(57)【要約】【課題】長いトンネルの中においても容易に高い精度で高度を計測することが可能となる。【解決手段】高度差算出部１１１は、移動体において計測された移動体気圧と固定局２２０において計測された固定局気圧とに基づいて、前記移動体と前記固定局２２０との高度差を算出する。高度算出部１１２は、算出された高度差と前記固定局２２０の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する。【選択図】図１
2019219290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体において計測された移動体気圧と固定局において計測された固定局気圧とに基づいて、前記移動体と前記固定局との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記固定局の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部と
を備える高度計測装置。
【請求項２】
前記高度計測装置は、測位結果補正部を備え、
前記高度算出部は、１つ以上の時刻における前記移動体の１つ以上の高度を算出し、
前記測位結果補正部は、算出された１つ以上の高度に基づいて、前記移動体における測位によって得られた高度時系列を補正する
請求項１に記載の高度計測装置。
【請求項３】
前記高度算出部は、複数の時刻における前記移動体の複数の高度を算出し、
前記測位結果補正部は、算出された複数の高度から１つ以上の高度を選択するためのユーザインタフェースを有する補正画面をディスプレイに表示し、前記補正画面の前記ユーザインタフェースを介して選択された１つ以上の高度に基づいて前記高度時系列を補正する
請求項２に記載の高度計測装置。
【請求項４】
移動体において計測された移動体気圧と固定局において計測された固定局気圧とに基づいて、前記移動体と前記固定局との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記固定局の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部として
コンピュータを機能させるための高度計測プログラム。
【請求項５】
２つ以上の固定局の２つ以上の水平位置と前記２つ以上の固定局の２つ以上の高度と前記２つ以上の固定局によって計測された２つ以上の固定局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を基準気圧として算出する基準気圧算出部と、
移動体によって計測された移動体気圧と前記基準気圧とに基づいて、前記移動体と前記基準地点との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記基準地点の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部と
を備える高度計測装置。
【請求項６】
前記高度計測装置は、測位結果補正部を備え、
前記高度算出部は、１つ以上の時刻における前記移動体の１つ以上の高度を算出し、
前記測位結果補正部は、算出された１つ以上の高度に基づいて、前記移動体における測位によって得られた高度時系列を補正する
請求項５に記載の高度計測装置。
【請求項７】
前記高度算出部は、複数の時刻における前記移動体の複数の高度を算出し、
前記測位結果補正部は、算出された複数の高度から１つ以上の高度を選択するためのユーザインタフェースを有する補正画面をディスプレイに表示し、前記補正画面の前記ユーザインタフェースを介して選択された１つ以上の高度に基づいて前記高度時系列を補正する
請求項６に記載の高度計測装置。
【請求項８】
２つ以上の固定局の２つ以上の水平位置と前記２つ以上の固定局の２つ以上の高度と前記２つ以上の固定局によって計測された２つ以上の固定局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を基準気圧として算出する基準気圧算出部と、
移動体によって計測された移動体気圧と前記基準気圧とに基づいて、前記移動体と前記基準地点との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記基準地点の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部として
コンピュータを機能させるための高度計測プログラム。
【請求項９】
移動体において計測された移動体気圧と移動局において計測された移動局気圧とに基づいて、前記移動体と前記移動局との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記移動局の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部と
を備える高度計測装置。
【請求項１０】
移動体において計測された移動体気圧と移動局において計測された移動局気圧とに基づいて、前記移動体と前記移動局との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記移動局の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部として
コンピュータを機能させるための高度計測プログラム。
【請求項１１】
２つ以上の移動局の２つ以上の水平位置と前記２つ以上の移動局の２つ以上の高度と前記２つ以上の移動局によって計測された２つ以上の移動局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を基準気圧として算出する基準気圧算出部と、
移動体によって計測された移動体気圧と前記基準気圧とに基づいて、前記移動体と前記基準地点との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記基準地点の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部と
を備える高度計測装置。
【請求項１２】
２つ以上の移動局の２つ以上の水平位置と前記２つ以上の移動局の２つ以上の高度と前記２つ以上の移動局によって計測された２つ以上の移動局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を基準気圧として算出する基準気圧算出部と、
