(57)【要約】【課題】ＧＮＳＳ受信機と外界センサとを用いることで、様々な環境において高精度に速度を算出する。【解決手段】速度算出装置は、信号を受信可能な衛星を検出するとともに、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する。そして、速度算出装置は、信号を受信可能な衛星から遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて移動体の速度を算出する。【選択図】図１０
2019132713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受信可能な衛星を検出する検出手段と、
地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段と、
前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段と、
を備える速度算出装置。
【請求項２】
前記速度算出手段は、前記信号を受信する受信機に対する前記衛星の仰角、及び、前記衛星の方向に存在する地物と前記検出装置との距離に基づき、前記遮蔽されている衛星を特定することを特徴とする請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項３】
前記検出装置は、２次元走査により前記地物を検出し、
前記速度算出手段は、地図情報から取得した前記地物の高さを用いて、前記衛星が前記地物により遮蔽されているか否かを検出する請求項２に記載の速度算出装置。
【請求項４】
前記検出装置は、３次元走査により前記地物を検出し、
前記速度算出手段は、前記検出装置が地物の最上部を検出した際の走査方向の仰角と、前記衛星の仰角とを用いて、前記衛星が前記地物により遮蔽されているか否かを判定する請求項２に記載の速度算出装置。
【請求項５】
地物を検出する検出装置の出力に基づいて、移動体の速度を算出する第１算出手段を備え、
前記速度算出手段は、前記正常に信号を受信した衛星の数に基づいて、前記衛星からの信号に基づいて算出した速度と、前記第１算出手段が算出した速度を重み付けし、前記移動体の速度を算出する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の速度算出装置。
【請求項６】
前記速度算出手段は、前記正常に信号を受信可能な衛星の数が多いほど、前記衛星からの信号に基づいて算出した速度の重みを大きくすることを特徴とする請求項５記載の速度算出装置。
【請求項７】
速度算出装置により実行される速度算出方法であって、
信号を受信可能な衛星を検出する検出工程と、
地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定工程と、
前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出工程と、
を備える速度算出方法。
【請求項８】
コンピュータを備える速度算出装置により実行されるプログラムであって、
信号を受信可能な衛星を検出する検出手段、
地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段、
前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段、
として前記コンピュータを機能させるプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の速度を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーション装置を搭載した車両では、車速センサやＧＮＳＳ（ＧＰＳ）受信機などを用いて車両の速度を検出している。ＧＮＳＳ受信機を用いた速度検出方法は、ドップラーシフトもしくは位置の差分を算出することで速度を求めている。
【０００３】
また、近年では、ライダ（ＬｉＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）などの外界センサを用いて車両の速度を検出する方法が提案されている。外界センサを用いた速度算出方法は、外界センサにより認識した同一対象物に対する距離変化により速度を算出している。外界センサを用いた速度算出方法の一例が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１７／１０９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧＮＳＳ受信機を用いた速度検出方法は、観測した値を用いて速度を算出するため、車両の環境や挙動によって精度が低下する。具体的には、衛星からの電波の受信状況が悪い場合や、車両の加減速が大きい場合（特に低速度域において）には観測した値の精度の低下に伴い、速度の検出精度が低下する。この点を改善するために、慣性航法装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）と組み合わせることで実際の加減速などのダイナミクスの補正を行うようなシステムも提案されているが、実際の測位環境が悪い場合に応じた補正などは行えていなかった。一方、外界センサを用いた速度算出方法では、車両の周辺に対象物が存在しない場合には、速度算出自体が行えていなかった。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、ＧＮＳＳ受信機と外界センサとを用いることで、様々な環境において高精度に速度を算出することが可能な速度算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、速度算出装置であって、信号を受信可能な衛星を検出する検出手段と、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段と、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段と、を備える。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、速度算出装置により実行される速度算出方法であって、信号を受信可能な衛星を検出する検出工程と、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定工程と、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出工程と、を備える。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、コンピュータを備える速度算出装置により実行されるプログラムであって、信号を受信可能な衛星を検出する検出手段、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段、として前記コンピュータを機能させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る速度算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ライダによる速度の算出方法を説明する図である。
