JP7061933B2

JP7061933B2 - 相互位置取得システム

Info

Publication number: JP7061933B2
Application number: JP2018110626A
Authority: JP
Inventors: 昌利宇野; 文裕宮瀬; 将規谷川
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2038-06-08
Also published as: JP2019211448A

Description

本発明は、ＧＮＳＳを用いて精度高く測位できない位置であっても簡易に精度の高い位置測定を行うことができる相互位置取得システムに関する。

従来、ＧＮＳＳ（衛星測位システム）を用いて精度の高い測量を行うことができる。例えば、干渉測位方式であるＲＴＫ測位方式を用いて精度の高い位置を特定することができる。

なお、特許文献１には、全天球カメラを用いて、３６０°の全天球パノラマ画像を取得して、周辺監視を行うものが記載されている。

特開２０１７－４１８８１号公報

しかしながら、ＧＮＳＳでは、測位すべき位置に高層ビルなどが存在すると、受信電波が反射するマルチパスが生じ、正確な位置を取得できない場合があった。この場合、従来の測量方式を実施して、正確な位置が取得できなかった位置を測位することになるが、手間と時間がかかるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＧＮＳＳを用いて精度高く測位できない位置であっても簡易に精度の高い位置測定を行うことができる相互位置取得システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる相互位置取得システムは、ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部と、自身の識別情報として自身の情報化ポールの外部表面に貼り付けられるマーカと、地磁気センサーと、全天球カメラと、送受信部と、を有した複数の情報化ポールを備え、１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのそれぞれが前記１つの情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記３以上の他の情報化ポールの地磁気センサーの各地磁気方位と３つの前記全天球画像をもとに、各他の情報化ポールの自己位置から前記１つの情報化ポールへの３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる相互位置取得システムは、ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部と、自身の識別情報として自身の情報化ポールの外部表面に貼り付けられるマーカと、地磁気センサーと、全天球カメラと、送受信部と、を有した複数の情報化ポールを備え、１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、前記１つの情報化ポールが、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記１つの情報化ポールの地磁気センサーの地磁気方位と１つの前記全天球画像をもとに、前記１つの情報化ポールから各他の情報化ポールの自己位置への３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる相互位置取得システムは、上記の発明において、前記３以上の他の情報化ポールは、位置が固定しており、前記１つの情報化ポールは移動可能で、前記１つの情報化ポールの移動毎に該１つの情報化ポールの位置を算出することを特徴とする。

本発明によれば、１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのそれぞれが前記１つの情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記３以上の他の情報化ポールの地磁気センサーの各地磁気方位と３つの前記全天球画像をもとに、各他の情報化ポールの自己位置から前記１つの情報化ポールへの３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出し、あるいは、１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、前記１つの情報化ポールが、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記１つの情報化ポールの地磁気センサーの地磁気方位と１つの前記全天球画像をもとに、前記１つの情報化ポールから各他の情報化ポールの自己位置への３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出するようにしているので、ＧＮＳＳを用いて精度高く測位できない位置であっても簡易に精度の高い位置測定を行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態である相互位置取得システムの構成を示す模式図である。図２は、図１に示した情報化ポールの外観構成を示す図である。図３は、図１に示した情報化ポールの構成を示すブロック図である。図４は、図１に示した相互位置取得システムに用いられるＧＮＳＳの構成を示す模式図である。図５は、自己位置が既知の３以上の情報化ポールの全天球画像を用いて自己位置が未知の情報化ポールの自己位置の算出処理を説明する説明図である。図６は、自己位置が未知の情報化ポールが撮像した、自己位置が既知の３以上の情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を用いて、自己位置が未知の情報化ポールの自己位置の算出処理を説明する説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態である相互位置取得システム１の構成を示す模式図である。また、図２は、図１に示した情報化ポールＰＡの外観構成を示す図である。さらに、図３は、図１に示した情報化ポールＰＡの構成を示すブロック図である。また、図４は、図１に示した相互位置取得システム１に用いられるＧＮＳＳ２の構成を示す模式図である。なお、ＧＮＳＳ２は、干渉測位方式であるＲＴＫ測位方式を用いて測位している。

図１に示すように、相互位置取得システム１は、移動局群２０である複数の情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１を有する。情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣはＧＮＳＳ２の電波を直接受信できる地域に配置され、情報化ポールＰ１は、ＧＮＳＳ２の電波を直接受信できないＧＮＳＳ非受信地域Ｅ１に配置される。ＧＮＳＳ非受信地域Ｅ１は、例えば、高層ビルの横やトンネル内である。情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣは、固定された位置に配置され、情報化ポールＰ１は、位置の移動が可能である。

情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１及びタブレット端末などの情報端末装置４０は、アドホック通信で相互に通信できるとともに、ネットワークＮを介して、ＧＮＳＳの基準局１０、測位サーバ３０に接続される。

