WO2021220416A1 - 位置計測装置、位置計測方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2021220416A1
WO2021220416A1 PCT/JP2020/018160 JP2020018160W WO2021220416A1 WO 2021220416 A1 WO2021220416 A1 WO 2021220416A1 JP 2020018160 W JP2020018160 W JP 2020018160W WO 2021220416 A1 WO2021220416 A1 WO 2021220416A1
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WO
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positioning
unit
threshold value
moving body
absolute
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/018160
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠史 吉田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2022518502A priority patent/JP7464113B2/ja
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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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position

Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring the position of a moving body with high accuracy.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Positioning methods based on GNSS include a code positioning method that can obtain a positioning accuracy of about several meters and a carrier-phase based positioning method that realizes a centimeter-class positioning accuracy.
  • a carrier phase positioning method for example, a real-time kinematic method that also supports mobile objects is used.
  • GNSS positioning is the positioning of autonomous vehicles.
  • positioning accuracy of the absolute position of a submeter (on the order of several cm to several tens of cm) that can determine the lane in which the vehicle travels and the position of the vehicle in the lane is required. Therefore, it is assumed that the carrier phase positioning method is mainly applied.
  • GNSS positioning not only the convergence (Fix) rate of the carrier phase positioning solution decreases but also the carrier phase positioning solution is obtained in the reception environment called urban canyon where there are structures such as high-rise buildings around the reception position. There is a problem that the accuracy of the code positioning solution used as an alternative is deteriorated when it is not possible.
  • a navigation satellite signal hereinafter referred to as a satellite signal
  • the present invention has been made in view of the above points, and in a composite positioning method in which an absolute positioning means and a relative positioning means are combined, the positioning accuracy associated with switching from the absolute positioning means to the relative positioning means is improved. It is an object of the present invention to provide a technique for avoiding deterioration.
  • the disclosed technology is a position measuring device for positioning a moving object.
  • the first positioning result of the moving body obtained by the absolute positioning unit is compared with the second positioning result of the moving body obtained by the relative positioning unit, and the first positioning result and the second positioning result are compared. It is determined whether or not the difference between the two and the above exceeds the first threshold value, and when the difference exceeds the first threshold value, the relative position of the moving body obtained by the relative positioning unit and the difference are Based on the position coordinates of the moving body obtained by the absolute positioning unit in the past before the time when the first threshold value is exceeded, the position coordinates of the moving body after the difference exceeds the first threshold value.
  • a position measuring device including a positioning control unit for calculating is provided.
  • FIG. 1 It is a functional block diagram of the position measuring apparatus in embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the hardware composition of the position measuring apparatus. It is a figure for demonstrating the reference operation. It is a figure for demonstrating operation in Embodiment of this invention. It is a flowchart of operation of a position measuring apparatus. It is a figure which shows the example of the displacement measurement period. It is a figure which shows the configuration example when the absolute positioning part is on the cloud.
  • a vehicle traveling on a road is mentioned as a moving body to be positioned, but this is an example.
  • the present invention can be applied to all moving objects, not limited to vehicles traveling on the road.
  • FIG. 1 shows a functional configuration diagram of the position measuring device 100 according to the present embodiment.
  • the position measuring device 100 in the present embodiment includes an absolute positioning unit 110, a relative positioning unit 120, an output unit 130, a positioning control unit 140, and a data storage unit 150.
  • the absolute positioning unit 110 is a GNSS carrier phase positioning receiver. However, depending on the application of the position measuring device 100, a satellite signal receiver of a method other than the carrier phase positioning method (code positioning method or the like) may be used as the absolute positioning unit 110. Further, the absolute positioning unit 110 is provided with a function of collecting observation data and position data of a reference station, which are necessary for performing carrier phase positioning.
  • the relative positioning unit 120 includes a vehicle speed pulse measuring unit, an IMU, an in-vehicle camera, a LiDAR (Light Detection and Ringing), a GNSS Doppler shift measuring unit, and the like.
  • the vehicle speed pulse measuring device shows the speed of the vehicle, that is, the distance traveled in a unit time.
  • a three-dimensional angular velocity and acceleration are obtained by a three-axis gyro and a three-direction accelerometer mounted on the IMU.
  • the relative position of the vehicle can be obtained from the movement of the object in the image data taken by the in-vehicle camera.
  • the distance to the object can be measured and the relative position of the vehicle can be obtained by irradiating the object with the laser beam and observing the scattered or reflected light.
  • velocity information is acquired by measuring the frequency change of the carrier wave of the received satellite signal, and the relative displacement of the vehicle position can be obtained by time-integrating this information.
  • the relative positioning unit 120 may be a plurality of positioning means among positioning means such as a vehicle speed pulse measuring unit, an IMU, an in-vehicle camera, a LiDAR, and a GNSS Doppler shift measuring unit, or may be one positioning means. May be good.
  • a mechanism may be provided for selecting and outputting the most accurate positioning result from the positioning results obtained by each of the plurality of positioning means.
  • a mechanism may be provided in which all or part of the positioning results obtained by each is coupled by a Kalman filter or the like and output.
  • the relative positioning unit 120 is supplied with a high-precision clock signal obtained by synchronizing the time with the GNSS signal from the absolute positioning unit 110, and a time zone (absolute) for positioning by the relative positioning unit 120. During the time period when the positioning result by the positioning unit 110 is unreliable), the relative positioning unit 120 performs the accuracy of the clock signal by the holdover (self-propelled operation by the oscillator) regardless of the time synchronization with the GNSS signal. It is possible to maintain.
  • the positioning control unit 140 controls the processing of the procedure described later.
  • the data storage unit 150 stores parameters and the like used for positioning. For example, the displacement measurement period and various threshold values described later are examples of parameters. Further, in the data storage unit 150, the positioning results for the period from the present time to a certain point in the past together with the accurate time information (time stamp) of each of the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 for performing the positioning are stored in the data storage unit 150. (Position, orientation, displacement, etc.) is stored.
  • the output unit 130 outputs the current position, which is the positioning solution obtained by the positioning control unit 140.
  • the current position is represented by (x, y, z) three-dimensional coordinates, but the output information may be the three-dimensional coordinates themselves in the geographic coordinate system or the projected coordinate system, or other information. You may.
  • a control signal may be output to the control unit of the autonomous vehicle, or image information indicating the position on the map may be output.
  • the position measuring device 100 may be one physically cohesive device, or is a device in which some functional parts are physically separated and a plurality of separated functional parts are connected by a network. There may be.
  • the positioning control unit 140 may be a computer operated by a program, and other functional units may be devices outside the position measuring device 100.
  • the position measuring device 100 may be used by being mounted on the mobile body as a whole, or a part of the functions may be provided on the network (for example, on the cloud) and the remaining functions may be mounted on the mobile body for use. May be done.
  • the positioning control unit 140 may be provided on the cloud, and the remaining functions may be mounted on the mobile body for use.
