JP7279403B2 - 車両位置推定装置、車両位置推定方法、及び、車両位置推定システム - Google Patents
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非特許文献2には、建物の反射による測位誤差の改善を目的として、測位端末は建物の高さや形状等の3D(3次元)情報を保有することが記載されている。そして、測位時に、測位端末周辺の建物情報(上記3D情報)を加味した、衛星からの電波伝搬に関するシミュレーションを実施し、建物の反射による電波到着の遅延情報を排除する。この結果を用いて、現在位置を推定することにより、測位精度の向上を図っている。
また、非特許文献2に記載の手法は、非特許文献1と異なり、専用端末を必要としないが、あらゆる場所の建物の3D情報を取得する必要があり、実装に困難を伴う。また、電波伝搬のシミュレーションには高い計算能力が必要となるため、車載端末やスマートフォン等の端末で実行することは困難である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両位置推定装置100の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態1に係る車両位置推定装置100は、GPS受信機を含むGPS装置及びCAN(Control Area Network)、あるいは、加速度センサ及びジャイロセンサ等のセンサ装置から取得する走行データの停止位置に関する情報を補正する。そして、車両位置推定装置100は、補正した走行データに基づいて車両の位置を推定する。衛星やGPS受信機の時計の精度劣化、球面の中心となる衛星の実際の位置とGPS受信機が保有する衛星起動情報とのズレ、大気圏等による電波到着時間の変動、高層ビル等の建物の反射による電波到着時間の遅れ等によって生じる測位誤差は、特に、車両が停止しているときに大きくなる。そのため、本実施の形態1に係る車両推定装置100は、車両の位置として停止位置を推定することにより、車両の位置をより正確に推定する。なお、ここで、停止とは、駐車や一時停止、車両の走行速度がゼロとなる場合等を含む(以下、「停止」なる文言の定義について同様)。
また、車両位置推定装置100は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)105及び記憶部106等を備える。そして、CPU105が記憶部106に格納されたプログラムを実行することにより、車両位置推定装置100における全ての処理が実現する。具体的には、CPU105が記憶部106に格納されたプログラムを実行することにより、例えば、走行データ取得部101、停止/非停止判定部102、走行データ補正部103、停止位置推定部104における処理が実現する。
また、車両位置推定装置100のそれぞれの記憶部106に格納されるプログラムは、CPU105に実行されることにより、車両位置推定装置100のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部106は、例えば、このプログラムや、車両位置推定装置100における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
第1の記憶部102Aは、走行データ取得部101から既に入力された走行データを蓄積して格納する。
第2の記憶部102Bは、別途取得した走行状態(停止状態及び非停止状態)を示すデータを正解データとして格納する。正解データは、例えば、CANデータに含まれる車輪の回転数に基づいて生成されてもよい。具体的には、停止/非停止判定部102は、回転数が0の場合を停止状態、それ以外の場合を非停止状態として、正解データを生成する。
次に、機械学習部102Cは、時系列データ(分割された走行データ)と第2の記憶部102Bに格納されている正解データとを用いて機械学習を行って、走行データの停止/非停止を判定するための判定モデルを構築する。当該時系列データには、特徴的な挙動が含まれているため、停止/非停止判定部102は、当該特徴的な挙動と正解データとを関連付けた判定モデルを構築することができる。
そして、停止/非停止判定部102は、走行データの特徴的な挙動に基づいて判定モデルを検索することにより、当該走行データが車両の停止状態を示しているのか、車両に非停止状態を示しているのかを判定する。
次に、停止/非停止判定部102は、当該走行データに、停止状態であるか非停止状態であるかについての情報を付与する。図6に、停止/非停止判定の入出力の一例を示す。図6の上側の図は、走行データ取得部101から入力された走行データを示している。図6の下側の図は、図6の上側に示す走行データに、停止状態であるか非停止状態であるかについての情報を付与した走行データを示している。図6において、縦軸は車両の位置や速度、加速度、進行方向等の値を示し、横軸は時間を示す。図6に示す例では、時間が早い方から1番目~4番目と7番目~8番目のデータには停止状態を示す情報が付与されており、5番目~6番目のデータには非停止状態を示す情報が付与されている。
そして、停止/非停止判定部102は、停止状態であるか非停止状態であるかについての情報を付与した走行データを走行データ補正部103に入力する。
同様に、走行データ補正部103は、上記所定個数の走行データにおいて、非停止状態と判定された走行データが所定の割合で含まれている場合、当該所定個数の走行データのうち停止状態と判定された走行データの判定結果を非停止状態に修正してもよい。また、走行データ補正部103は、速度や加速度等の情報を前後の非停止状態のデータを用いて内挿することにより、上記走行データの修正を行ってもよい。
