JPH0427818A - デジタルマップを用いた移動体位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は陸上の各位置の標高データ又は海上の各位置
の深度データを記憶したデジタルマツプデータメモリと
、移動体の移動経路を測定する航法装置と、移動体の各
移動位置における直下の地表又は海底までの距離を測定
する測距装置とを用い、測定した移動経路上における測
定標高又は測定深度の変化状態と、デジタルマンプデー
タメモリから得られる移動経路及びその近傍経路のそれ
ぞれの標高又は深度の変化状態とを比較し、測定データ
と最も類似した経路を真の経路と判定して移動体の位置
を測定する移動体位置測定装置に関する。

「従来の技術」 従来の移動体、位置測定装置においては、航法装置によ
り移動体の移動経路を測定すると共に移動体の経路上の
各位置において、移動体の直下の地表までの距離を測距
装置で測定し、かつ移動体の海面（ｓｅａ　）レベルを
基準とした高度を測定し、その高度と地表までの距離と
の差から、その位置の標高を計算している。つまり移動
体の移動経路に沿った標高の変化状態（地形プロファイ
ル）が測定されている。

いま測定した移動経路がデジタルマツプ上で例えば第１
４図中の曲線Ｂとし、測定した標高変化の状態、つまり
観測された標高地形の変化が第１５図Ａに示す形状の場
合に、第１４図に示すように測定された移動経路Ｂの基
点を含むデジタルマツプのセルの周囲の８つのセルをそ
れぞれ基点として測定経路Ｂをずらした近傍の経路１〜
８を仮定する。デジタルマツプからこれら測定経路Ｂと
、各仮定経路ｌ〜Ｂとにおける、その標高の変化状態を
それぞれ求め、これら経路Ｂの標高地形、仮定経路１〜
８の各標高地形を第１５図に示すように求め、これらの
うち観測標高地形Ａと最も類似している経路、第１５図
は仮定経路１が実際の経路であると判定する。この観測
標高地形Ａと、測定経路及び仮定経路の各標高地形との
類似は次の計算により求める。

Ｎ　　１゛１ Ｎ：経路上でのデータ数 ｈｉ：経路上のｉ番目の観測データ ｙｉ：デジタルマップより求めた経路上のｉ番目のデー
タ この計算を測定経路Ｂ、仮定経路１〜８についてそれぞ
れ行い、これらのうちΔが最も小さい経路が正しい経路
であると推定する。この推定した経路から移動体の現在
の正しい位置、あるいは航法装置の誤差を計算する。

「発明が解決しようとする課題」 観測されるデータは、移動経路に沿った標高データだけ
の一次元のデータ列であり、これをそのまま利用してい
るため、測距装置の性質や、建物の存在、山くずれなど
で測定される現実の地形とマツプデータとの相違により
必ずしも正確な標高データとして評価することは難かし
い。そのため推定した位置が実際の位置からかなりずれ
てしまう現象が生しる。

各経路の標高地形の観測標高地形との類似の計算も、デ
ジチルマツプの位置間隔（メツシュサイズ）ごとに行う
ため、メンシュサイズ以上の推定精度を得ることはでき
ない。

「課題を解決するための手段」 この発明においては、デジタルマツプの各位置について
その近傍の位置のデータ中の最大値と最小値とをそれぞ
れ近傍データメモリに記憶しておき、測定した移動経路
と、その近傍の仮定された複数の経路との各経路におけ
る各位置の測距データのデジタルマツプの対応する位置
のデータに対する帰属度が近傍データメモリの記憶内容
を用いて求められ、その帰属度を用いて、測定移動経路
及び複数の仮定経路の各標高又は深度の地形の測定され
た標高又は深度の地形に対する類似度を求め、その類似
度が最も大きい経路の任意の位置と、その近傍の位置と
の各帰属度を用いて重心計算ムこより移動体位置を計算
する。

このようにして、この発明では各位置のデータ（標高又
は深度）をデジタルな一つの数値データとしてとらえず
、その近傍の位置のデータも考慮したある幅をもったデ
ータとし、測定された標高又は深度の地形（プロファイ
ル）に対し、その類似度を、測定経路及び仮定経路の各
位置のマツプデータに対するその位置の測定標高又は深
度の帰属する度合から計算している。そのためある程度
の測距装置の誤差やマツプデータの誤差が唆収される、
また位置をその近傍位置も含めて帰属度を用いて重心計
算しているため、マツプメツシュ間隔以下の精度で位置
を推定でき、かつ単一の結果から位置を推定する場合よ
りばらつきが少なくなる。

