JPH09145394A - 走行軌跡測定方法および装置 - Google Patents

走行軌跡測定方法および装置

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JPH09145394A
JPH09145394A JP30583495A JP30583495A JPH09145394A JP H09145394 A JPH09145394 A JP H09145394A JP 30583495 A JP30583495 A JP 30583495A JP 30583495 A JP30583495 A JP 30583495A JP H09145394 A JPH09145394 A JP H09145394A
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信一 市坪
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GPSによって得られる絶対位置データと自
立航法によって得られる相対位置データとを用いて、位
置精度の高い走行軌跡を求める。 【解決手段】 自立航法によって得られた直線的な部分
の走行軌跡の形状と、GPSで測定される走行軌跡から
読み取られる進行方向とから、誤差の少ない走行軌跡を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体の走行軌跡の
測定に利用する。特に、汎地球測位置システムと自立航
法とを併用した測定に関する。さらに詳しくは、移動体
の走行後にその移動体の走行軌跡を補正する方法および
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】移動体の位置を検出する方法として、人
工衛星からの電波を用いて絶対位置を検出する汎地球測
位置システム(以下「GPS」という)が知られてい
る。GPSは、地球状の移動体の位置を検出するために
打ち上げられた複数の人工衛星からの電波を受信して位
置検出を行うシステムであり、それにより自動車その他
の移動体では、自分の位置を緯度および経度により表さ
れる絶対位置として検出できる。また、相対位置を検出
する方法として、距離センサと方向センサとにより基準
点からの移動量を累積して位置を検出する自立航法が知
られている。自動車などで利用されるカーナビゲーショ
ン装置では、GPSと自立航法とを併用し、建築物の間
や高速道路の下などのGPSが使用できない場所では自
立航法に切り換えて利用するものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】位置検出だけでなく、
自動車などで走行した軌跡を求める場合にも、GPSと
自立航法とを切り換えるカーナビゲーション装置を利用
することができる。
【0004】GPSでの測定が可能なら、時系列に絶対
位置を検出することで走行軌跡を求めることができる。
しかし、GPSだけでは、走行した道路を特定できない
場合がある。図4はGPSによる位置検出誤差の例を示
す。測定位置Oにおいて静止して1秒ごとに位置検出を
行ったとしても、検出される位置Mには非常にばらつき
がある。GPSによる位置検出では、数分周期で誤差量
が変動し、誤差が標準偏差で30m程度となる。
【0005】また、自立航法では、移動量の累積値を求
めるため、測定距離に比例して誤差も大きくなる。自動
車の場合、自立航法の距離センサとして主にタイヤの回
転が利用され、その誤差はタイヤの空気圧力や雨その他
による路面の状況によって変化する。距離誤差はタイヤ
1回転の距離をその都度測定して補正することで小さく
できる。自立航法の方向センサにはジャイロが用いられ
るが、曲がり角度に比例して検出角誤差も大きくなる。
【0006】図5はGPSと自立航法とのそれぞれによ
る走行軌跡の測定誤差の例を示す。ここでは、走行開始
点Aから走行終了点Bまでの走行軌跡を実線で示し、道
路に沿った実際の走行軌跡Cを破線で示す。GPSによ
って検出した走行軌跡は、全体に誤差は小さいが、場所
ごとに軌跡が揺らいでしまう。これに対して自立航法の
場合には、距離の誤差はほとんどないが、角度の誤差に
よって全体的に誤差が大きくなる。
【0007】GPSと自立航法とを切り換えると、それ
ぞれの位置検出誤差が現れ、道路が密に配置される市街
