WO2021005687A1 - 位置推定装置および位置推定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、移動体の走行中に継続して高精度に位置を推定することを目的とする。位置推定装置（１０１）は、移動体に搭載され、測位衛星を用いた衛星測位と、無線通信を用いた電波測位の、いずれかの測位手段を用いて、搭載された移動体である対象移動体（２００）の位置を推定する位置推定部（１）と、対象移動体（２００）の走行環境または周辺環境に基づき、位置推定部（１）が対象移動体の位置の推定に用いる測位手段を切り替える測位手段選択部（３）と、を備える。

Description

位置推定装置および位置推定方法

　この発明は、移動体の位置を推定する技術に関する。

　車両情報が示す車両の位置情報は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）とＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）、ＱＺＳＳ（Ｑｕａｓｉ－Ｚｅｎｉｔｈ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）といった測位衛星を利用して取得される。しかし、測位衛星を利用して取得された位置情報には、信号の電離層における遅延、ビル等によるマルチパス、およびシステム遅延に起因する誤差が含まれる。この誤差の影響を軽減するために、デッドレコニングまたはマップマッチング等の技術が存在する。デッドレコニングは、ジャイロセンサから得られる角速度および車速センサから得られる車速パルスを用いて位置推定を実施する技術である。マップマッチングは、車両の位置を地図情報上の道路に紐づけることで位置を推定する技術である。しかし、いずれの技術でもセンサ精度または地図精度に依存して誤差が発生する。

　こうした問題に対して、特許文献１には、位置測位の精度が劣化した場合、端末間の通信によって周辺に位置する車両の位置を取得し、位置情報から当該車両との距離を算出した結果に基づいて、位置を推定する技術が記載されている。

　また、特許文献２では、位置が正確な地上目標物を用いた位置補正をする際、走行環境に応じて、位置補正を実施するエリアと位置補正を実施しないエリアに分けて、位置補正を実施する技術が記載されている。

特開２００６－２７５９６５号公報 特開２０１４－６６６３５号公報

　特許文献１の技術によれば、位置測定対象の車両である対象車両の位置精度が低下した際に、位置精度が高い非対象車両の位置情報と、対象車両と非対象車両との距離に基づいて、対象車両の位置を補正する。しかし、距離を算出するために精度が低下した位置情報を用いているため、位置を高精度に推定することができない。

　特許文献２の技術によれば、走行環境に応じて位置補正を実施するか否かを判断する。位置補正は、道路上に設置された基準物体に基づいて実施されるため、有効に実施できる場所が限られている。

　本発明はこれらの問題に鑑み、移動体の走行中に継続して高精度に位置を推定することを目的とする。

　本発明の位置推定装置は、移動体に搭載され、測位衛星を用いた衛星測位と、無線通信を用いた電波測位の、いずれかの測位手段を用いて、搭載された移動体である対象移動体の位置を推定する位置推定部と、対象移動体の走行環境または周辺環境に基づき、位置推定部が対象移動体の位置の推定に用いる測位手段を切り替える測位手段選択部と、を備える。

　本発明によれば、対象移動体の走行環境または周辺環境に基づき、測位手段を切り替えて位置推定を行うことにより、移動体の走行中、高精度な位置推定を継続することができる。本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施の形態１の位置推定装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の記憶装置のハードウェア構成を示す図である。 測位手段切替テーブルを示す図である。 測位手段の切り替え例を示す図である。 実施の形態１の位置推定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２の位置推定装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２の位置推定装置の動作を示すフローチャートである。 位置補正選択テーブルを示す図である。 対象車両と周辺車両の相対的な位置関係を示す図である。 対象車両と周辺車両の相対的な位置関係を示す図である。 対象車両と周辺車両の相対的な位置関係を示す図である。 図７のステップＳ２０６における位置補正処理を示す図である。 図１２のステップＳ３０８における位置補正処理を示す図である。 実施の形態２の変形例の位置推定装置の位置補正処理を示すフローチャートである。

　＜Ａ．実施の形態１＞
　＜Ａ－１．構成＞
　図１は、実施の形態１の位置推定装置１０１の構成を示すブロック図である。位置推定装置１０１は、移動体の位置を推定する装置である。位置推定装置１０１が位置を推定する対象の移動体を対象移動体とも称する。図１では、対象車両２００を対象移動体の例として示している。なお、対象車両２００を対象車両とも称する。

　位置推定装置１０１は、対象車両２００が有するコンピュータにより実現される。位置推定装置１０１は、対象車両２００に搭載されたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機２０および移動体センサ２１に接続され、これらを利用可能に構成されている。位置推定装置１０１は、対象車両２００、ＧＮＳＳ受信機２０または移動体センサ２１に対して、一体化した形態または分離不可能な形態で実装されても良いし、取り外し可能な形態または分離可能な形態で実装されても良い。