  • observation data also called Raw data
  • the carrier phase positioning calculation processing function unit provided on the cloud
  • the positioning calculation result is input from the carrier phase positioning calculation processing function unit on the cloud to the positioning control unit 140.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of a computer that can be used as the position measuring device 100 or the positioning control unit 140 in the position measuring device 100 according to the present embodiment.
  • the computer of FIG. 2 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, and the like, which are connected to each other by bus B, respectively. ..
  • the program that realizes the processing on the computer is provided by, for example, a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed in the auxiliary storage device 1002 from the recording medium 1001 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores the installed program and also stores necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when the program is instructed to start.
  • the CPU 1004 realizes the functions related to the position measuring device 100, the positioning control unit 140, and the like according to the program stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network.
  • the display device 1006 displays a programmatic GUI (Graphical User Interface) or the like.
  • the input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, and the like, and is used for inputting various operation instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the vehicle shown in FIG. 3 is a vehicle equipped with a conventional position measuring device that uses the absolute positioning unit and the relative positioning unit in a complementary manner and switches between them reactively.
  • the position measuring device performs positioning by the absolute positioning unit until the vehicle traveling diagonally upward and to the right in FIG. 3 reaches the vicinity of the point indicated by A. Since the reception state of the satellite signal deteriorated near the point A, the position measuring device switched the positioning means from the absolute positioning unit to the relative positioning unit, and thereafter, the position last positioned by the absolute positioning unit (B). ), The position coordinates obtained by the relative position (relative displacement) measured by the relative position positioning unit are output as the positioning solution (solid line arrow in FIG. 3).
  • FIG. 4 Since the vehicle of FIG. 4 is equipped with the position measuring device 100 according to the present embodiment, it is referred to as a vehicle (position measuring device 100) when referring to the vehicle.
  • the vehicle (position measuring device 100) in the present embodiment does not use the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 in a complementary manner, but positions them by constantly actively operating them and monitoring each other. The performance is improved.
  • the vehicle (position measuring device 100) traveling diagonally upward and to the right on FIG. 4 outputs the positioning result by the absolute positioning unit 110 below the position shown in C.
  • the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 each measure the displacement of the vehicle (position measuring device 100) for each certain period (displacement measurement period described later).
  • the positioning control unit 140 compares the displacement measured by the absolute positioning unit 110 and the displacement measured by the relative positioning unit 120 for each displacement measurement period, and the difference between the two is a predetermined threshold value (here, “threshold value TH1”).
  • the positioning means used for outputting the result is switched from the absolute positioning unit 110 to the relative positioning unit 120 at the timing exceeding the above. In the example of FIG. 4, this timing is set when the vehicle (position measuring device 100) is located at the point indicated by B.
  • the positioning control unit 140 After switching to the relative positioning unit 120, the positioning control unit 140 has a displacement measurement period within a displacement measurement period in which the displacement difference is smaller than a predetermined threshold value (here, “threshold value TH3”; threshold value TH3 ⁇ threshold value TH1)).
  • a predetermined threshold value here, “threshold value TH3”; threshold value TH3 ⁇ threshold value TH1
  • the displacement measurement period and the threshold value are set in the position measuring device 100.
  • the displacement measurement period and the threshold value are stored in the data storage unit 150 and referred to by the positioning control unit 140.
  • the displacement measurement period and the threshold value may be determined based on, for example, the accuracy of the relative positioning unit 120.
  • the accuracy of the relative positioning unit 120 is high, the error of the displacement positioning result measured by the relative positioning unit 120 is small even if the displacement is for a relatively long period of time, so that the accuracy of the relative positioning unit 120 is high.
  • the displacement measurement period for the same threshold setting value can be longer than when it is low.
  • both the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 perform positioning.
  • the positioning control unit 140 outputs the positioning result (position coordinates of the vehicle) of the absolute positioning unit 110 to the output unit 130, and the output unit 130 outputs the positioning result of the absolute positioning unit 110.
  • the positioning control unit 140 stores each positioning result in the data storage unit 150.
  • the absolute position coordinates and the measurement time are stored in the data storage unit 150
  • the relative positioning unit 120 for example, the positioning result of the absolute positioning unit 110 at a certain measurement time.
  • the relative position (which may be called relative displacement) starting from (positional coordinates of the vehicle) and the measurement time of the relative position are stored in the data storage unit 150.
  • the positioning results of the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 for each time of the measurement cycle are stored in the data storage unit 150.
  • the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 also measure the displacement of the vehicle (position measuring device 100) for each displacement measurement period.
  • the positioning control unit 140 also stores the displacements measured by the absolute positioning unit 110 and the relative positioning unit 120 in the data storage unit 150 for each displacement measurement period.
  • the position of the vehicle (position measuring device 100) positioned at time t1 is Pt1 and the position of the vehicle (position measuring device 100) positioned at time t2 is. Assuming that it is Pt2, the displacement in the displacement measurement period is represented by a vector from Pt1 to Pt2, which is stored.
  • data past a predetermined period or longer may be automatically deleted from the data storage unit 150.
  • the positioning control unit 140 compares the displacement measured by the absolute positioning unit 110 during the latest displacement measurement period with the displacement measured by the relative positioning unit 120 during the displacement measurement period. Specifically, the difference between the displacements is calculated.
  • V2 (x2, y2, z2)
  • the difference is V1. It can be calculated by the magnitude of ⁇ V2, that is, ((x1-x2) 2 + (y1-y2) 2 + (z1-z2) 2 ) 1/2.
  • the positioning control unit 140 determines whether or not "the difference in displacement within the displacement measurement period exceeds the preset threshold value TH1 and the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 has decreased". ..
  • Whether or not the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 has deteriorated depends on the reception status of the satellite signal (radio wave strength, CNR (Carrier-to-Noise phase: carrier-to-noise ratio)), and the satellite that can receive well. The judgment may be made based on the number, etc.), or the judgment may be made based on the convergence (Fix) state of the carrier phase positioning, the occurrence status of the cycle slip, and the like.
  • the process proceeds to S105. If the determination in S104 is Yes, the process proceeds to S105. If the determination in S104 is No, the process returns to S102. When returning to S102, the determination of S104 in the next displacement measurement period is executed. Regarding the determination of S104, the process may proceed to S105 when the condition is satisfied in the continuous displacement measurement period of N times (N is a predetermined integer of 1 or more).
  • the determination of S104 is immediately Yes. ..
  • the positioning control unit 140 Is, for example, the position coordinates measured by the absolute positioning unit 110 at the last time of the displacement measurement period (displacement measurement period in which "displacement difference ⁇ threshold TH3") before (past) the displacement measurement period.
  • the position coordinates obtained by adding the relative displacement measured by the relative positioning unit 120 from the time when the position coordinates are measured to a certain time are the positioning solution (vehicle position) at the measurement time of the relative displacement (the above "certain time”). Calculated as (coordinates).
