JPH0480679A - Apparatus for detecting position of moving body - Google Patents
Apparatus for detecting position of moving bodyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は衛星航法や推測航法等を用いて得られる移動
体の測定位置データに高度情報を入力することにより、
位置検出精度を高め、現在位置を高信頼度をもって表示
する移動体の位置検出装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is capable of providing altitude information by inputting altitude information to measured position data of a moving object obtained using satellite navigation, dead reckoning navigation, etc.
The present invention relates to a position detection device for a moving body that increases position detection accuracy and displays the current position with high reliability.
[従来の技術]
GPS(Global Positioning
System)用測位装置は通常3個以上の衛星を同時
に受信し、各衛星と受信点との間の受信機の時刻オフセ
ットを含んだ擬似距離データおよび受信衛星の位置デー
タより受信点の位置を計測し表示するように構成されて
いる。すなわち、移動体は、複数の衛星からの電波を同
時に受信し各衛星と移動体との間の時刻オフセットを含
んだ擬似距離データと各衛星の位置データにより移動体
の位置を算出する。具体的には、衛星の時計に合致した
時刻Tをもう1つの未知数として追加し、位置に関する
3つの未知数(Xu 、 yu 、 Zu )に△tu
を加え4未知数(Xu 、3’u 、 Zu 、△1.
)を解く必要がある。そのためには上空に散在する4個
の衛星から電波信号を受信しなければならない。自動車
等の移動体では高さの変化は少ないので高さに若干の誤
差があっても緯度、経度の2次元位置が大幅に狂って測
位されることは少ない。そのため、高さ2には既知数を
入れ、3個の衛星から3未知数(xu、3’u2△1u
)を解き3次元測位としている。[Conventional technology] GPS (Global Positioning)
A positioning device for the System) usually receives three or more satellites at the same time, and measures the position of the receiving point from pseudorange data that includes the receiver's time offset between each satellite and the receiving point, and the position data of the receiving satellite. is configured to display. That is, the mobile body simultaneously receives radio waves from a plurality of satellites and calculates the position of the mobile body based on pseudorange data including a time offset between each satellite and the mobile body and the position data of each satellite. Specifically, we add the time T that matches the satellite clock as another unknown, and add △tu to the three unknowns related to the position (Xu, yu, Zu).
and 4 unknowns (Xu, 3'u, Zu, △1.
) need to be solved. To do this, it must receive radio signals from four satellites scattered in the sky. Since the height of a moving object such as a car rarely changes, even if there is a slight error in height, the two-dimensional position of latitude and longitude is unlikely to be significantly deviated. Therefore, the height 2 is filled with known numbers, and 3 unknown numbers (xu, 3'u2△1u
) is solved to obtain three-dimensional positioning.
自動車等で山岳地帯や市街地のように、上空との間に遮
蔽物や電波障害物が多く、地形や運行環境の変化の激し
い地域を走行していると、常に3個の衛星からの信号を
受信できるとは限らず、2個の衛星からの信号しか受信
できない場合も多い。When driving a car in an area where there are many shielding objects and radio interference between the sky and the topography and driving environment, such as mountainous areas or urban areas, where the topography and driving environment change rapidly, it is difficult to constantly receive signals from three satellites. It is not always possible to receive signals, and in many cases it is possible to receive signals from only two satellites.
時には、全く受信できない場合もある。そのために、従
来、GPS航法装置と共に、磁気方位計などの方位セン
サ、及び距離計より自動車の推測位置を演算する装置(
推測航法装置)を搭載している。受信できる衛星が2個
以下になった場合には推測航法装置により自動車の位置
が演算されるようになっている。Sometimes, there may be no reception at all. To this end, in addition to GPS navigation devices, devices (
It is equipped with a dead reckoning navigation system. When the number of satellites that can be received becomes two or less, the vehicle's position is calculated by a dead reckoning navigation device.