　位置推定装置１０１は、プロセッサ１０、記憶装置１５、衛星測位インタフェース１１、車両センサインタフェース１２、および通信インタフェース１３を備えている。

　衛星測位インタフェース１１は、ＧＮＳＳ受信機２０からデータを受信するレシーバーである。衛星測位インタフェース１１の規格は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）またはＲＳ－２３２Ｃ（Recommended Standard 232）などである。

　車両センサインタフェース１２は、プロセッサ１０に移動体センサ２１を接続するための装置である。移動体センサ２１は、速度センサ、加速度センサ、方位センサ、または電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）等である。車両センサインタフェース１２は、具体的には、センサＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

　通信インタフェース１３は、レシーバーとトランスミッターを含む。レシーバーは、周辺移動体および基地局から電波測位情報２３を受信し、もしくは電波の到来角度または送受信に要する時間を検知する。トランスミッターはデータを送信する。通信インタフェース１３は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣ（Network Interface Card）である。通信インタフェース１３は、車両通信専用のＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）またはＩＥＥＥ８０２．１１ｐ等の通信プロトコルを用いる。また、通信インタフェース１３は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、登録商標）または第５世代移動通信システム（５Ｇ）等の携帯電話網を用いてもよい。また、通信インタフェース１３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ等の無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いてもよい。

　電波測位情報２３は、ＬＴＥ、５Ｇ、または無線ＬＡＮなどを用いて位置推定が実施されるセルラー測位、５Ｇ測位、またはＷｉＦｉ測位により、測位された位置情報を含む。また、電波測位情報２３は、位置情報の他、位置精度情報を含む。セルラー測位、５Ｇ測位、およびＷｉＦｉ測位は、電波の受信電力、送受信に要する時間差、および電波到来角度などを用いて位置推定を実施するＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference of Arrival）方式、Ｅ－ＣＩＤ（Enhanced-Cell ID）方式、およびＵＴＯＤＡ（Uplink-Time Difference of Arrival）方式を利用してもよいし、これに限定したものではない。

　プロセッサ１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。プロセッサ１０は、プログラムに記述された命令を実行して、データの転送、計算、加工、制御、または管理などの処理を実行するためのＩＣ（Integrated Circuit）である。プロセッサ１０は、演算回路、レジスタ、およびキャッシュメモリを有する。レジスタおよびキャッシュメモリには、命令及び情報が格納される。プロセッサ１０は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）である。

　記憶装置１５は、地図情報５と測位手段切替テーブル６を記憶する。図２に示すように、記憶装置１５は、メモリ１５１とストレージ１５２によって実現される。メモリ１５１は、具体的には、ＲＡＭ（Random Access Memory）である。ストレージ１５２は、具体的には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。また、ストレージ１５２は、ＳＤ（Secure Digital、登録商標）メモリカード、ＣＦ（Compact Flash Memory）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、またはＤＶＤといった可搬記憶媒体であってもよい。

　位置推定装置１０１は、機能構成要素として、位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３を備えている。位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶装置１５のストレージ１５２には、位置推定装置１０１の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ１０によりメモリ１５１に読み込まれ、プロセッサ１０によって実行される。これにより、位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３の機能が実現される。

　位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３の処理結果を示す情報、データ、信号値、および変数値は、メモリ１５１、もしくはプロセッサ１０内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。以下の説明では、位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３の処理結果を示す情報、データ、信号値、および変数値はメモリ１５１に記憶されるものとする。

　図１においてプロセッサ１０は１つだけ示されている。しかし、プロセッサ１０は複数でもよく、複数のプロセッサ１０が、位置推定部１、位置補正部２、および測位手段選択部３の各機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。

　＜Ａ－２．動作＞
　次に、位置推定装置１０１の動作を説明する。位置推定装置１０１の動作は、実施の形態１の位置推定方法に相当する。

　図３は、測位手段切替テーブル６を例示している。測位手段切替テーブル６には、位置推定装置１０１が測位手段を切り替える際の環境条件、条件に合致する環境例、および位置推定装置１０１が利用する測位手段が記載されている。例えば、オープンスカイのように衛星測位の精度が良い場所では、位置推定装置１０１は衛星測位を利用する。オープンスカイとは、周辺に上空を遮蔽するものが存在しない場所のことである。また、地下、トンネル、または立体交差など、衛星が見えない場所では、衛星測位の精度が劣化するため、位置推定装置１０１は電波測位を利用する。衛星測位またはデッドレコニングによる位置推定が難しい場所として、マルチパスが多い道路、路面の凹凸が大きい道路、または高度変化が大きい道路がある。このような走行環境でも、位置推定装置１０１は電波測位を利用する。位置推定装置１０１は、走行環境を推定する方法として、地図を先読みして推定してもよいし、走行速度、観測衛星数、ジャイロセンサ、または加速度センサ等を用いて推定してもよい。

　なお、電波測位への切り替えは、電波測位による位置精度が信頼できる場合に限定される。電波測位の精度が低い場合、位置推定装置１０１はデッドレコニングによる位置推定を代わりに実施する。

　図３に示した測位手段切替テーブル６は一例である。位置推定装置１０１は図３に例示されていない他の環境に応じて測位手段を切り替えてもよいし、図３に例示されていない他の測位手段を利用してもよい。

