JPH05203717A - 物体位置決定方法 - Google Patents

物体位置決定方法

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JPH05203717A
JPH05203717A JP4202128A JP20212892A JPH05203717A JP H05203717 A JPH05203717 A JP H05203717A JP 4202128 A JP4202128 A JP 4202128A JP 20212892 A JP20212892 A JP 20212892A JP H05203717 A JPH05203717 A JP H05203717A
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JP
Japan
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lane
hyperbolic
lines
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lanes
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Application number
JP4202128A
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English (en)
Inventor
La Salle Paul G De
ジェフリー デ ラ サーレ ポール
Nigel J Cousins
ジェイムス カズンズ ニジェル
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Securicor Datatrak Ltd
Original Assignee
Securicor Datatrak Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Devices For Executing Special Programs (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Golf Clubs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】比較的高い精度で車両の位置を示すことのでき
る車両位置測定装置を提供する。 【構成】(１) 複数の双曲線状電磁波パターンを形成
し、 (２) 前記パターンから少なくとも３本の位置ライ
ンを算出し、 (３) 二つの独立した方法によって、各位
置ラインのレーンを識別し、 (４) 前記方法の内第一の
方法で識別されたレーンに基づいた位置ラインによって
囲まれている領域のサイズと、第二の方法で識別された
位置ラインによって囲まれている領域のサイズを比較
し、 (５) 前記比較工程から、第一の方法で識別された
レーンと第二の方法で識別されたレーンの内どちらがよ
り正確であるかを表示し、 (６) より正確であると判断
されたレーンに基づいた位置ラインを用いて物体の位置
を演算する工程を含むことを特徴とする物体位置決定方
法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、物体位置の決定方法に関
し、より詳しくは、これに限定するものではないが車両
の位置を決定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高速道路施設内での車両の位置を
測定し、その進路を辿るために電気ナビケーション装置
を使用すると効果があることへの理解が急速に深まって
きた。現在まで、ナビケーション装置は主に船舶や航空
機に使用されるよう設計されてきた。これら船舶や航空
機は、特徴のない周囲環境の中でどの方向にも制約され
ることなく動くことができるため、その位置を正確に決
定するのにナビゲーション装置から得る情報のみに頼っ
ている。しかし、こういった海や航空機で使用されてい
るナビゲーション装置は、陸上用車両に搭載するのには
大きすぎ且つコストが高くつくため、陸上で使用するの
には適していない。然しながら、近年のナビゲーション
技術と電気情報処理技術の著しい進歩によって、適当な
コストで、道路を運行する普通車両に搭載するのに適し
た車両位置測定装置を提供することができるようになっ
た。
【０００３】車両位置測定装置は、車両を運転するドラ
イバーを所定の目的地にガイトしたり、オペレータが車
両グループの中の一台以上の車両の位置の測定を行うた
めに用いられる。車両測定装置の最も重要な条件は、車
両誘導とかフリート・コントロールといった応用に関わ
らず、許容できる範囲の精度で車両位置を測定すること
にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、比較
的高い精度で車両の位置を示すことのできる車両位置測
定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、主として、明
細書に開示され及び／または添付図面に示されている新
奇な方法又は工程、またはそれらの組み合わせに関する
ものであるが、本発明を限定する意味のものではない或
る態様によれば、本発明は、 (１) 複数の双曲線状電磁