  • the positioning solution at that time can be obtained each time the positioning result by the relative positioning unit 120 is obtained. ..
  • the displacement measurement period in which the displacement difference exceeds the threshold TH1 is set as the displacement measurement period 4
  • the previous displacement measurement period is set as the displacement measurement period 3
  • the previous displacement measurement period is set as the displacement.
  • the measurement period 2 is set, and the displacement measurement period immediately before it is set as the displacement measurement period 1.
  • FIG. 6 shows the displacement measurement period 1 to the displacement measurement period 4.
  • the displacement measurement period 1 is a period from time t1 to time t2
  • the difference in displacement due to the positioning result in the displacement measurement period 1 satisfies "difference in displacement ⁇ threshold TH3".
  • the displacement measurement period 2 nor the displacement measurement period 3 satisfies the "displacement difference ⁇ threshold TH3".
  • the positioning control unit 140 reads out the positioning result (positional coordinates of the vehicle) by the absolute position measurement unit 110 at the time within the displacement measurement period 1 (here, time t2 is used as an example) from the data storage unit 150, and further.
  • the relative displacement from time t2 to time t3 measured by the relative positioning unit 120 is read from the data storage unit 150, and the relative displacement is added to the position coordinates to obtain the positioning result (vehicle position coordinates) at time t3. Can be obtained.
  • the period from the time t2 to the time t3 may be the displacement measurement period 2, the time t3 may be a certain time in the displacement measurement period 2, or another time after t2. ..
  • the current positioning result (that is, the positioning result at a time after the time when "difference> threshold TH1" is detected) can be obtained.
  • the threshold value used in S106 of FIG. 5 is defined as the threshold value TH2. Threshold TH2 ⁇ threshold TH1.
  • the positioning control unit 140 determines whether or not "the difference in displacement within the displacement measurement period is equal to or less than the preset threshold value TH2, and the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 is sufficiently high". ..
  • Whether or not the positioning result of the absolute positioning unit 110 is sufficiently reliable is determined based on the reception state of the satellite signal (radio wave strength, CNR, number of satellites that can be received well, etc.) as described above. The judgment may be made based on the convergence (Fix) state of the carrier phase positioning, the occurrence state of cycle slip, and the like.
  • the difference in displacement within the displacement measurement period is equal to or less than the preset threshold value TH2, and the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 is sufficiently high", “absolute positioning unit 110".
  • the reliability of the positioning result of the above is sufficiently high “may be excluded from the condition. If the reliability of the relative positioning unit 120 is sufficiently high, “the difference in displacement within the displacement measurement period is equal to or less than the preset threshold value TH2", so that "the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 is sufficient”. This is because it can be estimated to be "high”.
  • the threshold values TH1 and TH2 can be arbitrarily set for the purpose of providing a protection buffer value for avoiding operation instability due to switching back of both positioning means.
  • the absolute positioning unit 110 of the position measuring device 100 includes a plurality of GNSS receiver antennas (a set of a GNSS receiver and a GNSS antenna). Similar to the mobile base station system, a plurality of GNSS receiver antennas perform carrier phase positioning, so that the absolute positioning unit 110 can measure the relative position between the GNSS antennas. For example, assuming that there are a GNSS antenna 1 and a GNSS antenna 2, the relative position coordinates (x, y, z) of the GNSS antenna 2 can be measured when the position coordinates of the GNSS antenna 1 are (0, 0, 0). ..
  • the positioning control unit 140 uses a vector from the GNSS antenna 1 to the GNSS antenna 2 to determine the direction (position measuring device 100) of the vehicle (position measuring device 100). The direction of travel) can be obtained.
  • the threshold value TH4 and the threshold value TH6 are used, respectively.
  • the positioning control unit 140 compares the direction positioned by the absolute positioning unit 110 with the direction (direction component of displacement) positioned by the relative positioning unit 120, and the difference (difference in angle) is a threshold value. If it exceeds TH4, the process proceeds to S105.
  • the process in S105 is the same as the process as described above, and is relative to the position coordinates obtained by the absolute positioning unit 110 at the time when the difference in past orientation is equal to or less than the threshold value TH6, relative to the position coordinates obtained by the relative positioning unit 120. Positioning results can be obtained by adding displacement.
  • S104 it may be a condition that "the difference (difference in angle) exceeds the threshold value TH4 and the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 is lowered".
  • the determination of S104 is immediately Yes. ..
  • the threshold value TH5 (threshold value TH5 ⁇ threshold value TH4) is used.
  • the positioning control unit 140 compares the direction positioned by the absolute positioning unit 110 with the direction (direction component of displacement) positioned by the relative positioning unit 120, and the difference (difference in angle) is a threshold value. If it is TH5 or less, the process returns to S102. If the determination in S106 is No, the process returns to S105.
  • the determination of S106 it may be a condition that "the difference (difference in angle) is equal to or less than the threshold value TH5 and the reliability of the positioning result of the absolute positioning unit 110 is sufficiently high".
  • the condition may be satisfied in a plurality of consecutive displacement measurement periods as in the basic example based on the difference in displacement.
  • the threshold values TH4 and TH5 can be arbitrarily set for the purpose of providing a protection buffer value for avoiding operation instability due to switching back of both positioning means.
  • both the judgment based on the difference in displacement and the judgment based on the difference in orientation may be performed, and the condition judgment may be made by AND or OR of both judgment results.
  • the absolute positioning result by the absolute positioning unit 110 (GNSS receiver, etc.) varies depending on the satellite signal reception environment, but the relative positioning unit 120 is less dependent on the satellite signal receiving environment, so the relative positioning unit 120.
  • the measurement by 120 is effective as a means for evaluating the effectiveness of the measurement result of the absolute positioning unit 110.
  • the positioning result tends to fluctuate discontinuously due to the reflected wave / diffracted wave (multipath) of the satellite signal generated in the surrounding building, whereas the relative position Relative positioning by the positioning unit 120 (IMU or the like) is not easily affected by such an external environment.
  • the relative displacement positioning by speed measurement based on the Doppler shift of the satellite signal the influence of the reflected wave / diffracted wave by the surrounding structures is smaller than that of the positioning by the satellite signal.
  • the positioning result by the absolute positioning unit 110 and the positioning result by the relative positioning unit 120 may be coupled by an extended Kalman filter or the like.
  • the positioning control unit 140 may have a function of estimating (predicting) the output value of positioning at the current time or the future time from the output value of the past positioning result.
  • the carrier phase positioning operation may be performed on the cloud.
  • FIG. 7 is an example of a system configuration in that case.
  • An absolute positioning device 200 is provided on the network 300.
  • the absolute positioning device 200 is implemented in, for example, a virtual machine on the cloud.
  • the absolute positioning device 200 includes an absolute positioning calculation unit 210, an observation data receiving unit 220, and a positioning result transmitting unit 230.
  • the observation data receiving unit 220 receives the observation data obtained by observing the satellite signal with the position measuring device 100.
