WO2019049540A1 - 測位システム - Google Patents

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mobile station
station
mobile
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順也 楠野
剛史 寺川
和也 薄井
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ヤンマー株式会社
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    • G01C21/28Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
    • GPHYSICS
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    • GPHYSICS
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    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles

Definitions

  • the present invention uses the positioning signals received from positioning satellites at each of a reference station installed at a fixed position and a mobile station installed at a mobile unit to obtain mobile station positioning information indicating the current position of the mobile station. About the system.
  • a positioning antenna for receiving a positioning signal from a positioning satellite is installed on a work vehicle (an example of a mobile unit) traveling in a work site, and the work vehicle becomes a mobile station. Furthermore, a reference station having a positioning antenna for receiving a positioning signal from a positioning satellite is installed at a fixed position near the work site. Then, the current position of the work vehicle is measured using the positioning signals received by each of the reference station and the work vehicle.
  • reference station installation position information indicating the installation position of the reference station is registered in advance on the reference station side, and positioning is performed based on the positioning signal received from the positioning satellite and the reference station installation position information registered in advance. Correction information for the signal is generated in real time and transmitted to the work vehicle.
  • positioning is performed based on the positioning signal received from the positioning satellite and the correction information received from the reference station, and the mobile station positioning information indicating the accurate current position of the work vehicle is obtained.
  • automatic traveling control means which performs automatic traveling of a work vehicle along a predetermined target traveling route using mobile station positioning information obtained by positioning of the work vehicle side, for example. May be configured as an automatic travel system equipped with
  • the main problem of the present invention is to measure the current position of the mobile station using the positioning signal received from the positioning satellite at each of the reference station installed at the fixed position and the mobile station installed at the mobile aircraft.
  • the positioning system for obtaining the mobile station positioning information shown it is possible to secure the accuracy of the positioning performed on the mobile station side, and further, the mobile station using the mobile station positioning information obtained by the positioning on the mobile station side
  • the point is to provide a technology that can prevent the occurrence of inconveniences in the automatic travel of the vehicle.
  • a reference station registration means for registering reference station installation position information indicating an installation position of a reference station installed at a fixed position;
  • Correction information generation means for generating correction information for the positioning signal based on the positioning signal received from the positioning satellite by the reference station and the reference station installation position information registered by the reference station registration means;
  • the mobile station installed in the mobile unit performs positioning based on the positioning signal received from the positioning satellite and the correction information generated by the correction information generation means, and mobile station positioning information indicating the current position of the mobile station
  • a positioning system comprising: a mobile station positioning means for obtaining Reference station positioning means for performing single positioning based on positioning signals received from positioning satellites at the reference station, and obtaining reference station positioning information indicating the current position of the reference station;
  • the reference station installation position information registered by the reference station registration means is incorrect by comparing the reference station positioning information obtained by single positioning with the reference station positioning means with the reference station installation position information registered by the reference station registration means
  • a determination unit that executes determination processing to determine whether or not there is
  • the reference station positioning means by providing the reference station positioning means, it is possible to perform single positioning based on the positioning signal received from the positioning satellite at the reference station, and to obtain reference station positioning information indicating the current position of the reference station. Furthermore, an erroneous registration state in which erroneous reference station installation position information is registered in the form of comparing the reference station positioning information obtained by the single positioning with the reference station installation position information registered in advance by providing the determination means. Can be determined. Therefore, if it is determined by the determination means that the erroneous registration state is present, the mobile station side may, for example, prohibit positioning that would be incorrect by the mobile station positioning means directly or indirectly. It is possible to secure the accuracy of the positioning to be performed.
  • the transmission stop means stops transmission of the correction information from the correction information generation means to the mobile station positioning means when the determination means determines that the misregistration state is present.
  • the point is equipped with.
  • the correction information generation means on the reference station side to the mobile station positioning means on the mobile station side is determined when the determination means determines that the misregistration state is present. Since transmission of the correction information is stopped, incorrect positioning by the mobile station positioning means on the mobile station side can be prohibited.
  • the reference station registration means executes single positioning a plurality of times by the reference station positioning means, and the average of a plurality of reference station positioning information obtained by the plurality of single positioning is obtained by the reference station
  • the point is configured to be able to execute an automatic registration process registered as installation position information.
  • the reference station registration unit by performing the automatic registration process by the reference station registration unit, a plurality of pieces of reference station positioning information obtained by single positioning with a large error individually are determined by a plurality of single positioning and averaged. The error can be reduced. Then, the average can be automatically registered as reference station installation position information.
  • the reference station installation position can be accurately determined while the confirmation operation of the installation position of the reference station and the manual input operation of reference station installation position information based Information can be registered reliably. Therefore, it is possible to suppress the determination of the misregistration state in the determination means.
  • an azimuth specifying process for obtaining an azimuth angle of the mobile unit from a change state of the mobile station positioning information obtained by the mobile station positioning means as the mobile unit moves. Equipped with azimuth identification means, The determination means executes the determination process before the azimuth angle specifying process is performed by the azimuth angle specifying means.
  • the determination means executes the determination process of determining whether or not the reference station installation position information registered by the reference station registration means is an incorrect registration state that is an erroneous one, and
  • the azimuth identification process can be performed by the azimuth identification means. Therefore, when it is determined by the determination means that the erroneous registration state is present, for example, it is possible to prohibit the azimuth identification process which is incorrect, directly or indirectly, by the azimuth identification means. Therefore, for example, in the automatic traveling of the mobile unit using the azimuth specified by the azimuth specification processing, it is possible to avoid the inappropriate automatic traveling of the mobile due to the incorrect azimuth.