波パターンを形成し、 (２) 前記パターンから少なくと
も３本の位置ラインを算出し、 (３) 二つの独立した方
法によって、各位置ラインのレーンを識別し、 (４) 前
記方法の内第一の方法で識別されたレーンに基づいた位
置ラインによって囲まれている領域のサイズと、第二の
方法で識別された位置ラインによって囲まれている領域
のサイズを比較し、 (５) 前記比較工程から、第一の方
法で識別されたレーンと、第二の方法で識別されたレー
ンの内どちらがより正確であるかを表示し、 (６) より
正確であると判断されたレーンに基づいた位置ラインを
用いて、物体の位置を演算する工程を含むことを特徴と
する物体位置決定方法を提供する。
【０００６】物体の位置は、最小平均平方技法 (least
mean squares tequnique) を用いて演算してもよい。本
発明の一実施例によると、前記二つの方法で決定される
位置ラインによって形成された領域が比較される。ま
た、他の実施例では、演算で求められた位置から前記二
つの方法で決定される位置ラインまでの垂線の長さの和
が比較される。
【０００７】さらに他の実施例では、演算で求められた
位置から前記二つの方法で決定される位置ラインによっ
て囲まれている領域の頂点までの線の長さの和が比較さ
れている。本方法は、右手直行座標系において位置ライ
ンを形成する工程を含んだものであってもよい。単に例
示のみの意味において、本発明の実施例を添付図面に示
す。
【０００８】
【実施例】まず、図１を参照すると、本発明による車両
位置測定装置が示されている。例えば、時間当り１３０
kHzから１５０kHzまでの低周波数信号を伝達する複数個
の固定時間同期トランスミッタ１０が設けられている。
トランスミッタ１０がカバーできる範囲である領域Ａに
は、複数個の固定ベースステーション１１が設けられて
いる。ベースステーション１１は領域Ａ内にある車両か
らデータを受取り、このデータを例えば電話線１３によ
ってデータ収集センタ１４に送る。データ収集センタ１
４では、領域Ａ内の各車両の位置を表示するためにベー
スステーション１１から受け取ったデータが処理され
る。
【０００９】図１では、４個のトランスミッタ１０と１
９個のベースステーション１１が設けられている。各車
両には、位置指示装置が設けられ、これについては後で
詳述されるが、本来、位置指示装置は、有効範囲内で各
トランスミッタから受け取る信号の位相差を測定し、こ
の情報を用いて双曲線状の位置ラインを生成する。少な
くとも３個のトランスミッタから信号を得ることによっ
て、車両位置を決定することができる。
【００１０】図２は、連続する正弦波信号Ｓａ、Ｓｂを
各々発生させる２個のトランスミッタ１０ａ、１０ｂを
示している。図２に示されている信号の波形は、時間的
に一瞬のもので、従って凍結されたものである。トラン
スミッタ１０ａによって生成される信号Ｓａの周波数は
高精度で一定に保たれ、一方トランスミッタ１０ｂは、
図示されていない受信機を有し、この受信機は信号Ｓａ
に周波数を合わせているので、トランスミッタ１０ｂは
信号Ｓａに固定された位相の信号Ｓｂを伝達することが
できる。トランスミッタ１０ａ、１０ｂが偶数個の全波
長に分割できると仮定し、且つ２個のトランスミッタが
同期しているため、これらトランスミッタの中間点Ｐ１
に位置する位置指示装置は、信号Ｓａ、Ｓｂの各々が移
動する距離が同じであるためにトランスミッタからこれ
ら２個の信号Ｓａ、Ｓｂを同位相で受け取る。しかしな
がら、もし位置指示装置がトランスミッタの一方から離
れてもう一方に向かって移動すると、二つの信号Ｓａ、
Ｓｂの位相は一致しなくなる。図２において、点Ｐ２は
二つの信号Ｓａ、Ｓｂがきっかり１８０°で分割される
位置、つまり前記信号の位相が完全に一致しない位置で
ある。点Ｐ３は、二つの信号Ｓａ、Ｓｂが再び同位相と
なる位置である。点Ｐ１から点Ｐ３まで移動する間、位
置指示装置は一つの“レーン”を横切ったことになる。
この幅は、トランスミッタ１０ａ、１０ｂからの信号の
周波数の波長の半分に等しい。
【００１１】図３は、トランスミッタ１０ａ、１０ｂ間
のゼロ位相差の双曲線を示している。隣接する双曲線を
分割する領域Ｌが一つのレーンである。位置指示装置
は、点Ｐ１において点Ｐ１を通過する双曲線Ｘ−Ｘ上の
何れの点において表示されるレーンと同じレーン (以
下、“レーン読み取り操作”と呼ぶ) の表示を行う。同
様に、位置指示装置は点３において、双曲線Ｙ−Ｙに沿
った何れの点において行う操作と同じ、“レーン読み取
り操作”を行う。図３に示されているような双曲線のひ
とまとまりを“双曲線パターン”と呼び、何れの２個の
トランスミッタ間において生成される。位置指示装置が
双曲線パターン中を移動する時、トランスミッタから受
け取った信号Ｓａ、Ｓｂ間の位相差を測定する。測定さ
れた位相差がゼロである場合、位置指示装置は一本の双
曲線上にあることがわかる。位置指示装置が単一のレー
ンＬ内を移動する時、位相差は０°から３６０°まで変
化する。従って、位相差の測定はレーン内の位置指示装
置の双曲線位置ラインＰＬａｂを決定するが、トランス
ミッタ１０ａ、１０ｂに関連してレーン自体の位置の表
示を決定することはない。
【００１２】図４に示されているように、第二組のトラ
ンスミッタ１０ｃ、１０ｄから伝達された信号を利用す
ることによって、第二双曲線パターンを形成し、双曲線
