(57)【要約】【課題】より高精度に相対位置を測定することが可能な測位装置を提供すること。【解決手段】本開示は、移動体に搭載されたセンサの出力信号から、前記移動体の相対位置を得る処理部と、複数の無線局の出力信号から、前記移動体の絶対位置を得る受信機と、道路網および地物の三次元形状を表す三次元点群データを格納した記憶部と、を備えた測位装置であって、前記処理部は、前記三次元点群データを用いて、前記受信機の測位精度が高い前記道路網上の位置を補正位置として決定し、前記補正位置で前記受信機が測定した絶対位置を用いて、前記移動体の相対位置を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されたセンサの出力信号から、前記移動体の相対位置を得る処理部と、
複数の無線局の出力信号から、前記移動体の絶対位置を得る受信機と、
道路網および地物の三次元形状を表す三次元点群データを格納した記憶部と、を備え、
前記処理部は、前記三次元点群データを用いて、前記受信機の測位精度が高い前記道路網上の位置を補正位置として決定し、前記補正位置で前記受信機が測定した絶対位置を用いて、前記移動体の相対位置を補正する、
測位装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記移動体の移動開始前に、前記移動体の出発地から目的地に至る移動経路をさらに用いて、前記補正位置を決定する、
請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記移動体の移動開始後に、前記移動体の出発地から目的地に至る移動経路をさらに用いて、前記補正位置を決定する、
請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記複数の無線局は複数の人工衛星であって、
前記処理部は、前記三次元点群データに加えて前記複数の人工衛星の軌道要素に基づき、前記複数の人工衛星の見通し状況が良好な位置を前記補正位置として決定する、
請求項１に記載の測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自立航法により移動体の相対位置を得ると共に、電波航法により同移動体の絶対位置を得る測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の測位装置としては、例えば下記特許文献１に記載の車両用現在位置検出装置がある。この車両用現在位置検出装置は、トンネル通過後に、自立航法により得られた移動体の相対位置を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１００４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トンネル通過後に限り補正を行うだけでは、自立航法により得られる相対位置の精度を高めることが難しい。
【０００５】
そこで、本開示は、より高精度に相対位置を測定することが可能な測位装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、移動体に搭載されたセンサの出力信号から、前記移動体の相対位置を得る処理部と、複数の無線局の出力信号から、前記移動体の絶対位置を得る受信機と、道路網および地物の三次元形状を表す三次元点群データを格納した記憶部と、を備え、前記処理部は、前記三次元点群データを用いて、前記受信機の測位精度が高い前記道路網上の位置を補正位置として決定し、前記補正位置で前記受信機が測定した絶対位置を用いて、前記移動体の相対位置を補正する、測位装置に向けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、より高精度に相対位置を測定することが可能な測位装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態に係る測位装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の測位装置における処理の手順を示すフロー図
【図３】図２の補正位置の決定処理の詳細な処理手順を示すフロー図
【図４】変形例に係る測位装置の処理の手順を示すフロー図
【図５】図４の補正位置の決定処理の詳細な処理手順を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、上記図面を参照して、本開示の一実施形態に係る測位装置を詳説する。
