JPH0634743A - 移動体位置検出装置 - Google Patents
移動体位置検出装置Info
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- JPH0634743A JPH0634743A JP21457692A JP21457692A JPH0634743A JP H0634743 A JPH0634743 A JP H0634743A JP 21457692 A JP21457692 A JP 21457692A JP 21457692 A JP21457692 A JP 21457692A JP H0634743 A JPH0634743 A JP H0634743A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地上無線系を使用した精度の高いディファレ
ンシャル方式ＧＰＳ（全地球測位システム）と同等の精
度を持つ移動体位置検出を、地上無線系を使用せずに実
施する。 【構成】 マーカ設置位置を予め記憶したマーカ検出器
がマーカ検出時に出力する位置を用いて、ＧＰＳ受信機
の測定位置の誤差を算出し、該誤差を基にその後のマー
カを検出しないときのＧＰＳ測定位置を修正することに
より高精度の移動体位置を検出する。
ンシャル方式ＧＰＳ（全地球測位システム）と同等の精
度を持つ移動体位置検出を、地上無線系を使用せずに実
施する。 【構成】 マーカ設置位置を予め記憶したマーカ検出器
がマーカ検出時に出力する位置を用いて、ＧＰＳ受信機
の測定位置の誤差を算出し、該誤差を基にその後のマー
カを検出しないときのＧＰＳ測定位置を修正することに
より高精度の移動体位置を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＧＰＳを用いた移動体位
置検出において、既知であるマーカの設置位置に基づい
て検出誤差を補正する位置検出装置に関するものであ
る。
置検出において、既知であるマーカの設置位置に基づい
て検出誤差を補正する位置検出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ単体の位置精度は９０％確率で概
ね１００ｍと言われている。位置誤差が生じる原因には
時計誤差、軌道誤差、群遅延、伝搬遅延、マルチパス等
種々あるが、地上での２地点におけるこれらの誤差はほ
ぼ同じと考えられる。これを利用してディファレンシヤ
ルという精度の高いＧＰＳ方式が開発されている。すな
わち設置位置が既知である基準局でのＧＰＳ測定位置を
当該ＧＰＳ設置位置と比較することによって誤差を検出
し、これを未知の測位点に送信して当該測位点のＧＰＳ
測定位置を補正するものである。
ね１００ｍと言われている。位置誤差が生じる原因には
時計誤差、軌道誤差、群遅延、伝搬遅延、マルチパス等
種々あるが、地上での２地点におけるこれらの誤差はほ
ぼ同じと考えられる。これを利用してディファレンシヤ
ルという精度の高いＧＰＳ方式が開発されている。すな
わち設置位置が既知である基準局でのＧＰＳ測定位置を
当該ＧＰＳ設置位置と比較することによって誤差を検出
し、これを未知の測位点に送信して当該測位点のＧＰＳ
測定位置を補正するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＧＰＳ単体での位置検
出精度は９０％確率で１００ｍ程度で、市街地における
隣接交差点を明確に判別するにはいくらか無理がある。
従来技術に検出位置誤差が数十センチ程度と言われるデ
ィファレンシャル方式があるが、これには通信回線、特
に移動体においては無線回線を必要とする。このため基
準局や複数の中継局を設置する設備費や保守費が必要で
あるだけでなく、煩雑な免許申請手続きが必要となり、
国際的に逼迫している周波数事情の中で敢えて中継局相
互干渉を防ぐため複数の周波数を確保しなければならな
い困難さをも伴う。
出精度は９０％確率で１００ｍ程度で、市街地における
隣接交差点を明確に判別するにはいくらか無理がある。
従来技術に検出位置誤差が数十センチ程度と言われるデ
ィファレンシャル方式があるが、これには通信回線、特
に移動体においては無線回線を必要とする。このため基
準局や複数の中継局を設置する設備費や保守費が必要で
あるだけでなく、煩雑な免許申請手続きが必要となり、
国際的に逼迫している周波数事情の中で敢えて中継局相