状位置ラインＰＬｃｄを得る。このように、位置指示装
置の位置Ｘが、二つの双曲線パターンによって決まる双
曲線位置ラインＰＬａｂとＰＬｃｄの交点から決定され
る。
【００１３】位相測定では単一レーン内の位置指示装置
の位置しか決定できないため、位相比較の原理は、本質
的に曖昧なものである。従って、位置指示装置は位置指
示装置が位置するレーンをも識別しなければならない。
本発明では、二つのレーン識別方法を採用している。第
一の方法では、位置指示装置が所定の位置で初期設定さ
れてから、前記所定位置から移動する際通過するレーン
の数を勘定する。これによって、位置指示装置が現在位
置しているレーンの確認が行われる。第二のレーンの識
別方法では、図４に示されている密な双曲線パターン上
に二つの粗い双曲線パターンを重畳する。粗い双曲線パ
ターンは密な双曲線パターンとは異なった周波数を持つ
よう生成され、図４に示されているパターンよりも幅の
広いレーンを有している。
【００１４】第二レーン識別方法において、粗い双曲線
パターンは、例えば密な双曲線パターンの１０倍の周波
数を有している。すなわち、粗い双曲線パターンによっ
て形成される各レーンの幅は、密な双曲線パターンによ
るレーンを１０個含むことができる。位置指示装置は、
粗い双曲線パタンの位相を測定し、粗および密双曲線パ
ターンの相対周波数 (この例では、１０になる) から演
算される係数を用いて率上げさせることによって、第二
のレーン識別を行う。率上げした時の、粗い双曲線パタ
ーンの位相測定における些少な誤差のために、二つの方
法によって行われたレーン識別に不一致が生じる場合が
ある。この不一致は、雑音、電離層からの反射、地形の
変化に伴う信号伝達速度のばらつき等に起因する伝播波
の混乱によっても生じる。本発明の目的は、前記二つの
レーン識別方法で行われたレーン識別のどちらがより正
確なものであるか決定することにある。不正確なレーン
識別は、位置入力装置の位置を決定する際に重大な誤差
を引き起こすことは理解されていることである。
【００１５】図５は、二つのレーン識別方法によって行
われたレーン識別のどちらがより正確であるか判断する
ための本発明による方法を説明したものである。この端
部には、三本の双曲線状位置ラインを形成する三組のト
ランスミッタが設けられている。位置指示装置は、双曲
線状位置ラインを例えばナショナル・グリッドの右手直
行座標に変換し、第一レーン識別方法によるレーン識別
を用いて、ここから３本の位置ラインＬＯＰ１、ＬＯＰ
２、ＬＯＰ３が形成される。これらの三本の位置ライン
は、理論的には単一の点で交差し、この点が位置指示装
置の位置となる。しかし、実際には三本の位置ライン
は、三角形Ｔを形成する。従って、この三角形内の位置
指示装置の位置Ｘを、例えば従来の最小平均平方技法を
用いて概算することになる。さらに、位置指示装置は三
本の位置ラインにより形成されている三角形Ｔのサイズ
を算出する。
【００１６】第二のレーン識別方法が位置ラインＬＯＰ
１、ＬＯＰ２、ＬＯＰ３の一つに対して第一のレーン識
別方法で得たレーン識別と異なった識別をもたらした場
合、第二レーン識別方法によって決定されたレーン識別
を用いて新しい位置ラインを算出する。図５は、第二レ
ーン識別方法から位置ラインＬＯＰ１に平行な位置ライ
ンＬＯＰ１’を計算した例を示したものである。位置指
示装置は、位置ラインＬＯＰ１’、ＬＯＰ２、ＬＯＰ３
によって形成される三角形Ｔ’のサイズを測定する。
【００１７】図５に示されているように、位置ラインＬ
ＯＰ１、ＬＯＰ２、ＬＯＰ３によって形成されている三
角形Ｔのサイズは、位置ラインＬＯＰ１’、ＬＯＰ２、
ＬＯＰ３によって形成されている三角形Ｔ' のサイズよ
りも小さい。従って、位置指示装置は第二レーン識別方
法によって行われたレーン識別がより不正確であると判
断し、その結果、位置ラインＬＯＰ１’よりもＬＯＰ１
の方がより正しいと判断される。位置ラインＬＯＰ
１’、ＬＯＰ２、ＬＯＰ３によって形成されている三角
形Ｔ' のサイズが、位置ラインＬＯＰ１、ＬＯＰ２、Ｌ
ＯＰ３によって形成されている三角形Ｔのサイズよりも
小さい場合は、勿論、第二レーン識別方法によって行わ
れたレーン識別がより正確なものとなり、その結果、位
置ラインＬＯＰ１よりもＬＯＰ１’の方がより正しいこ
とが分かる。この場合、位置指示装置は位置ラインＬＯ
Ｐ１’、ＬＯＰ２、ＬＯＰ３によって形成されている三
角形Ｔ’を用い、例えば最小平均平方技法によって位置
指示装置の位置を決定する。
【００１８】上記の説明において、３本の位置ラインか
ら決定される三角形の“サイズ”を算出することを述べ
てきたが、この計算は種々の方法で行うことができる。
その一つは、三角形の面積を決定する方法である。ま
た、三角形内にある位置指示装置の演算によって求めら
れた位置Ｘから各位置ラインまでの垂線の長さの和を決
定する方法を用いてもよい。さらに、三角形内にある位
置指示装置の演算によって求められた位置Ｘから三角形
の頂点までの線の長さの和を決定する方法を用いてもよ
い。
【００１９】第一及び第二のレーン識別方法を用いて二
本以上の位置ラインのレーン識別が一致しない場合、第
一レーン識別方法によって決定された位置ラインによっ
て形成される三角形Ｔのサイズと第二レーン識別方法に
よって決定される位置ラインによって決定される位置ラ