  • the absolute positioning calculation unit 210 executes the positioning calculation using the observation data.
  • the positioning result transmission unit 230 transmits the obtained positioning result to the position measuring device 100.
  • the position measuring device 100 shown in FIG. 7 includes an observation data acquisition transmitting unit 160 and a positioning result receiving unit 170 without the absolute positioning unit 110.
  • the observation data acquisition transmission unit 160 observes the satellite signal and transmits the observation data to the absolute positioning device 200.
  • the positioning result receiving unit 170 receives the positioning result from the absolute positioning device 200 and passes the positioning result to the positioning control unit 140.
  • the processing contents other than the processing related to absolute positioning are the same as the processing contents explained so far.
  • the displacement obtained by the absolute positioning may be measured by the absolute positioning device 200 on the cloud and transmitted to the position measuring device 100 together with the positioning result of the position, or the positioning control unit 140 of the position measuring device 100 may measure the displacement.
  • the displacement may be calculated from the absolute position.
  • the absolute positioning device provided on the cloud may be referred to as an "absolute positioning unit".
  • the positioning control unit 140 may be provided on the cloud.
  • the positioning control unit 140 may be provided in the absolute positioning device 200 instead of the position measuring device 100, and the means for performing the absolute positioning calculation is left in the position measuring device 100 for positioning control. Only the unit 140 may be provided on the cloud.
  • At least the position measuring device, the position measuring method, and the program described in each of the following items are provided.
  • (Section 1) It is a position measuring device that positions moving objects. The first positioning result of the moving body obtained by the absolute positioning unit is compared with the second positioning result of the moving body obtained by the relative positioning unit, and the first positioning result and the second positioning result are compared.
  • the relative position of the moving body obtained by the relative positioning unit and the difference are Based on the position coordinates of the moving body obtained by the absolute positioning unit in the past before the time when the first threshold value is exceeded, the position coordinates of the moving body after the difference exceeds the first threshold value.
  • a position measuring device equipped with a positioning control unit that calculates. (Section 2)
  • the first positioning result is the displacement of the moving body obtained by the absolute positioning unit during the predetermined displacement measurement period
  • the second positioning result is obtained by the relative positioning unit during the displacement measurement period.
  • the position measuring device according to item 1 which is the displacement of the moving body.
  • the first positioning result is the orientation of the moving body obtained by the absolute positioning unit
  • the second positioning result is the orientation of the moving body obtained by the relative positioning unit.
  • the position measuring device according to item 2.
  • the positioning control unit is obtained by the absolute positioning unit at a past time when the difference between the first positioning result and the second positioning result is equal to or less than the third threshold value smaller than the first threshold value.
  • the positioning control unit determines that the difference between the first positioning result and the second positioning result is equal to or less than the second threshold value after the difference exceeds the first threshold value.
  • the position measuring device according to any one of items 1 to 4, which outputs the position coordinates of the moving body obtained by the absolute positioning unit.