【００１０】
＜１．定義＞
下表１は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。
【００１１】
【表１】
2018091632.tif 000003
【００１２】
＜２．測位装置の構成＞
図１において、測位装置Ａは、例えば車両のような移動体に搭載され、大略的に、操作入力器１と、センサ群３と、受信機５と、記憶装置７と、処理部９と、を備えている。
【００１３】
操作入力器１は、例えばタッチパネルである。移動体が車両の場合、搭乗者等が少なくとも移動体の目的地を、操作入力器１を操作して設定する。なお、搭乗者等は、操作入力器１を操作して移動体の出発地を設定しても構わない。
【００１４】
センサ群３は、例えば、方位センサおよび速度センサを含む。方位センサは、移動体の進行方向を示す信号を出力する。速度センサは、移動体の移動速度を示す信号を出力する。なお、センサ群３は、速度センサの代わりに加速度センサや外界センサ（典型的にはステレオカメラ）を含んでいても良いし、方位センサの代わりに角加速度センサを含んでいても良い。
【００１５】
受信機５は、典型的にはＧＰＳ受信機であって、測位システム（本開示の場合ＧＰＳ）に備わる複数の無線局の一例としての複数の人工衛星からの受信信号から、移動体の現在の絶対位置を示す情報を出力する。この絶対位置は、予め定められた測地系の値で示される。
【００１６】
記憶装置７は、所謂ＡＤＡＳ地図データを含む。ＡＤＡＳ地図データは、少なくとも、道路網を構成する各道路の延長および形状等を表す三次元点群データに基づき作成される。この「延長」とは、例えば、日本の道路法上の規定に基づく道路の長さを意味する。ＡＤＡＳ地図データはさらに、地上にある全ての物の形状等を示す三次元点群データを含む。上記三次元点群データは、専用の測量車両に搭載された外界センサ（例えば、赤外線レーザスキャナ）やロケータ（例えば、ＧＰＳ）を用いて作製される。
【００１７】
ＡＤＡＳ地図データでは、各道路が、リンクおよびノードを用いて表されている。ノードは、典型的には、道路における特徴点に設けられており、対象となる特徴点の絶対位置を示す情報を含んでいる。なお、本開示では、説明の便宜上、この絶対位置もまた、上記測地系での値とする。また、特徴点は、道路における屈曲点や交差点である。リンクは、隣り合う二個のノードを繋ぐ道路または車線に割り当てられ、対象となる二個のノード間の距離や移動時間を示す情報を含んでいる。
【００１８】
なお、通常、ＡＤＡＳ地図データでは、道路だけでなく、道路を構成する車線毎にリンクおよびノードが設けられる。しかし、この点に関しては、本開示では関心が無いので、その詳細な説明を控える。
【００１９】
処理部９は、例えば、基板上に実装された各種コネクタ、通信インタフェイス、マイコン、メインメモリおよびプログラムメモリを含む。各種コネクタまたは通信インタフェイスには、上記センサ群３を構成するセンサや受信機５が接続される。マイコンは、プログラムメモリに格納されたプログラムをメインメモリにアクセスして、各種コネクタ等からの入力情報や入力信号を処理して、上記ＡＤＡＳ地図データが表す道路網における移動体の現在位置を導出する。
【００２０】
＜３．測位装置の処理手順＞
以下、図１〜図３を参照して、処理部９の処理手順について説明する。
処理部９において、マイコンは、プログラムの実行を開始すると、移動体の出発地および目的地を取得する（図２のステップＳ００１）。
【００２１】
目的地は、搭乗者等が操作入力器１を操作することで入力される。また、出発地も、搭乗者等が操作入力器１を操作することで入力されることがある。この場合、マイコンは、操作入力器１から出発地および目的地の双方を各種コネクタ等から取得する。
【００２２】
出発地は他にも移動体の現在位置とすることも出来る。この場合、処理部９は、出発地としての現在位置を受信機５から各種コネクタ等を介して取得する。処理部９は、操作入力器１から目的地を取得し、受信機５から出発地を取得することになる。
【００２３】
ステップＳ００１の次に、処理部９において、マイコンは、記憶装置７に格納されたＡＤＡＳ地図データを用いて、取得した出発地から取得した目的地に至る経路を導出する。より具体的には、マイコンは、出発地から目的地に至る経路をノードおよびリンクで表した経路データを取得する（ステップＳ００３）。