地や住宅地などでは、正しい走行軌跡を直接に得ること
ができない。GPSと自立航法とによって得たデータを
もとに、より位置誤差の少ない走行軌跡を求めることが
望まれる。
【0008】本発明は、このような課題を解決し、GP
Sによって得られる絶対位置データと自立航法によって
得られる相対位置データとを用いて、位置精度の高い走
行軌跡を求めることのできる走行軌跡測定方法および装
置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の走行軌跡測定方
法および装置は、絶対位置測定と相対移動量測定とを同
じタイミングで行い、相対的な移動量のデータから相対
的な走行軌跡を求め、その相対的な走行軌跡から前記移
動体があらかじめ定められた角度以上に曲がった点を選
び出し、選び出された各点について、その点と次の点と
の間に時系列に測定された相対的な移動量のデータから
その進行方向および重心位置を求め、相対的な走行軌跡
から選び出した点と同じタイミングに測定した絶対位置
のデータからその進行方向および重心位置を求め、絶対
位置のデータから求めた進行方向および重心位置に相対
的な移動量のデータから求めた進行方向および重心位置
が実質的に一致するように、二つの点の間の移動量のデ
ータの相対的な位置関係を補正することを特徴とする。
相対的な移動量のデータあるいは絶対位置のデータから
進行方向を求めるには、最小二乗法により直線近似す
る。また、重心位置については、各点の位置の平均によ
り求める。
【0010】距離センサによる距離データは誤差が少な
いので、走行軌跡を補正するのに有効な情報である。ま
た、方向センサは、交差点を曲がる場合には誤差が大き
いが、直線道路や緩やかなカーブを走行する場合には誤
差が小さい。これらのことから、自立航法によって得ら
れた直線的な部分の走行軌跡(エレメント)は、絶対位
置そのものは正しくないものの、軌跡の形状は誤差が小
さい。また、GPSの走行軌跡から読み取られる進行方
向は、累積誤差が生じる方向センサよりは誤差が小さ
い。このことから、自立航法によるエレメントの形と、
GPSによる進行方向とによって、誤差の少ない走行軌
跡が得られる。
【0011】以上の方法によって補正を行った後にさら
に補正を行うため、コンピュータ画面上に道路その他の
背景地図を表示し、位置補正したエレメントを手作業で
道路上に一致させることもできる。GPSもしくは自立
航法の走行軌跡を初めから手作業で補正することも考え
られるが、住宅地などのように道路間隔の狭い地域で
は、生の走行軌跡を見ても、走行した道路がわからずに
補正が行えないことが多い。本発明は、手作業による補
正の前処理に利用しても有効である。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態を示す図
であり、走行軌跡測定装置のブロック構成図を示す。こ
の走行軌跡測定装置は、固定無線局または衛星からの電
波を受信して緯度および経度により表される移動体の絶
対位置を測定するGPS受信機1および緯度経度検出器
2と、距離センサ3aおよび方向センサ3bによって移
動体の相対的な移動量を測定する自立航法センサ3およ
び移動量検出器4と、それぞれ時系列に測定された絶対
位置のデータと相対的な移動量のデータとを記録する記
録装置5と、この記録装置5に記録されたデータから移
動体の走行軌跡を求める演算装置6とを備える。GPS
受信機1および緯度経度検出器2と自立航法センサ3お
よび移動量検出器4とは、同じタイミングで測定を行う
ように設定される。
【0013】ここでは、自動車の走行軌跡を測定する場
合を例に説明する。GPS受信機1はGPSからの電波
を受信し、緯度経度検出器2は受信信号から緯度経度の
値を算出する。自立航法センサ3は距離センサ3aと方
向センサ3bとにより距離および方向を検出し、移動量
検出器4はその検出出力からこの走行軌跡測定装置が載
っている自動車の相対的な移動量を算出する。記録装置
5は、一定距離進ごとに、移動経度の値(絶対位置デー
タ)と、相対的な移動量(相対位置データ)および方向
センサ3bにより測定された変化角度とを記録する。演
算装置6は、これらのデータから、その自動車の走行軌
跡を求める。演算装置6は他の部分と共に自動車に載せ
られてもよいが、分離可能な構造とし、記録装置5から