  • (Section 6) It is a position measurement method executed by a position measurement device that positions a moving object. The first positioning result of the moving body obtained by the absolute positioning unit is compared with the second positioning result of the moving body obtained by the relative positioning unit, and the first positioning result and the second positioning result are compared.
  • Positioning device 110 Absolute positioning unit 120 Relative positioning unit 130 Output unit 140 Positioning control unit 150 Data storage unit 160 Observation data acquisition transmission unit 170 Positioning result reception unit 200 Absolute positioning device 210 Absolute positioning calculation unit 220 Observation data Receiver 230 Positioning result transmitter 300 Network 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 Memory device 1004 CPU 1005 Interface device 1006 Display device 1007 Input device 1008 Output device

Landscapes

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Abstract

移動体の測位を行う位置計測装置において、絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する測位制御部を備える。

Description

位置計測装置、位置計測方法、及びプログラム
　本発明は、移動体の位置を高精度に計測する技術に関連するものである。
　近年、航法衛星システム、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）による測位が幅広いアプリケーションにおいて活用されている。
　ＧＮＳＳによる測位方式には、数メートル程度の測位精度が得られるコード測位（Ｃｏｄｅ　ｂａｓｅｄ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式や、センチメートル級の測位精度を実現する搬送波位相測位（Ｃａｒｒｉｅｒ－ｐｈａｓｅ　ｂａｓｅｄ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式がある。搬送波位相測位の方式としては、例えば、移動体にも対応したリアルタイムキネマティック（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）方式が使用される。
　ＧＮＳＳ測位を用いるアプリケーションの１つとして自動走行車両の測位がある。自動走行では車両の走行するレーンやレーン内の車両位置の判定が可能なサブメートル（数ｃｍ～数１０ｃｍオーダー）の絶対位置の測位精度が要求される。このため、主に搬送波位相測位方式が適用されることが想定される。
　ＧＮＳＳ測位では受信位置の周辺に高層の建造物等の構造物が存在する、アーバンキャニオンと呼ばれる受信環境において搬送波位相測位解の収束（Ｆｉｘ）率が低下するだけでなく、搬送波位相測位解が得られない場合に代替として使用されるコード測位解の精度が劣化する課題があった。また、車両等の移動体の測位においてはトンネル内や高架の下といった、一時的に航法衛星信号（以降、衛星信号）を受信できない環境が存在する。
「ＤＧＰＳ／ＩＮＳ／ＶＭＳを統合した高精度車両位置計測アルゴリズム」、熊谷秀夫、久保幸弘、他「写真測量とリモートセンシング」ＶＯＬ．４１、Ｎｏ．４、２００２
　上記の課題に対応するために、ＧＮＳＳ測位による絶対位置測位手段とこれを補う、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）等の相対位置測位手段とを組み合わせた、移動体の複合測位方式が提案されている。従来の技術では、衛星信号の受信が困難である、あるいは受信状態が劣化したと判断される場合に、リアクティブに絶対位置測位手段から相対測位手段に切り替える、又はリアクティブに相対測位手段の重み付けを高める動作を行う、複合測位方式の実現方法が一般的であった。
　しかし、衛星信号の受信状態が劣化した際にリアクティブに絶対位置測位手段から相対測位手段に切り替える従来の方式では切り替えのタイミングによっては正確な絶対位置座標が得られず、その結果、切り替え後の相対測位手段による測位精度が継続的に劣化するという課題があった。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、絶対位置測位手段と相対位置測位手段とを組み合わせた複合測位方式において、絶対位置測位手段から相対位置測位手段への切り替えに伴う測位精度の劣化を回避するための技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、移動体の測位を行う位置計測装置であって、
　絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する測位制御部
　を備える位置計測装置が提供される。
　開示の技術によれば、絶対位置測位手段と相対位置測位手段とを組み合わせた複合測位方式において、絶対位置測位手段から相対位置測位手段への切り替えに伴う測位精度の劣化を回避することができる。
本発明の実施の形態における位置計測装置の機能構成図である。 位置計測装置のハードウェア構成の例を示す図である。 参考動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態における動作を説明するための図である。 位置計測装置の動作のフローチャートである。 変位計測期間の例を示す図である。 絶対位置測位部がクラウド上にある場合の構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限定されるわけではない。
　以下の実施の形態では、測位を行う対象となる移動体として、道路を走行する車両を挙げているが、これは一例である。本発明は道路を走行する車両に限らない移動体全般に適用することが可能である。
　（装置構成）
　図１に、本実施の形態における位置計測装置１００の機能構成図を示す。図１に示すように、本実施の形態における位置計測装置１００は、絶対位置測位部１１０、相対位置測位部１２０、出力部１３０、測位制御部１４０、データ格納部１５０を有する。
　絶対位置測位部１１０は、ＧＮＳＳ搬送波位相測位受信機である。ただし、位置計測装置１００の用途に応じて、絶対位置測位部１１０として、搬送波位相測位方式以外の方式（コード測位方式等）の衛星信号受信機を用いてもよい。また、絶対位置測位部１１０は搬送波位相測位を実施する上で必要となる、基準局の観測データ及び位置データを収集する機能を備えるものとする。
　相対位置測位部１２０は、車速パルス計測機、ＩＭＵ、車載カメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＧＮＳＳドップラーシフト計測機、等である。車速パルス計測機により、車両の速さ、つまり、単位時間に進む距離がわかる。ＩＭＵに搭載された３軸のジャイロと３方向の加速度計によって、３次元の角速度と加速度が求められる。車載カメラにより撮影された画像データ中の物体の動きにより車両の相対位置を求めることができる。ＬｉＤＡＲでは、レーザー光を走査しながら対象物に照射してその散乱や反射光を観測することで、対象物までの距離を計測し、車両の相対位置を求めることができる。ＧＮＳＳドップラーシフト計測機では、受信した衛星信号の搬送波の周波数変化分を計測することで速度情報を取得し、これを時間積分することにより、車両位置の相対変位を求めることができる。
　相対位置測位部１２０は、車速パルス計測機、ＩＭＵ、車載カメラ、ＬｉＤＡＲ、ＧＮＳＳドップラーシフト計測機、等の測位手段のうちの複数の測位手段であってもよいし、１つの測位手段であってもよい。相対位置測位部１２０が複数の測位手段を有する場合に、複数の測位手段のそれぞれで得られた測位結果のうち、最も精度の良い測位結果を選択して出力する仕組みが備えられていてもよいし、それぞれで得られた測位結果の全て又は一部をカルマンフィルタ等によりカップリングして出力する仕組みが備えられていてもよい。
　また、相対位置測位部１２０には、ＧＮＳＳ信号へ時刻同期することで得られる高精度クロック信号が絶対位置測位部１１０から供給されるとともに、相対位置測位部１２０での測位を行う時間帯（絶対位置測位部１１０による測位結果の信頼性が低い時間帯）には、相対位置測位部１２０は、ＧＮＳＳ信号への時刻同期に依らず、ホールドオーバ（発振器による自走動作）により、クロック信号の精度を維持することが可能である。
　測位制御部１４０は、後述する手順の処理を制御する。データ格納部１５０には、測位に用いるパラメータ等が格納されている。例えば、後述する変位計測期間や各種の閾値はパラメータの例である。また、データ格納部１５０には、絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０のそれぞれの、測位を実施した正確な時刻情報（タイムスタンプ）と共に現時点から過去のある時点までの期間分の測位結果（位置、方位、変位等）が格納されている。