【図３】速度算出処理のフローチャートである。
【図４】第１実施例による精度判定処理のフローチャートである。
【図５】地物により電波が遮られる衛星を検出する方法を説明する図である。
【図６】第２実施例による精度判定処理のフローチャートである。
【図７】第１及び第２実施例を組み合わせた場合の精度判定処理のフローチャートである。
【図８】第３実施例による精度判定処理のフローチャートである。
【図９】第４実施例による精度判定処理のフローチャートである。
【図１０】変形例１に係る速度算出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１つの好適な実施形態では、速度算出装置は、信号を受信可能な衛星を検出する検出手段と、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段と、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段と、を備える。
【００１２】
上記の速度算出装置は、信号を受信可能な衛星を検出するとともに、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する。そして、速度算出装置は、信号を受信可能な衛星から遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて移動体の速度を算出する。これにより、衛星からの信号に基づいて、移動体の速度を高精度で算出することができる。
【００１３】
上記の速度算出装置の一態様では、前記速度算出手段は、前記信号を受信する受信機に対する前記衛星の仰角、及び、前記衛星の方向に存在する地物と前記検出装置との距離に基づき、前記遮蔽されている衛星を特定する。この態様では、受信機と衛星との位置関係、及び、地物と検出装置との位置関係に基づいて、遮蔽されている衛星が検出される。
【００１４】
この場合の好適な例では、前記検出装置は、２次元走査により前記地物を検出し、前記速度算出手段は、地図情報から取得した前記地物の高さを用いて、前記衛星が前記地物により遮蔽されているか否かを検出する。また、他の好適な例では、前記検出装置は、３次元走査により前記地物を検出し、前記速度算出手段は、前記検出装置が地物の最上部を検出した際の走査方向の仰角と、前記衛星の仰角とを用いて、前記衛星が前記地物により遮蔽されているか否かを判定する。
【００１５】
上記の速度算出装置の他の一態様は、地物を検出する検出装置の出力に基づいて、移動体の速度を算出する第１算出手段を備え、前記速度算出手段は、前記正常に信号を受信した衛星の数に基づいて、前記衛星からの信号に基づいて算出した速度と、前記第１算出手段が算出した速度を重み付けし、前記移動体の速度を算出する。この態様では、衛星からの信号に基づいて算出された速度と、検出装置の出力に基づいて算出された速度との重み付け加算により、移動体の速度が算出される。この場合、好適には、前記速度算出手段は、前記正常に信号を受信可能な衛星の数が多いほど、前記衛星からの信号に基づいて算出した速度の重みを大きくする。
【００１６】
本発明の他の好適な実施形態では、速度算出装置により実行される速度算出方法は、信号を受信可能な衛星を検出する検出工程と、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定工程と、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出工程と、を備える。この方法によっても、衛星からの信号に基づいて、移動体の速度を高精度で算出することができる。
【００１７】
本発明の他の好適な実施形態では、コンピュータを備える速度算出装置により実行されるプログラムは、信号を受信可能な衛星を検出する検出手段、地物を検出する検出装置を用いて、地物により遮蔽される衛星を特定する特定手段、前記信号を受信可能な衛星から前記遮蔽される衛星を除外して、正常に信号を受信可能な衛星を特定し、前記正常に信号を受信可能な衛星からの信号に基づいて、前記移動体の速度を算出する速度算出手段、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することより、上記の速度算出装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。
【実施例】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
［速度算出装置の構成］
図１は、本発明の実施例に係る速度算出装置の構成を示す。速度算出装置１は、車両などの移動体に搭載され、その速度を算出する。図示のように、速度算出装置１には、ＧＮＳＳ受信機２、ライダ３及び速度センサ４が接続される。
【００１９】
ＧＮＳＳ受信機２は、複数の衛星からの電波を受信して現在位置を測位する装置であり、アンテナ２１と、ＧＮＳＳデータ取得部２２と、測位演算部２３とを備える。アンテナ２１は、複数の衛星からの電波を受信し、受信信号をＧＮＳＳデータ取得部２２へ供給する。ＧＮＳＳデータ取得部２２は、衛星からの電波に基づいてＧＮＳＳデータＤＧを取得し、測位演算部２３及び速度算出装置１へ供給する。ＧＮＳＳデータＤＧは、電波を受信した各衛星との距離や各衛星の位置などを含むデータである。測位演算部２３は、複数の衛星からのＧＮＳＳデータＤＧに基づいて車両の現在位置を算出し、速度算出装置１へ供給する。
【００２０】