  • an automatic travel control means for executing automatic travel of the mobile unit along a predetermined target travel route using the mobile station positioning information obtained by the mobile station positioning means. Equipped The automatic travel control means may stop the automatic travel of the mobile machine when it is determined by the determination means that the misregistration state is present.
  • the determination means determines that the misregistration state is present, the automatic travel of the mobile machine by the automatic travel control is stopped. Therefore, it is possible to reliably prevent the inconvenience of automatic traveling due to incorrect positioning.
  • the positioning system of the present embodiment is configured as an automatic traveling system capable of executing automatic traveling of the work vehicle 1 (see FIG. 1) as a mobile machine along a predetermined target traveling route.
  • a tractor is illustrated as the work vehicle 1 in FIG. 1, in addition to a riding type work vehicle such as a rice transplanter, combine, civil engineering / architect work device, snow removal vehicle other than a tractor, a walking work vehicle is also applied. It is possible.
  • the positioning antenna 11 to be received is installed, and the work vehicle 1 is used as a mobile station.
  • a reference station 4 having a positioning antenna 41 for receiving a positioning signal from the same positioning satellite 3 as the work vehicle 1 side is installed at a fixed position near the traveling area such as a farmland where the work vehicle 1 travels automatically. ing. Then, using the positioning signals received by each of the reference station 4 and the work vehicle 1, the current position of the work vehicle 1 is determined.
  • GNSS Global Positioning Satellite System
  • the work vehicle 1 is provided with a control unit 12 and a storage unit 16 configured by a CPU, a storage device, and the like. Furthermore, the work vehicle 1 is provided with a wireless communication unit 17 capable of performing wireless communication with the wireless communication unit 49 of the reference station 4 described later.
  • the reference station 4 is provided with a control unit 42 and a storage unit 48 configured by a CPU, a storage device, and the like. Further, the reference station 4 is provided with a wireless communication unit 49 capable of performing wireless communication with the wireless communication unit 17 of the work vehicle 1 described above.
  • Each of the wireless communication units 17 and 49 is configured to be able to perform wireless communication via WiFi or the like with the portable information terminal 2 (see FIG. 1) used by the user.
  • the frequency bands used for each wireless communication may be a common frequency band or different frequency bands.
  • the portable information terminal 2 is constituted of, for example, a tablet type personal computer having a touch panel, and can display various information on the touch panel, and can also input various information by operating the touch panel. .
  • the portable information terminal 2 can be carried and used outside of the work vehicle 1 by the user, and can also be used by attaching to the side of the driver's seat of the work vehicle 1 or the like.
  • the wireless communication units 17 and 49 can transmit and receive information in real time between the work vehicle 1 and the reference station 4. Furthermore, it is possible to remotely operate the work vehicle 1 and the reference station 4 by using the portable information terminal 2 which has executed predetermined application software.
  • control unit 12 provided in the work vehicle 1 executes predetermined computer software to perform mobile station positioning means 13, azimuth angle specifying means 14, and automatic travel control described below. It functions as means 15.
  • the mobile station positioning means 13 performs positioning based on the positioning signal received from the positioning satellite 3 by the positioning antenna 11 installed on the work vehicle 1 and the correction information received from the reference station 4 to be a mobile station It is comprised as what calculates
  • FIG. For example, although the details will be described later, various positioning methods such as differential positioning method (DGPS positioning method) and real-time kinematic positioning method (RTK-GPS positioning method) are applied as positioning performed by the mobile station positioning means 13 can do.
  • the control unit 12 repeatedly executes, for example, positioning by the mobile station positioning unit 13 every several seconds, associates the mobile station positioning information obtained by the positioning with the time information at the time of positioning, and sequentially stores the information in the storage unit 16.
  • DGPS positioning method differential positioning method
  • RTK-GPS positioning method real-time kinematic positioning method
  • the azimuth specifying means 14 is configured to obtain the azimuth of the work vehicle 1 from the change state of the mobile station positioning information obtained by the positioning by the mobile station positioning means 13 as the work vehicle 1 moves. .
  • the azimuth angle specifying means 14 refers to the mobile station positioning information stored immediately in the storage unit 16 and the mobile station immediately before that. From the positioning information, the direction of the velocity vector heading to the current mobile station positioning information can be specified as the azimuth angle of the work vehicle 1.
  • the mobile station positioning information obtained by the positioning by the mobile station positioning means 13 immediately before saved in the storage unit 16 can be used as the mobile station positioning information just before the above, for example, the traveling of the work vehicle 1 At the start time, mobile station positioning information obtained by single positioning or input by the user can also be used.
  • the control unit 12 sequentially specifies, for example, the azimuth angle of the work vehicle 1 each time positioning by the mobile station positioning unit 13 is performed, and obtains the azimuth angle of the work vehicle 1 obtained thereby, time information at the time of specification , And sequentially stored in the storage unit 16.
  • the automatic travel control means 15 is configured to execute automatic travel of the work vehicle 1 along a predetermined target travel route using mobile station positioning information obtained by the positioning by the mobile station positioning means 13 ing. For example, in the portable information terminal 2, information such as a target travel route required for the automatic travel of the work vehicle 1 is generated by the user, and the information is transmitted to the work vehicle 1 and stored in the storage unit 16.
  • the automatic travel control means 15 measures the azimuth of the work vehicle 1 identified by the azimuth angle identification means 14 and the work measured by an IMU (inertial measurement device) having a 3-axis gyro and a 3-direction accelerometer, etc.
  • the engine control device, the transmission control device, and the steering device are automatically controlled while referring to the attitude of the vehicle 1 and the like as appropriate.
