最新の座標（緯度，経度）と移動速度とを算出する（ステップＳ１０７）。

変位情報更新部１４は当該再計算対象点について地図データから取得した座標と、新たに算出した座標との差に基づいて、当該再計算対象点の移動方向ベクトルを算出する（ステップＳ１０８）。変位情報更新部１４はそれら新たに算出した座標、移動速度、移動方向ベクトルを、再計算対象点の新たな座標情報として地図データを更新する（ステップＳ１０９）。変位情報更新部１４は未処理の再計算対象点があるかを判定する（ステップＳ１１０）。変位情報更新部１４は未処理の再計算対象点がある場合には、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。

変位情報更新部１４は再計算対象点である地図データ中の全ての通行境界線の座標を算出すると、未処理の地図データＩＤがあるかを判定する（ステップＳ１１１）。変位情報更新部１４は未処理の地図データＩＤがある場合にはステップＳ１０１からの処理を繰り返す。変位情報更新部１４は処理を修了すると出力部１５に処理終了を出力する。

出力部１５は変位情報更新部１４が処理を修了すると、再計算対象点である通行境界線の座標が全て新たな座標に更新された更新後地図データを出力するかを判定する（ステップＳ１１２）。所定の出力先の装置が指定されている場合には、出力部１５は更新後地図データを出力する（ステップＳ１１３）。所定の出力先の装置は、例えば自動運転車に備わる自動運転装置（自立航行装置）や、自動運転装置が地図データを読み込むためにアクセスする地図データ管理装置などであってよい。自動運転装置は新たな更新後地図データを用いて自動運転処理を行う。例えば更新後地図データには最新の通行境界線の座標が含まれている。ある道路の走行の自動運転制御を行っている自動運転装置は、左右の通行境界線を基準とする走行範囲を逸脱しないように自動運転制御を行う。

例えば地震が発生した後には道路や通行境界線の位置がずれる場合がある。従って、ダイナミック座標管理装置１は、上述の処理により算出された精度の高い通行境界線の座標を基準とした自動運転制御が行われるための更新後地図データを生成して、所定の装置へ出力することができる。

なお通行境界線の座標が道路ごとにデータベース２に記録されている場合には、変位情報取得部１１３は道路ＩＤを特定し、その道路ＩＤに紐づいてデータベース２に記録されている通行境界線の全ての座標を取得するようにしてもよい。この場合、変位情報更新部１４は、道路ＩＤに基づいて取得した全ての座標である各再計算対象点について今日の座標が算出できたかをステップＳ１１０において判定する。またこの場合、変位情報更新部１４はステップＳ１１１において未処理の道路ＩＤがあるかを判定する。そして出力部１５は変位情報更新部１４が処理を修了すると、再計算対象点である通行境界線の座標が全て新たな座標に更新された更新後道路データを出力するかをステップＳ１１２において判定する。所定の出力先の装置が指定されている場合には、出力部１５はステップＳ１１３において更新後の道路データを出力する。所定の出力先は当該道路を走行する自動運転車両等であってもよい。

再計算対象点を基準として特定した電子基準点の最新の座標に基づいて再計算対象点の最新の緯度，経度を算出する上述の処理の詳細を以下説明する。

まず電子基準点算出部１２が、予め国土地理院で管理している電子基準点に近い複数のＩＧＳ点の座標及びその単位期間あたりの移動速度を読み込む。ＩＧＳ点の座標及びその単位期間あたりの移動速度はＩＧＳ点のデータを蓄積しているサーバなどにアクセスして取得する。ＩＧＳ点は全世界で３００点以上定められた点であり、日本においては筑波や臼田に定められており、また韓国、中国、ロシアにも一つまたは複数点が定められている。また電子基準点算出部１２は、電子基準点の座標の情報を当該電子基準点の座標情報を記憶している衛星測位信号受信装置２０にアクセスして読み込む。電子基準点の座標は国土地理院によって１９９７年１月１日に定められた座標値である（通常、『測地成果２０００』と呼ばれている）。