ライダ３は、車両に搭載され、所定角度範囲にわたり出射光を走査するとともに、その出射光が対象物により反射されて得られる反射光を受信し、反射光に基づいて対象物を示す点群データであるライダデータＤＬを速度算出装置１へ供給する。本実施例においては、ライダ３は、２次元（２Ｄ）ライダであっても３次元（３Ｄ）ライダであってもよい。なお、２Ｄライダは出射光を水平面内で走査する装置であり、３Ｄライダは出射光の仰角を変化させつつ出射光を走査する装置である。
【００２１】
速度センサ４は、例えば車速センサ、加速度センサなどであり、センサデータＤＳを速度算出装置１へ供給する。
【００２２】
速度算出装置１は、ＧＮＳＳ受信機２からのＧＮＳＳデータＤＧと、ライダ３からのライダデータＤＬと、速度センサ４からのセンサデータＤＳとに基づいて、速度算出装置１が搭載された車両の速度を示す速度Ｖを出力する。具体的に、速度算出装置１は、速度算出部１１と、地物特定部１２と、速度算出部１３、１４と、地図データベース（以下、「データベース」を「ＤＢ」と記す。）１５と、車両情報ＤＢ１６と、状況判定部１７と、速度決定部１８とを備える。
【００２３】
速度算出部１１は、ＧＮＳＳ受信機２の測位演算部２３により生成された位置データに基づいて、車両の速度を算出する。具体的には、速度算出部１１は、位置データが示す車両の現在位置の単位時間当りの移動量を速度として算出する。ＧＮＳＳ受信機２の出力に基づいて速度算出部１１が生成した速度を「ＧＮＳＳ速度ＶＧ」と呼ぶ。速度算出部１１は、ＧＮＳＳ速度ＶＧを速度決定部１８へ供給する。
【００２４】
地物特定部１２は、地物の点群データであるライダデータＤＬに基づいて地物を特定し、地物の有無、地物までの距離、地物の角度（方位角、仰角）などを含む地物特定データＤＧＯを算出して速度算出部１３及び状況判定部１７に供給する。なお、地物の特定は、地物の種類ごとに予め用意され、その地物の形状、サイズなどを示す形状パターンを用いて行われる。
【００２５】
速度算出部１３は、地物特定データＤＧＯに基づいて、車両１の速度を算出する。ライダ３からのライダデータＤＬに基づいて速度算出部１３が算出した速度を「ライダ速度ＶＬ」と呼ぶ。速度算出部１３は、ライダ速度ＶＬを速度決定部１８に供給する。
【００２６】
ここで、速度算出部１３によるライダ速度ＶＬの算出方法の一例について説明する。図２は、ライダ速度ＶＬの算出方法を説明する図である。いま、走行中の車両に搭載されたライダが時刻Ｔ１と時刻Ｔ２のそれぞれにおいて２つの地物Ａ、地物Ｂを検出したものとする。この場合、時刻Ｔ１における車両から地物Ｂまでの距離をＬＢとし、時刻Ｔ１における車両から地物を見た方位角をφＢとし、時刻Ｔ２における車両から地物Ｂまでの距離をＬＢ’とし、時刻Ｔ２における車両から地物を見た方位角をφＢ’とし、角度αをα＝φＢ’−φＢと定義すると、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの車両の移動距離ΔＤは、以下の式により与えられる。
【００２７】
【数１】
2019132713.tif 000003
【００２８】
よって、ライダ速度ＶＬは、
ＶＬ＝ΔＤ／（Ｔ２−Ｔ１）              （１）
と得られる。なお、この速度算出方法は特許文献１に詳しく記載されている。
【００２９】
速度算出部１４は、速度センサ４から供給されるセンサデータＤＳに基づいて車両の速度を算出する。速度センサ４からのセンサデータＤＳに基づいて速度算出部１４が算出した速度を「センサ速度ＶＳ」と呼ぶ。速度算出部１４は、センサ速度ＶＳを速度決定部１８へ供給する。
【００３０】
地図ＤＢ１５には、地図データが記憶されている。地図データは、建物などの地物の形状や高さなどを示す地物データを含んでいる。車両情報ＤＢ１６には、速度算出装置１が搭載されている車両に関するデータが記憶されている。特に、車両情報ＤＢ１６には、車両に搭載されたＧＮＳＳ受信機２のアンテナ２１の地面からの高さであるアンテナ高さが記憶されている。
【００３１】
状況判定部１７は、車両が置かれている環境、車両の走行状態など（以下、「車両状況」と呼ぶ。）を検出する。具体的には、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ受信機２による衛星からの電波の受信状況、ライダ３による車両周辺の地物の検出状況、車両の加減速状況、車両の周辺の天候状況などを車両状況として判定し、その判定結果を示す制御情報Ｃ１を速度決定部１８へ供給する。
【００３２】
速度決定部１８は、速度算出部１１から供給されるＧＮＳＳ速度ＶＧ、速度算出部１３から供給されるライダ速度ＶＬ、及び、速度算出部１４から供給されるセンサ速度ＶＳに基づいて、最も精度が高い速度を算出し、最終的な速度Ｖとして出力する。その際、速度決定部１８は、状況判定部１７から供給される車両状況の判定結果に基づいて速度Ｖを決定する。具体的には、速度決定部１８は、車両状況に応じて、ＧＮＳＳ速度ＶＧ、ライダ速度ＶＬ、センサ速度ＶＳのいずれかを速度Ｖと決定したり、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬを重み付け加算して速度Ｖを算出したりする。
【００３３】
上記の構成において、ＧＮＳＳ受信機２は本発明の検出手段の一例であり、ライダ３は本発明の検出装置の一例であり、状況判定部１７は本発明の特定手段の一例であり、速度算出部１１は本発明の速度算出手段の一例である。
【００３４】
［速度算出方法］
次に、速度算出部１８による速度Ｖの算出方法について説明する。図３は、速度Ｖを算出する速度算出処理のフローチャートである。この処理は、主として図１に示す状況判定部１７及び速度決定部１８により実行される。なお、実際には、この処理はＣＰＵ等のコンピュータが予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３５】
まず、状況判定部１７は、ＧＮＳＳによる速度算出が有効か否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ受信機２から供給されるＧＮＳＳデータＤＧに基づいて複数の衛星からの電波の受信状況を判定し、所定レベル以上の強度で電波を受信できている衛星が所定数以上ある場合にＧＮＳＳによる速度算出が有効であると判定する。この場合の「所定数」は、衛星の位置に基づいて車両の位置を測位するために最低限必要な衛星の数とし、予め実験などにより求めておくことができる。