移動体によって計測された移動体気圧と前記基準気圧とに基づいて、前記移動体と前記基準地点との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記基準地点の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部として
コンピュータを機能させるための高度計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高度の計測に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ある地点の高度を計測するために、水準測量、または、気圧計を用いた計測が行われている。
【０００３】
また、計測車両で走行した道路およびその周辺の三次元座標値が得られるモービルマッピングシステム（ＭＭＳ）が知られている。ＭＭＳにより、各地点の高度が得られる。
特許文献１は、ＭＭＳを利用した道路計測について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
地下鉄のトンネルのような長いトンネルの中で高度を計測する場合、従来の方法には以下のような課題がある。
水準測量では、測量点毎に水準儀を水平に置いて測量を行うため、莫大な手間、時間および費用が必要である。また、水準測量が行われている長時間、トンネルを封鎖する必要がある。水準測量によって得られる高度の精度は高いが、測量点間の間隔が長いため、得られる高度の連続性は低い。
気圧計を用いた計測では、おおよその高度を得ることができる。しかし、高度の精度が外気圧によって大きく影響され、外気圧の変化によって高度の精度が低下してしまう。
ＭＭＳによる計測では、衛星測位および慣性航法が行われる。そのため、測位衛星が可視である状況において、高い精度で三次元座標値を計測することが可能である。測位衛星が不可視である状況では、慣性航法による単独測位が行われる。測位衛星が不可視である時間が長い場合、また、測位衛星が不可視である距離が長い場合、慣性航法における積分演算によって誤差が積算されるため、高度を含めて三次元座標値の精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、長いトンネルの中においても容易に高い精度で高度を計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高度計測装置は、
移動体において計測された移動体気圧と固定局において計測された固定局気圧とに基づいて、前記移動体と前記固定局との高度差を算出する高度差算出部と、
算出された高度差と前記固定局の高度とに基づいて、前記移動体の高度を算出する高度算出部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、長いトンネルの中においても容易に高い精度で高度を計測することが可能となる。
例えば、移動体によって計測を行うことが可能であるため、トンネルを封鎖しなくてもトンネルの中の高度を計測することが可能となる。また、移動体気圧の他に固定局気圧が考慮されるため、場所による外気圧の違いの影響を受けずに高度を計測することが可能である。さらに、衛星測位および慣性航法によらず高度が計測されるため、測位衛星が不可視であるトンネルの中においても、高い精度で高度を計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における高度計測装置１００の構成図。
【図２】実施の形態１における高度計測システム２００の構成図。
【図３】実施の形態１における台車型ＭＭＳ３００の構成図。
【図４】実施の形態１における高度計測方法のフローチャート。
【図５】実施の形態１における高度差算出処理（Ｓ１１０）のフローチャート。
【図６】実施の形態１における高度算出処理（Ｓ１２０）のフローチャート。
【図７】実施の形態２における高度計測装置１００の構成図。
【図８】実施の形態２における高度計測システム２００の構成図。
【図９】実施の形態２における移動体と複数の固定局との関係図。
【図１０】実施の形態２における高度計測方法のフローチャート。
【図１１】実施の形態２における基準気圧算出処理（Ｓ２１０）のフローチャート。
【図１２】実施の形態２における高度差算出処理（Ｓ２２０）のフローチャート。
【図１３】実施の形態２における高度算出処理（Ｓ２３０）のフローチャート。
【図１４】実施の形態３における高度計測装置１００の構成図。
【図１５】実施の形態３における測位結果補正方法のフローチャート。
【図１６】実施の形態３における測位結果補正処理（Ｓ３２０）のフローチャート。
【図１７】実施の形態３における補正画面４００の具体例を示す図。
【図１８】実施の形態３における垂直経路欄４４０の具体例を示す図。
【図１９】実施の形態３における高度時系列に対する補正の概要図。
【図２０】実施の形態３における高度時系列の関係図。
【図２１】実施の形態４における高度計測システム２０１の構成図。
【図２２】実施の形態４における高度計測システム２０２の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。
【００１１】
実施の形態１．
１つの固定局を利用して移動体の高度を計測する形態について、図１から図６に基づいて説明する。
【００１２】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１に基づいて、高度計測装置１００の構成を説明する。
高度計測装置１００は、プロセッサ１０１とメモリ１０２と補助記憶装置１０３と入出力インタフェース１０４といったハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線を介して互いに接続されている。
【００１３】
プロセッサ１０１は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、他のハードウェアを制御する。例えば、プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
メモリ１０２は揮発性の記憶装置である。メモリ１０２は、主記憶装置またはメインメモリとも呼ばれる。例えば、メモリ１０２はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。メモリ１０２に記憶されたデータは必要に応じて補助記憶装置１０３に保存される。
補助記憶装置１０３は不揮発性の記憶装置である。例えば、補助記憶装置１０３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、またはフラッシュメモリである。補助記憶装置１０３に記憶されたデータは必要に応じてメモリ１０２にロードされる。