互干渉を防ぐため複数の周波数を確保しなければならな
い困難さをも伴う。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は設置位置が既知
であるマーカ位置を前記基準局位置とみなし、移動体が
該マーカ位置を通過時に前記ディファレンシャル方式と
同様の処理を行い、ＧＰＳ測定位置を補正することによ
り前記の課題を解決するものである。すなわち、設置位
置が既知であるマーカを移動体が検出したとき、ＧＰＳ
が出力する位置を該マーカ位置を参照して修正し、その
修正位置とマーカを検出しないときのＧＰＳが出力する
位置とから移動体位置を算出することを特徴とするも
の、若しくは設置位置が既知であるマーカを移動体が検
出したとき、該マーカ位置を基にＧＰＳの位置算出誤差
を把握し、該誤差に基づき位置算出のためのＧＰＳ内部
データを修正することにより、その後の位置算出の精度
を向上させるものである。
であるマーカ位置を前記基準局位置とみなし、移動体が
該マーカ位置を通過時に前記ディファレンシャル方式と
同様の処理を行い、ＧＰＳ測定位置を補正することによ
り前記の課題を解決するものである。すなわち、設置位
置が既知であるマーカを移動体が検出したとき、ＧＰＳ
が出力する位置を該マーカ位置を参照して修正し、その
修正位置とマーカを検出しないときのＧＰＳが出力する
位置とから移動体位置を算出することを特徴とするも
の、若しくは設置位置が既知であるマーカを移動体が検
出したとき、該マーカ位置を基にＧＰＳの位置算出誤差
を把握し、該誤差に基づき位置算出のためのＧＰＳ内部
データを修正することにより、その後の位置算出の精度
を向上させるものである。
【０００５】このような位置検出においてはマーカとし
て利用可能な設備が既に設置されている場合が多い。例
えば在来鉄道の場合は５００ｍ〜１０００ｍ間隔でＡＴ
Ｓ（自動列車停止装置）用の地上コイルが、また新幹線
には１０００ｍ程度の間隔で地点検知コイルが全国レベ
ルで設置されている。道路上においても超音波を利用し
た車両検知器が設置されている交差点は多い。従って前
記課題を解決するために新たに付加する設備はほとんど
必要がなく、仮に一部にマーカを設けたとしても前記課
題を解決するための投資としては充分採算に合うもので
ある。
て利用可能な設備が既に設置されている場合が多い。例
えば在来鉄道の場合は５００ｍ〜１０００ｍ間隔でＡＴ
Ｓ（自動列車停止装置）用の地上コイルが、また新幹線
には１０００ｍ程度の間隔で地点検知コイルが全国レベ
ルで設置されている。道路上においても超音波を利用し
た車両検知器が設置されている交差点は多い。従って前
記課題を解決するために新たに付加する設備はほとんど
必要がなく、仮に一部にマーカを設けたとしても前記課
題を解決するための投資としては充分採算に合うもので
ある。
【０００６】
【作用】移動体に予め移動経路上の全マーカの設置位置
データを記憶させておくことは昨今のマイクロエレクト
ロニクス技術から容易に実現できる。またＧＰＳ単体が
出力する位置に許容誤差を加えた移動体存在エリアを限
定することも可能である。この２点から該エリア内に１
個以下となるようにマーカを設置した場合、マーカ検出
時に記憶データ中の該エリア内を検索することで該当す
るマーカを特定でき、移動体の真の位置を求めることが
できる。真の位置が分かればそのときＧＰＳ単体が出力
した測定位置の誤差が明らかになり、これによりその後
マーカを検出するまでのＧＰＳ単体出力を補正でき結果
として高精度のＧＰＳ測位が可能となる。
データを記憶させておくことは昨今のマイクロエレクト
ロニクス技術から容易に実現できる。またＧＰＳ単体が
出力する位置に許容誤差を加えた移動体存在エリアを限
定することも可能である。この２点から該エリア内に１
個以下となるようにマーカを設置した場合、マーカ検出
時に記憶データ中の該エリア内を検索することで該当す
るマーカを特定でき、移動体の真の位置を求めることが
できる。真の位置が分かればそのときＧＰＳ単体が出力
した測定位置の誤差が明らかになり、これによりその後
マーカを検出するまでのＧＰＳ単体出力を補正でき結果
として高精度のＧＰＳ測位が可能となる。
【０００７】前記移動体存在エリアを、過去において補
正を行った高精度のＧＰＳ位置をフィードバックするこ
とにより小さい範囲に絞り込むことで、当該エリア内に
１個を超えるマーカが存在する率を少なくすることがで