  • the work vehicle is positioned so that the current position of the work vehicle 1 indicated by the mobile station positioning information obtained by the positioning by the mobile station positioning means 13 is along the target travel route received from the portable information terminal 2 Automatic traveling of 1 is performed.
  • control unit 42 provided in the reference station 4 executes predetermined computer software to perform reference station positioning means 43, reference station registration means 44, correction information generation means 45, judgment means described below. 46, and functions as transmission stop means 47.
  • the reference station positioning means 43 performs single positioning based on the positioning signal received from the positioning satellite 3 with the positioning antenna 41 installed in the reference station 4, and obtains reference station positioning information indicating the latitude and longitude etc. of the current position of the reference station 4. It is configured as a thing. Specifically, in single positioning, positioning signals are analyzed from a plurality of positioning satellites 3 received by one positioning antenna 41, and each positioning satellite 3 of positioning antenna 41 is analyzed from the propagation times of the respective positioning signals. The distance from is determined. By analyzing the distances from the respective positioning satellites 3 obtained in this manner, it is possible to obtain reference station positioning information indicating the current position of the reference station 4 provided with the positioning antenna 41.
  • the reference station positioning information obtained by this single positioning is generally several m to dozens, depending on the position error of the positioning satellite 3 and the delay in passing through the troposphere and ionosphere of the positioning signal transmitted from the positioning satellite 3 It has an error of about m.
  • the reference station registration unit 44 is configured to register reference station installation position information indicating the latitude, longitude, etc. of the installation position of the reference station 4 installed at a fixed position. For example, when the reference station 4 is newly installed or the installation position of the reference station 4 is changed, the reference station registration unit 44 registers the reference station installation information. Furthermore, the reference station registration unit 44 automatically registers the setting position of the reference station 4 by automatically obtaining the installation position of the reference station 4 in order to reliably register accurate reference station installation position information while omitting manual input work. It is configured to be executable.
  • the automatic registration processing that can be executed by the reference station registration unit 44 executes a single positioning a plurality of times (for example, 10 times at one second intervals) by the reference station positioning unit 43, and a plurality of reference station positionings obtained by the plurality of single positionings.
  • the average of the information is configured to be registered as the reference station installation position information. That is, the average of the plurality of reference station positioning information obtained by the plurality of single positionings is smaller in error than the individual reference station positioning information, and is automatically registered as the reference station installation position information.
  • the user may check the installation position of the reference station 4 on a map or the like without performing positioning by the reference station positioning means 43, and may register it as reference station installation information in the reference station 4.
  • the correction information generation unit 45 is a positioning satellite 3 based on the positioning signal received from the positioning satellite 3 by the positioning antenna 41 installed in the reference station 4 and the reference station installation position information registered in advance by the reference station registration unit 44. Are configured to generate correction information for the positioning signal received from.
  • the control unit 42 repeatedly generates, for example, correction information by the correction information generation unit 45 every several seconds, and transmits the generated correction information to the work vehicle 1 side in real time through the wireless communication units 17 and 49. Then, on the work vehicle 1 side, the correction information received from the reference station 4 side is used for positioning in the differential positioning system or the real-time kinematic positioning system in the mobile station positioning means 13.
  • the correction information generation means 45 of the reference station 4 for which correction information is to be acquired is registered in advance by the reference station registration means 44.
  • differential data of the installation position of the reference station 4 indicated by the reference station positioning information obtained by the single positioning in the reference station positioning means 43 is generated as correction information Send to 1 side.
  • the mobile station positioning means 13 executes single positioning to obtain the current position of the work vehicle 1 when performing positioning in the differential positioning method, and obtains the current position obtained by the single positioning as a reference station.
  • the mobile station positioning information indicating the latitude, longitude, and the like of the current position of the work vehicle 1 is obtained by correcting the difference data received from the 4 side using the difference data.
  • the correction information generation means 45 of the reference station 4 which is the acquisition object of correction information is registered in advance by the reference station registration means 44.
  • the reference station installation position information and the phase data of the positioning signal received by the positioning antenna 41 on the reference station 4 side are generated as correction information and transmitted to the work vehicle 1 side.
  • the mobile station positioning means 13 performs the positioning by the real-time kinematic positioning method, the phase data of the positioning signal received by the positioning antenna 11 on the work vehicle 1 side, and the positioning on the reference station 4 side
  • the phase data of the positioning signal received by the antenna 41 is analyzed in real time.
  • the relative positional relationship of the current position of the work vehicle 1 to the installation position of the reference station 4 is determined, and the latitude / longitude, etc. of the current position of the work vehicle 1 is indicated from the relative positional relationship and the reference station installation position information.
  • the determination means 46 compares the reference station installation position information registered in advance by the reference station registration means 44 with the reference station positioning information obtained by the single positioning in the reference station positioning means 43, and sets the reference station registered by the reference station registration means 44. It is configured to determine whether or not the position information is an incorrect registration state that is an error. More specifically, the determination means 46 determines at least the positioning information of the reference station positioning information indicating the installation position of the reference station 4 registered in advance with respect to the reference station positioning information obtained by performing the single positioning by the reference station positioning means 43. For example, it is determined whether or not a deviation occurs beyond a predetermined range of, for example, an error of several meters to several tens of meters or more. Then, if there is a divergence, it is determined that the reference station installation position information is erroneously registered, and the above-mentioned erroneous registration state.
  • the correction information generated based on the misregistered reference station installation position information becomes inaccurate. Furthermore, the positioning by the mobile station positioning means 13 on the work vehicle 1 side performed using the correction information is also inaccurate. Therefore, in the positioning system of the present embodiment, the positioning accuracy of the mobile station positioning means 13 on the side of the work vehicle 1 can be secured by prohibiting such positioning in the mobile station positioning means 13 or the like. The configuration that can be done is adopted.