　図４を参照して、位置推定装置１０１による測位手段の切替例を説明する。図４において、対象車両２００の進行方向にマルチパス環境Ａ１と立体交差Ａ２が存在する。対象車両２００は、衛星Ｇ１との通信による衛星測位、およびセルラー基地局Ｂ１，Ｂ２との通信による電波測位が可能な状況にある。従って、対象車両２００は、オープンスカイの区間Ｌ１，Ｌ３では衛星測位を利用し、マルチパス環境Ａ１を含む区間Ｌ２と立体交差Ａ２を含む区間Ｌ４では電波測位を利用する。区間Ｌ２は、マルチパス環境Ａ１に加えて、その前後のマージン区間ΔＬを含む区間である。区間Ｌ４も同様に、立体交差Ａ２に加えて、その前後のマージン区間ΔＬを含む区間である。このようにマージン区間ΔＬが設定されているのは、マルチパス環境および立体交差に入る直前から、衛星測位による位置精度が劣化する可能性があるためである。なお、マージン区間ΔＬの長さは、マルチパス環境Ａ１に対する場合と立体交差Ａ２に対する場合とで異なっていても良いし、マルチパス環境Ａ１の前後、または立体交差Ａ２の前後で異なっていても良い。

　次に図５のフローチャートを用いて、位置推定装置１０１の全体的な動作を説明する。

　位置推定装置１０１の動作は、大まかに、衛星測位およびデッドレコニングによる位置推定処理、電波測位による位置推定処理、測位手段切替条件の判定処理、および位置補正処理である。これらの処理は、対象車両２００の移動中と一時停止中に繰り返し実行される。

　まず、位置推定部１は、対象車両２００に搭載されたＧＮＳＳ受信機２０から衛星測位インタフェース１１を介して衛星測位情報を取得し、衛星測位情報により対象車両２００の位置を推定する（ステップＳ１０１）。衛星測位情報には、対象車両２００の位置、時刻、速度、進行方向、観測衛星数、各データの精度、測位モード、および各衛星との角度等の情報が含まれる。位置推定部１は、衛星測位インタフェース１１から衛星測位情報を受信する度に、衛星測位情報をメモリ１５１に蓄積すると共に、測位手段選択部３に通知する。なお、ＧＮＳＳは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等の衛星測位システムのいずれか、もしくは全てに対応する。

　次に、位置補正部２が、マップマッチングとデッドレコニングを実施し、ステップＳ１０１で推定された対象車両２００の位置を補正する（ステップＳ１０２)。具体的には、位置補正部２は、地図情報５を取得し、衛星測位により推定された対象車両２００の位置および方位を基に、対象車両２００の現在位置に最も近いと推定される道路を現在位置に紐づけることにより、対象車両２００の位置を補正する。これがマップマッチングである。また、位置補正部２は、車両センサインタフェース１２を介して対象車両２００のジャイロセンサと加速度センサの検知情報を取得し、対象車両２００の移動量と移動角度を算出する。そして、位置補正部２は、衛星測位情報が更新されるまでの間、直近の衛星測位による位置を起点とし、上記の移動量と移動角度に基づき対象車両２００の位置を補正する。マップマッチングとデッドレコニングは、衛星測位が実施されない期間の位置推定の補完として、または衛星測位が無効な場合の位置推定として実施される。

　こうして、補正された対象車両２００の位置の情報は、位置補正部２によりメモリ１５１に書き込まれ、位置推定部１に読み出される。マップマッチングとデッドレコニングによる位置補正は、例えば一定時間毎または一定距離走行する毎に、直近の測位衛星情報に基づき行われる。なお、上記では位置補正部２がマップマッチングとデッドレコニングの両方を実施する場合を説明したが、いずれか一方のみを実施しても良い。

　その後、測位手段選択部３は、通信インタフェース１３を経由して、電波測位情報２３を取得する（ステップＳ１０３）。

　通信インタフェース１３は、携帯基地局、ＷｉＦｉアクセスポイント、またはビーコンなどと通信を行い、その際の通信に要する時間差、電波の到来角度、または電波の受信強度から、対象車両２００の位置を推定する。なお、電波測位による位置推定は、携帯基地局、アクセスポイント、またはサーバなどで実施されることが多いが、上記のとおり位置推定装置１０１が実施してもよい。以下の説明では、電波測位により推定された位置情報を測位手段選択部３が電波測位情報２３として取得することを想定する。電波測位の方式として、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）で利用されているＥ－ＣＩＤ（Enhanced Cell ID）方式およびＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference Of Arrival）方式が挙げられるが、これに限らない。