図２及び図３に示すように、情報化ポールＰＡは、頭部に、３６０°を撮像する全天球カメラ２１が設けられた柱状構造である。情報化ポールＰＡの外部表面には、自身の識別情報としてマーカ２４が貼り付けられている。また、情報化ポールＰＡは、ＧＮＳＳ受信機２２、上記のアドホック通信及びネットワークＮとの通信を行う送受信部２３、地磁気センサー２５、バッテリー２６、これら各部を接続して全体制御を行う制御部Ｃを有する。なお、他の情報化ポールＰＢ，ＰＣ，Ｐ１の構成は、情報化ポールＰＡと同じである。また、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１は、立設が可能である。なお、ＧＮＳＳ受信機２２は、ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部として機能する。

図４に示すように、ＧＮＳＳ２は、基準局１０、移動局群２０の１つである情報化ポールＰＡ、測位サーバ３０、及び情報端末装置４０がネットワークＮに接続される。なお、ＧＮＳＳ２は、干渉測位方式であるＲＴＫ測位方式を採用するため、５つのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星Ｓを必要とする。

基準局１０は、各ＧＮＳＳ衛星Ｓから送出される信号を、ＧＮＳＳアンテナＡＴを介して受信する受信機Ｒ１、及び、受信機Ｒ１で受信した基準局１０のＧＮＳＳ観測情報をＧＮＳＳ補正観測情報として、ネットワークＮを介して測位サーバ３０に対して送るサーバ１１を有する。一方、情報化ポールＰＡは、ネットワークＮを介して、ＧＮＳＳ受信機２２が受信したＧＮＳＳ観測情報を測位サーバ３０に送る。測位サーバ３０の測位計算部３１は、ＧＮＳＳ受信機２２が受信したＧＮＳＳ観測情報と、基準局１０から送られたＧＮＳＳ補正観測情報とをもとに、情報化ポールＰＡの位置を計算する。具体的に、ＲＴＫ測位方式では、受信機Ｒ１とＧＮＳＳ受信機２２との間の搬送波位相をもとに情報化ポールＰＡの位置を計算する。ただし、受信機Ｒ１とＧＮＳＳ受信機２２との間に存在する搬送波の波数がいくつ存在するかわからないので、存在する搬送波の波数（整数値バイアス）を決定する必要がある。この整数値バイアスの決定は、ＧＮＳＳ補正観測情報をもとに、推測を行った後、収束解を求める。この収束解は、誤差が数ｃｍ程度の高い精度である。

測位サーバ３０は、計算した情報化ポールＰＡの位置を情報端末装置４０に送出する。測位サーバ３０は、ＧＮＳＳ衛星Ｓからの電波を受信できない情報化ポールＰ１が存在する場合、すなわち、ＧＮＳＳ観測情報を送信しない情報化ポールＰ１が存在する場合、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣが取得した情報化ポールＰ１のマーカ２４のマーカ画像を含む全天球画像と、地磁気センサー２５の地磁気方位とをもとに、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣの自己位置から情報化ポールＰ１への３次元方位を算出し、該３次元方位から情報化ポールＰ１の自己位置を算出する。測位サーバ３０は、算出した情報化ポールＰ１の自己位置を情報端末装置４０に送出する。

具体的には、図５に示すように、情報化ポールＰＡが撮像した全天球画像ＤＰＡには、情報化ポールＰ１のマーカ画像ＭＰ１が含まれる。測位サーバ３０は、全天球画像ＤＰＡの中心位置ＣＰＡに対し、地磁気センサー２５が取得した地磁気方位ＮＡを基準として、マーカ画像ＭＰ１への３次元方位Ａ１を算出する。なお、マーカ画像ＭＰ１は、全天球画像ＤＰＡ上において中心位置ＣＰＡからの３次元方位を示す。同様に、測位サーバ３０は、情報化ポールＰＢの全天球画像ＤＰＢの中心位置ＣＰＢに対し、地磁気センサー２５が取得した地磁気方位ＮＡを基準として、マーカ画像ＭＰ１への３次元方位Ｂ１を算出する。また、測位サーバ３０は、情報化ポールＰＣの全天球画像ＤＰＣの中心位置ＣＰＣに対し、地磁気センサー２５が取得した地磁気方位ＮＡを基準として、マーカ画像ＭＰ１への３次元方位Ｃ１を算出する。そして、測位サーバ３０は、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣの各３次元方位Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が交差する位置を情報化ポールＰ１の中心位置ＣＰ１として特定する。

＜変形例＞
図５に示した処理では、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣがそれぞれ全天球画像ＤＰＡ，ＤＰＢ，ＤＰＣを撮像するようにしていたが、この変形例では、情報化ポールＰ１のみが全天球画像ＤＰ１を撮像して情報化ポールＰ１の中心位置ＣＰ１を特定するようにしている。

具体的には、図６に示すように、情報化ポールＰ１が撮像した全天球画像ＤＰ１には、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣのマーカ画像ＭＰＡ，ＭＰＢ，ＭＰＣが含まれる。測位サーバ３０は、全天球画像ＤＰ１をもとに、全天球画像ＤＰ１の中心位置ＣＰ１に対し、地磁気センサー２５取得した地磁気法域ＮＡを基準として、各マーカ画像ＭＰＡ，ＭＰＢ，ＭＰＣへの３次元方位１Ａ，１Ｂ，１Ｃを算出する。そして、測位サーバ３０は、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣの位置から、各３次元方位１Ａ，１Ｂ、１Ｃが交差する位置を情報化ポールＰ１の中心位置ＣＰ１として特定する。