「実施例」 第１図にこの発明を、陸上を飛行する移動体の位置測定
に適用した実施例を示す。この移動体にはシーレベル（
海面よりの高度、気圧高度）を測定する気圧高度計１１
と、移動体の直下の地表までの距離を測定する測距装置
としての電波高度計１２と、移動体の位置を測定する航
法装置１３とが設けられている。また陸上の各位置の標
高データがデジタルマツプデータメモリ１４に記憶され
である。

航法装置１３の測定位置が、デジタルマツプデータメモ
リ１４におけるデジタルマツプのどの位置のセル（標高
データを有する位置を中心とするマツプメッシュの１目
の領域）に対応するかを求める。この結果、例えば第２
図に示すようにデジタルマツプ上のセルを１．２．３・
・・と移動したとする。第３図に示すように気圧高度計
１１の測定気圧高度り、と電波高度計１２の測定高度り
、とを一定時間ごとにサンプリング部１５で取込み、標
高データｈア（＝　ｈｍ　　　ｈｍ　）を演算し、その
標高データｈＴを各セルごとに平均化し、測距メモリ１
６に第４図に示すように各セルごとにその位置（Ｘｉ、
Ｖｔ　）と測定標高ｈ８　とを記憶する。

所定のセル数Ｎについてデータが得られると次の処理に
移る。第２図、第４図の例ではＮ＝７の場合であり、測
距メモリ１６に得られた標高データを測定地形プロファ
イル（測定された標高の地形）と呼ぶ。

次の処理は第５図に示すように参照経路を設定した後、
測定標高の帰属度計算を行うが、そのために近傍データ
メモリ１７を利用する。近傍データメモリ１７には、メ
モリ１４のデジタルマツプデータから、第６図に示すよ
うにその１つの位置Ｐ０についてその近傍の位置Ｐ＋”
−Ｐａの各標高データｈ、〜ｈ、と位置Ｐ０の標高デー
タｈ０とのうちで最大値と最小値とを求めて記憶し、こ
れをマツプの各位置について予め行っておく。

位置Ｐ０のマツプデータｈ０に対する測定標高データｈ
ｔの帰属度は例えば第７図に示すようにして求める。す
なわち位置Ｐ０の標高データｈ０を帰属度１（最大）と
し、近傍位置の最大標高データと最小標高データとをそ
れぞれ帰属度０（最小）とし、これら最大標高データと
最小標高データとの間の標高データの帰属度が１〜０の
間の値をとり、例えば三角形で分布させる。この分布曲
線の測定標高データｈ、と対応する点から帰属度ｄを求
める。

次に測距メモリ１６に記憶されたＮ個の位置データ中の
一番目の位置データ（ｘｌ、　ｙ＋　）を中心とし、第
８図に示すように移動体の存在する可能性のある範囲を
照合範囲１８とする。つまりこの例では位置（ｘｌ、　
ｙ＋）を中心とする５Ｘ５＝２５のセルのそれぞれを基
点とし、第２図に示したと同一形状の経路の何れかが正
しい経路であると仮定する。

例えば第９図Ａに示すように照合範囲１８内の左下の端
を基点（セル１）とする経路（ｋ＝１）、第９図Ｂに示
すようにこれに対し、１セルだけ右にずらした経路（ｋ
＝２）、第９図Ｃに示すように第９図Ａに対し、■セル
だけ上にずらした経路（ｋ＝３）を仮定し、同様にして
全体で２５の経路を仮定する。つまり参照経路を設定す
る。

このように設定された各参照経路ごとにその各位Ｗ（セ
ル）のマツプ標高データに対する対応する測定標高デー
タの帰属度を計算する。例えば経路に＝１について第１
０図に示すようにそのセル１のマツプ標高データに対す
るセル１の測定標高データの帰属度ｄ、を第７図に示し
た手法で求め、セル２のマツプ標高データに対するセル
２の測定標高データの帰属度ｄ２を求め、以下同様にセ
ル３〜Ｎ（＝７）の各マツプ標高データに対するそれぞ
れセル３〜Ｎの測定標高データの帰属度ｄ。

〜ｄ８をそれぞれ求める。このことを他の経路に＝２〜
２５についてもそれぞれ行う。

各経ａｋ＝ｉ〜２５について、その標高の地形（地形プ
ロファイルンの測定地形プロファイルに対する類似度を
帰属度を用いて計算する。この類似度計算は例えば経路
に＝１についてその各セルにおける帰属度の最小値、α
＝ｓｉｎ　（ｄ＝）（ｉ＝　１．２゜・・・−Ｎ）を求
める。つまり最も悪い値を求める。