　次に、測位手段選択部３は、測位手段切替テーブル６に沿って利用測位手段を判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、測位手段選択部３は、ステップＳ１０２のマップマッチング結果を用いて、対象車両２００がこれから走行する経路の地図を先読みし、経路上の地下領域、トンネル、立体交差、道路勾配、または道路高度などを走行環境として取得する。また、測位手段選択部３は、衛星測位情報から観測衛星数を取得し、電波測位情報２３から、対象車両２００の周辺の端末数または基地局の設置密度などを取得する。これらが周辺環境に相当する。測位手段選択部３は、こうして取得した対象車両２００の走行環境と周辺環境に基づき、測位手段切替テーブル６に沿って利用測位手段を判定する。

　また、測位手段選択部３は、対象車両２００の前方を走行する周辺車両に搭載された位置推定装置１０２から、当該周辺車両の電波測位および衛星測位の位置精度情報を受信しても良い。そして、測位手段選択部３は、当該周辺車両の位置精度情報から対象車両２００の将来の位置精度の劣化を予測し、衛星測位の位置精度の劣化が予測される場合には、電波測位に測位手段を切り替えても良い。

　測位手段選択部３は、ステップＳ１０４において電波測位を利用測位手段と判定すると、電波測位の位置精度が閾値以上であるかを判断する（ステップＳ１０５）。具体的には、測位手段選択部３は、電波測位情報２３から取得した位置情報および位置精度情報から、電波測位の位置精度を判定する。ここで、電波測位の位置精度が閾値以上の場合とは、例えば分散２σが０．５ｍ以下の場合をいい、電波測位の位置精度が閾値未満の場合とは、例えば分散２σが２．０ｍ以上の場合をいう。但し、位置精度は正規分布における分散の他に、確率で判断してもよいし、測位手段で判断してもよい。

　ステップＳ１０５において電波測位の位置精度が閾値以上であれば、測位手段選択部３は、測位手段として電波測位を採用し、電波測位情報２３を位置補正部２を介して位置推定部１に通知する。そして、位置推定部１は電波測位情報２３により対象車両２００の位置を推定する（ステップＳ１０６）。こうして、対象車両２００の推定位置が更新される。位置推定部１はステップＳ１０６で推定した対象車両２００の位置をメモリ１５１に登録し、処理を完了する。

　ステップＳ１０４において測位手段選択部３が衛星測位またはデッドレコニングを利用測位手段と判定した場合と、ステップＳ１０５において電波測位の位置精度が閾値未満である場合、電波測位情報２３による位置推定は行われない。この場合、位置補正部２は、再びデッドレコニングを実施して対象車両２００の位置を補正しても良い。補正された対象車両２００の位置は、位置補正部２から位置推定部１に通知され、位置推定部１はこれをメモリ１５１に登録して、処理を完了する。

　＜Ａ－３．変形例＞
　上記の説明において、位置推定装置１０１は衛星測位を基準としてデッドレコニングによる位置補正を行うとともに、衛星測位の位置精度が低下した場合には、電波測位による位置推定を行った。しかし、位置推定装置１０１は電波測位を基準としてデッドレコニングによる位置補正を行うとともに、電波測位の位置精度が低下した場合に、衛星測位による位置推定を行っても良い。

　この場合、位置推定装置１０１の構成は、図１において、衛星測位インタフェース１１が測位手段選択部３に接続され、通信インタフェース１３が位置推定部１に接続される。また、位置推定装置１０１の動作は、＜Ａ－２．動作＞の説明において、電波測位と衛星測位を読み替えたものとなる。

　また、位置推定装置１０１は、衛星測位と電波測位のうちどちらを基準とするかを、両測位の精度情報に基づいて、動的に切り替えてもよい。

　図４では、対象車両２００が図３の測位手段切替テーブルの切替条件に合致する地点に進入する際、マージン区間ΔＬの分だけ早めに測位手段を切り替える例を示した。しかし、位置推定装置１０１は、マージン区間ΔＬにおいて電波測位よりデッドレコニングによる位置推定を優先して利用してもよい。また、マージン区間ΔＬを設けず、位置推定装置１０１は対象車両２００がマルチパス環境Ａ１または立体交差Ａ２に進入した時点で、測位手段を電波測位に切り替えても良い。

　また、位置推定装置１０１は、対象車両２００の過去の走行結果を学習し、学習結果に基づき、過去に同一の走行環境または周辺環境の下で最も精度が良かった測位手段を利用可能なように、測位手段切替テーブルを自動で更新しても良い。

　位置推定装置１０１の各機能構成要素の機能はソフトウェアで実現される。しかし、位置推定装置１０１の各機能構成要素の機能はハードウェアで実現されてもよい。各機能構成要素の機能がハードウェアで実現される場合、位置推定装置１０１は、衛星測位インタフェース１１と、車両センサインタフェース１２と、通信インタフェース１３と、電子回路とを備える。電子回路は、位置推定装置１０１の各機能構成要素の機能及び記憶装置の機能を実現する専用の電子回路である。

　電子回路には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）が想定される。各機能構成要素の機能を１つの電子回路で実現してもよいし、各機能構成要素の機能を複数の電子回路に分散させて実現してもよい。

　また、位置推定装置１０１の各機能構成要素のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。プロセッサ１０と記憶装置１５と電子回路とを、総称して処理回路という。