入出力インタフェース１０４は入力装置および出力装置が接続されるポートである。例えば、入出力インタフェース１０４はＵＳＢ端子であり、入力装置はキーボード、マウスおよびレシーバであり、出力装置はディスプレイおよびトランスミッタである。ＵＳＢはＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓの略称である。
【００１４】
高度計測装置１００は、高度差算出部１１１と高度算出部１１２といった要素を備える。これらの要素はソフトウェアで実現される。
【００１５】
補助記憶装置１０３には、高度差算出部１１１と高度算出部１１２としてコンピュータを機能させるための高度計測プログラムが記憶されている。高度計測プログラムは、メモリ１０２にロードされて、プロセッサ１０１によって実行される。
さらに、補助記憶装置１０３にはＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が記憶されている。ＯＳの少なくとも一部は、メモリ１０２にロードされて、プロセッサ１０１によって実行される。
つまり、プロセッサ１０１は、ＯＳを実行しながら、高度計測プログラムを実行する。
高度計測プログラムを実行して得られるデータは、メモリ１０２、補助記憶装置１０３、プロセッサ１０１内のレジスタ、または、プロセッサ１０１内のキャッシュメモリといった記憶装置に記憶される。
【００１６】
補助記憶装置１０３は記憶部１９０として機能する。但し、他の記憶装置が、補助記憶装置１０３の代わりに、又は、補助記憶装置１０３と共に、記憶部１９０として機能してもよい。
【００１７】
高度計測装置１００は、プロセッサ１０１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、プロセッサ１０１の役割を分担する。
【００１８】
高度計測プログラムは、光ディスクまたはフラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録（格納）することができる。
【００１９】
高度計測装置１００は、気圧計２２１と温度計２２２とを備えた固定局２２０を利用して移動体の高度を計測する。
【００２０】
図２に基づいて、高度計測システム２００の構成を説明する。
高度計測システム２００は、高度計測装置１００と移動体２１０と固定局２２０とを備える。
移動体２１０が位置する地点の高度は不明である。
固定局２２０が位置する地点の高度は既知である。
高度は、標高または絶対高さともいう。
【００２１】
移動体２１０は、高度を計測する対象である。例えば、移動体２１０は、トンネル内を移動する台車である。
移動体２１０は、気圧計２１１と温度計２１２とを備える。
気圧計２１１は、移動体２１０が位置する地点の気圧を計測し、計測した気圧と気圧が計測された時刻との組を出力する。
温度計２１２は、移動体２１０が位置する地点の温度を計測し、計測した温度と温度が計測された時刻との組を出力する。
【００２２】
固定局２２０は、私設の固定局または公設の固定局である。固定局が複数存在する場合、固定局２２０は、移動体２１０に最も近く位置する固定局である。
私設の固定局２２０は、移動体２１０が移動する領域内に利用者によって設置される。
公設の固定局２２０は、例えば、気象庁によって全国に設置される固定局のうちの１つである。
固定局２２０は、気圧計２２１と温度計２２２とを備える。
気圧計２２１は、固定局２２０が位置する地点の気圧を計測し、計測した気圧と気圧が計測された時刻との組を出力する。
温度計２２２は、固定局２２０が位置する地点の温度を計測し、計測した温度と温度が計測された時刻との組を出力する。
【００２３】
高度計測装置１００は、移動体２１０において計測された気圧と、固定局２２０において計測された気圧と、移動体２１０または固定局２２０において計測された温度とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
【００２４】
高度計測装置１００は、移動体２１０に備えられてもよいし、固定局２２０に備えられてもよいし、移動体２１０と固定局２２０とから独立して設けられてもよい。
【００２５】
図３に基づいて、台車型ＭＭＳ３００の構成を説明する。
台車型ＭＭＳ３００は、移動体２１０の具体例である。ＭＭＳは、モービルマッピングシステムの略称である。
例えば、台車型ＭＭＳ３００は、トンネル内を手押しで移動する。台車型ＭＭＳ３００がトンネル内を移動する場合、気圧計２２１と温度計２２２とを備えた固定局２２０がトンネル内に予め配置される。
【００２６】
台車型ＭＭＳ３００は、台車３１０を備える。
台車３１０の上には、記録ユニット３３０が載せられる。
記録ユニット３３０には、レーザ制御ＢＯＸ３３１、レーザドップラ距離計３３２、気圧計３３３および温度計３３４などの計測機材が固定される。記録ユニット３３０には、センサＢＯＸ３３５が固定される。
記録ユニット３３０には、制御用ＰＣ３２０が置かれる。例えば、制御用ＰＣ３２０はノートＰＣである。ＰＣは、パーソナルコンピュータの略称である。制御用ＰＣ３２０が高度計測装置１００の機能を有してもよい。
【００２７】
台車３１０には、レーザドップラ距離計３１１、センサヘッド３１２、大容量バッテリ３１３および防振台３１４が取り付けられる。
防振台３１４の上には、ＩＭＵ３４１と一体型の高精度レーザユニット３４０が載せられる。ＩＭＵは慣性計測装置の略称である。
【００２８】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
高度計測装置１００の動作は高度計測方法に相当する。また、高度計測方法の手順は高度計測プログラムの手順に相当する。
【００２９】
図４に基づいて、高度計測方法を説明する。
ステップＳ１１０において、高度差算出部１１１は、移動体気圧と固定局気圧とに基づいて、移動体２１０と固定局２２０との高度差を算出する。
高度差算出処理（Ｓ１１０）の詳細については後述する。
【００３０】
ステップＳ１２０において、高度算出部１１２は、算出された高度差と固定局２２０の高度とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
高度算出処理（Ｓ１２０）の詳細については後述する。
【００３１】
図５に基づいて、高度差算出処理（Ｓ１１０）を説明する。
高度差算出処理（Ｓ１１０）により、対象時刻における移動体２１０と固定局２２０との高度差が算出される。