  • the transmission stop means 47 transmits the correction information from the correction information generation means 45 on the reference station 4 side to the mobile station positioning means 13 on the work vehicle 1 side when the judgment means 46 determines that the registration state is incorrect. It is configured to stop. Specifically, as shown in FIG. 3, at the time of power on (step # 10), in the reference station 4, single positioning by the mobile station positioning means 13 is executed (step # 11). Then, the determination process (step # 13) by the determination means 46 is executed in the form of comparing the reference station positioning information obtained by the single positioning with the reference station installation position information registered in advance.
  • step # 13 if it is determined in this determination process (step # 13) that there is not a misregistration state but a normal registration state where correct reference station installation position information is registered, the correction information generation means 45 on the reference station 4 side.
  • the transmission of the correction information to the mobile station positioning means 13 on the work vehicle 1 side is permitted (step # 14).
  • step # 13 if it is determined in this determination processing (step # 13) that the registration state is incorrect, the correction information generation unit 45 on the reference station 4 side to the mobile station positioning unit 13 on the work vehicle 1 side The transmission is inhibited by the transmission stop means 47 (step # 15).
  • step # 21 On the work vehicle 1 side, as shown in FIG. 4, at power-on (step # 20), a wireless communication check (step # 21) is performed to determine whether the correction information can be received from the reference station 4 side.
  • step # 21 When it is determined in the wireless communication check (step # 21) that the correction information can be received, positioning using the correction information by the mobile station positioning means 13 is performed. As a result, the automatic traveling of the work vehicle 1 by the automatic traveling control means 15 using the mobile station side information obtained by the positioning by the mobile station positioning means 13 is permitted in the active state (step # 22). However, even if correction information can be received in the wireless communication check (step # 21), positioning by the mobile station positioning means 13 can not be performed depending on the state of the satellite or the state of the surrounding environment such as multipath.
  • the automatic travel control unit 15 may be in an inactive state in which the automatic travel of the work vehicle 1 is prohibited.
  • step # 21 if it is determined that the correction information can not be received in this wireless communication check (step # 21), the positioning by the mobile station positioning means 13 or the azimuth angle specifying means which becomes inaccurate by using the incorrect correction information Identification of the azimuth angle of the work vehicle 1 by 14 is not performed. As a result, the automatic travel control by the automatic travel control means 15 executed using the above causes the automatic travel of the work vehicle 1 to be prohibited (step # 23).
  • the transmission stop means 47 stops the transmission of the correction information from the reference station 4 side to the work vehicle 1 side when the determination means 46 determines that the misregistration state is in the reference station 4 side.