　＜Ａ－４．効果＞
　実施の形態１の位置推定装置１０１は、移動体に搭載され、測位衛星を用いた衛星測位と、無線通信を用いた電波測位の、いずれかの測位手段を用いて、搭載された移動体である対象移動体の位置を推定する位置推定部１と、対象移動体の走行環境または周辺環境に基づき、位置推定部１が対象移動体の位置の推定に用いる測位手段を切り替える測位手段選択部３と、を備える。このように、位置推定装置１０１は、移動体の走行環境および周辺環境に基づいて、動的に測位手段を切り替えるため、ある測位手段の位置精度が低下する場所では、他の位置精度の良い測位手段に切り替えることによって、移動体の走行中、高精度な位置推定を継続することができる。

　＜Ｂ．実施の形態２＞
　＜Ｂ－１．構成＞
　図６は、実施の形態２の位置推定装置１０２の構成を示すブロック図である。図６では、対象車両２００に搭載された位置推定装置１０２を示している。しかし、位置推定装置１０２は対象車両２００の他、対象車両２００の周辺を走行する周辺車両にも搭載されており、各車両に搭載された位置推定装置１０２間で位置情報とセンシング情報が通信される。対象車両２００に搭載された位置推定装置１０２は、周辺車両に搭載された位置推定装置１０２から受信した、周辺車両の位置情報とセンシング情報を用いて、対象車両２００の位置補正を行う。

　位置推定装置１０２は、実施の形態１の位置推定装置１０１の構成に加えて、通信処理部４、周辺監視センサインタフェース１４、および位置補正選択テーブル７を備える。通信処理部４は、プロセッサ１０がメモリ１５１に格納されたプログラムを実行することにより実現する。位置補正選択テーブル７は、記憶装置１５に格納される。

　通信処理部４は、位置推定部１が衛星測位により推定した対象車両２００の位置情報と、周辺監視センサ２２のセンシング情報とを、測位手段選択部３から取得し、通信インタフェース１３経由で周辺車両に送信する。ここで、周辺車両は周辺移動体の一例である。また、通信処理部４は、周辺車両に搭載された位置推定装置１０２から、衛星測位による周辺車両の位置情報と、周辺車両に搭載された周辺監視センサ２２のセンシング情報とを受信する。また、実施の形態２の測位手段選択部３は、通信処理部４を介して電波測位情報２３を取得する。

　周辺監視センサ２２は、対象車両２００に搭載されたセンサであり、自動車、歩行者、自転車などの障害物との距離、角度、位置、精度、種別および道路上の区画線、信号、標識などを検出する。ここで、対象車両２００の周辺に存在する車両も障害物に含まれる。これら周辺監視センサ２２が検出する情報を総称してセンシング情報と称する。また、位置推定装置１０２が管理する衛星測位の位置情報、電波測位の位置情報、移動体センサ情報、およびセンシング情報を対象情報２４と称する。また、周辺車両から受信する位置情報、移動体センサ情報、およびセンシング情報を周辺情報２５と称する。

　周辺監視センサインタフェース１４は、周辺監視センサ２２のセンシング情報を受信するレシーバーを含む装置である。周辺監視センサインタフェース１４は、具体的にはセンサＥＣＵ、ＣＡＮ（Controller Area Network）、またはＲＳ－２３２Ｃである。測位手段選択部３は、周辺監視センサインタフェース１４を経由して周辺監視センサ２２のセンシング情報を取得し、通信処理部４と位置補正部２に通知する。

　＜Ｂ－２．動作＞
　次に図７のフローチャートを用いて、位置推定装置１０２の全体的な動作を説明する。図７におけるステップＳ２０１およびステップＳ２０２は、図５のステップＳ１０１およびステップＳ１０２と同様である。ステップＳ２０３において、通信処理部４は、測位手段選択部３から対象車両２００の位置情報と周辺監視センサ２２のセンシング情報（以下、単に「センシング情報」と称する）を取得し、これらの情報を通信インタフェース１３経由で周辺車両および基地局に送信する。ここで送信される対象車両２００の位置情報は、衛星測位された位置情報か、あるいは衛星測位を基にマップマッチングまたはデッドレコニングの少なくともいずれかにより補正された位置情報である。

　次に、測位手段選択部３は、通信処理部４を経由して、周辺車両に搭載されている位置推定装置１０２から周辺車両の位置情報およびセンシング情報を受信する。ここで受信される周辺車両の位置情報は、衛星測位された位置情報か、あるいは衛星測位を基にマップマッチングまたはデッドレコニングの少なくともいずれかにより補正された位置情報である。また、測位手段選択部３は通信処理部４を経由して電波測位情報を受信する（ステップＳ２０４）。

　次に、測位手段選択部３は、電波測位情報２３に含まれる位置精度情報から電波測位の位置精度を把握し、測位手段切替テーブル６に基づいて衛星測位の位置精度を把握する。そして、測位手段選択部３は、電波測位と衛星測位の少なくともいずれかの位置精度が現在または将来において劣化するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。衛星測位の位置精度の劣化は、典型的には、地図の先読み、走行速度、観測衛星数、ジャイロセンサ、または加速度センサなどを用いて、走行環境を推定することにより推定される。