【００３６】
ＧＮＳＳによる速度算出が有効でない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、状況判定部１７は、ライダによる速度算出が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、状況判定部１７は、ライダ３から供給されるライダデータＤＬに基づいて、速度の算出に必要な数の地物が検出されているか否かを判定し、検出されている場合に、ライダによる速度算出が有効であると判定する。
【００３７】
ライダによる速度算出が有効でない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、状況判定部１７は、速度センサ４の出力に基づいて算出されるセンサ速度ＶＳを使用することを速度決定部１８に通知し、速度決定部１８はセンサ速度ＶＳを速度Ｖとして出力する（ステップＳ１２）。
【００３８】
一方、ライダによる速度検出が有効である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、状況判定部１７は、ライダ３の出力に基づいて算出されるライダ速度ＶＬを使用することを指示する制御信号Ｃ１を速度決定部１８に供給し、速度決定部１８はライダ速度ＶＬを速度Ｖとして出力する（ステップＳ１３）。
【００３９】
ステップＳ１０において、ＧＮＳＳによる速度算出が有効と判定された場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、状況判定部１７は、ライダによる速度算出が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ライダによる速度算出が有効でない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ受信機２の出力に基づいて算出されるＧＮＳＳ速度ＶＧを使用すること指示する制御信号Ｃ１を速度決定部１８に供給し、速度決定部１８はＧＮＳＳ速度ＶＧを速度Ｖとして出力する（ステップＳ１５）。
【００４０】
一方、ライダによる速度算出が有効な場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの両方が得られていることになる。この場合、速度決定部１８は、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬを重み付け加算して速度Ｖを算出する。ＧＮＳＳ速度ＶＧの重みをｗＧとし、ライダ速度ＶＬの重みをｗＬとすると、速度決定部１８は、例えば以下の式により速度Ｖを決定する。
Ｖ＝ｗＧ・ＶＧ＋ｗＬ・ＶＬ            （２）
但し、ｗＧ＋ｗＬ＝１
この際、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬのどちらが高精度であるかを判定し、その結果に応じて上記の重みｗＧ、ｗＬを設定する。
【００４１】
具体的には、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬのどちらが高精度であるかを判定する精度判定処理を行う（ステップＳ１６）。なお、精度判定にはいくつかの実施例があり、それらについては後述する。精度判定処理によりＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定された場合、状況判定部１７はＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧをライダ速度ＶＬの重みｗＬよりも大きくする（ステップＳ１７）。一方、精度判定処理によりライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定された場合、状況判定部１７はライダ速度ＶＬの重みｗＬをＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧよりも大きくする（ステップＳ１８）。
【００４２】
そして、速度決定部１８は、ステップＳ１７又はＳ１８で設定された重みｗＧ、ｗＬを用いて、上記の式（２）により速度Ｖを計算して出力する（ステップＳ１９）。このように、ＧＮＳＳによる速度算出とライダによる速度算出が有効であるか否か、及び、ＧＮＳＳ速度とライダ速度のどちらが高精度であるかを考慮して速度Ｖを算出することにより、様々な状況において可能な限り高精度で速度を算出することが可能となる。
【００４３】
［精度判定処理］
次に、図３のステップＳ１６で実行される精度判定処理のいくつかの実施例について説明する。
（第１実施例）
第１実施例では、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ受信機２が正常に信号を受信した衛星数に基づいて精度判定を行う。図４は、第１実施例による精度判定処理のフローチャートである。まず、状況判定部１７は、地物特定部１２から地物特定データＤＧＯを取得する（ステップＳ２１）。次に、状況判定部１７は、電波を受信中の複数の衛星のうち、直接波を受信できない衛星数、即ち、障害物により電波が遮られる衛星数をカウントする（ステップＳ２２）。ここで、「電波を受信中の衛星」とは、ＧＮＳＳ受信機２による測位に必要な強度レベルで電波を受信している衛星を意味する。
【００４４】
ステップＳ２２の処理について、図５を参照して詳しく説明する。図５（Ａ）は、車両に搭載されているライダ３が２Ｄライダである場合に、障害物により電波が遮られる衛星（以下、「遮蔽される衛星」とも呼ぶ。）の数をカウントする方法を説明する図である。なお、図５（Ａ）は、車両７から所定の方位角方向を見た状態を示す。状況判定部１７は、電波を受信中の１つの衛星を選択し、ＧＮＳＳデータＤＧを取得する。そして、状況判定部１７は、ＧＮＳＳデータＤＧに含まれる衛星の位置と、車両７の位置とに基づいて、その衛星の仰角θを算出する。また、状況判定部１７は、車両情報ＤＢ１６から、車両７に搭載されているアンテナ２１の高さｈ０を取得する。また、状況判定部１７は、衛星の方向に存在する建物の高さｈを地図ＤＢ１５から取得する。さらに、状況判定部１７は、ステップＳ２１で取得した地物特定データＤＧＯから、その建物までの距離Ｌを取得する。なお、説明の便宜上、２Ｄライダの高さはアンテナの高さｈ０と同一であるものとする。
【００４５】