  • the mobile station positioning means 13 on the work vehicle 1 side is configured to prohibit positioning which is inaccurate and automatic traveling of the work vehicle 1 by the positioning.
  • the error information other than the correction information is transmitted from the reference station 4 side to the work vehicle 1 side or the portable information terminal 2 to notify that it is in the misregistration state, etc. In the method described above, positioning and automatic travel on the work vehicle 1 side may be prohibited.
  • the present invention uses the positioning signals received from positioning satellites at each of a reference station installed at a fixed position and a mobile station installed at a mobile unit to obtain mobile station positioning information indicating the current position of the mobile station. Applicable to the system.

Abstract

固定位置に設置された基準局と移動機体に設置された移動局との夫々にて測位衛星から受信した測位信号を用いて、移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める測位システムにおいて、移動局側で実行される測位の正確性を担保することができ、更には、移動局側の測位により得られた移動局測位情報を用いた移動機体の自動走行に不都合が生じることを防止可能な技術を提供する。基準局4にて測位衛星から受信した測位信号に基づく単独測位を行って、基準局4の現在位置を示す基準局測位情報を求める基準局測位手段43と、基準局測位手段43での単独測位により得られた基準局測位情報と基準局登録手段44で登録された基準局設置位置情報とを比較して、基準局登録手段44で登録された基準局設置位置情報が誤ったものである誤登録状態であるか否かを判定する判定処理を実行する判定手段46とを備えた。

Description

測位システム
 本発明は、固定位置に設置された基準局と移動機体に設置された移動局との夫々にて測位衛星から受信した測位信号を用いて、移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める測位システムに関する。
 従来の測位システムとして、作業車両の現在位置を測位するものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この測位システムでは、作業地内を走行する作業車両(移動機体の一例)に測位衛星からの測位信号を受信する測位用アンテナが設置されて当該作業車両が移動局となる。更に、作業地の近傍の固定位置に測位衛星からの測位信号を受信する測位用アンテナを有する基準局が設置される。そして、これら基準局と作業車両との夫々にて受信した測位信号を用いて、作業車両の現在位置が測位される。
 このような測位システムでは、基準局側において、基準局の設置位置を示す基準局設置位置情報が予め登録されており、測位衛星から受信した測位信号と予め登録された基準局設置位置情報とに基づいて、測位信号に対する補正情報がリアルタイムで生成されて、作業車両へ送信される。一方、作業車両側において、測位衛星から受信した測位信号と基準局から受信した補正情報とに基づく測位が行われ、作業車両の正確な現在位置を示す移動局測位情報が求められる。そして、このような測位システムは、例えば、作業車両側の測位により得られた移動局測位情報を用いて、予め定められた目標走行経路に沿った作業車両の自動走行を実行する自動走行制御手段を備えた自動走行システムとして構成される場合がある。
国際公開第2015/119265号公報
 上述のような従来の測位システムでは、新規に基準局を設置したり、基準局の設置位置を変更した場合には、その基準局の設置場所を示す基準局設置位置情報を予め登録しておく必要がある。しかしながら、そのような基準局設置位置情報の登録が正しく行われていない場合には、工場出荷時に初期情報として登録されたものや前の異なる設置位置を示すものなどのような誤った基準局設置位置情報が登録されていることがある。このように基準局設置位置情報が誤登録されている場合、作業車両側での測位が、誤った基準局設置位置情報を用いて生成された補正情報に基づいて実行されることになる。すると、その補正情報に基づく測位により得られた移動局測位情報は、作業車両の正確な現在位置を示すものではなくなる。結果、その移動局測位情報を用いた作業車両の自動走行において、作業車両の方位角を正確に特定できない場合や目標走行経路から作業車両が大きく外れてしまう等の不都合が生じるという問題がある。
 この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、固定位置に設置された基準局と移動機体に設置された移動局との夫々にて測位衛星から受信した測位信号を用いて、移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める測位システムにおいて、移動局側で実行される測位の正確性を担保することができ、更には、移動局側の測位により得られた移動局測位情報を用いた移動機体の自動走行に不都合が生じることを防止可能な技術を提供する点にある。
 本発明の第1特徴構成は、固定位置に設置された基準局の設置位置を示す基準局設置位置情報を登録する基準局登録手段と、
 前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号と、前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とに基づいて、前記測位信号に対する補正情報を生成する補正情報生成手段と、
 移動機体に設置された移動局にて測位衛星から受信した測位信号と前記補正情報生成手段で生成された補正情報とに基づく測位を行って、前記移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める移動局測位手段とを備えた測位システムであって、
 前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号に基づく単独測位を行って、前記基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求める基準局測位手段と、
 前記基準局測位手段での単独測位により得られた基準局測位情報と前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とを比較して、前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報が誤ったものである誤登録状態であるか否かを判定する判定処理を実行する判定手段とを備えた点にある。