図8(B)の左側は、走行データを補正せずに算出された車両位置の軌跡を示し、図8(B)の右側は、本実施の形態1に係る車両位置推定装置100によって走行データを補正して算出された車両位置の軌跡を示す。また、図8(B)において、縦軸は緯度を示し、横軸は経度を示す。
停止/非停止判定部102及び走行データ補正部103の処理により、図8(A)に示すように、図3に示す走行データ取得部101が取得した走行データを停止区間と走行区間に分けることができる。そして、図8(A)に示すように、停止区間と走行区間に分けられた走行データに基づいて、停止位置推定部104が車両の位置を推定することにより、車両の位置を正確に推定することができる。具体的には、停止位置推定部104は、停止区間のデータに基づいて車両の位置を直前の位置とし、走行区間のデータに基づいて車両の位置を直前の位置に当該データから算出した距離を加算した位置とする。これにより、図8(B)に示すように、車両の位置をより正確に推定することができる。
まず、走行データ取得部101は、GPS受信機やCANから、対象となる車両の走行データを取得し、停止/非停止判定部102に当該走行データを提供する(ステップS101)。
ステップS102において、走行データに走行情報が含まれている場合(ステップS102;Yes)、ステップS104の処理に進む。
ステップS102において、走行データに走行情報が含まれない場合(ステップS102;No)、走行データ取得部101は、ステップS101において取得した走行データに含まれる連続した複数の時点の位置情報を用いて、速度、加速度、進行方向、移動距離等の走行データを生成し、停止/非停止判定部102に生成したデータを走行データとして提供する(ステップS103)。
ステップS105において、走行データが非停止状態である場合(ステップS105;No)、走行データ補正部103は特に処理を行わず、停止位置推定部104に当該走行データを提供し、ステップS107の処理に進む。
ステップS105において、走行データが停止状態である場合(ステップS105;Yes)、走行データ補正部103は、停止状態と判定された走行データに含まれる速度や加速度等の情報を停止状態のデータに補正し、停止位置推定部104に補正した走行データを提供する(ステップS106)。換言すれば、走行データ補正部103は、停止状態を示す情報が付与されたデータが、速度や加速度の値を含んでいる場合、当該速度や加速度をゼロにする補正を行う。ただし、上述したように連続した時点の所定個数の走行データに含まれる停止状態の走行データの個数が所定の閾値を超える場合等は、走行データ補正部103は、当該所定個数すべての走行データが停止状態を示すように、走行データを補正してもよい。
次に、図10乃至図13を参照しながら、本発明の実施例1について説明する。図10は、本発明の実施例1に係る車載端末装置200の構成の一例を示すブロック図である。図10に示すように、車載端末装置200には、実施の形態1に係る車両位置推定装置100が搭載されている。また、車載端末装置200は、車両位置推定装置100以外に、GPS装置201、位置表示装置202等を備えている。
次に12:00:05で非停止状態であるため、車両位置推定装置100は、12:00:04時点の位置情報(12:00:00の位置に等しい)から12:00:05の速度や進行方向にそって車両が移動したとし、12:00:05の車両位置を推定する。
また、12:00:06以降は停止状態が継続しているため、車両位置推定装置100は、12:00:05の推定位置に車両が停止していると推定する。
車両位置推定装置100は、これらの推定位置の情報を連続して、位置表示装置202に提供する。位置表示装置202は、提供された位置情報を画面上に表示する。
次に、図14を参照しながら、本発明の実施例2について説明する。図14は、本発明の実施例2に係る車両位置推定システム300の構成の一例を示すブロック図である。図14に示すように、実施例2に係る車両位置推定システム300は、車載端末装置301、走行位置情報収集サーバ302等を備える。車載端末装置301と走行位置情報収集サーバ302とは、モバイル通信などの通信回線を介して通信可能に接続されている。また、走行位置情報収集サーバ302には、図14に示すように、実施の形態1に係る車両位置推定装置100が搭載されている。なお、図14では、走行位置情報収集サーバ302に1つの車載端末装置301が接続されているが、走行位置情報収集サーバ302には、複数の車載端末装置301が接続されていてもよい。
なお、GPS装置301Aは、取得した走行データに、車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した走行データに含まれる車両の位置に関する情報に基づいて、車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加えてもよい。この場合、走行位置情報収集サーバ302に備えられる車両位置推定装置100の走行データ取得部101の構成は省略されてもよい。
実施例2に係る車両位置推定システム300により、車両位置推定装置100が搭載されていない車載端末装置301であっても、車両位置推定装置100の機能を有する走行位置情報収集サーバ302と通信を行うことで、停止位置を含む走行位置の測位精度を向上させることが可能となる。
(付記1)
車両の走行データを取得する走行データ取得部と、