ここで、車両７に搭載されたアンテナ２１から衛星を見た方向（破線３１）が建物とぶつかる高さＨ、即ち、アンテナ２１と衛星とを結ぶ破線３１が建物の位置において地面に対する垂線と交わる点の高さＨ（以下、「建物位置における衛星方向の高さＨ」と呼ぶ。）は、
Ｈ＝Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ０            （３）
で与えられる。よって、状況判定部１７は、建物位置における衛星方向の高さＨが、地図ＤＢ１５から取得した実際の建物の高さｈより低い場合には、その衛星は遮蔽される衛星であると判定する。状況判定部１７は、電波を受信中の全ての衛星についてこの処理を行い、遮蔽される衛星数を算出する。
【００４６】
図５（Ｂ）は、車両に搭載されているライダ３が３Ｄライダである場合に、遮蔽される衛星数をカウントする方法を説明する図である。なお、図５（Ｂ）は、車両７と建物と衛星を含む３次元空間を模式的に示す。状況判定部１７は、電波を受信中の１つの衛星を選択し、ＧＮＳＳデータＤＧを用いてその衛星の仰角θを算出する。また、状況判定部１７は、車両情報ＤＢ１６から、車両７に搭載されているアンテナ２１の高さｈ０を取得する。なお、説明の便宜上、３Ｄライダの高さはアンテナの高さｈ０と同一であるものとする。
【００４７】
そして、状況判定部１７は、ステップＳ２１で取得した地物特定データＧＤＯに基づいて、アンテナ２１の位置からその衛星を見た方向、即ち仰角θの方向（破線３２）に建物が存在するか否かを判定し、建物が存在する場合に、その衛星を遮蔽される衛星であると判定する。例えば、状況判定部１７は、３Ｄライダにより建物の最上部を検出した際の走査方向の仰角が、衛星の仰角θより大きい場合に、その建物により衛星が遮蔽されると判定する。状況判定部１７は、電波を受信中の全ての衛星についてこの処理を行い、遮蔽される衛星数を算出する。
【００４８】
こうして遮蔽される衛星数が得られると、状況判定部１７は、受信中の全衛星数から遮蔽される衛星数を減算して得られる衛星数、即ち、正常に電波を受信できる衛星数（以下、「正常受信衛星数」とも呼ぶ。）が、受信中の全衛星数に対して一定割合以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。この一定割合は、要求精度を実現するために必要な正常受信衛星数の割合であり、実験などに基づいて予め決定される。
【００４９】
そして、状況判定部１７は、正常受信衛星数が受信中の全衛星数の一定割合以上である場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定する（ステップＳ２４）。一方、状況判定部１７は、正常受信衛星数が受信中の全衛星数の一定割合未満である場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ２５）。こうして、精度判定処理は終了する。
【００５０】
なお、この場合、状況判定部１７は、正常受信衛星数の割合が大きいほどステップＳ１７においてＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧを大きくし、正常受信衛星数の割合が小さいほどステップＳ１８においてライダ速度ＶＬの重みｗＬを大きくすることが好ましい。
【００５１】
このように、第１実施例の精度判定方法によれば、正常に電波を受信できる衛星数に基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧの精度を評価して重みｗＧを決定するので、建物などにより衛星が遮蔽される状況などにおいても速度Ｖを高精度で算出することが可能となる。
【００５２】
なお、上記の例では、状況判定部１７は、ステップＳ２３で正常受信衛星数が受信中の全衛星数に対して一定割合以上であるか否かを判定しているが、その代わりに、遮蔽される衛星数が受信中の全衛星数に対して一定割合以上であるか否かを判定することとしてもよい。その場合には、状況判定部１７は、遮蔽される衛星数が受信中の全衛星数に対して一定割合以上である場合にライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定し、遮蔽される衛星数が受信中の全衛星数に対して一定割合未満である場合にＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定すればよい。
【００５３】
また、上記の例では、状況判定部１７は、正常受信衛星数が受信中の全衛星数に対して一定割合以上であるか否かを判定しているが、その代わりに、正常受信衛星数が所定数以上であるか否かを判定してもよい。同様に、遮蔽される衛星数を用いて判定する場合には、状況判定部１７は、遮蔽される衛星数が所定数以上であるか否かを判定しても良い。
【００５４】
上記のように、第１実施例では、状況判定部１７は、ＧＮＳＳ速度ＶＧの精度とライダ速度ＶＬの精度の相対的な比較により、ＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧとライダ速度ＶＬの重みｗＬを設定している。これに加えて、それぞれの絶対的な精度に応じて重みｗＧ、ＷＬを補正してもよい。例えば、状況判定部１７は、所定時間内に得られるＧＮＳＳデータＤＧが示す衛星との距離及び／又は衛星の角度の値の標準偏差を算出して、それらの値がどの程度ばらついているかを検出する。そして、状況判定部１７は、ＧＮＳＳデータＤＧのばらつきが大きいほどＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧを小さくし、ＧＮＳＳデータＤＧのばらつきが小さいほどＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧを大きくする。同様に、状況判定部１７は、所定時間内に得られるライダデータＤＬが示す地物との距離及び／又は地物の方位の値の標準偏差を算出して、それらの値がどの程度ばらついているかを検出する。そして、状況判定部１７は、ライダデータＤＬのばらつきが大きいほどライダ速度ＶＬの重みｗＧを小さくし、ライダデータＤＬのばらつきが小さいほどライダ速度ＶＬの重みｗＬを大きくする。これにより、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの相対的な比較のみならず、ＧＮＳＳ速度ＶＧ及びライダ速度ＶＬの個々の絶対的な精度も考慮して、最適な重み付けにより速度Ｖを算出することができる。