【００２４】
次に、処理部９において、マイコンは、補正位置の決定処理を行う（ステップＳ００５）。以下、図３を参照して、ステップＳ００５における処理を詳細に説明する。
【００２５】
マイコンは、補正位置の候補（以下、候補位置という）を、まず、ステップＳ００１で得た出発地に設定する（図３のステップＳ１０１）。
【００２６】
次に、マイコンは、ステップＳ００３で得られた経路データ上で、候補位置を予め定められた距離Ｎだけ進めて、現在の候補位置を更新する（ステップＳ１０３）。ここで、距離Ｎは、本測位装置Ａの設計開発段階に適宜適切に定められる。なお、距離Ｎに代えて、所定リンク数または所定ノード数だけ現在の候補位置を進めても構わない。
【００２７】
次に、マイコンは、前回決定した補正位置から現在の候補位置までの距離が予め定められた距離閾値ＮＴ以上となったか否かを判断する（ステップＳ１０５）。なお、図３の処理の実行開始後、最初に実行されるステップＳ１０５では、「前回決定した補正位置」は存在しないので、例えば、出発地を「前回決定した補正位置」と擬制すれば良い。
【００２８】
ステップＳ１０５でＹＥＳと判断した場合、マイコンは、現在の候補位置の周辺に存在する地物の三次元点群データ（以下、周辺地物の三次元点群データという）を記憶装置７から読み出す（ステップＳ１０７）。
【００２９】
次に、マイコンは、現在の候補位置に到達する時刻（以下、到達時刻という）を取得する（ステップＳ１０９）。この到達時刻は、現在時刻に、出発地から現在の候補位置までの移動時間を加算することで得られる。この移動時間は、経路データにおける出発地および現在の候補位置の間に介在する各リンクの移動時間を加算すれば得られる。
【００３０】
次に、マイコンは、到達時刻での各人工衛星の絶対位置（以下、単に、衛星位置という）を取得する（ステップＳ１１１）。各人工衛星の軌道要素は、例えばＧＰＳであれば、受信機５の受信信号にアルマナックデータやエフェメリスデータとして含まれている。マイコンは、受信機５からの入力信号に含まれるこれらデータに基づき、到達時刻における衛星位置を取得する。
【００３１】
次に、マイコンは、周辺地物の三次元点群データと衛星位置とを用いて、到達時刻に現在の候補位置において可視衛星が何個あるかを測定する（ステップＳ１１３）。可視衛星とは、周囲の地物により遮られる事無く、現在の候補位置から見通せる範囲内に存在する人工衛星である。ステップＳ１１３の処理は既存技術を用いて実現可能である。
【００３２】
次に、マイコンは、測定により得られた可視衛星数が予め定められた衛星数閾値ＴＲ以上か否かを判断する（ステップＳ１１５）。衛星数閾値ＴＲは３以上の値に選ばれることが好ましい。
【００３３】
マイコンは、ステップＳ１１５でＹＥＳと判断した場合、現在の候補位置を補正位置としてメインメモリ等に保持する（ステップＳ１１７）。
【００３４】
次に、マイコンは、現在の候補位置が目的地に到達したか否かを判断し（ステップＳ１１９）、ＹＥＳと判断した場合、図３の処理を抜けて、図２のステップＳ００７を行う。
【００３５】
それに対し、ステップＳ１０５，Ｓ１１５,Ｓ１１９でＮＯと判断した場合、マイコンは、ステップＳ１０３を再度実行する。
【００３６】
再度図２を参照する。移動体が目的地に向かって経路に沿って移動し始めると（ステップＳ００７）、マイコンは、移動体の現在位置を求める（ステップＳ００９）。
【００３７】
ステップＳ００９では、マイコンは、受信機５からの受信信号から導出された絶対位置を、ステップＳ００９で求める移動体の現在位置とする。しかし、受信機５の受信状況が悪い場合、マイコンは、センサ群３の出力信号から導出された相対位置を、ステップＳ００９で求める移動体の現在位置とする。ここで、相対位置は、典型的には、基準位置（例えば前回求めた現在位置）に対し、どの進行方向にどれだけ移動したかを示す。このような相対位置には、周知のように誤差が重畳され易い。
【００３８】
次に、マイコンは、マップマッチングを行って、上記手法で取得した移動体の現在位置を、ＡＤＡＳ地図データが表す道路網上に合わせ込んで、道路網上の現在位置を取得する（ステップＳ０１１）。
【００３９】
次に、マイコンは、ステップＳ０１１で得た移動体の現在位置が目的地に実質的に一致したか否かを判断する（ステップＳ０１３）。
【００４０】