なお、情報化ポールが移動した場合、位置が未知の情報化ポールＰ１は、上述した処理を繰り返して自己位置である中心位置ＣＰ１を特定すればよい。また、この場合、情報化ポールＰ１は、位置が既知となるため、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣと同様に固定し、位置が未知の情報化ポール、あるいは情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣのうちのいずれか一つを、移動可能で位置が未知の情報化ポールとして用いることができる。このような位置特定処理を繰り返すことによって、例えば、ＧＮＳＳなどを用いた自己位置特定が困難で奥行きが長いトンネル内での位置測定を精度高く、かつ、簡易に行うことができる。

また、情報化ポールＰ１が移動した場合、例えば、情報端末装置４０が全天球画像の撮像指令を送ると、各情報化ポールはアドホック通信によって相互に接続されているため、各情報化ポールは一斉同時に、全天球画像を撮像して測位サーバ３０に送り、図５に対応する処理、あるいは図６に対応する処理によって、位置が未知の情報化ポールＰ１の自己位置を特定するようにしてもよい。

なお、測位サーバ３０の機能は、各情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１に持たせてもよい。さらに、情報化ポールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１の数は、４つに限らず、５以上の情報化ポールを用いてもよい。

また、上記の図５に対応した実施の形態と図６に対応した変形例とを組み合わせて、さらに精度の高い位置測定を行うようにしてもよい。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１相互位置取得システム
２ＧＮＳＳ
１０基準局
１１サーバ
２０移動局群
２１全天球カメラ
２２ＧＮＳＳ受信機
２３送受信部
２４マーカ
２５地磁気センサー
２６バッテリー
３０測位サーバ
３１測位計算部
４０情報端末装置
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ３次元方位
ＡＴＧＮＳＳアンテナ
Ｃ制御部
ＣＰ１，ＣＰＡ，ＣＰＢ，ＣＰＣ中心位置
ＤＰ１，ＤＰＡ，ＤＰＢ，ＤＰＣ全天球画像
Ｅ１ＧＮＳＳ非受信地域
ＭＰ１，ＭＰＡ，ＭＰＢ，ＭＰＣマーカ画像
Ｎネットワーク
ＮＡ地磁気方位
ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ１情報化ポール
Ｒ１受信機
ＳＧＮＳＳ衛星

Claims

ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部と、
自身の識別情報として自身の情報化ポールの外部表面に貼り付けられるマーカと、
地磁気センサーと、
全天球カメラと、
送受信部と、
を有した複数の情報化ポールを備え、
１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのそれぞれが前記１つの情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記３以上の他の情報化ポールの地磁気センサーの各地磁気方位と３つの前記全天球画像をもとに、各他の情報化ポールの自己位置から前記１つの情報化ポールへの３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出することを特徴とする相互位置取得システム。
ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部と、
自身の識別情報として自身の情報化ポールの外部表面に貼り付けられるマーカと、
地磁気センサーと、
全天球カメラと、
送受信部と、
を有した複数の情報化ポールを備え、
１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、前記１つの情報化ポールが、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記１つの情報化ポールの地磁気センサーの地磁気方位と１つの前記全天球画像をもとに、前記１つの情報化ポールから各他の情報化ポールの自己位置への３次元方位を算出し、該３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出することを特徴とする相互位置取得システム。
ＧＮＳＳを用いて自己位置を取得する自己位置取得部と、
自身の識別情報として自身の情報化ポールの外部表面に貼り付けられるマーカと、
地磁気センサーと、
全天球カメラと、
送受信部と、
を有した複数の情報化ポールを備え、
１つの情報化ポールの自己位置が前記ＧＮＳＳを用いて取得できない場合、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのそれぞれが前記１つの情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像するとともに、前記１つの情報化ポールが、自己位置が既知の３以上の他の情報化ポールのマーカ画像を含む全天球画像を撮像し、前記３以上の他の情報化ポールの地磁気センサーの各地磁気方位と前記３以上の他の情報化ポールの全天球画像とをもとに、前記３以上の情報化ポールの自己位置から前記１つの情報化ポールへの第１の３次元方位を算出し、前記１つの情報化ポールの地磁気センサーの地磁気方位と前記１つの情報化ポールの全天球画像をもとに、前記１つの情報化ポールから前記３以上の他の情報化ポールの自己位置への第２の３次元方位を算出し、第１及び第２の３次元方位から前記１つの情報化ポールの自己位置を算出することを特徴とする相互位置取得システム。
前記３以上の他の情報化ポールは、位置が固定しており、前記１つの情報化ポールは移動可能で、前記１つの情報化ポールの移動毎に該１つの情報化ポールの位置を算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の相互位置取得システム。