き、また前回マーカからの距離や進行方向、あるいは単
に前記高精度のＧＰＳ位置により近いものを選定するこ
となどによりエリア内の複数マーカから１個を特定する
ことも十分可能である。
正を行った高精度のＧＰＳ位置をフィードバックするこ
とにより小さい範囲に絞り込むことで、当該エリア内に
１個を超えるマーカが存在する率を少なくすることがで
き、また前回マーカからの距離や進行方向、あるいは単
に前記高精度のＧＰＳ位置により近いものを選定するこ
となどによりエリア内の複数マーカから１個を特定する
ことも十分可能である。
【０００８】
【実施例】ＧＰＳ位置算出の方法は既知の技術であるの
で詳細は省くが、原理を簡単に説明する。少なくとも３
個の衛星からの衛星位置データと発射時刻データを地上
で受信する。受信した時刻と発射された時刻との差に光
速を乗じて各衛星からの距離を求め、３衛星からの距離
の交点から受信点の３次元位置が求められる。実際には
時刻は基準時刻からのオフセットで表わし、地上で正確
な時計を持つことが難しいため、地上の時刻オフセット
を変数として４個の衛星を用い、衛星の位置も地上で伝
搬遅延等を含む軌道データから予測演算をするなどして
いる。
で詳細は省くが、原理を簡単に説明する。少なくとも３
個の衛星からの衛星位置データと発射時刻データを地上
で受信する。受信した時刻と発射された時刻との差に光
速を乗じて各衛星からの距離を求め、３衛星からの距離
の交点から受信点の３次元位置が求められる。実際には
時刻は基準時刻からのオフセットで表わし、地上で正確
な時計を持つことが難しいため、地上の時刻オフセット
を変数として４個の衛星を用い、衛星の位置も地上で伝
搬遅延等を含む軌道データから予測演算をするなどして
いる。
【０００９】本発明の１実施例を図面を参照して説明す
る。図１は移動体位置検出装置の構成図であり、１はＧ
ＰＳ受信機、２はマーカ検出器、３は位置補正部、４は
ＧＰＳアンテナ、５は車両、６はマーカ検出コイル、７
は地上マーカ、８は車軸である。先ず予め位置補正部３
のメモリー内に車両５の移動範囲内にあるマーカの正確
な位置を全て記憶させておく。車両５の屋根上に設置し
たＧＰＳアンテナ４で図示しない衛星からの電波を受信
し、ＧＰＳ受信機１において地上の位置を算出し、算出
時刻に対応する基準パルスと共に位置補正部３に出力す
る。位置演算には時間を伴うのでこの出力は離散的であ
り一般に１秒以上の間隔でしか出力されない。車両位置
は０．５秒以下の間隔で必要なため基準パルスの間の連
続位置は車軸８の回転量により補完する。ＧＰＳ受信機
１の演算が高速で行われ、必要とする間隔以上で出力が
得られればその必要は当然なくなる。
る。図１は移動体位置検出装置の構成図であり、１はＧ
ＰＳ受信機、２はマーカ検出器、３は位置補正部、４は
ＧＰＳアンテナ、５は車両、６はマーカ検出コイル、７
は地上マーカ、８は車軸である。先ず予め位置補正部３
のメモリー内に車両５の移動範囲内にあるマーカの正確
な位置を全て記憶させておく。車両５の屋根上に設置し
たＧＰＳアンテナ４で図示しない衛星からの電波を受信
し、ＧＰＳ受信機１において地上の位置を算出し、算出
時刻に対応する基準パルスと共に位置補正部３に出力す
る。位置演算には時間を伴うのでこの出力は離散的であ
り一般に１秒以上の間隔でしか出力されない。車両位置
は０．５秒以下の間隔で必要なため基準パルスの間の連
続位置は車軸８の回転量により補完する。ＧＰＳ受信機
１の演算が高速で行われ、必要とする間隔以上で出力が
得られればその必要は当然なくなる。
【００１０】一方車両５が移動して５００ないし１００
０ｍ間隔で設置されている地上マーカ７と車上のマーカ
検出コイル６が相対したときマーカ検出器２から検出タ
イミングパルスが位置補正部３に出力される。このとき
位置補正部３ではそのときの速度に、基準パルスを受信
したときから検出タイミングパルスを受信するまでの経
過時間を乗じて、検出タイミングパルス受信時点での車
両位置を算出する。前記速度は、位置補正部３の出力位
置の前回と前々回との差を基準パルス間隔で除して求め
るが、一般にＧＰＳ受信機１で速度を算出しておりこれ
を用いることも可能である。あるいは車軸その他の装置
から求められる速度でも差し支えはない。
０ｍ間隔で設置されている地上マーカ７と車上のマーカ
検出コイル６が相対したときマーカ検出器２から検出タ
イミングパルスが位置補正部３に出力される。このとき