【００５５】
（第２実施例）
第２実施例では、状況判定部１７は、車両の加速度に応じてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重みを設定する。一般的に、ＧＮＳＳ受信機２により得られるＧＮＳＳデータＤＧは、車両の加速度が大きい場合、特に低速度域において加速度が大きい場合に精度が低下する傾向にある。そこで、第２実施例では、状況判定部１７は車両の加速度が大きい場合にはライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定し、車両の加速度が小さい場合にはＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定する。
【００５６】
図６は、第２実施例による精度判定処理のフローチャートである。状況判定部１７は、地物特定部１２から地物特定データＤＧＯを取得し（ステップＳ３１）、地物特定データＧＤＯを用いて、車両の加速度が一定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。例えば、状況判定部１７は、地物特定データＧＤＯに基づいて定期的に速度を算出し、前回の速度と今回の速度との差が一定値以上の場合に、車両の加速度が一定値以上であると判定する。そして、状況判定部１７は、車両の加速度が一定値未満である場合にはＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定し（ステップＳ３３）、車両の加速度が一定値以上である場合にはライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ３４）。そして、状況判定部１７は、精度判定処理を終了する。
【００５７】
なお、この場合、状況判定部１７は、車両の加速度が小さいほどステップＳ１７においてＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧを大きくし、車両の加速度が大きいほどステップＳ１８においてライダ速度ＶＬの重みｗＬを大きくすることが好ましい。
【００５８】
このように、第２実施例によれば、車両の加速度を考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行うので、車両の加減速が大きい場合でも高精度で速度Ｖを算出することができる。
【００５９】
なお、第２実施例の精度判定処理は、第１実施例の精度判定処理と組み合わせて実施することも可能である。この場合、状況判定部１７は、正常受信衛星数の割合と車両の加速度の両方を考慮して、ＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行う。図７は、第１実施例と第２実施例を組み合わせた場合の精度判定処理のフローチャートである。
【００６０】
まず、状況判定部１７は、地物特定部１２から地物特定データＤＧＯを取得する（ステップＳ４１）。次に、状況判定部１７は、電波を受信中の複数の衛星のうち、遮蔽される衛星数をカウントする（ステップＳ４２）。次に、状況判定部１７は、正常受信衛星数が、受信中の全衛星数に対して一定割合以上であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。正常受信衛星数が受信中の全衛星数の一定割合未満である場合(ステップＳ４３：Ｎｏ）、状況判定部１７は、ライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ４６）。一方、正常受信衛星数が受信中の全衛星数の一定割合以上である場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、状況判定部１７は、地物特定データＤＧＯを用いて、車両の加速度が一定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。
【００６１】
状況判定部１７は、車両の加速度が一定値未満である場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）、ＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定し（ステップＳ４５）、車両の加速度が一定値以上である場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、ライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ４６）。こうして精度判定処理は終了する。
【００６２】
第１実施例と第２実施例を組み合わせて実施する他の例として、第１実施例の精度判定処理により得られた重みと、第２実施例の精度判定処理により得られた重みを乗算して最終的な重みを決定することとしてもよい。具体的には、状況判定部１７は、図３におけるステップＳ１６において、第１実施例による精度判定処理と第２実施例による判定処理を両方行う。ここで、第１実施例の精度判定処理により得られたＧＮＳＳ速度ＶＧの重みをｗＧ１、ライダ速度ＶＬの重みをｗＬ１とし、第２実施例の精度判定処理により得られたＧＮＳＳ速度ＶＧの重みをｗＧ２、ライダ速度ＶＬの重みがｗＬ２とすれば、状況判定部１７は、それらの重みをそれぞれ乗算し、下記のようにＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧとライダ速度ＶＬの重みｗＬを算出すればよい。
ＧＮＳＳ速度ＶＧの重み：ｗＧ＝ｗＧ１×ｗＧ２      （４）
ライダ速度ＶＬの重み  ：ｗＬ＝ｗＬ１×ｗＬ２      （５）
【００６３】
以上のように、第１実施例と第２実施例を組み合わせることにより、衛星の受信状態と車両の加減速状態の両方を考慮して速度Ｖを高精度に算出することができる。
【００６４】
（第３実施例）