【００３２】
ステップＳ１１１において、高度差算出部１１１は、対象時刻における移動体気圧と対象時刻における移動体温度とを取得する。
移動体気圧は、移動体２１０において計測された気圧である。つまり、移動体気圧は、移動体２１０が位置する地点の気圧である。
移動体温度は、移動体２１０において計測された温度である。つまり、移動体温度は、移動体２１０が位置する地点の温度である。
【００３３】
例えば、高度差算出部１１１は、移動体２１０と通信することによって移動体２１０から現在時刻（対象時刻）における移動体気圧と現在時刻における移動体温度とを取得する。
【００３４】
例えば、移動体気圧時系列および移動体温度時系列が記憶部１９０に記憶されている。移動体気圧時系列は、移動体気圧と計測時刻との組の集合である。移動体温度時系列は、移動体温度と計測時刻との組の集合である。高度差算出部１１１は、移動体気圧時系列から対象時刻における移動体気圧を取得し、移動体温度時系列から対象時刻における移動体温度を取得する。
対象時刻における移動体気圧が移動体気圧時系列に含まれない場合、高度差算出部１１１は、移動体気圧時系列に基づいて、対象時刻における移動体気圧を推定する。例えば、高度差算出部１１１は、対象時刻より前の時刻の移動体気圧と対象時刻より後の時刻の移動体気圧とに基づいて、対象時刻における移動体気圧を補間する。
対象時刻における移動体温度が移動体温度時系列に含まれない場合、高度差算出部１１１は、移動体温度時系列に基づいて、対象時刻における移動体温度を推定する。例えば、高度差算出部１１１は、対象時刻より前の時刻の移動体温度と対象時刻より後の時刻の移動体温度とに基づいて、対象時刻における移動体温度を補間する。
【００３５】
ステップＳ１１２において、高度差算出部１１１は、対象時刻における固定局気圧と対象時刻における固定局温度とを取得する。つまり、高度差算出部１１１は、移動体気圧が計測された時刻と同じ時刻における固定局気圧と、移動体温度が計測された時刻と同じ時刻における固定局温度と、を取得する。
固定局気圧は、固定局２２０において計測された気圧である。つまり、固定局気圧は、固定局２２０が位置する地点の気圧である。
固定局温度は、固定局２２０において計測された温度である。つまり、固定局温度は、固定局２２０が位置する地点の温度である。
【００３６】
例えば、高度差算出部１１１は、固定局２２０と通信することによって固定局２２０から現在時刻（対象時刻）における固定局気圧と現在時刻における固定局温度とを取得する。
【００３７】
例えば、固定局気圧時系列および固定局温度時系列が記憶部１９０に記憶されている。固定局気圧時系列は、固定局気圧と計測時刻との組の集合である。固定局温度時系列は、固定局温度と計測時刻との組の集合である。高度差算出部１１１は、固定局気圧時系列から対象時刻における固定局気圧を取得し、固定局温度時系列から対象時刻における固定局温度を取得する。
対象時刻における固定局気圧が固定局気圧時系列に含まれない場合、高度差算出部１１１は、固定局気圧時系列に基づいて、対象時刻における固定局気圧を推定する。例えば、高度差算出部１１１は、対象時刻より前の時刻の固定局気圧と対象時刻より後の時刻の固定局気圧とに基づいて、対象時刻における固定局気圧を補間する。
対象時刻における固定局温度が固定局温度時系列に含まれない場合、高度差算出部１１１は、固定局温度時系列に基づいて、対象時刻における固定局温度を推定する。例えば、高度差算出部１１１は、対象時刻より前の時刻の固定局気圧と対象時刻より後の時刻の固定局気圧とに基づいて、対象時刻における固定局気圧を補間する。
【００３８】
ステップＳ１１３において、高度差算出部１１１は、ステップＳ１１１で取得した移動体気圧とステップＳ１１２で取得した固定局気圧とに基づいて、移動体２１０と固定局２２０との高度差を算出する。つまり、高度差算出部１１１は、対象時刻における移動体気圧と対象時刻における固定局気圧とに基づいて、対象時刻における移動体２１０と固定局２２０との高度差を算出する。
高度差の算出において、ステップＳ１０１で取得された移動体温度またはメモリ１０２で取得された固定局温度が使用される。
【００３９】
具体的には、高度差算出部１１１は、以下の式（１）を計算することによって、移動体２１０と固定局２２０との高度差を算出する。
移動体気圧および固定局気圧が０．１ヘクトパスカル（ｈＰａ）の精度を有していれば、１メートル（ｍ）の分解能で高度差を求めることができる。１気圧は１０１３．２５ｈＰａである。
「ｈ」は、移動体２１０と固定局２２０との高度差である。
「Ｐ」は、移動体気圧［ｈＰａ］である。
「Ｐ０」は、固定局気圧［ｈＰａ］である。
「Ｔ」は、移動局温度または固定局温度である。
【００４０】
【数１】
2019219290.tif 000003
【００４１】
図６に基づいて、高度算出処理（Ｓ１２０）を説明する。
高度算出処理（Ｓ１２０）により、対象時刻における移動体２１０の高度が算出される。
【００４２】
ステップＳ１２１において、高度算出部１１２は、固定局高度を取得する。
固定局高度は、固定局２２０の高度である。
【００４３】
例えば、高度算出部１１２は、固定局２２０と通信することによって固定局２２０から固定局高度を取得する。
【００４４】
例えば、固定局高度は記憶部１９０に記憶されている。高度算出部１１２は、記憶部１９０から固定局高度を取得する。
【００４５】
ステップＳ１２２において、高度算出部１１２は、固定局高度に移動体２１０と固定局２２０との高度差を加算する。算出される値が対象時刻における移動体２１０の高度である。
【００４６】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
トンネルの中のように測位衛星が不可視であるため高い精度で測位が行えないような場所であっても、移動体の高度を高い精度で計測することが可能となる。
移動体に搭載される気圧計によって計測される気圧を高度に変換するような単純な高度予測よりも数段高い精度で、移動体の高度を計測することが可能である。
高度計測装置１００による計測は、特に、鉄道用の長トンネルに有効である。
【００４７】
同じ時刻における移動体気圧と固定局気圧とに基づいて移動体の高度を算出することにより、時間経過に伴う気圧変化について気圧変化に伴う高度の誤差を補正することが可能となる。
同じ時刻についての時刻単位は任意である。つまり、２つの時刻は、秒単位、分単位、時間単位または他の単位のいずれで同じであってもよい。
【００４８】
実施の形態２．
２つ以上の固定局を利用して移動体の高度を計測する形態について、主に実施の形態１と異なる点を図７から図１３に基づいて説明する。