位置補正部３ではそのときの速度に、基準パルスを受信
したときから検出タイミングパルスを受信するまでの経
過時間を乗じて、検出タイミングパルス受信時点での車
両位置を算出する。前記速度は、位置補正部３の出力位
置の前回と前々回との差を基準パルス間隔で除して求め
るが、一般にＧＰＳ受信機１で速度を算出しておりこれ
を用いることも可能である。あるいは車軸その他の装置
から求められる速度でも差し支えはない。
【００１１】位置補正部３では記憶データの中から、検
出タイミングパルス受信時点での車両位置に最も近い位
置データを持つマーカを選び出し、両者の位置の差が予
め定めた範囲内であることをチェックした後、その差を
ＧＰＳ受信機１単体の位置検出誤差であるとし、補正量
として記憶する。次のマーカを受信するまで位置補正部
３においてＧＰＳ受信機１が出力する位置データから前
記補正量を減算することにより補正された高精度の車両
位置を得る。
出タイミングパルス受信時点での車両位置に最も近い位
置データを持つマーカを選び出し、両者の位置の差が予
め定めた範囲内であることをチェックした後、その差を
ＧＰＳ受信機１単体の位置検出誤差であるとし、補正量
として記憶する。次のマーカを受信するまで位置補正部
３においてＧＰＳ受信機１が出力する位置データから前
記補正量を減算することにより補正された高精度の車両
位置を得る。
【００１２】なおＧＰＳ受信機内で前記の補正処理を行
わせることも充分に可能である。この場合マーカ検出器
２はマーカ設置位置データと補正位置出力から求まる位
置誤差をＧＰＳ受信機１にフィードバックする方式、ま
たは補正前の位置出力を受けてその誤差を戻す方式、設
置位置データをそのまま伝達する方式などが実施可能で
ある。場合によってはＧＰＳ受信機内にマーカ設置位置
データを収納し、マーカ検出器２からは検出信号のみを
伝達するものや、マーカの検出まで全てＧＰＳ受信機内
で行うなど構成は自由に選定することができる。
わせることも充分に可能である。この場合マーカ検出器
２はマーカ設置位置データと補正位置出力から求まる位
置誤差をＧＰＳ受信機１にフィードバックする方式、ま
たは補正前の位置出力を受けてその誤差を戻す方式、設
置位置データをそのまま伝達する方式などが実施可能で
ある。場合によってはＧＰＳ受信機内にマーカ設置位置
データを収納し、マーカ検出器２からは検出信号のみを
伝達するものや、マーカの検出まで全てＧＰＳ受信機内
で行うなど構成は自由に選定することができる。
【００１３】線路上の特定点からの移動距離を位置デー
タとして車上に持ち、この移動距離について同様の補正
処理を行うことで本発明を実施することも可能である。
この場合位置データは移動方向における前マーカ位置か
らの距離とすれば取扱い上都合がよい。移動距離はＧＰ
Ｓ受信機１で一般に出力する速度を積分することで得る
こともできる。データを保持する形式、伝達するフォー
マットは何等限定されるものではない。緯度，経度ある
いは距離により表わされる位置データは、移動体の移動
範囲により有効となる部分のみ取り扱えば良いことは言
うまでもない。
タとして車上に持ち、この移動距離について同様の補正
処理を行うことで本発明を実施することも可能である。
この場合位置データは移動方向における前マーカ位置か
らの距離とすれば取扱い上都合がよい。移動距離はＧＰ
Ｓ受信機１で一般に出力する速度を積分することで得る
こともできる。データを保持する形式、伝達するフォー
マットは何等限定されるものではない。緯度，経度ある
いは距離により表わされる位置データは、移動体の移動
範囲により有効となる部分のみ取り扱えば良いことは言
うまでもない。
【００１４】以上は１実施例であり、本発明は自動車に
おいて実施することも可能で、この場合マーカとして様
々なものが利用できる。超音波車両検知器は既に述べた
が、大都市周辺では特定の交差点に小電力の電波を発す
るサインポストを設置すれば、マップマッチングのよう
な短期間毎の細部に渡る地図のメンテナンスが大幅に低
減される利点があり十分採算に合うものと考える。電波
に限らずループコイル、音波、光、あるいは標識、交通
信号等を識別する画像認識を利用することも将来可能と
なろう。マーカに位置情報が含まれる場合は位置データ
の記憶は不要になり、またマーカ種別が判別できる場合
は位置データの検索範囲が狭められ処理速度が向上する
ことは言うまでもない。