電子基準点算出部１２は、各電子基準点の座標と、その近傍（周辺）の３つ以上のＩＧＳ点の座標及びその単位期間あたりの移動速度とを用いて、基線解析によって各電子基準点の座標を化成し、電子基準点化成値を算出する。ここで、基線解析は例えば『土屋淳、外１名、「やさしいＧＰＳ測量」、社団法人日本測量協会、１９９１年１０月５日，p.238-305』に記載されているような公知の技術を利用すればよい。なお電子基準点算出部１２は、電子基準点１３００点のうち選点した電子基準点についてその電子基準点化成値（座標）を算出してもよい。そして電子基準点算出部１２は、日本全国のまたは定められた電子基準点についての電子基準点化成値（座標）をそれぞれ所定の期間毎（例えば一年や一ヶ月毎）に予め算出しておく。なお電子基準点化成値の算出は地震などによる急激な変動のあった期間を除くようにしてもよい。電子基準点化成値（座標）の算出日時はそれぞれの電子基準点において異なっていてもよい。電子基準点算出部１２は各電子基準点について算出した電子基準点化成値（座標）とその算出日時とを対応付けてデータベース２へ書き込んでおく。

また電子基準点算出部１２は、過去に算出された電子基準点化成値（座標）と新たに算出された電子基準点化成値（座標）との差を算出し、当該座標の差と、電子基準点化成値（座標）を算出した期間間隔とを用いて、ある期間単位における移動速度、つまりある期間単位にどのくらい座標が移動するのかの割合を算出する。例えば電子基準点化成値（座標）の算出期間が１ヵ月毎であり、期間単位が１年の線形的な移動速度を算出する場合で、地震などの大きな変動がなければ、１ヵ月毎に算出された電子基準点化成値（座標）のうちの、連続する２ヶ月間の間に算出された２つの電子基準点化成値（座標）の差を１２倍することにより、１年間における移動速度が計算できる。または電子基準点算出部１２は、カルマンフィルターなどの予測フィルターを用いて各電子基準点の移動速度を算出してもよい。

そして電子基準点算出部１２はデータベース２に書き込まれている各電子基準点についての電子基準点化成値（座標）とその算出日時に対応付けて、移動速度をさらに書き込む。そして電子基準点算出部１２は電子基準点化成値（座標）を算出したすべての電子基準点についての移動速度を算出し、データベース２へ書き込む。つまり、以上の電子基準点算出部１２の処理によれば、データベース２には各電子基準点について同一または異なる日時で算出された電子基準点化成値（座標）と移動速度とその算出日時が対応付けられて記録されることとなる。そして、上述の電子基準点算出部１２の処理によってデータベース２に処理結果が記録されていき、その後、変位情報更新部１４からの要求によりステップＳ１０６において電子基準点算出部１２は以下のように特定電子基準点の座標や移動速度を補正する。

図５は特定電子基準点の補正処理の処理フローを示す図である。
特定電子基準点の座標や移動速度の補正値の算出の具体例は、まず電子基準点算出部１２が変位情報更新部１４からの特定電子基準点の座標の出力要求に基づいて、再計算対象点である通行境界線の座標を基準としてステップＳ１０５において特定された複数の特定電子基準点の識別情報を取得する（ステップＳ２０１）。例えばデータベース２に電子基準点の識別情報と座標とが紐づいて記録されていれば、再計算対象点の座標の近傍の特定電子基準点の座標に基づいてその識別情報を取得することができる。電子基準点算出部１２は、複数の特定電子基準点の識別情報に基づいて、それら特定電子基準点について同一または異なる日時に算出された電子基準点化成値（座標）と、当該特定電子基準点の移動速度をデータベース２から読み取る（ステップＳ２０２）。