【００４９】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図７に基づいて、高度計測装置１００の構成を説明する。
高度計測装置１００は、基準気圧算出部１２１と高度差算出部１２２と高度算出部１２３といった要素を備える。これらの要素はソフトウェアによって実現される。
高度計測プログラムは、基準気圧算出部１２１と高度差算出部１２２と高度算出部１２３としてコンピュータを機能させる。
【００５０】
図８に基づいて、高度計測システム２００の構成を説明する。高度計測装置１００の図示は省略する。矢印の曲線は、移動体２１０の移動経路を示している。
高度計測システム２００は、高度計測装置１００と移動体２１０と複数の固定局とを備える。複数の固定局は、異なる地点に設けられている。
図８には、３つの固定局（２２０Ａ、２２０Ｂおよび２２０Ｃ）を示している。但し、高度計測システム２００は、２つの固定局を備えてもよいし、４つ以上の固定局を備えてもよい。固定局を特定しない場合、それぞれを固定局２２０と称する。
【００５１】
移動体２１０の正確な高度は不明である。但し、移動体２１０のおおよその水平位置（例えば、緯度および経度）および移動体２１０のおおよその高度は、移動体２１０に備わる測位装置によって測位することが可能である。水平位置を示す座標値を二次元座標値という。水平位置を示す座標値と高度との組を三次元座標値という。
固定局２２０の高度は実施の形態１と同じく既知である。さらに、固定局２２０の水平位置は既知である。つまり、固定局２２０が位置する地点の三次元座標値が既知である。
【００５２】
移動体２１０は、実施の形態１で説明したように、気圧計と温度計とを備える。
それぞれの固定局２２０は、実施の形態１で説明したように、気圧計と温度計とを備える。
【００５３】
高度計測装置１００は、移動体２１０において計測された気圧と、複数の固定局２２０において計測された複数の気圧とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
【００５４】
高度計測装置１００は、移動体２１０に備えられてもよいし、いずれかの固定局２２０に備えられてもよいし、移動体２１０と複数の固定局２２０とから独立して設けられてもよい。
【００５５】
図９に基づいて、移動体２１０と複数の固定局２２０との関係を説明する。
自動車の絵は移動体２１０を表している。黒四角は固定局２２０を表している。
固定局２２０は各地に設置されている。移動体２１０の高度は、移動体２１０の周囲に位置する複数の固定局２２０を利用して計測される。
【００５６】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１０に基づいて、高度計測方法を説明する。
ステップＳ２１０において、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０の２つ以上の水平位置と２つ以上の固定局２２０の２つ以上の高度と２つ以上の固定局２２０によって計測された２つ以上の固定局気圧とに基づいて、基準気圧を算出する。
基準気圧は、基準地点の気圧である。
基準気圧算出処理（Ｓ２１０）の詳細については後述する。
【００５７】
ステップＳ２２０において、高度差算出部１２２は、移動体２１０によって計測された移動体気圧と、基準気圧とに基づいて、移動体２１０と基準地点との高度差を算出する。
高度差算出処理（Ｓ２２０）の詳細については後述する。
【００５８】
ステップＳ２３０において、高度算出部１２３は、算出された高度差と基準地点の高度とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
高度算出処理（Ｓ２３０）の詳細については後述する。
【００５９】
図１１に基づいて、基準気圧算出処理（Ｓ２１０）を説明する。
基準気圧算出処理（Ｓ２１０）により、対象時刻における基準気圧が算出される。
【００６０】
ステップＳ２１１において、基準気圧算出部１２１は、対象時刻における移動体の水平位置を取得する。
【００６１】
例えば、基準気圧算出部１２１は、移動体２１０と通信することによって移動体２１０から現在時刻（対象時刻）における移動体２１０の水平位置を取得する。
【００６２】
例えば、移動体２１０の水平位置時系列が記憶部１９０に記憶されている。水平位置時系列は、水平位置と計測時刻との組の集合である。基準気圧算出部１２１は、移動体２１０の水平位置時系列から対象時刻における移動体２１０の水平位置を取得する。
対象時刻における移動体２１０の水平位置が移動体２１０の水平位置時系列に含まれない場合、基準気圧算出部１２１は、移動体２１０の水平位置時系列に基づいて、対象時刻における移動体２１０の水平位置を推定する。例えば、基準気圧算出部１２１は、対象時刻より前の時刻の移動体２１０の水平位置と対象時刻より後の時刻の移動体２１０の水平位置とに基づいて、対象時刻における移動体２１０の水平位置を補間する。
【００６３】
ステップＳ２１２において、基準気圧算出部１２１は、高度計測システム２００に備わる複数の固定局について、固定局毎に水平位置と高度と対象時刻における固定局気圧とを取得する。
【００６４】
例えば、基準気圧算出部１２１は、固定局と通信することによって固定局から固定局の水平位置と固定局の高度とを取得する。
【００６５】
例えば、固定局の水平位置および固定局の高度は記憶部１９０に記憶されている。基準気圧算出部１２１は、記憶部１９０から固定局の水平位置と固定局の高度とを取得する。
【００６６】
例えば、基準気圧算出部１２１は、固定局と通信することによって固定局から現在時刻（対象時刻）における固定局気圧を取得する。
【００６７】
例えば、固定局毎に固定局気圧時系列が記憶部１９０に記憶されている。固定局気圧時系列は、固定局気圧と計測時刻との組の集合である。基準気圧算出部１２１は、固定局気圧時系列から対象時刻における固定局気圧を取得する。
対象時刻における固定局気圧が固定局気圧時系列に含まれない場合、基準気圧算出部１２１は、固定局気圧時系列に基づいて、対象時刻における固定局気圧を推定する。例えば、基準気圧算出部１２１は、対象時刻より前の時刻の固定局気圧と対象時刻より後の時刻の固定局気圧とに基づいて、対象時刻における固定局気圧を補間する。
【００６８】
ステップＳ２１３において、基準気圧算出部１２１は、対象時刻における移動体２１０の水平位置と、複数の固定局の複数の水平位置とに基づいて、２つ以上の固定局２２０を選択する。