おいて実施することも可能で、この場合マーカとして様
々なものが利用できる。超音波車両検知器は既に述べた
が、大都市周辺では特定の交差点に小電力の電波を発す
るサインポストを設置すれば、マップマッチングのよう
な短期間毎の細部に渡る地図のメンテナンスが大幅に低
減される利点があり十分採算に合うものと考える。電波
に限らずループコイル、音波、光、あるいは標識、交通
信号等を識別する画像認識を利用することも将来可能と
なろう。マーカに位置情報が含まれる場合は位置データ
の記憶は不要になり、またマーカ種別が判別できる場合
は位置データの検索範囲が狭められ処理速度が向上する
ことは言うまでもない。
【００１５】移動体位置として緯度、経度の２次元位置
だけでなく、高度を含む３次元位置において本発明を実
施することもできる。これは速度と併せることで移動経
路の勾配を求めることに利用できる。
だけでなく、高度を含む３次元位置において本発明を実
施することもできる。これは速度と併せることで移動経
路の勾配を求めることに利用できる。
【００１６】ＧＰＳ位置演算に用いている複数の衛星の
組合せが変化したとき出力する信号を判別し、組合せが
変化しないときは前回の誤差または修正データをそのま
ま用いることにより効率的な補正処理を行うことも考え
られる。
組合せが変化したとき出力する信号を判別し、組合せが
変化しないときは前回の誤差または修正データをそのま
ま用いることにより効率的な補正処理を行うことも考え
られる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は移動体の位置検出において、無
線回線を使用せずディファレンシャル方式に相当する高
精度の位置検出を実現することにより、前記の無線回線
を用いる問題点を解決するものである。このため設置位
置が既知である地上のマーカを用いるが、多くの場合マ
ーカには既に地上に設置されている設備を利用すること
ができ特別に設置費用がかかるものではない利点を有す
る。特に鉄道においては５００〜１０００ｍ間隔で設置
されているＡＴＳ地上子を用いることが可能である。
線回線を使用せずディファレンシャル方式に相当する高
精度の位置検出を実現することにより、前記の無線回線
を用いる問題点を解決するものである。このため設置位
置が既知である地上のマーカを用いるが、多くの場合マ
ーカには既に地上に設置されている設備を利用すること
ができ特別に設置費用がかかるものではない利点を有す
る。特に鉄道においては５００〜１０００ｍ間隔で設置
されているＡＴＳ地上子を用いることが可能である。
【図１】本発明にかかる移動体位置検出装置の構成図で
ある。
ある。
１ ＧＰＳ受信機 ２ マーカ検出器 ３ 位置補正部 ４ ＧＰＳアンテナ ５ 車両 ６ マーカ検出コイル ７ 地上マーカ ８ 車軸
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の衛星からの電波を受信して求めた
各衛星から自地点までの距離を基に自地点の絶対位置を
算出するＧＰＳ（全地球測位システム）を用いた移動体
の位置検出する装置において、設置位置が既知であるマ
ーカを移動体が検出したとき、ＧＰＳが出力する位置を
該マーカ位置を参照して修正し、その修正位置とマーカ
を検出しないときのＧＰＳが出力する位置とから移動体
位置を算出することを特徴とする移動体位置検出装置。 - 【請求項２】 複数の衛星からの電波を受信して求めた
各衛星から自地点までの距離を基に自地点の絶対位置を
算出するＧＰＳを用いた移動体の位置検出する装置にお
いて、設置位置が既知であるマーカを移動体が検出した
とき、前記算出によって得られた絶対位置の誤差を把握
し、該誤差を基に位置算出のためのＧＰＳ内部データを
修正することにより、その後の絶対位置算出の精度を向
上させることを特徴とする移動体位置検出装置。 - 【請求項３】 請求項１において、マーカを検出したと
きのＧＰＳが出力する位置は、移動体の速度と、ＧＰＳ
が前回出力した位置と、ＧＰＳが前回出力したときの時
刻からの経過時間とにより、算出するものであることを
特徴とする請求項１記載の移動体位置検出装置。 - 【請求項４】 請求項２において、マーカを検出したと
きのＧＰＳが位置算出のため内部に保有するデータは、
移動体の速度と、ＧＰＳが位置算出のため内部に保有す
る前回データと、ＧＰＳが前回出力したときの時刻から