　出力部１３０は、測位制御部１４０により得られた測位解である、現在位置を出力する。現在位置は（ｘ，ｙ，ｚ）の３次元座標で表されるが、出力される情報は、地理座標系や投影座標系による３次元座標そのものであってもよいし、その他の情報であってもよい。例えば、自動走行車両の制御部への制御信号が出力されてもよいし、地図上に位置を示した画像情報が出力されてもよい。
　位置計測装置１００は、物理的にまとまった１つの装置であってもよいし、いくつかの機能部が物理的に分離していて、分離された複数の機能部がネットワークにより接続された装置であってもよい。例えば、測位制御部１４０がプログラムにより動作するコンピュータであり、その他の機能部が、位置計測装置１００の外部にある装置であってもよい。
　また、位置計測装置１００はその全体が移動体に搭載されて使用されてもよいし、一部の機能がネットワーク上（例えばクラウド上）に備えられ、残りの機能が移動体に搭載されて使用されてもよい。例えば、測位制御部１４０がクラウド上に備えられ、残りの機能が移動体に搭載されて使用されてもよい。
　また、例えば、移動体に備えたＧＮＳＳ搬送波位相測位受信機から観測データ（Ｒａｗ　ｄａｔａとも呼ばれる）を出力し、当該観測データをクラウド上に設けた搬送波位相測位演算処理機能部に送信することで、搬送波位相測位演算をクラウド上で実施してもよい。この場合、クラウド上の搬送波位相測位演算処理機能部から測位制御部１４０へ測位演算結果が入力される。
　（ハードウェア構成例）
　図２は、本実施の形態における位置計測装置１００、あるいは、位置計測装置１００における測位制御部１４０として使用することができるコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図２のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、及び出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、位置計測装置１００あるいは測位制御部１４０等に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（位置計測装置１００の動作概要）
　以下、移動体としての車両に位置計測装置１００が搭載された場合における位置計測装置１００の動作例を図３～図５を用いて説明する。
　本実施の形態に係る技術の効果を分かり易くするために、まず、図３を用いて本実施の形態に係る技術を用いない場合の動作について説明する。
　図３に示す車両は、絶対位置測位部と相対位置測位部とを補完的に使用し、両者をリアクティブに切り替える従来方式の位置計測装置を搭載している車両である。
　図３上で上斜め右方向に進行する車両がＡで示す地点付近に到達するまでは、位置計測装置は絶対位置測位部で測位を行っている。Ａの地点付近において、衛星信号の受信状態が劣化したため、位置計測装置は、測位手段を絶対位置測位部から相対位置測位部に切り替え、以降は絶対位置測位部によって最後に測位された位置（Ｂ）からの、相対位置測位部によって計測される相対位置（相対変位）で得られる位置座標を測位解として出力する（図３中の実線矢印）。
　この従来方式では、図３に示すとおり、切り替え時点の車両の位置（Ａ）と、そのときの絶対測位結果（Ｂ）との間に生じた誤差が、その後の相対測位に基づく測位結果において継続的に引き継がれてしまい、測位精度が継続的に劣化してしまう。
　上記の問題を解決する本実施の形態に係る動作例を図４を参照して説明する。図４の車両は、本実施の形態に係る位置計測装置１００を搭載しているので、ここでは車両を参照する場合に車両（位置計測装置１００）と表記する。
　本実施の形態における車両（位置計測装置１００）は、絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０を補完的に使用するのではなく、両者を常時、アクティブに動作させ、互いに監視することにより測位性能を向上させている。
　図４上で上斜め右方向に進行する車両（位置計測装置１００）は、Ｃに示す位置の下側では、絶対位置測位部１１０による測位結果を出力している。
　絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０はそれぞれ、ある期間（後述する変位計測期間）毎の車両（位置計測装置１００）の変位を計測する。測位制御部１４０は、絶対位置測位部１１０により計測した変位と相対位置測位部１２０により計測した変位とを変位計測期間毎に比較し、両者の差異が所定の閾値（ここでは「閾値ＴＨ１」とする）を超えたタイミングで、結果の出力に用いる測位手段を絶対位置測位部１１０から相対位置測位部１２０に切り替える。図４の例では、車両（位置計測装置１００）がＢに示す地点に位置しているときにこのタイミングになっている。
　相対位置測位部１２０への切り替え後、測位制御部１４０は、変位の差分が所定の閾値（ここでは「閾値ＴＨ３」とする。閾値ＴＨ３＜閾値ＴＨ１。）よりも小さい変位計測期間内の（例えば最後の）時刻に遡り、その時刻の絶対測位結果の位置座標に、その位置座標を起点とする、相対位置測位部１２０により計測され、データ格納部１５０に格納された、相対変位を加えた位置座標を測位結果として出力する。図４では、その時刻（遡った時刻）での位置をＡで示し、その位置からの相対変位に基づく測位結果の出力を実線で示している。
　上記の切り替え動作を行うことで、図３で示したような誤差が継続してしまうという課題が解決され、図４に示すように精度の良い測位結果を得ることができる。すなわち、衛星信号の受信状態に依存せず、安定した絶対測位性能を実現することができる。
　（位置計測装置１００の動作フロー）
　次に、図５のフローチャートを参照して、位置計測装置１００の動作例をより詳細に説明する。なお、最後に「変形例」を説明するが、「変形例」の説明の前までに説明する例を「基本例」と呼ぶ。
　まず、Ｓ１０１において、位置計測装置１００に変位計測期間、及び閾値（閾値ＴＨ１、閾値ＴＨ２、閾値ＴＨ３等）を設定する。変位計測期間及び閾値はデータ格納部１５０に格納され、測位制御部１４０から参照される。変位計測期間と閾値に関しては、例えば、相対位置測位部１２０の精度に基づいて決定することとしてよい。
　相対位置測位部１２０の精度が高ければ、相対位置測位部１２０で計測する変位の測位結果は、比較的長時間の期間の変位であっても誤差が小さいので、相対位置測位部１２０の精度が低い場合よりも、同じ閾値の設定値に対する変位計測期間を長時間とすることができる。
　図５の例において、最初の状態として絶対位置測位部１１０の測位の信頼性が高いとする。Ｓ１０２おいて、絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０の両方が測位を実行する。測位制御部１４０は、絶対位置測位部１１０の測位結果（車両の位置座標）を出力部１３０に出力し、出力部１３０は絶対位置測位部１１０の測位結果を出力する。
　また、絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０の両方が測位を実行する中で、測位制御部１４０は、それぞれの測位結果をデータ格納部１５０に格納する。具体的には、絶対位置測位部１１０については絶対位置の座標と測定時刻がデータ格納部１５０に格納され、相対位置測位部１２０については、例えば、ある測定時刻における絶対位置測位部１１０の測位結果（車両の位置座標）を起点とする相対位置（相対変位と呼んでもよい）と、その相対位置の測定時刻がデータ格納部１５０に格納される。
　上記の測位結果は、例えば、測定周期の時間毎の絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０のそれぞれの測位結果がデータ格納部１５０に格納される。
　絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０はそれぞれ、変位計測期間毎の車両（位置計測装置１００）の変位も計測している。測位制御部１４０は、絶対位置測位部１１０と相対位置測位部１２０のそれぞれが計測した変位についても、変位計測期間毎にデータ格納部１５０に格納している。
　例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２がある変位計測期間である場合、時刻ｔ１で測位された車両（位置測定装置１００）の位置がＰｔ１、時刻ｔ２で測位された車両（位置測定装置１００）の位置がＰｔ２であるとすると、当該変位計測期間での変位は、Ｐｔ１からＰｔ２へのベクトルで表され、それが格納される。
　なお、予め定めた期間以上過去のデータは自動的にデータ格納部１５０から削除することとしてよい。
　Ｓ１０３において、測位制御部１４０は、最新の変位計測期間に絶対位置測位部１１０により計測された変位と、当該変位計測期間に相対位置測位部１２０により計測された変位とを比較する。具体的には、変位間の差異を算出する。
　例えば、絶対位置測位部１１０により計測された変位をＶ１＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、相対位置測位部１２０により計測された変位をＶ２＝（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とすると、差異は、Ｖ１－Ｖ２の大きさ、すなわち（（ｘ１－ｘ２）２＋（ｙ１－ｙ２）２＋（ｚ１－ｚ２）２）１／２で算出できる。
　Ｓ１０４において、測位制御部１４０は、「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ１を上回り、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」か、どうかを判定する。
　絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下したか、どうかについては、衛星信号の受信状態（電波強度、ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－Ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ：搬送波対雑音比）、良好に受信できる衛星の数、等）に基づいて判断してもよいし、搬送波位相測位の収束（Ｆｉｘ）状態、サイクルスリップの発生状況、等に基づき判断することとしてもよい。
　なお、Ｓ１０４の判定条件「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ１を上回り、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」のうち、「絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」を条件から除くこととしてもよい。相対位置測位部１２０の信頼性が十分に高ければ、「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ１を上回る」ことで、「絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」と推定することができるためである。
　Ｓ１０４の判定がＹｅｓとなる場合、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０４の判定がＮｏとなる場合、Ｓ１０２に戻る。Ｓ１０２に戻った場合、次の変位計測期間でのＳ１０４の判定が実行される。なお、Ｓ１０４の判定に関しては、Ｎ回（Ｎは予め定めた１以上の整数）の連続する変位計測期間で条件を満たした場合にＳ１０５に進むこととしてもよい。
　また、絶対位置測位部１１０において衛星信号が受信できない、あるいは絶対位置測位部１１０の故障などの原因により、絶対位置測位部１１０から測位結果が出力できない場合には、Ｓ１０４の判定は直ちにＹｅｓとなる。
　Ｓ１０５に進んだ場合（つまり、「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ１を上回り、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」場合）、測位制御部１４０は、当該変位計測期間よりも以前（過去）の変位計測期間（「変位の差異＜閾値ＴＨ３」となる変位計測期間）の例えば最後の時刻に絶対位置測位部１１０で計測した位置座標に、その位置座標を測定した時刻からある時刻までに相対位置測位部１２０により計測された相対変位を加えた位置座標を、その相対変位の測定時刻（上記の「ある時刻」）における測位解（車両の位置座標）として算出する。
　それ以降、相対位置測位部１２０により順次計測される相対変位を時間で積分すること（加えること）で、相対位置測位部１２０による測位結果が得られる度にその時点における測位解を得ることができる。
　例えば、変位の差異が閾値ＴＨ１を上回った変位を計測した変位計測期間を変位計測期間４とし、その１つ前の変位計測期間を変位計測期間３とし、その１つ前の変位計測期間を変位計測期間２とし、その１つ前の変位計測期間を変位計測期間１とする。図６に変位計測期間１～変位計測期間４を示す。
　ここで、図６に示すように、変位計測期間１が時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間であるとし、変位計測期間１での測位結果による変位の差異が「変位の差異＜閾値ＴＨ３」を満たすとする。変位計測期間２と変位計測期間３はいずれも「変位の差異＜閾値ＴＨ３」を満たさない。
　このとき、測位制御部１４０は、変位計測期間１内の時刻（ここでは例として時刻ｔ２とする）における絶対位置計測部１１０による測位結果（車両の位置座標）をデータ格納部１５０から読み出し、更に、相対位置測位部１２０により計測された時刻ｔ２から時刻ｔ３までの相対変位をデータ格納部１５０から読み出し、当該位置座標に当該相対変位を加えることで、時刻ｔ３における測位結果（車両の位置座標）を得ることができる。
　上記の時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間は、変位計測期間２であってもよいし、時刻ｔ３は、変位計測期間２の中のある時刻であってもよいし、ｔ２以降のその他の時刻でもよい。いずれにしても、データ格納部１５０に格納されている相対位置測位部１２０により計測された過去の相対変位を累積して加えていくとともに、リアルタイムに順次得られる相対変位を加えていくことで、現在の測位結果（つまり、「差異＞閾値ＴＨ１」を検知した時刻よりも後の時刻の測位結果）を得ることができる。
　図５のＳ１０６で使用する閾値を閾値ＴＨ２とする。閾値ＴＨ２≦閾値ＴＨ１である。Ｓ１０６において、測位制御部１４０は、「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ２以下、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高い」か、どうかを判定する。
　絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高いか、どうかについては、前述したように、衛星信号の受信状態（電波強度、ＣＮＲ、良好に受信できる衛星の数、等）に基づいて判断してもよいし、搬送波位相測位の収束（Ｆｉｘ）状態、サイクルスリップの発生状況、等に基づき判断することとしてもよい。
　なお、Ｓ１０６の判定条件「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ２以下、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高い」のうち、「絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高い」を条件から除くこととしてもよい。相対位置測位部１２０の信頼性が十分に高ければ、「変位計測期間内の変位の差異が予め設定した閾値ＴＨ２以下」となることで、「絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高い」と推定することができるためである。
　Ｓ１０６の判定がＹｅｓとなる場合、Ｓ１０２に進み、絶対位置測位部１１０の測位解を位置計測装置１００の出力とするモードに戻る。Ｓ１０６の判定がＮｏとなる場合、Ｓ１０５に戻り、相対位置測位部１２０の測位解を使用するモードを継続する。
　なお、Ｓ１０６の判定に関して、Ｍ回（Ｍは予め定めた１以上の整数）の連続する変位計測期間で条件を満たした場合にＳ１０２に戻ることとしてもよい。
　また、閾値ＴＨ１、ＴＨ２は両測位手段の切戻しに伴う動作不安定を避けるための保護バッファ値を設ける等の目的でそれぞれ、任意に設定することができる。
　（変形例１（動作の変形例））
　上記の図５のＳ１０４、Ｓ１０６における判定に関して、下記の方法で判定を行うこととしてもよい。
　この例において、位置計測装置１００の絶対位置測位部１１０は、ＧＮＳＳレシーバ・アンテナ（ＧＮＳＳレシーバとＧＮＳＳアンテナの組）を複数台備える。移動基地局方式と同様にして、複数台のＧＮＳＳレシーバ・アンテナが搬送波位相測位を行うことで、絶対位置測位部１１０は、ＧＮＳＳアンテナ間の相対位置を計測することができる。例えば、ＧＮＳＳアンテナ１とＧＮＳＳアンテナ２があるとして、ＧＮＳＳアンテナ１の位置座標を（０，０，０）とした場合のＧＮＳＳアンテナ２の相対的な位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を計測できる。
　ＧＮＳＳアンテナ１とＧＮＳＳアンテナ２は車両（位置計測装置１００）に固定されているので、測位制御部１４０は、ＧＮＳＳアンテナ１からＧＮＳＳアンテナ２へのベクトルにより、車両（位置計測装置１００）の方位（進行方向）を求めることができる。
　変形例１における図５のＳ１０４の判定、Ｓ１０５の測位解の算出において、それぞれ閾値ＴＨ４、閾値ＴＨ６（閾値ＴＨ４＞閾値ＴＨ６）を用いることとする。Ｓ１０４において、測位制御部１４０は、絶対位置測位部１１０により測位された方位と、相対位置測位部１２０により測位された方位（変位の方向成分）とを比較し、差異（角度の差異）が閾値ＴＨ４を上回れば、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５における処理は前述したとおりの処理と同様であり、過去の方位の差異が閾値ＴＨ６以下である時刻に絶対位置測位部１１０により得られた位置座標に、相対位置測位部１２０により得られた相対変位を加えていくことで測位結果を得ることができる。
　Ｓ１０４の判定において、「差異（角度の差異）が閾値ＴＨ４を上回り、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が低下した」ことを条件としてもよい。
　また、絶対位置測位部１１０において衛星信号が受信できない、あるいは絶対位置測位部１１０の故障などの原因により、絶対位置測位部１１０から測位結果が出力できない場合には、Ｓ１０４の判定は直ちにＹｅｓとなる。
　変形例のＳ１０６の判定において、閾値ＴＨ５（閾値ＴＨ５≦閾値ＴＨ４）を用いることとする。Ｓ１０６において、測位制御部１４０は、絶対位置測位部１１０により測位された方位と、相対位置測位部１２０により測位された方位（変位の方向成分）とを比較し、差異（角度の差異）が閾値ＴＨ５以下であれば、Ｓ１０２に戻る。Ｓ１０６の判定がＮｏとなる場合、Ｓ１０５に戻る。
　Ｓ１０６の判定において、「差異（角度の差異）が閾値ＴＨ５以下であり、かつ、絶対位置測位部１１０の測位結果の信頼性が十分に高い」ことを条件としてもよい。
　また、Ｓ１０４、Ｓ１０６の判定においては変位の差異に基づく基本例と同様に、複数回の連続する変位計測期間で条件を満たした場合としてもよい。また、閾値ＴＨ４、ＴＨ５は両測位手段の切戻しに伴う動作不安定を避けるための保護バッファ値を設ける等の目的でそれぞれ、任意に設定することができる。