一般にGPS航法装置は、他の航法装置、たとえば推測
航法装置に比べて測位精度が高い。上空に存在し受信可
能な衛星はなるべく分散している程測位精度高い。しか
し、測定精度を示す幾何学的精度発散GDOP (Di
1ution ofPrecision)(または
、3次元の測位精度を示すPDOP;Po5ition
Dilution of Precision
水平方向精度発散を示すHDOP;Horizonta
lDilution of Precision)
がある一定レベル以上になってしまった場合には、推測
航法装置のほうが測位精度が高い。このような受信状態
になった場合にはGPS航法装置は測位を中断し、推測
航法装置により自動車の位置が演算されるようになって
いる。In general, GPS navigation devices have higher positioning accuracy than other navigation devices, such as dead reckoning navigation devices. The more dispersed the satellites in the sky that can be received, the higher the accuracy of positioning. However, the geometric precision divergence GDOP (Di
position of Precision) (or PDOP indicating three-dimensional positioning accuracy)
Dilution of Precision
HDOP showing horizontal precision divergence; Horizonta
lDilution of Precision)
When the positioning accuracy exceeds a certain level, the dead reckoning navigation device has higher positioning accuracy. In such a reception state, the GPS navigation device interrupts positioning, and the dead reckoning navigation device calculates the position of the vehicle.
従来の移動体の位置検出装置は以上のように構成されて
いるので、地形や運行環境の変化の激しい地域を自動車
が走行しているとき、GPS航法装置は測位中に衛星信
号の受信レベルが低下して測位結果に大きな誤差が生じ
することがある。また自動車がトンネルを通過したりし
てGPS航法装置が長時間測位しなくなり推測航法装置
が長時間測位した結果、累積誤差が生ずることがある。Conventional position detection devices for mobile objects are configured as described above, so when a car is driving in an area with rapid changes in topography and driving environment, the GPS navigation device detects the reception level of satellite signals during positioning. This may cause a large error in the positioning results. Furthermore, when a car passes through a tunnel, the GPS navigation device does not perform positioning for a long time, and the dead reckoning navigation device performs positioning for a long time, resulting in cumulative errors.
これらの事態が生ずると、それ以前にGPS航法装置で
測定した位置とは大幅に異なることがあるなどの課題が
あった。When these situations occur, there is a problem that the position may be significantly different from the position previously measured by the GPS navigation device.
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、各測定値の間に連続性を付与し、信頼性を向上
させるハイブリッド衛星航法のデータ処理方式を採用し
、そのデータ処理より得られた移動体の2次元位置に高
度情報を入力することによって高精度で位置を表示する
移動体の位置検出装置を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it adopts a hybrid satellite navigation data processing method that provides continuity between each measurement value and improves reliability. An object of the present invention is to obtain a position detection device for a moving body that displays the position with high accuracy by inputting altitude information to the obtained two-dimensional position of the moving body.
〔課題を解決するための手段]
この発明に係る移動体の位置検出装置は、移動体の高度
データを最初に仮定し固定値として入力し、3衛星から
移動体の3次元位置座標を演算によって求めるGPS演
算処理部と、そのGPS演算処理部で得た擬似距離デー
タから移動体の位置を求める衛星航法及び移動体に搭載
したセンサから移動体の位置を測定する推測航法とより
測定位置を求めるハイブリッド式位置計測手段と、その
移動体が走行する地図データを外部メモリに格納し、そ
の地図データを読み出して移動体の位置を重ね表示手段
に出力する地図情報記憶手段と、その地図情報記憶手段
から得た座標位置とその座標位置の高度データとを対応
させ高度データ誤差が大なる時に前記座標点の新しい高
度データを入力して演算を繰り返し現在位置を地図情報
記憶手段の座標位置に漸近させる高度情報記憶手段とを
備えて構成したものである。[Means for Solving the Problems] The mobile object position detection device according to the present invention first assumes altitude data of the mobile object and inputs it as a fixed value, and calculates the three-dimensional position coordinates of the mobile object from three satellites by calculation. The measured position is determined by a GPS calculation processing unit, satellite navigation to determine the position of the moving object from the pseudo distance data obtained by the GPS calculation processing unit, and dead reckoning navigation which measures the position of the moving object from a sensor mounted on the moving object. A hybrid position measuring means, a map information storage means for storing map data on which the moving object is traveling in an external memory, reading out the map data and outputting the position of the moving object to the superimposed display means, and the map information storage means. Correlate the coordinate position obtained from the coordinate position with the altitude data of that coordinate position, and when the altitude data error becomes large, input new altitude data of the coordinate point and repeat the calculation to bring the current position asymptotic to the coordinate position of the map information storage means. The system also includes advanced information storage means.
[作用〕
この発明におけるGPS演算処理部は、3つの衛星から
移動体の3次元位置座標を求めるために仮定した高度デ
ータを入力して演算を行なう。その演算結果の座標位置
を地図情報記憶手段に重ねて表示し、その座標位置の高
度データを高度情報記憶手段の高度データと比較する。[Operation] The GPS calculation processing unit in the present invention performs calculations by inputting altitude data assumed to obtain three-dimensional position coordinates of a moving object from three satellites. The coordinate position resulting from the calculation is superimposed and displayed on the map information storage means, and the altitude data of the coordinate position is compared with the altitude data of the altitude information storage means.