 本特徴構成によれば、前記基準局測位手段を備えることで、基準局にて測位衛星から受信した測位信号に基づく単独測位を実行して、基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求めることができる。更には、前記判定手段を備えることで、単独測位により得られた基準局測位情報と予め登録された基準局設置位置情報とを比較する形態で、誤った基準局設置位置情報が登録されている誤登録状態であるか否かを判定することができる。
 従って、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合には、例えば直接的又は間接的に移動局測位手段での不正確となる測位を禁止するなどして、当該移動局側で実行される測位の正確性を担保することができる。
 本発明の第2特徴構成は、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合に、前記補正情報生成手段から前記移動局測位手段への前記補正情報の送信を停止する送信停止手段を備えた点にある。
 本特徴構成によれば、前記送信停止手段を備えることで、前記判定手段で誤登録状態であると判定された場合に、基準局側の補正情報生成手段から移動局側の移動局測位手段への補正情報の送信が停止されるので、移動局側の移動局測位手段での不正確な測位を禁止することができる。
 本発明の第3特徴構成は、前記基準局登録手段が、前記基準局測位手段により単独測位を複数回実行して、当該複数回の単独測位により得られた複数の基準局測位情報の平均を、前記基準局設置位置情報として登録する自動登録処理を実行可能に構成されている点にある。
 本特徴構成によれば、前記基準局登録手段により自動登録処理を実行することで、個々では誤差が大きい単独測位により得られる基準局測位情報を、複数回の単独測位により複数求めて平均化することで誤差を小さくすることができる。そして、その平均を基準局設置位置情報として自動的に登録することができる。これにより、新規に基準局を設置したり、基準局の設置位置を変更した場合においても、基準局の設置位置の確認作業やそれに基づく基準局設置位置情報の手動入力作業を省略しながら、正確な基準局設置位置情報を確実に登録することができる。よって、前記判定手段において誤登録状態と判定されることを抑制することができる。
 本発明の第4特徴構成は、前記移動機体の移動に伴って前記移動局測位手段で求められた前記移動局測位情報の変化状態から前記移動機体の方位角を求める方位角特定処理を実行する方位角特定手段を備え、
 前記判定手段が、前記方位角特定手段での方位角特定処理の実行前に前記判定処理を実行する点にある。
 本特徴構成によれば、前記判定手段により、前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報が誤ったものである誤登録状態であるか否かを判定する判定処理を実行した上で、前記方位角特定手段により方位角特定処理を実行することができる。従って、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合には、例えば直接的又は間接的に前記方位角特定手段での不正確となる方位角特定処理を禁止することができる。よって、例えば方位角特定処理で特定した方位角を用いる移動機体の自動走行において、不正確な方位角に起因する移動機体の不適切な自動走行を回避することができる。
 本発明の第5特徴構成は、前記移動局測位手段で求められた移動局測位情報を用いて、予め定められた目標走行経路に沿った前記移動機体の自動走行を実行する自動走行制御手段を備え、
 前記自動走行制御手段が、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合に、前記移動機体の自動走行を停止する点にある。
 本特徴構成によれば、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合には、前記自動走行制御による移動機体の自動走行が停止される。よって、不正確な測位に起因する自動走行の不都合を確実に防止することができる。
測位システムの概略構成図 測位システムにおける基準局及び移動局の構成を示すブロック図 基準局側での処理フロー図 移動局側での処理フロー図
 本発明に係る測位システムの実施形態について、図面に基づいて説明する。
 本実施形態の測位システムは、予め定められた目標走行経路に沿って、移動機体としての作業車両1(図1参照)の自動走行を実行可能な自動走行システムとして構成されている。
 尚、図1では、作業車両1としてトラクタを例示しているが、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建築作業装置、除雪車等、乗用型作業車両に加え、歩行型作業車両も適用可能である。
 この測位システムでは、図1及び図2に示すように、作業地内を走行する作業車両1の例えばキャビンのルーフ上面に、全地球測位衛星システム(GNSS)を構成する測位衛星3からの測位信号を受信する測位用アンテナ11を設置して、当該作業車両1を移動局としている。
 一方、作業車両1の自動走行を行う圃場等の走行エリアの近傍の固定位置には、作業車両1側と同じ測位衛星3からの測位信号を受信する測位用アンテナ41を有する基準局4を設置している。
 そして、これら基準局4と作業車両1との夫々にて受信した測位信号を用いて、作業車両1の現在位置を測位するものとして構成されている。
 図2に示すように、作業車両1には、CPUや記憶装置等で構成された制御部12や記憶部16が設けられている。更に、作業車両1には、後述の基準局4の無線通信部49との間で無線通信を実行可能な無線通信部17が設けられている。
 一方、基準局4には、CPUや記憶装置等で構成された制御部42や記憶部48が設けられている。更に、基準局4には、前述の作業車両1の無線通信部17との間で無線通信を実行可能な無線通信部49が設けられている。また、これら無線通信部17,49の夫々は、ユーザが利用する携帯情報端末2(図1参照)との間でも、WiFi等を通じた無線通信が可能に構成されている。
 各無線通信に用いられる周波数帯域は、共通の周波数帯域であってもよいし、互いに異なる周波数帯域であってもよい。また、携帯情報端末2は、例えば、タッチパネルを有するタブレット型のパーソナルコンピュータ等から構成され、各種情報をタッチパネルに表示可能であり、タッチパネルを操作することで、各種の情報も入力可能となっている。携帯情報端末2は、ユーザが作業車両1の外部にて携帯して使用することが可能であると共に、作業車両1の運転席の側脇等に装着して使用することもできる。
 そして、このような無線通信部17,49により、作業車両1と基準局4との間でリアルタイムの情報の送受信が可能となる。更には、所定のアプリケーションソフトウェアを実行した携帯情報端末2を用いて、作業車両1及び基準局4を遠隔で操作することが可能となる。
 作業車両1に設けられた制御部12は、図2に示すように、所定のコンピュータソフトウェアを実行することで、以下に説明する移動局測位手段13、方位角特定手段14、及び、自動走行制御手段15として機能する。
 移動局測位手段13は、作業車両1に設置された測位用アンテナ11にて測位衛星3から受信した測位信号と基準局4から受信した補正情報とに基づく測位を実行して、移動局である作業車両1の現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求めるものとして構成されている。
 例えば、詳細については後述するが、移動局測位手段13により行われる測位としては、ディファレンシャル測位方式(DGPS測位方式)、リアルタイムキネマティック測位方式(RTK-GPS測位方式)等の各種の測位方法を適用することができる。
 制御部12は、例えば数秒毎に移動局測位手段13による測位を繰り返し実行し、その測位により得られた移動局測位情報を、測位時の時間情報と関連付けて記憶部16に逐次保存する。