そして電子基準点算出部１２は、それぞれ同一または異なる日時で算出された各特定電子基準点についての電子基準点化成値（座標）を、それら電子基準点化成値に対応する各移動速度を用いて、本処理を行っている日の座標値に補正する（ステップＳ２０３）。例えば、ある特定電子基準点の電子基準点化成値とその座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における単位期間（１年とする）あたりの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）が１月１日に算出され、再化成処理の日がその年の４月１日であれば、１月１日から４月１日までは９０日あるので、特定電子基準点の電子基準点化成値における座標の補正値Ｈは、Ｈ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＋（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）×（９０／３６５）で算出することができる。この処理により電子基準点算出部１２は本処理を行っている日における各特定電子基準点の座標となるよう電子基準点化成値を補正する。

電子基準点化成値の補正が終了すると次に電子基準点算出部１２は、各特定電子基準点における補正後の電子基準点化成値とその移動速度を用いて、四次元統合網平均計算式により、特定電子基準点ごとの同一時点（例えば本処理を行っている今日の日時）における座標とその座標における移動速度との推定値を算出する（ステップＳ２０４）。四次元統合網平均とは、三次元の座標と速度の四次元の情報を用いて行う統合網平均計の計算手法である。ここで四次元統合網平均計算式は式（１）により表される式である。

この式（１）においてベクトルＶは残差、ベクトルＸは未知の測位点の座標、ベクトルＳは未知の測位点の座標の変化率（移動速度）、Ｌは観測値（既知の測位点の座標とＩＧＳ点とを結ぶ基線の長さと、そのベクトル）、Ａは計画行列（デザインマトリックス）、Ｇは係数行列である。なお測位点は特定電子基準点である。そして式（１）を最小二乗コロケーションで解くと、

となり、Ｘ，Ｓ，Ｖの推定値Ｘ＾，Ｓ＾，Ｖ＾（＾は推定値を表す）は、

により算出することができる。以上の処理によれば、電子基準点算出部１２が同一日に統一して作成（化成）された複数の特定電子基準点の座標を用いて、さらに四次元統合網平均によってその値を推定するので、精度の高い現在の特定電子基準点の座標と移動速度を算出することができる。

図６は電子基準点の推定処理の概要を示す図である。
この図ではＩＧＳ点４つ（ＩＧＳ点１〜４）、特定電子基準点４つ（電子基準点Ａ〜Ｄ）を用いて、当該４つの特定電子基準点の今日の座標を推定処理してその緯度と移動速度を求めている様子を示している。このような四次元統合網平均により、同日における精度の高い座標および移動速度の算出を行うことができる。

図７は再計算対象点の最新の緯度経度の算出処理フローを示す図である。
次に、上述の処理によって推定された特定電子基準点の情報を用いて再計算対象点である通行境界線上の各座標の推定を行うステップＳ１０７の処理の詳細について以下説明する。

まず変位情報更新部１４は、再計算対象点を基準とした複数の特定電子基準点の今日の最新の座標と移動速度とを電子基準点算出部１２から取得する（ステップＳ７０１）。また変位情報更新部１４は、所定道路の通行境界線の座標を示す再計算対象点について過去に算出された座標と当該座標における移動速度とをデータベース２から取得する（ステップＳ７０２）。変位情報更新部１４は、再計算対象点についての座標や移動速度が過去に算出されていない場合には、地図データに含まれる再計算対象点についての座標や移動速度を取得してもよい。

そして変位情報更新部１４は再計算対象点の座標を、特定電子基準点の座標が算出された日（本処理を行っている日）と同一の日の座標へと補正する（ステップＳ７０３）。この処理は上述の電子基準点における電子基準点化成値の補正と同様の処理である。そして変位情報更新部１４は、それら同一日に統一して作成（化成）された再計算対象点における座標とその移動速度と、当該同一日の座標として算出された複数の特定電子基準点の座標およびその座標における移動速度とを用いて、四次元統合網平均計算式により、再計算対象点ごとの同一時点における推定値（座標と移動速度）を算出する（ステップＳ７０４）。この四次元統合網平均の計算についても上述した特定電子基準点における推定処理と同様である。なおこの計算においてベクトルＶは残差、ベクトルＸは未知の測位点の座標、ベクトルＳは未知の測位点の座標の変化率（移動速度）、Ｌは観測値（既知の測位点の座標と電子基準点とを結ぶ基線の長さと、そのベクトル）、Ａは計画行列（デザインマトリックス）、Ｇは係数行列であり、測位点は再計算対象点となる。以上の処理によれステップＳ１０７における変位情報更新部１４の再計算対象点の最新の座標（緯度，経度）と移動速度との算出が終了する。