前記走行データ取得部によって取得された前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定する停止/非停止判定部と、
前記停止/非停止判定部による判定結果に基づいて、前記走行データを補正する走行データ補正部と、
前記走行データ補正部によって補正された前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する位置推定部と、
を備える、車両位置推定装置。
(付記2)
前記走行データ取得部は、取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、付記1に記載の車両位置推定装置。
(付記3)
前記停止/非停止判定部は、前記走行データ取得部から既に入力された前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって生成した判定モデルと、現時点で前記走行データ取得部から入力された前記走行データと、に基づいて、前記現時点の前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する、付記1又は2に記載の車両位置推定装置。
(付記4)
前記走行データ補正部は、
前記停止/非停止判定部によって判定された、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する、付記1乃至3の何れか1つに記載の車両位置推定装置。
(付記5)
車両位置推定装置が、
車両の走行データを取得し、
取得した前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定し、
判定した結果に基づいて、前記走行データを補正し、
補正した前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する、
車両位置推定方法。
(付記6)
前記車両位置推定装置は、
取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、付記5に記載の車両位置推定方法。
(付記7)
前記車両位置推定装置は、
既に取得した前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって判定モデルを予め生成し、前記判定モデルと現時点で取得した前記走行データと、に基づいて、前記現時点で取得した前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する、付記5又は6に記載の車両位置推定方法。
(付記8)
前記車両位置推定装置は、
判定を行った、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
判定を行った、前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する、付記5乃至7の何れか1つに記載の車両位置推定方法。
(付記9)
車両に搭載される車載端末装置と、前記車載端末装置と通信可能に接続されたサーバと、を備え、
前記車載端末装置は、前記車両の走行データを取得する走行データ取得部を備え、
前記サーバは、
前記車載端末装置から送信された前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定する停止/非停止判定部と、
前記停止/非停止判定部による判定結果に基づいて、前記走行データを補正する走行データ補正部と、
前記走行データ補正部によって補正された前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する位置推定部と、
を備える、車両位置推定システム。
(付記10)
前記走行データ取得部は、取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、付記9に記載の車両位置推定システム。
(付記11)
前記停止/非停止判定部は、前記車載端末装置から既に送信された前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって生成した判定モデルと、現時点で前記車載端末装置から送信された前記走行データと、に基づいて、前記現時点の前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する、付記9又は10に記載の車両位置推定システム。
(付記12)
前記走行データ補正部は、
前記停止/非停止判定部によって判定された、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する、付記9乃至11の何れか1つに記載の車両位置推定システム。
(付記13)
車両位置推定装置に、
車両の走行データを取得する処理と、
取得した前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定する処理と、
判定した結果に基づいて、前記走行データを補正する処理と、
補正した前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する処理と、
を実行させる、プログラム。
(付記14)
前記車両位置推定装置に、
取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える処理を実行させる、付記13に記載のプログラム。
(付記15)
前記車両位置推定装置に、