インが比較される。そして、より小さい面積を有する三
角形を形成する位置ラインから位置指示装置の位置を決
定する。
【００２０】本発明の方法において、少なくとも３本の
位置ラインが必要であることが理解できる。しかし、実
際にはより高い精度を実現するために３本以上の位置ラ
インが用いられる。これらの位置ラインによって形成さ
れる領域のサイズは、第一レーン識別方法によるレーン
識別と第二レーン識別方法によるレーン識別のどちらが
より正確であるかを判断する尺度となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両位置測定装置の略示図であ
る。
【図２】図１における車両位置測定装置の一部を形成す
る二つのトランスミッタによって発せられる信号を示す
説明図である。
【図３】図２おけるトランミッタ間のゼロ位置差の双曲
線を示す説明図である。
【図４】図１に示される配置構成にある４個のトランス
ミッタ間のゼロ位相差の双曲線を示す説明図である。
【図５】本発明における車両位置決定方法を説明するた
めの線図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ (固定時間同
期)トランスミッタ １１ (固定)ベースステーョン １３ 電話線 １４ データ収集センタ Ａ，Ｌ 領域 Ｓａ，Ｓｂ 信号 Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３ 点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニジェル ジェイムス カズンズ イギリス、イングランド、ウイルトシャ ー、アシュトン ケインズ、フォーレイカ ー クロース、９

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の双曲線状電磁波パターンを形成
    し、前記パターンから少なくとも３本の位置ラインを算
    出し、二つの独立した方法によって、各位置ラインのレ
    ーンを識別し、前記方法の内第一の方法で識別されたレ
    ーンに基づいた位置ラインによって囲まれている領域の
    サイズと、第二の方法で識別された位置ラインによって
    囲まれている領域のサイズを比較し、前記比較工程か
    ら、第一の方法で識別されたレーンと第二の方法で識別
    されたレーンの内どちらがより正確であるかを表示し、
    より正確であると判断されたレーンに基づいた位置ライ
    ンを用いて物体の位置を演算する工程を含むことを特徴
    とする物体位置決定方法。
  2. 【請求項２】 前記物体の位置が最小平均平方技法を用
    いて演算されることを特徴とする請求項１記載の物体の
    位置決定方法。
  3. 【請求項３】 前記二つの方法によって決定された位置
    ラインによって範囲を限定される各領域を比較する請求
    項１または２記載の物体位置決定方法。
  4. 【請求項４】 算出された位置から前記二つの方法によ
    って決定された位置ラインまで伸びた垂線の長さのそれ
    ぞれの和を比較することを特徴とする請求項１または２
    記載の物体位置決定方法。
  5. 【請求項５】 算出された位置から前記二つの方法によ
    って決定された位置ラインによって形成される領域の頂
    点まで伸びた線の長さのそれぞれの和を比較することを
    特徴とする請求項１または２記載の物体位置決定方法。
  6. 【請求項６】 右手直行座標系に位置ラインを形成する
    工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか
    の物体位置決定方法。
JP4202128A 1991-08-02 1992-07-29 物体位置決定方法 Pending JPH05203717A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB919116771A GB9116771D0 (en) 1991-08-02 1991-08-02 A method of determining the position of an object
GB91167718 1991-08-02

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JPH05203717A true JPH05203717A (ja) 1993-08-10

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ID=10699457

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US (1) US5402348A (ja)
EP (1) EP0526257B1 (ja)
JP (1) JPH05203717A (ja)
AT (1) ATE132978T1 (ja)
AU (1) AU655044B2 (ja)
CA (1) CA2074206A1 (ja)
DE (2) DE69207504T2 (ja)
ES (1) ES2081572T3 (ja)
GB (1) GB9116771D0 (ja)
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