変位情報更新部１４による上述の処理によれば、最新の座標や移動速度を精度よく算出することができる。なお上述の処理においては今日の座標や移動速度を算出しているが、ダイナミック座標管理装置１は、同様の処理により所望の過去または未来の日時における座標とその単位期間当たりの移動速度を算出するようにしてもよい。この場合、所定の任意の日時の特定電子基準点の座標や移動速度の化成値と、再計算対象点について過去に算出された座標や移動速度を用いて算出した当該任意の日時の化成値とを用いて、四次元統合もう平均計算により、再計算対象点についての任意の日時の座標や移動速度を算出すればよい。

図８はダイナミック座標管理装置の処理フローを示す第二の図である。
ダイナミック座標管理装置１は通行境界線の座標を再計算対象点として最新の座標を算出する代わりに、地図上の所定の建造物などの構造物の座標や地形を示す座標を再計算対象点としてその最新の座標を算出するようにしてもよい。以下その場合の処理ついて説明する。

ダイナミック座標管理装置１の変位情報取得部１１３は、単位エリアごとに区切られた地図データのうち、一つ目の地図データのＩＤを特定する（ステップＳ８０１）。当該地図データＩＤの特定はプログラムに規定された順序に特定してもよいし、ユーザからの入力に基づいて特定してもよい。変位情報取得部１１３は地図データＩＤに紐づいてデータベース２に記録されている地図データを取得する（ステップＳ８０２）。変位情報取得部１１３はこの地図データに含まれる所定の構造物や地形を示す座標を取得する（ステップＳ８０３）。変位情報取得部１１３はこの構造物や地形の座標を再計算対象点として変位情報更新部１４に出力する。

変位情報更新部１４は一つ目の再計算対象点を取得する（ステップＳ８０４）。変位情報更新部１４は再計算対象点の周りの複数の電子基準点を特定する（ステップＳ８０５）。例えば変位情報更新部１４は再計算対象点の周りの電子基準点のうち、再計算対象点に直線距離が近い３つ以上の電子基準点を特定する。または変位情報更新部１４は再計算対象点を中心とした数１０Ｋｍ，数１００ｋｍの半径の円に含まれる電子基準点を全て特定し、それら電子基準点が２つ未満であれば、さらに再計算対象点を中心とする半径を拡大した円に含まれる電子基準点を全て特定するようにしてもよい。変位情報更新部１４は再計算対象点に直線距離が近い５つ、６つ等の数の電子基準点を特定してもよい。

変位情報更新部１４は再計算対象点を基準として特定した電子基準点の最新の座標（緯度、経度、標高）の出力を電子基準点算出部１２に要求する。当該要求には今日の日時が含まれてよい。なお所定の任意の日時の再計算対象点の最新の座標を算出したい場合にはこの日時情報を任意の日時に変更すればよい。電子基準点算出部１２は衛星測位信号受信装置２０から取得した情報に基づいて特定された電子基準点の今日の座標を算出する（ステップＳ８０６）。変位情報更新部１４は再計算対象点を基準として特定した電子基準点の今日の最新の座標を取得し、その座標を用いて再計算対象点の最新の座標（緯度，経度）と移動速度とを算出する（ステップＳ８０７）。