の経過時間とにより、算出するものであることを特徴と
する請求項２記載の移動体位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21457692A JPH0634743A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 移動体位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21457692A JPH0634743A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 移動体位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634743A true JPH0634743A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16658008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21457692A Pending JPH0634743A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 移動体位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634743A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075144A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-03-12 | Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industrie Gmbh | 軌道保守装置および軌道の位置を検出する方法 |
| JP2003106842A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Clarion Co Ltd | 移動体接近警告システム及び方法、移動体接近警告システムのデータ管理サーバ、並びに移動体接近警告システムの利用側移動体端末 |
| JP2003106843A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Clarion Co Ltd | 移動体位置検知システム及び方法、移動体位置検知システムのデータ管理サーバ、並びに移動体位置検知システムの利用側移動体端末 |
| JP2003106849A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Clarion Co Ltd | 移動体位置表示システム及び方法、移動体位置表示システムのデータ管理サーバ、並びに移動体位置表示システムの利用側移動体端末 |
| US9207679B1 (en) | 2013-01-16 | 2015-12-08 | Google Inc. | System and method for determining position and distance of objects using road fiducials |
| WO2017209112A1 (ja) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | 愛知製鋼株式会社 | 位置捕捉方法及びシステム |
| WO2019054183A1 (ja) * | 2017-09-12 | 2019-03-21 | 愛知製鋼株式会社 | 位置捕捉システム及び位置捕捉方法 |
| KR20210057282A (ko) * | 2019-11-11 | 2021-05-21 | 한국철도기술연구원 | 철도 선로상 차량의 위치 검지 장치 및 방법 |
| JP2023117831A (ja) * | 2022-02-14 | 2023-08-24 | 株式会社京三製作所 | 車上装置 |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP21457692A patent/JPH0634743A/ja active Pending
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