　ステップＳ２０５において現在または将来の位置精度に劣化なしと判定されれば、周辺車両との相対位置に基づく位置補正は行われず、位置推定装置１０２は処理を終了する。

　一方、ステップＳ２０５において現在または将来の位置精度に劣化ありと判定されれば、測位手段選択部３は、対象情報２４、周辺情報２５および電波測位情報２３に基づいて、位置補正選択テーブル７から基準移動体と位置補正方法を選択する（ステップＳ２０６）。

　次に、位置補正部２は、対象車両２００と周辺車両の相対位置に基づき、対象車両２００の位置を補正する（ステップＳ２０７）。この位置補正の詳細手順は図１２で後述する。位置補正部２は、補正した位置情報を位置推定部１に通知し、処理を完了する。

　図８を参照して、位置補正選択テーブル７を説明する。位置補正選択テーブル７では、対象車両２００および周辺車両の衛星測位による位置精度に応じて、基準移動体を対象車両と周辺車両のいずれにするかが定められている。基準移動体とは、位置補正を実施する際の基準となる移動体のことである。また、位置補正選択テーブル７では、周辺監視センサ２２のセンシング精度と電波測位精度に応じて位置補正方法が定められている。

　例えば、対象車両２００の位置精度が悪く、周辺車両の位置精度が良い場合、測位手段選択部３は、位置補正選択テーブル７に沿って周辺車両を基準移動体として選択する。また、センシング精度と電波測位精度が良い場合、測位手段選択部３は、位置補正選択テーブル７に沿ってセンシングと電波測位の両方を位置補正方法として選択する。一方、センシング精度と電波測位精度が悪い場合、測位手段選択部３は、位置補正選択テーブル７に沿ってデッドレコニングを位置補正方法として選択する。

　なお、図８に示す位置補正選択テーブル７は一例である。測位手段選択部３は、走行場所または他の条件に応じて基準移動体または位置補正方法を選択しても良い。また、測位手段選択部３は、図８の位置補正選択テーブル７に記載されていない他の測位手段を位置補正方法として選択しても良い。

　次に、図９から図１１を参照して、対象車両２００と周辺車両２０１との相対的な位置関係を説明する。図９は、衛星測位の位置情報により把握される対象車両２００と周辺車両２０１との相対的な位置関係を示している。衛星測位により、対象車両２００の緯度ｘａと経度ｙａが得られ、周辺車両２０１の緯度ｘｂと経度ｙｂが得られる。これらの情報から、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離ｄｐと相対角度θｐが算出される。

　図１０は、センシング情報により把握される対象車両２００と周辺車両２０１との相対的な位置関係を示している。対象車両２００に搭載された周辺監視センサ２２は、周辺車両２０１との相対距離ｄｓと、相対角度θｓを検出する。

　図１１は、電波測位情報２３により把握される対象車両２００と周辺車両２０１との相対的な位置関係を示している。対象車両２００と周辺車両２０１との通信において発生する送受信時間差τから、両車両の相対距離ｄｒが算出される。また、周辺車両２０１からの電波到来角度が両車両の相対角度θｒとなる。

　次に、図１２を参照して、図７のステップＳ２０７における位置補正処理を説明する。まず、測位手段選択部３は、衛星測位と電波測位のうち位置精度の高い測位による位置を、対象車両２００の位置Ａと設定する（ステップＳ３０１）。この処理は、実施の形態１で説明した図５のステップＳ１０４からステップＳ１０６の処理に相当する。

　そして、測位手段選択部３は、複数の周辺車両２０１から周辺情報２５を受信し、それらの周辺情報２５を参照して位置精度の良い周辺車両２０１を抽出する（ステップＳ３０２）。

　次に、測位手段選択部３は、対象車両２００と周辺車両２０１の衛星測位精度、センシング精度および電波測位精度から、位置補正選択テーブル７に基づいて、基準移動体と位置補正方法を選択する（ステップＳ３０３）。以下の説明では、本ステップで位置補正方法としてセンシングが選択されたものとする。

　そして、位置補正部２は、対象車両２００と周辺車両２０１の衛星測位情報から、両車両の相対距離ｄｐと相対角度θｐを算出する（ステップＳ３０４）。

　次に、位置補正部２は、ステップＳ３０３で選択した基準移動体と位置補正方法に基づき、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離と相対角度を算出し、対象車両２００の位置を推定する（ステップＳ３０５）。具体的には、基準移動体が周辺車両２０１である場合、位置補正部２は、周辺車両２０１におけるセンシング情報または電波測位情報を用いて、周辺車両２０１と対象車両２００の相対距離および相対角度を算出し、周辺車両２０１の衛星測位の位置から上記の相対距離および相対角度を満たす位置を対象車両２００の位置として推定する。なお、本ステップでセンシング情報を用いて推定される対象車両２００の位置をＡ´とし、電波測位情報を用いて推定される対象車両２００の位置をＡ´´とする。以下の説明では、本ステップで位置Ａ´が推定されたものとする。