変位情報更新部１４は当該再計算対象点について地図データから取得した座標と、新たに算出した座標との差に基づいて、当該再計算対象点の移動方向ベクトルを算出する（ステップＳ８０８）。変位情報更新部１４はそれら新たに算出した座標、移動速度、移動方向ベクトルを、再計算対象点の新たな座標情報として地図データを更新する（ステップＳ８０９）。変位情報更新部１４は未処理の再計算対象点があるかを判定する（ステップＳ８１０）。変位情報更新部１４は未処理の再計算対象点がある場合には、ステップＳ８０４からの処理を繰り返す。

変位情報更新部１４は再計算対象点である地図データ中の全ての構造物の最新の座標を算出すると、未処理の地図データＩＤがあるかを判定する（ステップＳ８１１）。変位情報更新部１４は未処理の地図データＩＤがある場合にはステップＳ８０１からの処理を繰り返す。変位情報更新部１４は処理を修了すると出力部１５に処理終了を出力する。

出力部１５は変位情報更新部１４が処理を修了すると、再計算対象点である構造物の座標が全て新たな座標に更新された更新後地図データを出力するかを判定する（ステップＳ８１２）。所定の出力先の装置が指定されている場合には、出力部１５は更新後地図データを出力する（ステップＳ８１３）。所定の出力先の装置は例えば自動航行を行うドローン等の無人航空機であってよい。

以上の処理によれば地殻変動に応じて座標が変化した最新の３次元画像の地図データを生成して出力することができる。

なおダイナミック座標管理装置１は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１３における通行境界線の座標を再計算対象点として算出する処理と、ステップＳ８０１〜ステップＳ８１３における構造物や地形の座標を再計算対象として算出する処理とを平行して行ってもよい。そしてダイナミック座標管理装置１は再計算対象点である通行境界線の座標と、構造物や地表の座標とを、それぞれ新たな座標とへ更新した更新後地図データを出力先の装置へ出力してよい。出力先の装置は所定の地図データ蓄積サーバ、自動運転車両、ドローン、航空機などであってよい。

更新後地図データの出力先の装置が航空機である場合には、ダイナミック座標管理装置１は、通行境界線の座標代わりに、滑走路中心線、接地点標識、滑走路末端標識、停止位置標識、滑走帯標識などの座標を再計算対象点として同様の処理により更新する処理を行うようにしてよい。また再計算対象点は空中に設けられた空中点の座標であっても良い。そしてこれらの再計算対象点の更新後の座標を用いて、航空機などの飛行体の離発着制御や航空路を航行する管制誘導制御などが行われるようにしてもよい。上述のダイナミック座標管理装置１による四次元統合網平均を行った更新後の再計算対象点の座標を用いることにより、水平方向３０ｃｍ、高さ方向５０ｃｍ程度の誤差未満などの１／１００秒の精度による制御を行うことができる。

また上述の処理では更新後地図データを所定の装置に出力しているが、更新した再計算対象点の座標の更新後のデータのみを所定の装置に出力するようにしてもよい。

図９は再計算対象点の算出処理の概要を示す図である。
この図では特定電子基準点８つ（電子基準点Ａ〜Ｈ）、再計算対象点Ｘの１つと、を用いて、当該再計算対象点Ｘの座標と移動速度とを算出する様子を示している。このように、それぞれの特定電子基準点の過去に算出された座標を推定処理により同一日に統一して作成（化成）する処理と、図５で示す四次元統合網平均により、再計算対象点Ｘの精度の高い座標および移動速度の算出を行うことができる。

図１０はダイナミック座標管理装置の最小構成を示す図である。
ダイナミック座標管理装置１は少なくとも変位情報取得部と、変位情報更新部を備えればよい。
変位情報取得部１３は、管理対象座標情報を少なくとも含む変位情報を取得する。
変位情報更新部１４は、変位情報に含まれる管理対象座標情報を、取得した日時情報に基づいて更新する。

上述のダイナミック座標管理装置１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１・・・ダイナミック座標管理装置
２・・・データベース
１０・・・衛星測位信号受信アンテナ
１１・・・制御部
１２・・・電子基準点算出部
１３・・・変位情報取得部
１４・・・変位情報更新部
１５・・・出力部
２０・・・衛星測位信号受信装置