その時、仮定した高度データと前記高度記憶手段の高度
データとの間に大きな差異があれば移動体の現在位置と
地図上の位置とが異るので計算で求めた新しい高度デー
タをGPS演算処理部に入力して地図上の高度データと
次に求めた高度データとを漸近させるように演算を繰り
返し現在位置を検出する。At that time, if there is a large difference between the assumed altitude data and the altitude data in the altitude storage means, the current position of the moving object is different from the position on the map, so the new altitude data obtained by calculation is sent to the GPS calculation processing unit. The current position is detected by repeating calculations to asymptotize the altitude data on the map and the altitude data obtained next.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は衛星信号受信用アンテナ、2はGPS
演算処理部、3は衛星航法と推測航法との両者より測定
位置を演算するハイブリッド式位置計測手段、4は制御
手段、5は位置と移動体の高度との関係を対応させたデ
ータを格納した高度情報記憶手段、6は地図データを外
部メモリであるICカードやCD−ROMに格納し、こ
れを読み出して表示可能とした地図情報記憶手段、7は
装置を操作する操作手段、8はCRTなどの表示手段で
ある。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, 1 is a satellite signal receiving antenna, 2 is a GPS
3 is a hybrid position measuring means that calculates a measured position using both satellite navigation and dead reckoning navigation; 4 is a control means; and 5 stores data that correlates the relationship between the position and the altitude of the moving object. 6 is a map information storage means for storing map data in an external memory such as an IC card or CD-ROM, and is capable of reading and displaying the map data; 7 is an operation means for operating the device; 8 is a CRT, etc. This is a means of displaying.
次に第2図に示した概要図及び第3図のフローチャート
を参照して動作について説明する。最初に、ハイブリッ
ト式位置計測手段3は、衛星からの擬似距離データおよ
び各衛星の位置データ信号を受信して移動体■の位置を
測定する衛星航法と、移動体■に搭載された方位センサ
のデータ及び距離計のデータにより移動体Vの位置を測
定する推測航法との両者より測定位置を求める。一方、
GPS演算処理部2は、3個の衛星から移動体■の3次
元座標位置(Xu 、yu 、Zu )を求める。Next, the operation will be explained with reference to the schematic diagram shown in FIG. 2 and the flow chart shown in FIG. First, the hybrid position measuring means 3 performs satellite navigation, which measures the position of the mobile object ■ by receiving pseudorange data from satellites and position data signals from each satellite, and a direction sensor mounted on the mobile object ■. The measured position is obtained from both the data and dead reckoning navigation which measures the position of the moving body V using the distance meter data. on the other hand,
The GPS arithmetic processing unit 2 determines the three-dimensional coordinate position (Xu, yu, Zu) of the mobile object (2) from the three satellites.
そのために、4つの衛星から移動体Vまでの擬似距離R
iを測定する。For this purpose, the pseudo distance R from the four satellites to the mobile body V
Measure i.
Ri=Ri+ (△t A r + C(△tu
−△t g、)・・・(1)
Ri= ((X*+ Xu ) ” +
(3’s+−yu ) 2+ (Z *+−X
u ) ” ) ”” ・・・(
2)ここでR1;測定した衛星i−受信機間距離(時計
のオフセット値が入っているので、
擬似距離とと呼ばれる。)
R1;衛星iと移動体Vとの距離、
C;光速度
△tAI;衛星iか衛星型波の電離層と対流圏における
伝搬遅延。Ri=Ri+ (△t A r + C(△tu
−△t g, )...(1) Ri= ((X*+ Xu ) ” +
(3's+-yu) 2+ (Z *+-X
u) ”) ””...(
2) Here, R1: The measured distance between satellite i and the receiver (it is called a pseudorange because it contains the offset value of the clock). R1: The distance between satellite i and moving object V. C: The speed of light △ tAI; propagation delay of satellite i or satellite-type waves in the ionosphere and troposphere.