 方位角特定手段14は、作業車両1の移動に伴って移動局測位手段13での測位により得られた移動局測位情報の変化状態から、作業車両1の方位角を求めるものとして構成されている。
 例えば、方位角特定手段14は、移動局測位手段13により現在の移動局測位情報が得られた時点で、記憶部16に保存された直前の移動局測位情報を参照し、その直前の移動局測位情報から現在の移動局測位情報に向かう速度ベクトルの向きを、作業車両1の方位角として特定することができる。
 尚、上記直前の移動局測位情報としては、記憶部16に保存された直前の移動局測位手段13での測位により得られた移動局測位情報を用いることができるが、例えば作業車両1の走行開始時においては、単独測位又はユーザが入力して得られた移動局測位情報を用いることもできる。
 また、制御部12は、例えば移動局測位手段13による測位が実行される毎に作業車両1の方位角を逐次特定し、それにより得られた作業車両1の方位角を、特定時の時間情報と関連付けて記憶部16に逐次保存する。
 自動走行制御手段15は、移動局測位手段13での測位により得られた移動局測位情報を用いて、予め定められた目標走行経路に沿った作業車両1の自動走行を実行するものとして構成されている。
 例えば、携帯情報端末2において、作業車両1の自動走行に必要な目標走行経路などの情報がユーザにより生成され、その情報が、作業車両1側に送信されて記憶部16に保存される。そして、自動走行制御手段15は、方位角特定手段14で特定された作業車両1の方位角や、3軸のジャイロと3方向の加速度計等を有するIMU(慣性計測装置)で計測される作業車両1の姿勢等を適時参照しながら、作業車両1に装備されたエンジン制御装置、変速装置及び操舵装置等の各種装置を自動制御する。この自動制御により、移動局測位手段13での測位により得られた移動局測位情報が示す作業車両1の現在位置が携帯情報端末2から受信した目標走行経路に沿ったものなるように、作業車両1の自動走行が実行される。
 基準局4に設けられた制御部42は、図2に示すように、所定のコンピュータソフトウェアを実行することで、以下に説明する基準局測位手段43、基準局登録手段44、補正情報生成手段45、判定手段46、及び、送信停止手段47として機能する。
 基準局測位手段43は、基準局4に設置された測位用アンテナ41にて測位衛星3から受信した測位信号に基づく単独測位を行って、基準局4の現在位置の緯度経度等を示す基準局測位情報を求めるものとして構成されている。具体的に、単独測位では、1つの測位用アンテナ41で受信した複数の測位衛星3から測位信号を解析して、それら夫々の測位信号の伝搬時間から、測位用アンテナ41の夫々の測位衛星3からの距離が求められる。このようにして得られた夫々の測位衛星3からの距離を解析することにより、測位用アンテナ41が設けられた基準局4の現在位置を示す基準局測位情報を求めることができる。尚、この単独測位により得られる基準局測位情報は、測位衛星3の位置誤差や、測位衛星3から送信される測位信号の対流圏や電離層通過時の遅れ等により、一般的には数m~十数m程度の誤差を有するものとなる。
 基準局登録手段44は、固定位置に設置された基準局4の設置位置の緯度・経度等を示す基準局設置位置情報を登録するものとして構成されている。例えば、新規に基準局4を設置したり、基準局4の設置位置を変更した場合において、基準局登録手段44により基準局設置情報の登録が実行される。
 更に、基準局登録手段44は、手動入力作業を省略しながら、正確な基準局設置位置情報を確実に登録するために、基準局4側で基準局4の設置位置を求めて自動的に登録する自動登録処理を実行可能に構成されている。
 基準局登録手段44で実行可能な自動登録処理は、基準局測位手段43により単独測位を複数回(例えば1秒間隔で10回)実行して、当該複数回の単独測位により得られた複数の基準局測位情報の平均を、上記基準局設置位置情報として登録するものとして構成されている。即ち、複数回の単独測位により得られた複数の基準局測位情報の平均は、個々の基準局測位情報よりも誤差が小さいものとなり、それが基準局設置位置情報として自動的に登録されることになる。
 尚、基準局測位手段43による測位を行うことなく、ユーザが基準局4の設置位置を地図等で調べて、それを基準局4における基準局設置情報として登録しても構わない。
 補正情報生成手段45は、基準局4に設置された測位用アンテナ41にて測位衛星3から受信した測位信号と、基準局登録手段44で予め登録された基準局設置位置情報とに基づいて、測位衛星3から受信される測位信号に対する補正情報を生成するものとして構成されている。
 また、制御部42は、例えば数秒毎に繰り返して補正情報生成手段45により補正情報を生成し、その生成した補正情報を、無線通信部17,49を通じてリアルタイムに作業車両1側に送信する。そして、作業車両1側では、基準局4側から受信した補正情報を、移動局測位手段13におけるディファレンシャル測位方式又はリアルタイムキネマティック測位方式での測位に利用する。
 例えば、作業車両1側の移動局測位手段13においてディファレンシャル測位方式で測位を行う場合には、補正情報の取得対象となる基準局4の補正情報生成手段45は、基準局登録手段44で予め登録された基準局設置位置情報が示す基準局4の設置位置に対し、基準局測位手段43での単独測位により得られた基準局測位情報が示す基準局4の設置位置の差分データを、補正情報として生成して、作業車両1側に送信する。
 そして、作業車両1側において、移動局測位手段13は、ディファレンシャル測位方式で測位を行うにあたり、単独測位を実行して作業車両1の現在位置を求め、その単独測位により得られた現在位置を基準局4側から受信した差分データにより補正することで、作業車両1の正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
 また、作業車両1側の移動局測位手段13においてリアルタイムキネマティック測位方式で測位を行う場合には、補正情報の取得対象となる基準局4の補正情報生成手段45は、基準局登録手段44で予め登録された基準局設置位置情報と、基準局4側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データとを、補正情報として生成して、作業車両1側に送信する。
 そして、作業車両1側において、移動局測位手段13は、リアルタイムキネマティック測位方式で測位を行うにあたり、作業車両1側の測位用アンテナ11で受信した測位信号の位相データと、基準局4側の測位用アンテナ41で受信した測位信号の位相データとをリアルタイムで解析する。この解析により、基準局4の設置位置に対する作業車両1の現在位置の相対位置関係を求め、その相対位置関係と基準局設置位置情報とから、作業車両1の正確な現在位置の緯度・経度等を示す移動局測位情報を求める。
 判定手段46は、基準局登録手段44で予め登録された基準局設置位置情報と基準局測位手段43での単独測位により得られた基準局測位情報とを比較して、基準局登録手段44で登録された基準局設置位置情報が誤ったものである誤登録状態であるか否かを判定するものとして構成されている。
 具体的に、判定手段46は、予め登録された基準局4の設置位置を示す基準局設置位置情報が、基準局測位手段43により単独測位を実行して求めた基準局測位情報に対して、少なくとも単独測位で生じる例えば数m~十数m程度の誤差以上の所定範囲を超えて乖離しているか否かを判定する。そして、乖離している場合には、基準局設置位置情報が誤登録されているとして、上記誤登録状態であると判定する。
 そして、上記判定手段46により誤登録状態であると判定された場合には、その誤登録された基準局設置位置情報に基づいて生成された補正情報が不正確なものとなる。更には、その補正情報を用いて実行される作業車両1側の移動局測位手段13での測位についても不正確なものとなる。よって、本実施形態の測位システムでは、このような移動局測位手段13での測位を禁止するなどして、当該作業車両1側の移動局測位手段13での測位の正確性を担保することができる構成が採用されている。