Claims (10)

1. 特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得する変位情報取得部と、
   前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する変位情報更新部と、
   前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標を示す変位情報を所定の装置へ出力する出力部と、
   を備え、
   前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを算出し、
   前記出力部は、前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を所定の装置へ出力する
   ダイナミック座標管理装置。
2. 前記変位情報は道路上の通行境界線を示す前記管理対象の座標を少なくとも示し、
   前記変位情報更新部は、前記通行境界線を示す前記管理対象の座標を取得した日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミック座標管理装置。
3. 前記変位情報は物体を特定する物体座標を示す前記管理対象の座標が少なくとも含まれ、
   前記変位情報更新部は、前記物体座標を示す前記管理対象の座標を取得した日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイナミック座標管理装置。
4. 前記物体は構造物、地形の少なくとも一方を示す請求項３に記載のダイナミック座標管理装置。
5. 前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標に基づいて当該座標の周囲の座標基準点を複数特定し、それら複数の座標基準点と前記管理対象の座標と四次元統合網平均計算とに基づいて、前記管理対象の座標を前記取得した今日の日時情報の前記管理対象の最新の座標へ更新する
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のダイナミック座標管理装置。
6. 前記変位情報更新部は、
   前記管理対象の座標からの距離が所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が３以上の所定数か否かを判定し、
   前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数以上である場合には、それら座標基準点のうち少なくとも前記所定数の数の座標基準点を特定し、
   前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数未満である場合には、前記所定距離を延伸し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数か否かを判定し、
   前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数となった場合に前記延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点を特定する
   請求項５に記載のダイナミック座標管理装置。
7. 前記出力部は、前記日時情報に基づいて更新した前記管理対象の座標を自立走行装置に出力する
   を備える請求項１から請求項６の何れか一項に記載のダイナミック座標管理装置。
8. 特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得する変位情報取得部と、
   前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新する変位情報更新部と、
   前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標を示す変位情報を所定の装置へ出力する出力部と、
   を備え、
   前記変位情報更新部は、前記管理対象の座標に基づいて当該座標の周囲の座標基準点を複数特定し、それら複数の座標基準点と前記管理対象の座標と四次元統合網平均計算とに基づいて、前記管理対象の座標を前記取得した今日の日時情報の前記管理対象の最新の座標へ更新し、
   前記変位情報更新部は、
   前記管理対象の座標からの距離が所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が３以上の所定数か否かを判定し、
   前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数以上である場合には、それら座標基準点のうち少なくとも前記所定数の数の座標基準点を特定し、
   前記管理対象の座標からの距離が前記所定距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数未満である場合には、前記所定距離を延伸し、前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数か否かを判定し、
   前記管理対象の座標からの距離が当該延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点の数が前記所定数となった場合に前記延伸後の距離以内に含まれる前記座標基準点を特定する
   ダイナミック座標管理装置。
9. 特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を取得し、
   前記管理対象の座標を、取得した今日の日時情報に基づいて今日の最新の座標に更新し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを算出し、
   前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を所定の装置へ出力する
   ダイナミック座標管理方法。
10. ダイナミック座標管理装置のコンピュータのＣＰＵに、
    特定した再計算対象となる管理対象の座標を少なくとも示す変位情報を記憶部から取得する変位情報取得手段として機能させ、
    前記管理対象の座標と、取得した今日の日時情報とに基づいて今日の最新の座標を演算し、前記管理対象の座標と前記今日の最新の座標とに基づいて当該座標の移動方向ベクトルを演算し、前記記憶部に記録されている前記管理対象の座標と移動方向ベクトルとを前記今日の最新の座標と当該座標の移動方向ベクトルとに更新する変位情報更新手段として機能させ、
    前記日時情報に基づいて更新された後の前記管理対象の今日の最新の座標と当該座標の前記移動方向ベクトルとを示す変位情報を、出力装置を用いて所定の装置へ出力する出力手段として機能させる
    プログラム。

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