のデータを読み出して自動車とは別の場所で走行軌跡を
求めることもできる。
【0014】図2は演算装置6による走行軌跡を求める
ための演算処理の流れを示し、図3は具体的な軌跡の例
を示す。図3において、(a)は自立航法の軌跡、
(b)はGPSの軌跡、(c)は補正後の軌跡である。
【0015】演算装置6は、まず、自立航法により得ら
れた相対的な移動量のデータ(相対位置データ)から相
対的な走行軌跡を求め、その相対的な走行軌跡から、自
動車があらかじめ定められた角度以上に曲がった点を選
び出す。これを「ノード点」という。また、ノード点間
の線分を「エレメント」という。例えば曲がり角度が9
0度であれば、交差点その他で直角に曲がった点に相当
する。曲がり角度を90度以上とすれば、交差点に限ら
ず進行方向が90度以上変化した点が選び出される。図
3の例では、ノード点n1、n2およびn3が選び出さ
れ、エレメントe1、e2、e3およびe4が求められ
る。ノード点の検出は方向センサ3bの出力値を用いる
ことで容易に可能であるが、自立航法による走行軌跡を
人が見て判断してもよく、走行軌跡の点から演算装置6
により求めることもできる。演算装置6により求めるに
は、例えば、連続した複数の検出位置データから近似直
線を求め、その近似直線からの距離が一定値以上離れ始
めた点をノード点とする。
【0016】この一方で、GPSにより測定された絶対
位置データから、自立航法の各ノード点に対応する点を
求める。図3の例では、点m1、m2およびm3が求め
られる。GPSと自立航法とが同じタイミングで測定を
行っているので、対応するノード点はデータの並びから
容易にわかる。
【0017】次に、自立航法のノード点間(図3の例で
はエレメントe1、e2、e3)のデータから、各々の
エレメントの重心位置と進行方向とを求める。進行方向
は、エレメント内のすべての位置データを最小二乗法に
よって直線近似して得た向きとする。重心位置はエレメ
ント内のすべての位置データのX、Y方向の平均値であ
る。GPSのデータについても同様に、重心位置と進行
方向を求める。
【0018】これらの重心位置および進行方向から、相
対位置補正を行う。すなわち、自立航法で得たエレメン
トの進行方向および重心位置が、GPSで得たエレメン
トの進行方向および重心位置に一致するように、自立航
法のエレメントを移動して位置データを補正する。
【0019】このようにして得られたエレメントを地図
上に表示する。自立航法の走行軌跡を補正した結果の例
を図3(c)に示す。
【0020】この後、道路等の地図を背景にして、相対
位置補正で補正された軌跡を表示、背景の道路と見比べ
ながら手作業で補正を行う。すなわち、軌跡のエレメン
トが走行したと思われる道路に一致するように、さらに
補正する。エレメントの両端にあるノード点は前後のエ
レメントのノード点と重なるということや、エレメント
には必ず道路上に置かなければならないということを利
用して、走行した道路を推測できる。推測した道路上に
エレメントの形状を変えることなく平行移動および回転
を行って適合させる。
【0021】そして、最終的に補正した軌跡を地図上に
表示する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の走行軌跡
測定方法および装置は、従来から用いられているGPS
と自立航法との切り換え方式に比べ、誤差の少ない自立
航法の距離情報とGPSの方向情報とを組み合わせて走
行軌跡を補正するので、位置精度を向上させることがで
きる。また、GPSと自立航法との切り換え方式で得ら
れた走行軌跡では実際に走行した道路を特定できない場
合でも、本発明による補正を行えば、道路を特定できる
確率が高まり、手作業による補正を可能にすることがで
きる。
【0023】さらに、GPS装置や自立航法装置など装
置的には従来からのものを用いることができるので、測
定装置に対する経済的な負担をかけずに位置精度を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック構成図。
【図2】走行軌跡を求める演算処理の流れを示す図。
【図3】具体的な軌跡の例を示す図。
【図4】GPSによる位置検出誤差の例を示す図。
【図5】GPSと自立航法とのそれぞれによる走行軌跡
の測定誤差の例を示す図。
【符号の説明】