ステップＳ０１３でＹＥＳと判断すると、マイコンは、図２の処理を終了するが、ＮＯと判断すると、マイコンは、ステップＳ０１１で得た移動体の現在位置がメモリに保持された補正位置に実質的に一致したか否かを判断する（ステップＳ０１５）。
【００４１】
マイコンは、ステップＳ０１５でＹＥＳと判断した場合、センサ群３の補正処理を行う（ステップＳ０１７）。具体的には、マイコンは、相対位置の導出する受信機５からの受信信号から絶対位置を導出し、導出した絶対位置を、次回に導出すべき相対位置の基準位置とする。
【００４２】
マイコンは、ステップＳ０１５でＮＯと判断した場合、または、ステップＳ０１７の次に、ステップＳ００９を再び行う。
【００４３】
＜４．効果＞
以上説明した通り、本測位装置Ａの処理部９は、移動体の走行前に求めた経路上において、設定した候補地点への到達時刻を求め、その到達時刻で候補地点における受信機５の受信状況が良好であれば、その候補地点を補正位置として記憶する（図３のステップＳ１１７）。移動体が実際に経路に沿って走行し始めた後、処理部９は、補正位置に到達すると、自立航法により次回に求めるべき相対位置の基準位置を、受信機５の出力信号から得られた高精度な絶対位置に置換する等して補正する。このように、本測位装置Ａによれば、基準位置の補正に適切な時刻（即ち到達時刻）および位置（即ち補正位置）にて補正を行え、それによって、基準位置の精度が向上するため、自立航法により求められる相対位置の精度も向上する。
【００４４】
＜５．付記＞
上記では、測位システムとしてはＧＰＳを例示した。しかし、これに限らず、測位システムはＧＬＯＮＡＳＳやセルラー電話システムであっても良い。
【００４５】
また、本開示の自立航法で求めた高精度な相対位置は、目的地に到達したか否かを判定するために使用されていた。しかし、これに限らず、本開示の相対位置は、自立航法および電波航法等から得られる複数の移動体の現在位置を統合する際の重み付け変更に使用されても良い。
【００４６】
また、電波航法による絶対位置が自立航法による相対位置よりもはるかに高精度な場合には、本開示で求められる相対位置が高精度になるため、自動運転車両の速度を上げるようにしても良い。
【００４７】
＜６．変形例＞
また、上記では、測位装置Ａにおいて、補正位置の決定処理は、移動体が実際に走行する前に実施されていた（図２のステップＳ００５を参照）。しかし、これに限らず、図４，図５を参照して説明するように、測位装置Ａにおいて、補正位置の決定処理は移動体の実際の走行後に実行されても良い。
【００４８】
まず、図４は、本変形例に係る測位装置Ａにおけるマイコンの処理手順を示すフロー図である。図４は、図２と比較すると、（１）ステップＳ００５がステップＳ０１１の後に実行される点と、（２）ステップＳ０１７の実行後およびステップＳ０１５でＮＯと判断した場合、ステップＳ００５が行われる点とで相違する。それ以外に、両フロー図の間に相違点は無いので、図４において、図２のステップに相当するものには同一ステップ番号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４９】
また、図５は、図４のステップＳ００５の詳細な処理手順を示すフロー図である。図５は、図３と比較すると、ステップＳ１０１がステップＳ２０１に代わる点と、ステップＳ１１９が行われない点とで相違する。それ以外に、両フロー図の間に相違点は無いので、図５において、図３のステップに相当するものには同一ステップ番号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００５０】
ステップＳ２０１において、マイコンは、候補位置を、まず、ステップＳ０１１で求めた現在位置に設定し（図５のステップＳ２０１）、その後、ステップＳ１０３以降を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示に係る測位装置は、より高精度に相対位置を測定することが可能であり、ナビゲーション装置や自動運転車両等に好適である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ  測位装置
３  センサ群
５  受信機
７  記憶装置
９  処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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