具体的には、基準気圧算出部１２１は、対象時刻において移動体２１０が２つ以上の固定局２２０の中間に位置していた２つ以上の固定局２２０を選択する。
【００６９】
ステップＳ２１４において、基準気圧算出部１２１は、基準地点を決定する。
つまり、基準気圧算出部１２１は、基準地点の水平位置と基準地点の高度とを決定する。
【００７０】
具体的には、基準気圧算出部１２１は、対象時刻における移動体の水平位置を基準地点の水平位置に決定する。
但し、基準気圧算出部１２１は、対象時刻における移動体の水平位置とは異なる水平位置を基準地点の水平位置に決定してもよい。例えば、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０の中心の水平位置を基準地点の水平位置に決定してもよい。また、基準地点の水平位置は予め決められていてもよい。
【００７１】
具体的には、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０のいずれかを選択し、選択した固定局２２０の高度を基準地点の高度に決定する。
但し、基準気圧算出部１２１は、いずれかの固定局２２０の高度とは異なる高度を基準地点の高度に決定してもよい。例えば、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０の中心の高度を基準地点の高度に決定してもよい。また、基準地点の高度は予め決められていてもよい。
【００７２】
ステップＳ２１５において、基準気圧算出部１２１は、対象時刻における基準地点の気圧、すなわち、対象時刻における基準気圧を算出する。
具体的には、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０の２つ以上の水平位置と、２つ以上の固定局２２０の２つ以上の高度と、対象時刻における２つ以上の固定局２２０の２つ以上の固定局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を推定する。
【００７３】
例えば、基準気圧算出部１２１は、基準気圧を以下のように算出する。
まず、基準気圧算出部１２１は、固定局２２０毎に、固定局２２０の水平位置と固定局２２０の高度とに基づいて、固定局２２０から基準地点までの距離を算出する。
次に、基準気圧算出部１２１は、固定局２２０毎の固定局２２０から基準地点までの距離に基づいて、それぞれの固定局２２０の固定局気圧を重み付けする。重み付け後の固定局気圧を重み付け気圧という。
そして、基準気圧算出部１２１は、２つ以上の固定局２２０について２つ以上の重み付け気圧の平均を算出する。算出される値が基準気圧となる。
【００７４】
図１２に基づいて、高度差算出処理（Ｓ２２０）を説明する。
高度差算出処理（Ｓ２２０）により、対象時刻における移動体２１０と固定局２２０との高度差が算出される。
【００７５】
ステップＳ２２１において、高度差算出部１２２は、対象時刻における移動体気圧と対象時刻における移動体温度とを取得する。
ステップＳ２２１は、実施の形態１におけるステップＳ１１１と同じである（図５参照）。
【００７６】
ステップＳ２２２において、高度差算出部１２２は、対象時刻における移動体気圧と対象時刻における基準気圧とに基づいて、対象時刻における移動体２１０と基準地点との高度差を算出する。
【００７７】
具体的には、高度差算出部１２２は、実施の形態１に示した式（１）を計算することによって、移動体２１０と基準地点との高度差を算出する。
式（１）において、「ｈ」、「Ｐ」、「Ｐ０」および「Ｔ」は以下の通りである。
「ｈ」は、移動体２１０と基準地点との高度差である。
「Ｐ」は、移動体気圧［ｈＰａ］である。
「Ｐ０」は、基準気圧［ｈＰａ］である。
「Ｔ」は、移動局温度である。
【００７８】
但し、「Ｔ」は、基準地点の温度、すなわち、基準温度であってもよい。高度差算出部１２２は、基準気圧の算出（Ｓ２１５）と同じように、基準温度を算出する。
【００７９】
図１３に基づいて、高度算出処理（Ｓ２３０）を説明する。
高度算出処理（Ｓ２３０）により、対象時刻における移動体２１０の高度が算出される。
【００８０】
ステップＳ２３１において、高度算出部１２３は、基準高度を取得する。
基準高度は、基準地点の決定（Ｓ２１４）において決定されている。
【００８１】
ステップＳ２３２において、高度算出部１２３は、基準高度に対象時刻における移動体２１０と基準地点との高度差を加算する。算出される値が対象時刻における移動体２１０の高度である。
【００８２】
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
実施の形態２により、時間の経過に伴う気圧変化と位置（場所）の変化に伴う気圧変化との両方について、気圧変化に伴う高度の誤差を補正することが可能となる。
【００８３】
私設の固定局を利用する場合において、移動体２１０の近くに固定局を配置することができなくても、複数の固定局を利用することによって移動体の高度を高い精度で計測することが可能となる。
公設の固定局を利用する場合において、移動体２１０の近くに固定局が配置されていなくても、複数の固定局を利用することによって移動体の高度を高い精度で計測することが可能となる。
【００８４】
実施の形態３．
高度計測装置１００によって計測された移動体の高度に基づいて移動体における測位によって得られた高度時系列を補正する形態について、主に実施の形態１および実施の形態２と異なる点を図１４から図２０に基づいて説明する。
【００８５】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１４に基づいて、高度計測装置１００の構成を説明する。
高度計測装置１００は、高度計測部１３１と測位結果補正部１３２といった要素を備える。それらの要素はソフトウェアによって実現される。
高度計測プログラムは、高度計測部１３１と測位結果補正部１３２としてコンピュータを機能させる。
【００８６】
高度計測部１３１は、実施の形態１における高度差算出部１１１と高度算出部１１２との組、または、実施の形態２における基準気圧算出部１２１と高度差算出部１２２と高度算出部１２３との組に相当する。
【００８７】
測位結果補正部１３２については後述する。
【００８８】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１５に基づいて、測位結果補正方法を説明する。
測位結果補正方法は、実施の形態１または実施の形態２における高度計測方法を拡張した方法である。
【００８９】