第３実施例では、状況判定部１７は、車両の周辺に存在する地物の数、より詳しくはライダ３により検出された地物の数に応じてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重みを設定する。ライダ３は、周囲に出射光を走査し、地物により反射された反射光を受信して周囲に存在する地物を検出するため、車両の周囲に存在する地物の数が少ないと、ライダデータＤＬに基づいて算出されるライダ速度ＶＬの精度は低下する。そこで、第３実施例では、状況判定部１７は、車両の周辺に存在する地物の数が多い場合にはライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定し、車両の周辺に存在する地物の数が少ない場合にはＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定する。
【００６５】
図８は、第３実施例による精度判定処理のフローチャートである。状況判定部１７は、地物特定部１２から地物特定データＤＧＯを取得し（ステップＳ５１）、地物特定データＤＧＯを用いて、車両の周辺に存在する地物の数が一定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。そして、状況判定部１７は、車両の周辺に存在する地物の数が一定数未満である場合にはＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定し（ステップＳ５３）、車両の周辺に存在する地物の数が一定数以上である場合にはライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ５４）。こうして精度判定処理は終了する。
【００６６】
なお、この場合、状況判定部１７は、車両の周辺に存在する地物の数が少ないほどステップＳ１７においてＧＮＳＳ速度ＶＧの重みｗＧを大きくし、車両の周辺に存在する地物の数が多いほどステップＳ１８においてライダ速度ＶＬの重みｗＬを大きくすることが好ましい。
【００６７】
このように、第３実施例によれば、車両の周辺に存在する地物の数を考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行うので、車両が走行している環境に応じて高精度で速度Ｖを算出することができる。
【００６８】
なお、第３実施例の精度判定処理は、第１実施例及び第２実施例の精度判定処理のいずれか一方又は両方と組み合わせて実施することが可能である。例えば、第１実施例及び第２実施例の精度判定処理と組み合わせた場合、状況判定部１７は、正常受信衛星数の割合と、車両の加速度と、車両の周辺に存在する地物の数とを考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行うことになる。この場合の具体例としては、状況判定部１７は、図３におけるステップＳ１６において第１実施例〜第３実施例の精度判定処理をそれぞれ実行して第１実施例〜第３実施例の重みをそれぞれ算出し、それらを乗算して最終的な重みを決定すればよい。
【００６９】
（第４実施例）
第４実施例では、状況判定部１７は、車両が存在する場所の天候情報に応じてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重みを設定する。ライダ３は、周囲に出射光を走査し、地物により反射された反射光を受信して周囲に存在する地物を検出するため、霧、雪、雨など、光の反射や散乱に影響を与える天候下においては、ライダデータＤＬに基づいて算出されるライダ速度ＶＬの精度は低下する。そこで、第４実施例では、状況判定部１７は、車両が存在する場所の天候情報を取得し、ライダの精度が低下する天候状況（以下、「低精度天候状況」と呼ぶ。）である場合にはライダ速度ＶＬよりもＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定する。
【００７０】
ここで、「低精度天候状況」は、例えば、霧、雪、雨など、大気中の湿度（水分）が高い状況を含む。また、低精度天候状況であるか否かを、車両前方の視程に基づいて判定してもよい。なお、「視程」とは、水平方向の見通せる距離をいい、霧、雪、雨などにより視界が悪くなると視程は短くなる。
【００７１】
「低精度天候状況」であるか否かの判定は、以下のように行うことができる。第１の方法としては、状況判定部１７は、車両の場所の天候情報に基づいてこの判定を行うことができる。この場合、状況判定部１７は、図示しない外部のサーバなどにアクセスして車両の存在するエリアの天候情報を取得し、それに基づいて判定を行えばよい。第２の方法として、車両に湿度センサが搭載されている場合には、状況判定部１７は、湿度センサの出力に基づいてこの判定を行うことができる。例えば、状況判定部１７は、湿度センサが出力した湿度が所定値以上である場合に、低精度天候状況であると判定することができる。第３の方法として、状況判定部１７は、車両に搭載されている雨滴センサの出力に基づいてこの判定を行うことができる。例えば、雨滴センサが検出した水分や水圧が所定値以上である場合に、低精度天候状況であると判定することができる。第４の方法として、車両前方を撮影するカメラがある場合には、状況判定部１７は、カメラの撮影画像を画像解析することによりそのときの天候を推測し、その結果に基づいてこの判定を行うことができる。さらには、カメラなどにより収集された音に含まれる雨音を検出することにより、この判定を行っても良い。
【００７２】
図９は、第４実施例による精度判定処理のフローチャートである。状況判定部１７は、上記のいずれかの方法により車両の周辺の天候情報を取得し（ステップＳ６１）、車両の周辺の天候状況が、ライダの精度が低下する天候状況、即ち低精度天候状況に該当するか否かを判定する（ステップＳ６２）。状況判定部１７は、車両の周辺の天候状況が低精度天候状況に該当する場合(ステップＳ６２：Ｙｅｓ）にはＧＮＳＳ速度ＶＧの方が高精度であると判定し（ステップＳ６３）、車両の周辺の天候状況が低精度天候状況に該当しない場合（ステップＳ６２：Ｎｏ）にはライダ速度ＶＬの方が高精度であると判定する（ステップＳ６４）。こうして精度判定処理は終了する。
【００７３】
なお、この場合、状況判定部１７は、天候が悪いほど、ステップＳ１８においてライダ速度ＶＬの重みｗＬを小さくすることが好ましい。例えば、状況判定部１７は、湿度センサより検出された湿度が高いほど、又は、視程が短いほど、ライダ速度ＶＬの重みｗＬを小さくする。
【００７４】
このように、第４実施例によれば、車両の周辺の天候状況を考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行うことにより、高精度で速度Ｖを算出することができる。
【００７５】