　また、対象車両２００の位置精度が良く、周辺車両２０１の位置精度が悪い場合、測位手段選択部３は対象車両２００を基準移動体に選択し、位置補正部２は、対象車両２００におけるセンシング情報または電波測位情報を用いて、周辺車両２０１と対象車両２００の相対距離および相対角度を算出し、対象車両２００の衛星測位の位置から上記の相対距離および相対角度を満たす位置を周辺車両２０１の位置として推定する。なお、センシング精度および電波測位精度が高い場合の例を示したが、いずれか一方の精度が悪い場合には、位置補正部２は、精度が良い情報を用いた位置補正を実施する。

　そして、位置補正部２は、位置Ａと位置Ａ´が乖離しているかを確認する（ステップＳ３０６）。本ステップで位置補正部２は、例えば、位置Ａと位置Ａ´とが一定距離以上離れているかを判断する。しかし、これに限定せず、位置補正部２は複数回の判定結果を用いて、確率的な判断を行ってもよい。

　ステップＳ３０６において位置Ａと位置Ａ´が乖離していなければ、位置補正部２は位置Ａ´による位置補正を実施せず、デッドレコニングによる位置補正を実施して処理を完了する（ステップＳ３０７）。

　一方、ステップＳ３０６において現在位置Ａと位置Ａ´が乖離していれば、位置補正部２は、位置Ａ´によって現在位置Ａを補正する(ステップＳ３０８)。

　図１３は、周辺車両２０１を基準移動体とし、センシングと電波測位を位置補正方法とする場合の、ステップＳ３０８における補正処理の一例を示している。位置補正部２は、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離ｄｐと相対角度θｐから、対象車両２００の位置Ａを算出する。そして、測位手段選択部３は、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離ｄｓと相対角度θｓから、対象車両２００の位置Ａ´を算出する。また、測位手段選択部３は、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離ｄｒと相対角度θｒから、対象車両２００の位置Ａ´´を算出する。

　位置補正部２は、Ａ、Ａ´、Ａ´´の重心を対象車両２００の位置とする。なお、この位置補正方法は一例である。例えば、測位手段選択部３は、位置精度または過去の確率からＡ、Ａ´、Ａ´´に重み付けを行ってもよいし、カルマンフィルタまたはパーティクルフィルタにより位置を補正してもよい。位置補正部２は、こうして補正した対象車両２００の現在位置を位置推定部１に通知する。

　＜Ｂ－３．変形例＞
　上記の例で、位置推定装置１０２は、１台の周辺車両２０１との相対位置を用いて対象車両２００の位置を補正した。しかし、上記の例で周辺車両２０１は複数台あっても良い。つまり、位置推定装置１０２は、複数台の周辺車両２０１との相対位置を用いて対象車両２００の位置を補正しても良い。図１４のフローチャートに沿って、その場合の位置推定装置１０２の位置補正処理を説明する。

　まず、測位手段選択部３は、衛星測位と電波測位のうち位置精度の高い測位による位置を、対象車両２００の位置Ａと設定する（ステップＳ４０１）。本ステップは、図１２のステップＳ３０１と同様である。次に、測位手段選択部３は、複数の周辺車両２０１から周辺情報２５を受信し、それらの周辺情報２５を参照して位置精度の良いＮ台の周辺車両２０１を抽出する（ステップＳ４０２）。ここで、Ｎは３以上の整数とする。そして、測位手段選択部３は、ステップＳ４０２で抽出したＮ台の周辺車両２０１について、ステップＳ４０３からステップＳ４０５の処理を行う。

　ステップＳ４０３は、図１２のステップＳ３０３と同様である。ステップＳ４０３の後、位置補正部２は、対象車両２００と周辺車両２０１の衛星測位情報から、両車両の相対距離を算出する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４の後、位置補正部２は、ステップＳ４０３で選択された位置補正方法を用いて、対象車両２００と周辺車両２０１の相対距離を算出する（ステップＳ４０５）。

　Ｎ台の周辺車両２０１についてステップＳ４０３からステップＳ４０５の処理が終わると、位置補正部２は、３点測量による位置補正を行う（ステップＳ４０６）。つまり、位置補正部２は、対象車両２００と複数の周辺車両２０１との相対距離Ｄｎを利用して、Ｎ台の周辺車両２０１との間に相対距離Ｄｎを有する対象車両２００の位置を推定する。なお、相対距離Ｄｎは周辺車両２０１毎に異なる。具体的には、位置補正部２は、周辺車両２０１の位置を中心とした半径Ｄｎの円を描き、円の交点のうち、現在位置Ａから乖離していない交点を対象車両２００の位置とする。