ステップＳ３１０において、高度計測部１３１は、１つ以上の時刻における移動体２１０の１つ以上の高度を算出する。
ステップＳ３２０において、測位結果補正部１３２は、算出された１つ以上の高度に基づいて、移動体２１０における測位によって得られた高度時系列を補正する。
【００９０】
高度時系列は、時刻と高度との組であり、移動体２１０における測位によって得られる。
具体的には、移動体２１０は、モービルマッピングシステム（ＭＭＳ）である。例えば、移動体２１０は台車型ＭＭＳ３００である。高度時系列は、移動体２１０であるＭＭＳによって得られる。
【００９１】
ステップＳ３１０において、それぞれの時刻における移動体２１０の高度を算出する方法は、実施の形態１または実施の形態２において対象時刻における移動体２１０の高度を算出する方法と同じである。
【００９２】
図１６に基づいて、測位結果補正処理（Ｓ３２０）の手順を説明する。
測位結果補正処理（Ｓ３２０）の前に、高度計測部１３１は、複数の時刻における移動体２１０の複数の高度を算出している。算出された複数の高度は、記憶部１９０に記憶されている。
【００９３】
ステップＳ３２１において、測位結果補正部１３２は、記憶部１９０から、複数の時刻における移動体２１０の複数の高度を取得する。
【００９４】
ステップＳ３２２において、測位結果補正部１３２は、ディスプレイに補正画面４００を表示する。
補正画面４００は、ユーザインタフェースを有する画面である。
ユーザインタフェースは、（高度計測装置１００によって計測された）移動体２１０の複数の高度から１つ以上の高度を選択するためのユーザインタフェースである。
【００９５】
ステップＳ３２３において、利用者は、補正画面４００のユーザインタフェースを利用して、移動体２１０の１つ以上の高度を選択する。
測位結果補正部１３２は、補正画面４００のユーザインタフェースを介して選択された１つ以上の高度に基づいて、移動体２１０の高度時系列を補正する。
【００９６】
具体的には、測位結果補正部１３２は、移動体２１０の高度時系列を以下のように補正する。ユーザインタフェースによって選択された高度を計測高度といい、高度時系列に含まれる高度を測位高度という。
測位結果補正部１３２は、計測高度毎に、計測高度が計測された時刻の測位高度を高度時系列から選択し、選択した測位高度の値を計測高度と同じ値に変更する。さらに、測位結果補正部１３２は、変更された測位高度に基づいて、変更されていない測位高度を調整する。つまり、測位結果補正部１３２は、変更された測位高度と変更されていない測位高度とが滑らかな曲線上に並ぶように、変更されていない測位高度のそれぞれの値を調整する。
【００９７】
図１７に基づいて、補正画面４００の具体例を説明する。
補正画面４００は、４つのタブを有している。タブ（１）は「手動」タブであり、タブ（２）は「補正位置指定」タブであり、タブ（３）は「時間位置指定」タブであり、タブ（４）は「時間高度指定」タブである。図１７において、「時間高度指定」タブが選択されている。
【００９８】
補正画面４００は、ドロップダウンリスト４１１と追加ボタン４２１と補正リスト４２２といったユーザインタフェースを有している。
ドロップダウンリスト４１１は、時刻と高度とを指定するために使用される。
利用者は、ドロップダウンリスト４１１によって時刻と高度とを指定した後、追加ボタン４２１を押下する。
追加ボタン４２１が押下されると、指定された時刻と指定された高度との組が補正リスト４２２に追加される。
補正リスト４２２には、時刻と高度との組を複数追加することが可能である。
【００９９】
補正画面４００は、演算ボタン４３１を有している。
補正リスト４２２に時刻と高度との組を１つ以上追加した後、利用者は演算ボタン４３１を押下する。
演算ボタン４３１が押下された後、補正リスト４２２に含まれる時刻と高度との組に基づいて、移動体２１０の高度時系列が補正される。
【０１００】
補正画面４００は、垂直経路欄４４０と水平経路欄４５０とを有する。
垂直経路欄４４０は、移動体２１０の高度時系列を表すグラフを示す。つまり、垂直経路欄４４０は、垂直面における移動体２１０の移動経路を示す。
水平経路欄４５０は、移動体２１０の水平位置時系列を表すグラフを示す。つまり、水平経路欄４５０は、水平面における移動体２１０の移動経路を示す。
【０１０１】
図１８に基づいて、垂直経路欄４４０の具体例を説明する。
垂直経路欄４４０は、補正前グラフ４４１と補正後グラフ４４２とを示している。
補正前グラフ４４１は、移動体２１０の高度時系列を表すグラフである。
補正後グラフ４４２は、補正後の高度時系列を表すグラフである。
【０１０２】
図１９に基づいて、高度時系列に対する補正の概要を説明する。
高度時系列５０１は補正前の高度時系列である。高度時系列５０３は補正後の高度時系列である。
高度時系列５０１の測位高度５０２が計測高度５０４に変更されると、測位高度５０２から計測高度５０４への変更に合わせて高度時系列５０１の他の測位高度が調整される。
その結果、高度時系列５０１が高度時系列５０３に補正される。
【０１０３】
＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
実施の形態３により、ＭＭＳによって得られた高度時系列を補正することが可能となる。つまり、ＭＭＳによって得られた三次元座標点群を高精度化することが可能となる。例えば、アセット対応ＭＭＳを高精度化することが可能となる。
【０１０４】
図２０に基づいて、実施の形態３の効果を説明する。
ＩＭＵ高度時系列５１１は、ＩＭＵによって計測された高度の時系列である。ＩＭＵ高度時系列５１１において、各時間の変化量は比較的正確である。しかし、ＩＭＵにおける計測では積分によって高度が算出されるため、距離および時間と共に誤差が増大する。そのため、ＩＭＵ高度時系列５１１において、各時刻の絶対値は誤差を含む。
気圧計高度時系列５１２は、気圧計によって計測された気圧を変換して得られた高度の時系列である。気圧計高度時系列５１２において、各時刻の絶対値は比較的正確である。しかし、気圧計によって計測された気圧を変換して得られる高度は気圧変化の影響を受ける。そのため、気圧計高度時系列５１２において、絶対値が安定せず、絶対値の信頼性が低い。
合体高度時系列５１３は、ＩＭＵと気圧計との両方を利用して得られる高度の時系列である。つまり、合体高度時系列５１３は、ＭＭＳの測位高度を高度計測装置１００の計測高度で補正して得られる高度時系列である。合体高度時系列５１３において、各時間の変化量と各時刻の絶対値とのいずれも信頼性が高い。
このような合体高度時系列５１３が実施の形態３によって得られる。