なお、第４実施例の精度判定処理は、第１実施例乃至第３実施例の精度判定処理のいずれか１つ、いずれか２つ又は全てと組み合わせて実施することが可能である。例えば、第１実施例乃至第３実施例の全ての精度判定処理と組み合わせた場合、状況判定部１７は、正常受信衛星数の割合と、車両の加速度と、車両の周辺に存在する地物の数と、車両の周辺の天候状況とを考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行うことになる。この場合の具体例としては、状況判定部１７は、図３におけるステップＳ１６において第１実施例〜第４実施例の精度判定処理をそれぞれ実行して第１実施例〜第４実施例の重みをそれぞれ算出し、それらを乗算して最終的な重みを決定すればよい。
【００７６】
［変形例］
以下、上記の実施例についての変形例について説明する。
（変形例１）
上記の第１実施例では、状況判定部１７は、正常受信衛星数に基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重みを設定している。これに加えて、状況判定部１７は、正常受信衛星数に応じて、ＧＮＳＳ速度ＶＧの算出に使用する衛星を制限してもよい。即ち、変形例１では、速度算出装置は、正常受信衛星数に基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬとを重み付けすることに加えて、正常受信衛星のみから取得したＧＮＳＳデータＤＧを用いてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出する。
【００７７】
図１０は、変形例１に係る速度算出装置１Ａの構成を示す。図１と比較するとわかるように、状況判定部１７は測位演算部２３へ制御信号Ｃ２を供給している。制御情報Ｃ２は、図４に示す第１実施例の精度判定処理のステップＳ２２で特定される、遮蔽される衛星を示す。即ち、状況判定部１７は、遮蔽される衛星を特定すると、それらを特定する制御情報Ｃ２を測位演算部２３へ供給する。測位演算部２３は、受信中の全衛星のうち、遮蔽される衛星以外の衛星、即ち正常受信衛星からのＧＮＳＳデータＤＧに基づいて車両の現在位置を算出し、速度算出部１１へ供給する。これにより、速度算出部１１は、正常受信衛星のみに対応するＧＮＳＳデータＤＧに基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出することになる。よって、遮蔽される衛星を含む全受信衛星からのＧＮＳＳデータＤＧに基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出した場合と比較して、速度算出部１１が出力するＧＮＳＳ速度ＶＧの精度を高めることができる。
【００７８】
なお、変形例１は、上記の第２〜第４実施例のいずれか１つ、いずれか２つ又は全てと組み合わせて実施することができる。例えば、変形例１を第２〜第４実施例の全てと組み合わせた場合、速度算出部１１は、正常受信衛星のみからのＧＮＳＳデータＤＧを用いてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出する。そして、状況判定部１７は、正常受信衛星数と、車両の加速度と、車両の周辺に存在する地物の数と、車両の周辺の天候状況とを考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行う。
【００７９】
（変形例２）
上記の変形例１では、速度算出装置１Ａは、正常受信衛星のみからのＧＮＳＳデータＤＧを用いてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出することに加えて、正常受信衛星数に基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬとを重み付けしている。その代わりに、変形例２では、正常受信衛星のみからのＧＮＳＳデータＤＧを用いてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出するが、正常受信衛星数に基づくＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬとの重み付け加算を行わないこととする。
【００８０】
変形例２による速度算出装置の構成は基本的に変形例１による速度算出装置１Ａと同一である。但し、状況判定部１７は、速度算出部１８へ重み付け加算の指示、及び、そのための重みＷＧ、ＷＬを供給しない。よって、速度決定部１８は、ＧＮＳＳ速度ＶＧ、ライダ速度ＶＬ、センサ速度ＶＳのいずれかを選択して速度Ｖとして出力することになる。また、速度算出部１１は、正常受信衛星のみから取得したＧＮＳＳデータＤＧに基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出するので、遮蔽される衛星を含む全受信衛星からのＧＮＳＳデータＤＧに基づいてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出した場合と比較して、速度算出部１１が出力するＧＮＳＳ速度ＶＧの精度を高めることができる。
【００８１】
なお、変形例２は、上記の第２〜第４実施例のいずれ１つ、いずれか２つ又は全てと組み合わせて実施することができる。例えば、変形例２を第２〜第４実施例の全てと組み合わせた場合、速度算出部１１は、正常受信衛星のみからのＧＮＳＳデータＤＧを用いてＧＮＳＳ速度ＶＧを算出する。そして、状況判定部１３は、車両の加速度と、車両の周辺に存在する地物の数と、車両の周辺の天候状況とを考慮してＧＮＳＳ速度ＶＧとライダ速度ＶＬの重み付けを行う。
【符号の説明】
【００８２】
１  速度算出装置
２  ＧＮＳＳ受信機
３  ライダ
４  速度センサ
１１、１３、１４  速度算出部
１７  状況判定部
１８  速度決定部
２１  アンテナ
２２  ＧＮＳＳデータ取得部
２３  測位演算部
【図１】
2019132713.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019132713.tif 000009
【図７】
2019132713.tif 000010
【図８】
2019132713.tif 000011
【図９】
2019132713.tif 000012
【図１０】
2019132713.tif 000013