既に取得した前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって判定モデルを予め生成し、前記判定モデルと現時点で取得した前記走行データとに基づいて、前記現時点で取得した前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する処理を実行させる、付記13又は14に記載のプログラム。
(付記16)
前記車両位置推定装置に、
判定を行った、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
判定を行った、前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する処理を実行させる、付記13乃至15の何れか1つに記載のプログラム。
101 走行データ取得部
102 停止/非停止判定部
102A 第1の記憶部
102B 第2の記憶部
102C 機械学習部
103 走行データ補正部
104 停止位置推定部(位置推定部)
200 車載端末装置
201 GPS装置
202 位置表示装置
300 車両位置推定システム
301 車載端末装置
301A GPS装置(走行データ取得部)
301B 位置表示装置
302 走行位置情報収集サーバ(サーバ)
302A 車両位置表示装置
Claims (8)
- 車両の走行データを取得する走行データ取得部と、
前記走行データ取得部によって取得された前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定する停止/非停止判定部と、
前記停止/非停止判定部による判定結果に基づいて、前記走行データを補正する走行データ補正部と、
前記走行データ補正部によって補正された前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する位置推定部と、
を備え、
前記走行データ取得部は、取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、車両位置推定装置。 - 前記停止/非停止判定部は、前記走行データ取得部から既に入力された前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって生成した判定モデルと、現時点で前記走行データ取得部から入力された前記走行データと、に基づいて、前記現時点の前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する、請求項1に記載の車両位置推定装置。
- 前記走行データ補正部は、
前記停止/非停止判定部によって判定された、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する、請求項1又は2に記載の車両位置推定装置。 - 車両位置推定装置が、
車両の走行データを取得し、
取得した前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定し、
判定した結果に基づいて、前記走行データを補正し、
補正した前記走行データを用いて前記車両の位置を推定し、
取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、
車両位置推定方法。 - 前記車両位置推定装置は、
既に取得した前記走行データと、前記車両の前記停止状態及び前記非停止状態を示す複数の正解データと、を用いて機械学習することによって判定モデルを予め生成し、前記判定モデルと現時点で取得した前記走行データと、に基づいて、前記現時点で取得した前記走行データが前記車両の前記停止状態を示すのか前記非停止状態を示すのかを判定する、請求項4に記載の車両位置推定方法。 - 前記車両位置推定装置は、
判定を行った、連続した時点の所定個数の前記走行データにおいて、前記停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記非停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記停止状態に修正し、
判定を行った、前記所定個数の前記走行データにおいて、前記非停止状態と判定された前記走行データが所定の割合で含まれている場合、前記所定個数の前記走行データのうち前記停止状態と判定された前記走行データの判定結果を前記非停止状態に修正する、請求項4又は5に記載の車両位置推定方法。 - 車両に搭載される車載端末装置と、前記車載端末装置と通信可能に接続されたサーバと、を備え、
前記車載端末装置は、前記車両の走行データを取得する走行データ取得部を備え、
前記サーバは、
前記車載端末装置から送信された前記走行データが前記車両の停止状態を示すのか非停止状態を示すのかを判定する停止/非停止判定部と、
前記停止/非停止判定部による判定結果に基づいて、前記走行データを補正する走行データ補正部と、
前記走行データ補正部によって補正された前記走行データを用いて前記車両の位置を推定する位置推定部と、
を備える、車両位置推定システム。 - 前記走行データ取得部は、取得した前記走行データに、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つが含まれていない場合に、取得した前記走行データに含まれる前記車両の位置に関する情報に基づいて、前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを算出し、算出した前記車両の速度、加速度、進行方向の少なくとも1つを前記走行データに加える、請求項7に記載の車両位置推定システム。
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