【０１０５】
実施の形態４．
固定局の代わりに移動局を利用する形態について、主に実施の形態１から実施の形態３と異なる点を図２１および図２２に基づいて説明する。
【０１０６】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
高度計測装置１００の構成は、実施の形態１から実施の形態３のいずれかにおける構成と同じである（図１、図７および図１４を参照）。
【０１０７】
図２１において、高度計測システム２０１の構成を説明する。
高度計測システム２０１は、実施の形態１における高度計測システム２００に対応する（図２参照）。高度計測装置１００の図示は省略する。
高度計測システム２０１は、実施の形態１における固定局２２０の代わりに、移動局２３０を備える。
【０１０８】
図２２に基づいて、高度計測システム２０２の構成を説明する。
高度計測システム２０２は、実施の形態２における高度計測システム２００に対応する（図８参照）。高度計測装置１００の図示は省略する。
高度計測システム２０２は、実施の形態２における複数の固定局の代わりに、複数の移動局を備える。図２２において、３つの移動局（２３０Ａ、２３０Ｂおよび２３０Ｃ）が図示されている。移動局を特定しない場合、それぞれを移動局２３０と称する。
【０１０９】
高度計測システム２０１および高度計測システム２０２において、移動局２３０は、実施の形態１および実施の形態２における固定局２２０と同じく、気圧計と温度計とを備える。
移動局２３０の水平位置および移動局２３０の高度は、実施の形態１および実施の形態２における固定局２２０と同じく、既知である。
例えば、移動局２３０は自動車である。具体的には、移動局２３０は、モービルマッピングシステムが搭載された自動車である。
【０１１０】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
高度計測装置１００の動作は、実施の形態１から実施の形態３において固定局２２０を移動局２３０に置き換えた場合の高度計測装置１００の動作と同じである。
【０１１１】
例えば、高度計測装置１００は、実施の形態１と同じく、高度差算出部１１１と高度算出部１１２とを備える。
高度差算出部１１１は、移動体２１０において計測された移動体気圧と移動局２３０において計測された移動局気圧とに基づいて、移動体２１０と移動局２３０との高度差を算出する。
高度算出部１１２は、算出された高度差と移動局２３０の高度とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
【０１１２】
例えば、高度計測装置１００は、実施の形態２と同じく、基準気圧算出部１２１と高度差算出部１２２と高度算出部１２３とを備える。
基準気圧算出部１２１は、２つ以上の移動局２３０の２つ以上の水平位置と２つ以上の移動局２３０の２つ以上の高度と２つ以上の移動局２３０によって計測された２つ以上の移動局気圧とに基づいて、基準地点の気圧を基準気圧として算出する。
高度差算出部１２２は、移動体２１０によって計測された移動体気圧と基準気圧とに基づいて、移動体２１０と基準地点との高度差を算出する。
高度算出部１２３は、算出された高度差と基準地点の高度とに基づいて、移動体２１０の高度を算出する。
【０１１３】
例えば、高度計測装置１００は、実施の形態３と同じく、高度計測部１３１と測位結果補正部１３２とを備える。
高度計測部１３１は、高度差算出部１１１と高度算出部１１２との組、または、基準気圧算出部１２１と高度差算出部１２２と高度算出部１２３との組に相当する。
高度計測部１３１は、１つ以上の時刻における移動体２１０の１つ以上の高度を算出する。
測位結果補正部１３２は、算出された１つ以上の高度に基づいて、移動体２１０における測位によって得られた高度時系列を補正する。
【０１１４】
＊＊＊実施の形態４の効果＊＊＊
移動体の周りに固定局が存在しなくても、移動体の高度を高い精度で計測することが可能となる。固定局が不要となるため、固定局を無くすことにより、コストダウンが可能となる。
【０１１５】
高度が未知である車両（移動体）は、高度が既知である車両（移動局）から高度を含んだ情報を受信することにより、リアルタイムに高度を計測することが可能となる。車両同士が直接通信を行ってもよいし、車両間でサーバ等を介して通信が行われてもよい。
【０１１６】
＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  高度計測装置、１０１  プロセッサ、１０２  メモリ、１０３  補助記憶装置、１０４  入出力インタフェース、１１１  高度差算出部、１１２  高度算出部、１２１  基準気圧算出部、１２２  高度差算出部、１２３  高度算出部、１３１  高度計測部、１３２  測位結果補正部、１９０  記憶部、２００  高度計測システム、２０１  高度計測システム、２０２  高度計測システム、２１０  移動体、２１１  気圧計、２１２  温度計、２２０  固定局、２２１  気圧計、２２２  温度計、２３０  移動局、３００  台車型ＭＭＳ、３１０  台車、３１１  レーザドップラ距離計、３１２  センサヘッド、３１３  大容量バッテリ、３１４  防振台、３２０  制御用ＰＣ、３３０  記録ユニット、３３１  レーザ制御ＢＯＸ、３３２  レーザドップラ距離計、３３３  気圧計、３３４  温度計、３３５  センサＢＯＸ、３４０  高精度レーザユニット、３４１  ＩＭＵ、４００  補正画面、４１１  ドロップダウンリスト、４２１  追加ボタン、４２２  補正リスト、４３１  演算ボタン、４４０  垂直経路欄、４４１  補正前グラフ、４４２  補正後グラフ、４５０  水平経路欄、５０１  高度時系列、５０２  測位高度、５０３  高度時系列、５０４  計測高度、５１１  ＩＭＵ高度時系列、５１２  気圧計高度時系列、５１３  合体高度時系列。
【図１】
2019219290.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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019219290.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2019219290.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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