他の経路についても同様にしてその経路における帰属度
の最小値を類似度として求める。あるいは１つの経路に
＝＝１についての帰属度の平均値Ｎ　　１“１ このようにして求めた類似度αの最大のものの経路の任
意の位置と、その近傍位置との各帰属度を用いて重心計
算によりその任意位置の正しい位置を推定する。このた
め例えば各マツプ標高データの位置座標におけるその標
高データが与えられた位置に対する帰属度を、第１１図
、第１２図に示すようにしく最大）とし、その位置の近
傍（この例では４近傍）の位置で帰属度Ｏ（最小）とす
るような四角錐の形状で定義する。

いま例えば第１３図に示すように類似度最大の経路の任
意に１つのセル位Ｗ（求めたい位置）をＰ、とじ、その
測定標高データのマツプデータに対する帰属度をｄｏと
し、２０点の近傍の４つの位置Ｐ１〜Ｐ、の各測定標高
データのマツプデータに対する各帰属度をそれぞれｄＩ
””ｄａとすると、北方向における各位置Ｐ　＠＋　Ｐ
　ｓ、　Ｐ　４の各マツプ標高データの位置の帰属度を
示す三角形ＴＯ＋Ｔ３゜Ｔ４に対するそれぞれ測定デー
タの帰属度ｄ、、ｄ３ｄ４以下の領域（斜線領域）の面
積の重心ｙ８を求め、同様に東方向における各位置Ｐ　
ｌｌ＋　Ｐ　ｌ＋　Ｐ　ｚの各マツプ標高データの位置
の帰属度を示す三角形Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、に対するそれぞ
れ測定データの帰属度ｄ＋＋、ｄ＋、ｄｉ以下の領域（
斜線ｗＩ域）の面積の重心Ｘ。を求める。この重心位置
（ｘｔ＊＋ｙＪ位置Ｐ０と対応した移動体の正しい位置
と推定される。

上述においてはこの発明を地上を飛行する移動体の位置
測定に適用したが、海上を移動する移動体の位置測定に
も適用でき、この場合は各位置の深度が与えられたマツ
プデータを用い、測距装置として深度計を用い、経路に
沿った海底の地形プロファイルについて計算する。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば周辺のデータを考慮
して測定データのマツプデータに対する帰属度を求めて
いるため、マツプデータが周辺を含めて全体的に誤った
ものとなる可能性が少なく、マツプデータの誤差や測距
装置の誤差を吸収し正しい測定が可能となり、かつ推定
位置のばらつきが少なく、マツプメソシュ以上の精度で
位置を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
移動体の移動経路とセルとの関係例を示す図、第３図は
気圧高度と電波高度と標高との関係を示す図、第４図は
測距メモリの内容の例を示す図、第５図は第１図中のＭ
似度計夏及び位置計算の各処理を示すブロック図、第６
図はマツプの１つの位置と近傍位置との関係例を示す図
、第７図は帰属度の求め方の例を示す図、第８図は照合
範囲の例を示す図、第９図は照合経路の例を示す図、第
１０図は経路に＝１における各セルの測定データのマツ
プデータに対する帰属度の例を示す図、第１１図はマツ
プデータの位置に対する帰属度を示す図、第１２図はそ
の位置帰属度を北方向と東方向とに分解した状態を示す
図、第１３図は特定位置に対する重心計算により位置推
定を行う例を示す図、第１４図は測定移動経路と近傍の
仮定経路とを示す図、第１５図は測定標高地形と各経路
のマツプより求めた標高地形を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）陸上における各位置の標高データ又は海上におけ
   る各位置の深度データが記憶されたデジタルマップデー
   タメモリと、 上記各位置についてその近傍の位置のデータ中の最大値
   と最小値とが記憶された近傍データメモリと、 移動体の移動経路を測定する航法装置と、 上記移動体の直下の地表、又は海底までの距離を測定す
   る測距装置と、 上記航法装置で測定された移動経路の各位置に対し、上
   記測距装置で測定された標高又は深度（測距データ）を
   記憶する測距メモリと、 上記測定移動経路からその近傍の複数の経路を仮定する
   手段と、 上記移動経路と上記仮定された複数の経路との各経路に
   おける各位置の測距データの上記デジタルマップの対応
   する各位置のデータに対する帰属度を、上記近傍データ
   メモリの記憶内容を用いて求める手段と、 上記帰属度を用いて上記測定移動経路、仮定経路の各標
   高又は深度の地形の測定された標高又は深度の地形に対
   する類似度をそれぞれ求める手段と、 その類似度が最も高い経路の任意の位置とその近傍の位
   置との各帰属度を用いて重心計算により移動体位置を計
   算する手段と、 を具備するデジタルマップを用いた移動体位置測定装置
   。