　なお、上記の例では、相対距離Ｄｎのみを利用して対象車両２００の位置を推定しているが、相対距離Ｄｎに加えて相対角度も考慮することにより、対象車両２００の位置を特定の範囲に限定して算出しても良い。この場合、ステップＳ３０４とステップＳ３０５において位置補正部２は、相対距離Ｄｎに加えて相対角度も算出する。

　＜Ｂ－４．効果＞
　実施の形態２の位置推定装置１０２は、対象移動体の周辺を走行する周辺移動体から、周辺移動体の衛星測位情報と、周辺移動体に搭載された周辺監視センサ２２によるセンシング情報とを受信する通信処理部４を備える。位置補正部２は、センシング情報と、対象移動体と周辺移動体との無線通信による電波測位の少なくともいずれかを位置補正方法として選択し、選択した位置補正方法に基づき対象移動体と周辺移動体との相対距離を算出し、周辺移動体の衛星測位情報と相対距離とに基づき、位置推定部１が推定した対象移動体の位置を補正する。このように、位置推定装置１０２によれば、周辺移動体との相対距離により対象移動体の位置を補正することで、対象移動体の位置を高精度に推定することができる。

　また、位置推定装置１０２は、３台以上の周辺移動体との相対距離により対象移動体の位置を補正する場合、位置精度が向上する。

　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

　１　位置推定部、２　位置補正部、３　測位手段選択部、４　通信処理部、５　地図情報、６　測位手段切替テーブル、７　位置補正選択テーブル、１０　プロセッサ、１１　衛星測位インタフェース、１２　車両センサインタフェース、１３　通信インタフェース、１４　周辺監視センサインタフェース、１５　記憶装置、２０　ＧＮＳＳ受信機、２１　移動体センサ、２２　周辺監視センサ、２３　電波測位情報、２４　対象情報、２５　周辺情報、１０１，１０２　位置推定装置、１５１　メモリ、１５２　ストレージ、２００　対象車両、２０１　周辺車両。

Claims (10)

1. 　移動体に搭載され、
   　測位衛星を用いた衛星測位と、無線通信を用いた電波測位の、いずれかの測位手段を用いて、搭載された前記移動体である対象移動体の位置を推定する位置推定部と、
   　前記対象移動体の走行環境または周辺環境に基づき、前記位置推定部が前記対象移動体の位置の推定に用いる前記測位手段を切り替える測位手段選択部と、を備える、
   位置推定装置。
2. 　前記位置推定部が推定した前記対象移動体の位置を、マップマッチングとデッドレコニングの少なくともいずれかにより補正する位置補正部をさらに備える、
   請求項１に記載の位置推定装置。
3. 　前記測位手段選択部は、前記衛星測位または前記電波測位による前記対象移動体の位置と、地図情報とを基に、前記対象移動体が将来走行する経路の前記走行環境または前記周辺環境を取得し、前記対象移動体が将来走行する経路の前記走行環境または前記周辺環境に基づき、前記測位手段を切り替える、
   請求項１または請求項２に記載の位置推定装置。
4. 　前記測位手段選択部は、前記走行環境または前記周辺環境と前記測位手段との対応関係を定めた測位手段切替テーブルに沿って、前記測位手段の切り替えを行う、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の位置推定装置。
5. 　前記測位手段選択部は、前記測位手段切替テーブルに定められた前記走行環境または前記周辺環境から予め定められた距離だけ手前の位置を前記対象移動体が走行するタイミングで、前記走行環境または前記周辺環境に対応する前記測位手段への切り替えを行う、
   請求項４に記載の位置推定装置。
6. 　前記対象移動体の周辺を走行する周辺移動体から、前記周辺移動体の衛星測位情報と、前記周辺移動体に搭載された周辺監視センサによるセンシング情報とを受信する通信処理部をさらに備え、
   　前記位置補正部は、前記センシング情報と、前記対象移動体と前記周辺移動体との無線通信による電波測位の少なくともいずれかを位置補正方法として選択し、選択した前記位置補正方法に基づき前記対象移動体と前記周辺移動体との相対距離を算出し、前記周辺移動体の前記衛星測位情報と前記相対距離とに基づき、前記位置推定部が推定した前記対象移動体の位置を補正する、
   請求項２に記載の位置推定装置。
7. 　前記位置補正部は、前記センシング情報の位置精度と、前記対象移動体と前記周辺移動体との無線通信による電波測位の位置精度とに基づき、前記位置補正方法を選択する、
   請求項６に記載の位置推定装置。
8. 　前記周辺移動体は３台以上である、
   請求項６または請求項７に記載の位置推定装置。
9. 　前記測位手段選択部は、前記対象移動体の周辺を走行する周辺移動体のうち、前記対象移動体の前方を走行する前記周辺移動体の位置精度にも基づき、前記測位手段を切り替える、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の位置推定装置。
10. 　測位衛星を用いた衛星測位と、無線通信を用いた電波測位の、いずれかの測位手段を用いて、対象移動体の位置を推定し、
    　前記対象移動体の走行環境または周辺環境に基づき、前記対象移動体の位置の推定に用いる前記測位手段を切り替える、
    位置推定方法。

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