 即ち、送信停止手段47は、判定手段46で誤登録状態であると判定された場合に、基準局4側の補正情報生成手段45から作業車両1側の移動局測位手段13への補正情報の送信を停止するものとして構成されている。
 具体的に、基準局4では、図3に示すように、電源投入時(ステップ#10)において、移動局測位手段13による単独測位が実行される(ステップ#11)。そして、その単独測位により得られた基準局測位情報を予め登録された基準局設置位置情報と比較する形態で判定手段46による判定処理(ステップ#13)が実行される。
 そして、この判定処理(ステップ#13)において、誤登録状態ではなく正しい基準局設置位置情報が登録されている正常登録状態であると判定された場合には、基準局4側の補正情報生成手段45から作業車両1側の移動局測位手段13への補正情報の送信が許可された状態となる(ステップ#14)。
 一方、この判定処理(ステップ#13)において、誤登録状態であると判定された場合には、基準局4側の補正情報生成手段45から作業車両1側の移動局測位手段13への補正情報の送信が送信停止手段47により禁止された状態となる(ステップ#15)。
 作業車両1側では、図4に示すように、電源投入時(ステップ#20)において、基準局4側から補正情報を受信できるか否かの無線通信チェック(ステップ#21)が実行される。
 そして、この無線通信チェック(ステップ#21)において、補正情報を受信できると判定された場合には、移動局測位手段13による補正情報を用いた測位が実行される。結果、移動局測位手段13での測位により得られた移動局側情報を用いた自動走行制御手段15による作業車両1の自動走行が許可されたアクティブ状態となる(ステップ#22)。ただし、無線通信チェック(ステップ#21)にて補正情報を受信できている場合であっても、衛星の状態やマルチパス等の周囲環境の状態によっては、移動局測位手段13による測位ができず、自動走行制御手段15による作業車両1の自動走行が禁止された非アクティブ状態となることもある。
 一方、この無線通信チェック(ステップ#21)において、補正情報を受信できないと判定された場合には、誤った補正情報を用いることで不正確となる移動局測位手段13による測位や方位角特定手段14による作業車両1の方位角の特定が実行されなくなる。結果、これらを利用して実行される自動走行制御手段15による作業車両1の自動走行が禁止された非アクティブ状態となる(ステップ#23)。
 言い換えれば、作業車両1側の自動走行制御手段15は、基準局4側の判定手段46で誤登録状態であると判定された場合には、上記ように測位や方位角の特定が実行されないことに起因して、作業車両1の自動走行を停止する。更に、基準局4側の判定手段46は、電源投入時に判定処理を実行するので、この判定処理は、常に作業車両1側の方位角特定手段14での方位角特定処理の実行前に実行されることになる。
 この構成により、誤った補正情報を用いた不正確な測位や方位角の特定に起因する作業車両1の自動走行の不都合が確実に防止されることになる。
〔別実施形態〕
 本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、基準局4側において、判定手段46で誤登録状態であると判定された場合に、送信停止手段47が基準局4側から作業車両1側への補正情報の送信を停止ことで、作業車両1側での移動局測位手段13による不正確となる測位やそれによる作業車両1の自動走行を禁止するように構成している。この構成に代えて、例えば、基準局4側から作業車両1側又は携帯情報端末2に対して補正情報とは別のエラー情報を送信して誤登録状態であることを通知するなどのような別の方法で、作業車両1側での測位や自動走行を禁止するように構成しても良い。
(2)上記実施形態では、本発明に係る測位システムを、作業車両1の自動走行を行う自動走行システムに適用したが、自動走行システム以外の別のシステムに適用しても構わない。
 本発明は、固定位置に設置された基準局と移動機体に設置された移動局との夫々にて測位衛星から受信した測位信号を用いて、移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める測位システムに適用できる。
1  作業車両(移動機体、移動局)
3  測位衛星
4  基準局
13 移動局測位手段
14 方位角特定手段
15 自動走行制御手段
43 基準局測位手段
44 基準局登録手段
45 補正情報生成手段
46 判定手段
47 送信停止手段

 

Claims (5)

  1.  固定位置に設置された基準局の設置位置を示す基準局設置位置情報を登録する基準局登録手段と、
     前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号と、前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とに基づいて、前記測位信号に対する補正情報を生成する補正情報生成手段と、
     移動機体に設置された移動局にて測位衛星から受信した測位信号と前記補正情報生成手段で生成された補正情報とに基づく測位を行って、前記移動局の現在位置を示す移動局測位情報を求める移動局測位手段とを備えた測位システムであって、
     前記基準局にて測位衛星から受信した測位信号に基づく単独測位を行って、前記基準局の現在位置を示す基準局測位情報を求める基準局測位手段と、
     前記基準局測位手段での単独測位により得られた基準局測位情報と前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報とを比較して、前記基準局登録手段で登録された基準局設置位置情報が誤ったものである誤登録状態であるか否かを判定する判定処理を実行する判定手段とを備えたことを特徴とする測位システム。
  2.  前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合に、前記補正情報生成手段から前記移動局測位手段への前記補正情報の送信を停止する送信停止手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
  3.  前記基準局登録手段が、前記基準局測位手段により単独測位を複数回実行して、当該複数回の単独測位により得られた複数の基準局測位情報の平均を、前記基準局設置位置情報として登録する自動登録処理を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の測位システム。
  4.  前記移動機体の移動に伴って前記移動局測位手段で求められた前記移動局測位情報の変化状態から前記移動機体の方位角を求める方位角特定処理を実行する方位角特定手段を備え、
     前記判定手段が、前記方位角特定手段での方位角特定処理の実行前に前記判定処理を実行することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の測位システム。
  5.  前記移動局測位手段で求められた移動局測位情報を用いて、予め定められた目標走行経路に沿った前記移動機体の自動走行を実行する自動走行制御手段を備え、
     前記自動走行制御手段が、前記判定手段で前記誤登録状態であると判定された場合に、前記移動機体の自動走行を停止することを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の測位システム。

     
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CN114513783A (zh) * 2020-11-16 2022-05-17 横河电机株式会社 设备登录终端、设备登录方法以及存储介质

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