　なお、変位の差異による判断と方位の差異による判断の両方を行って、両方の判断結果のＡＮＤ又はＯＲで条件判断することとしてもよい。
　絶対位置測位部１１０（ＧＮＳＳ受信機等）による絶対位置測位結果は衛星信号の受信環境により変動するが、相対位置測位部１２０は衛星信号の受信環境への依存性が小さいため、相対位置測位部１２０による測定は、絶対位置測位部１１０の測定結果の有効性を評価する手段として有効である。
　つまり、移動体におけるＧＮＳＳによる絶対位置測位では周囲の建造物で発生する衛星信号の反射波・回折波（マルチパス）により、しばしば測位結果が不連続に変動する傾向があるのに対し、相対位置測位部１２０（ＩＭＵ等）による相対位置測位ではこのような外部環境の影響を受けにくい。また、衛星信号のドップラーシフトに基づく速度計測による相対変位測位においても同様に、周囲の建造物による反射波・回折波の影響は衛星信号による測位と比較して小さい。
　なお、測位制御部１４０において絶対位置測位部１１０による測位結果と相対位置測位部１２０による測位結果とを拡張カルマンフィルタ等によりカップリングすることとしてもよい。これにより、絶対測位から相対測位、あるいは、相対測位から絶対測位への切り替え時において、測位結果の不連続な変化をより低減して（スムージングして）出力することができる。また、測位制御部１４０において、過去の測位結果の出力値から現在時刻あるいは未来の時刻の測位の出力値を推定（予測）する機能を備えてもよい。
　（変形例２（構成の変形例））
　前述したように、搬送波位相測位演算をクラウド上で行ってもよい。図７はその場合のシステム構成例である。
　ネットワーク３００上に絶対位置測位装置２００が備えられる。この絶対位置測位装置２００は、例えば、クラウド上の仮想マシンで実装される。
　絶対位置測位装置２００は、絶対位置測位演算部２１０、観測データ受信部２２０、測位結果送信部２３０を備える。観測データ受信部２２０が、位置計測装置１００により衛星信号を観測して得られた観測データを受信する。絶対位置測位演算部２１０が当該観測データを用いて測位演算を実行する。測位結果送信部２３０は、得られた測位結果を位置計測装置１００に送信する。
　図７に示す位置計測装置１００は、図１の構成と比較して、絶対位置測位部１１０を備えずに、観測データ取得送信部１６０と測位結果受信部１７０を備える。観測データ取得送信部１６０は、衛星信号を観測して、観測データを絶対位置測位装置２００に送信する。測位結果受信部１７０は、絶対位置測位装置２００から測位結果を受信し、測位結果を測位制御部１４０に渡す。
　絶対位置測位に関する処理以外の処理内容は、これまでに説明した処理内容と同じである。絶対位置測位により得る変位に関しては、クラウド上の絶対位置測位装置２００が測定して、位置の測位結果とともに、位置計測装置１００に送信してもよいし、位置計測装置１００の測位制御部１４０が、絶対位置から変位を算出してもよい。また、クラウド上に備えられた絶対位置測位装置を「絶対位置測位部」と称してもよい。
　また、前述したように、測位制御部１４０がクラウド上に備えられてもよい。例えば、図７の構成において、測位制御部１４０が位置計測装置１００ではなく、絶対位置測位装置２００に備えられてもよいし、絶対位置測位演算を行う手段は位置計測装置１００に残し、測位制御部１４０のみをクラウド上に備えてもよい。
　（実施の形態の効果）
　以上説明したように、本実施の形態によれば、絶対位置測位手段と相対位置測位手段とを組み合わせた複合測位方式において、絶対位置測位手段から相対位置測位手段への切り替えに伴う測位精度の劣化を回避することができる。これにより、衛星信号の受信状態に依存せず、安定した絶対測位性能を実現することができる。
　（実施の形態のまとめ）
　本実施の形態において、少なくとも、下記の各項に記載された位置計測装置、位置計測方法、及びプログラムが提供される。
（第１項）
　移動体の測位を行う位置計測装置であって、
　絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する測位制御部
　を備える位置計測装置。
（第２項）
　前記第１測位結果は、予め定めた変位計測期間において前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の変位であり、前記第２測位結果は、前記変位計測期間において前記相対位置測位部により得られた前記移動体の変位である
　第１項に記載の位置計測装置。
（第３項）
　前記第１測位結果は、前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の方位であり、前記第２測位結果は、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の方位である
　第１項又は第２項に記載の位置計測装置。
（第４項）
　前記測位制御部は、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が、前記第１閾値よりも小さい第３閾値以下であった過去の時刻における前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標を用いて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の位置計測装置。
（第５項）
　前記測位制御部は、前記差異が前記第１閾値を超えた後において、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が、第２閾値以下であると判定した場合に、前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標を出力する
　第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の位置計測装置。
（第６項）
　移動体の測位を行う位置計測装置が実行する位置計測方法であって、
　絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する
　位置計測方法。
（第７項）
　コンピュータを、第１項ないし第５項のうちいずれか１項に記載の位置計測装置における測位制御部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　位置計測装置
１１０　絶対位置測位部
１２０　相対位置測位部
１３０　出力部
１４０　測位制御部
１５０　データ格納部
１６０　観測データ取得送信部
１７０　測位結果受信部
２００　絶対位置測位装置
２１０　絶対位置測位演算部
２２０　観測データ受信部
２３０　測位結果送信部
３００　ネットワーク
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (7)

  1. 　移動体の測位を行う位置計測装置であって、
    　絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する測位制御部
    　を備える位置計測装置。
  2. 　前記第１測位結果は、予め定めた変位計測期間において前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の変位であり、前記第２測位結果は、前記変位計測期間において前記相対位置測位部により得られた前記移動体の変位である
    　請求項１に記載の位置計測装置。
  3. 　前記第１測位結果は、前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の方位であり、前記第２測位結果は、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の方位である
    　請求項１又は２に記載の位置計測装置。
  4. 　前記測位制御部は、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が、前記第１閾値よりも小さい第３閾値以下であった過去の時刻における前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標を用いて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の位置計測装置。
  5. 　前記測位制御部は、前記差異が前記第１閾値を超えた後において、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が、第２閾値以下であると判定した場合に、前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標を出力する
    　請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の位置計測装置。
  6. 　移動体の測位を行う位置計測装置が実行する位置計測方法であって、
    　絶対位置測位部により得られた前記移動体の第１測位結果と、相対位置測位部により得られた前記移動体の第２測位結果とを比較し、前記第１測位結果と前記第２測位結果との間の差異が第１閾値を超えるか否かを判定し、前記差異が前記第１閾値を超える場合に、前記相対位置測位部により得られた前記移動体の相対位置と、前記差異が前記第１閾値を超えた時点よりも過去に前記絶対位置測位部により得られた前記移動体の位置座標とに基づいて、前記差異が前記第１閾値を超えた後の前記移動体の位置座標を算出する
    　位置計測方法。
  7. 　コンピュータを、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の位置計測装置における測位制御部として機能させるためのプログラム。
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