1 GPS受信機 2 緯度経度検出器 3 自立航法センサ 3a 距離センサ 3b 方向センサ 4 移動量検出器 5 記録装置 6 演算装置 e1〜e4 自立航法のエレメント n1〜n3 自立航法のノード点 m1〜m3 GPSのノード点 A 走行開始点 B 走行終了点 C 実際の走行軌跡 O 測定位置 M 検出される位置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定無線局または衛星からの電波を受信
    して緯度および経度により表される移動体の絶対位置を
    測定する絶対位置測定手段と、 距離センサおよび方向センサによって前記移動体の相対
    的な移動量を測定する相対移動量測定手段と、 それぞれ時系列に測定された絶対位置のデータと相対的
    な移動量のデータとから前記移動体の走行軌跡を求める
    演算手段とを備えた走行軌跡測定装置において、 前記絶対位置測定手段と前記相対移動量測定手段とは同
    じタイミングで測定を行うように設定され、 演算手段は、 前記相対的な移動量のデータから相対的な走行軌跡を求
    め、その相対的な走行軌跡から前記移動体があらかじめ
    定められた角度以上に曲がった点を選び出す第一の手段
    と、 この第一の手段により選び出された各点について、その
    点と次の点との間に時系列に測定された相対的な移動量
    のデータからその進行方向および重心位置を求める第二
    の手段と、 前記第一の手段により選び出された点と同じタイミング
    に測定された絶対位置のデータからその進行方向および
    重心位置を求める第三の手段と、 この第三の手段により求められた進行方向および重心位
    置に前記第二の手段により求められる進行方向および重
    心位置が実質的に一致するように、前記第二の手段にお
    ける二つの点の間の移動量のデータの相対的な位置関係
    を補正する第四の手段とを含むことを特徴とする走行軌
    跡測定装置。
  2. 【請求項2】 前記第二の手段および前記第三の手段
    は、進行方向を最小二乗法により直線近似して求め、重
    心位置を各点の位置の平均により求める手段を含む請求
    項1記載の走行軌跡測定装置。
  3. 【請求項3】 前記第四の手段により補正された移動量
    のデータにより得られた走行軌跡を実際に走行したと思
    われる道路地図上に実質的に一致するように再補正する
    手段を備えた請求項1または2記載の走行軌跡測定装
    置。
  4. 【請求項4】 補正された移動量のデータにより得られ
    た走行軌跡を画面上に表示する表示手段を備えた請求項
    1ないし3のいずれか記載の走行軌跡測定装置。
  5. 【請求項5】 前記表示手段は前記走行軌跡を実際に走
    行したと思われる道路地図上に重ねて表示する手段を含
    む請求項4記載の走行軌跡測定装置。
  6. 【請求項6】 固定無線局または衛星からの電波を受信
    して緯度および経度により表される移動体の絶対位置を
    測定し、 距離センサおよび方向センサによって前記移動体の相対
    的な移動量を測定し、 それぞれ時系列に測定された絶対位置のデータと相対的
    な移動量のデータとから前記移動体の走行軌跡を求める
    走行軌跡測定方法において、 絶対位置測定と相対移動量測定とを同じタイミングで行
    い、 相対的な移動量のデータから相対的な走行軌跡を求め、 その相対的な走行軌跡から前記移動体があらかじめ定め
    られた角度以上に曲がった点を選び出し、 選び出された各点について、その点と次の点との間に時
    系列に測定された相対的な移動量のデータからその進行
    方向および重心位置を求め、 相対的な走行軌跡から選び出した点と同じタイミングに
    測定した絶対位置のデータからその進行方向および重心
    位置を求め、 絶対位置のデータから求めた進行方向および重心位置に
    相対的な移動量のデータから求めた進行方向および重心
    位置が実質的に一致するように、二つの点の間の移動量
    のデータの相対的な位置関係を補正することを特徴とす
    る走行軌跡測定方法。
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