△tu :移動体時計のオフセット
△t8.;衛星iの時計のオフセット
X Ii+ 3’ all Z II :衛星位置の三
次元座標位置、(2)式より3次元座標位置(Xu 、
yu 、Zu )を求める。この時4個の(xu、y
u、Zu、△1、)に対して擬似距離は3つ(R,、R
2゜R3)しか測定できないので、方程式は3つしかで
きない。よって未知数(Xu、yu、Zu、△1、)の
値を求めることはできない。従って、GPS演算処理部
2では4つの未知数のうち、高度データZ。を固定値と
して扱い未知数3個(X8゜3’Lll△1.)に対す
る3つの方程式を解いてXu + yu 、△tuの値
を求める(ステップ5T1)。求めた位置を地図情報記
憶手段6のデータと対応させて表示手段8上に表示する
(ステップ5T2)。この時、最初に高度データZ8に
与える固定値が変化すれば3連立方程式の解も当然変化
する。そこで、便宜上海抜零メートルの位置に移動体V
がいるものと仮定して高度データZuを人力し、計算を
行う(ステップST3,5T4A)。従って、実際には
移動体■が海抜100mの位置にいる場合には計算結果
にも高度データの誤差Z、が生ずるので計算で得られた
座標位置を地図情報記憶手段6の地図上に重ね合せて表
示手段8に表示しくステップ5T5) 、その地図上の
座標位置の高度データ、すなわち高度情報記憶手段5に
格納された高度データと先に仮定をたて入力した高度デ
ータZuとを比較する(ステップ5T6)。この時、移
動体Vのおかれた周囲の地形や道路の情況が地図情報記
憶手段6に格納された情報と略一致する場合(ステップ
5T7)には高度データから仮定した現在位置の座標点
が正しいものとして探索を終了する(ステップ5T8)
。Δtu: Offset of mobile clock Δt8. ; Offset of the clock of satellite i X Ii + 3' all Z II : Three-dimensional coordinate position of the satellite position;
yu, Zu). At this time, four (xu, y
There are three pseudoranges (R,,R
Since only 2°R3) can be measured, only three equations can be created. Therefore, the values of the unknowns (Xu, yu, Zu, Δ1,) cannot be determined. Therefore, the GPS calculation processing unit 2 uses the altitude data Z among the four unknowns. are treated as fixed values and three equations for three unknowns (X8°3'LllΔ1.) are solved to find the values of Xu + yu and Δtu (step 5T1). The obtained position is displayed on the display means 8 in correspondence with the data in the map information storage means 6 (step 5T2). At this time, if the fixed value initially given to the altitude data Z8 changes, the solutions of the three simultaneous equations will naturally change as well. Therefore, for convenience, the moving body V
Assuming that there is a person, altitude data Zu is manually input and calculations are performed (steps ST3, 5T4A). Therefore, if the moving object (2) is actually at a position of 100 m above sea level, an error Z in the altitude data will occur in the calculation result, so the coordinate position obtained by calculation is superimposed on the map in the map information storage means 6. Then, the altitude data of the coordinate position on the map, that is, the altitude data stored in the altitude information storage means 5, is compared with the altitude data Zu assumed and inputted earlier (Step 5T5). Step 5T6). At this time, if the terrain and road conditions around the moving body V approximately match the information stored in the map information storage means 6 (step 5T7), the coordinate point of the current position assumed from the altitude data is End the search as correct (step 5T8)
.
また、計算で求めた座標位置と移動体■の現在位置とが
太き(ずれている時には、地図情報記憶手段6上の該座
標位置から高度情報記憶手段5の高度データを求め、こ
の新しい高度データを再度、3衛星1〜3を用いた3次
元側位に適用しくステップ5T9)、2度目に求めた座
標位置に基き次の高度データの検索を行う(ステップ5
T4B)。その新しく求めた高度データを人力した座標
位置と地図上の現在位置との関係から移動体■の現在位
置との一致点探索作業を繰返し行い最終的に地図上の座
標位置と移動体■の現在位置とを漸近させる。In addition, if the calculated coordinate position and the current position of the mobile object (deviate from each other), the altitude data in the altitude information storage means 5 is obtained from the coordinate position on the map information storage means 6, and the new altitude The data is applied again to the three-dimensional side position using three satellites 1 to 3 (Step 5T9), and the next altitude data is searched based on the coordinate position obtained for the second time (Step 5T9).
T4B). Based on the relationship between the coordinate position of the newly obtained altitude data and the current position on the map, we repeatedly search for a point that matches the current position of the mobile object ■, and finally find the coordinate position on the map and the current position of the mobile object ■. Asymptote the position.
以上のようにこの発明によれば、3つの衛星を用いて移
動体の3次元位置座標を求めるために仮定した高度デー
タをGPS演算処理部に入力して演算を行い、その演算
結果の位置座標を地図情報記憶手段に重ね、他方、該位
置座標を高度情報記憶手段の高度データと比較し高度誤
差データが大なる場合には新しい高度データを前記GP
S演算処理部に入力して地図データと現在位置とを比較
して互いに近づけるように演算を繰返し実行するので、
3衛星の選択でよいことから、その計算が簡単化されて
処理時間が短縮されると共に、リアルタイム処理が可能
となるので、車載効果が大幅に向上する。又3衛星で測
位できるので4衛星を使う場合よりも測位の中断が減少
する等の効果がある。As described above, according to the present invention, the altitude data assumed to obtain the three-dimensional position coordinates of a moving body using three satellites is input to the GPS calculation processing unit, the calculation is performed, and the position coordinates of the calculation result are calculated. is superimposed on the map information storage means, and on the other hand, the position coordinates are compared with the altitude data in the altitude information storage means, and if the altitude error data is large, new altitude data is stored in the GP.
The map data is input to the S calculation processing unit, the map data is compared with the current position, and calculations are repeatedly executed to bring the data closer to each other.
Since only three satellites need to be selected, calculations are simplified and processing time is shortened, and real-time processing becomes possible, which greatly improves onboard effectiveness. Furthermore, since positioning can be performed using three satellites, there are advantages such as fewer interruptions in positioning than when four satellites are used.
第1図はこの発明の一実施例を示す移動体の位置検出装
置の構成を示すブロック図、第2図はこの発明を説明す
るための概念図、第3図は第1図の動作順序を説明する
フローチャートである。
図において、2はGPS演算処理部、3はハイブリッド
式位置計測手段、5は高度情報記憶手段、6は地図情報
記憶手段、8は表示手段である。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
特許比願人 三菱電機株式会社
第
図Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a position detecting device for a moving body showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the invention, and Fig. 3 shows the operation order of Fig. 1. It is a flowchart explaining. In the figure, 2 is a GPS calculation processing section, 3 is a hybrid position measuring means, 5 is an altitude information storage means, 6 is a map information storage means, and 8 is a display means. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Patent applicant: Mitsubishi Electric Corporation
Claims (1)
から該移動体の3次元位置を求めるGPS演算処理部と
、前記GPS演算処理部で得た擬似距離データから移動
体の位置を求める衛星航法及び移動体に搭載したセンサ
から移動体の位置を測定する推測航法とより測定位置を
求めるハイブリッド式位置計測手段と、前記移動体が走
行する地図データを外部メモリに格納し、その地図デー
タを読み出して移動体の位置と重ねて表示手段に出力す
る地図情報記憶手段と、前記地図情報記憶手段から得た
座標位置とその座標位置の高度データとを対応させ高度
データ誤差が大なる時に前記座標点の新しい高度データ
をGPS演算処理部に入力して演算を繰り返し移動体の
現在位置を地図情報記憶手段の座標位置に漸近させる高
度情報記憶手段とを備えた移動体の位置検出装置。A GPS arithmetic processing unit that first assumes and inputs the altitude data of a moving object and calculates the three-dimensional position of the moving object from three satellites, and calculates the position of the moving object from the pseudo distance data obtained by the GPS arithmetic processing unit. A hybrid position measuring means that determines the measured position by satellite navigation and dead reckoning that measures the position of a moving object from a sensor mounted on the moving object, and a hybrid position measuring means that stores map data on which the moving object is traveling in an external memory, and stores the map data on the moving object. a map information storage means for reading out and outputting it to a display means to overlap it with the position of the moving body; and a map information storage means for matching the coordinate position obtained from the map information storage means with the altitude data of the coordinate position, and when the altitude data error becomes large, the above-mentioned A position detecting device for a moving object, comprising an altitude information storage means that inputs new altitude data of a coordinate point into a GPS calculation processing section and repeats the calculation to asymptotically approach the current position of the moving object to the coordinate position of the map information storage means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19451690A JPH0480679A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Apparatus for detecting position of moving body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19451690A JPH0480679A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Apparatus for detecting position of moving body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0480679A true JPH0480679A (en) | 1992-03-13 |
Family
ID=16325834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19451690A Pending JPH0480679A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Apparatus for detecting position of moving body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0480679A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1990-07-23 JP JP19451690A patent/JPH0480679A/en active Pending
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