(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体の略重心位置に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体の横流れ量を算出する移動体横流れ量計測装置であって、
前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出手段と、
前記移動体高精度速度算出手段により算出された計測開始時の速度から、計測開始時の方向を算出する開始方向算出手段と、
前記移動体高精度速度算出手段により算出された水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出手段と、
前記東西南北方向距離算出手段によって算出された方位ごとの相対距離を、前記開始方向算出手段により算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算手段と、を備え、
前記移動体高精度速度算出手段は、
前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測手段と、
前記加速度計測手段によって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータ手段と、
前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定手段と、
前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測手段によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出手段と、
前記良否係数算出手段によって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理手段と、
前記遅延処理手段によって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータ手段からフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理手段と、
前記同期化処理手段によって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出手段によって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算手段と、
前記良否係数乗算手段によって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタ手段と、を備え、
前記ストラップダウンナビゲータ手段は、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタ手段によって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、
移動体横流れ量計測装置。
【請求項２】
前記移動体高精度速度算出手段により算出された水平方向の速度を積算し、移動距離を算出する移動距離算出手段と、
前記移動距離算出手段により算出された移動距離と、前記座標変換演算手段により変換された座標系の距離のうち横流れ量を示す距離とを対応させて出力する解析結果出力手段と、
をさらに備える請求項１に記載の移動体横流れ量計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の移動体横流れ量計測装置が実行する方法であって、
前記移動体高精度速度算出手段が、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出ステップと、
前記開始方向算出手段が、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された計測開始時の速度から、計測開始時の方向を算出する開始方向算出ステップと、
前記東西南北方向距離算出手段が、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出ステップと、
前記座標変換演算手段が、前記東西南北方向距離算出ステップによって算出された方位ごとの相対距離を、前記開始方向算出ステップにより算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算ステップと、を備え、
前記移動体高精度速度算出ステップは、
前記加速度計測手段が、前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測ステップと、
前記ストラップダウンナビゲータ手段が、前記加速度計測ステップによって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータステップと、
前記速度測定手段が、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定ステップと、
前記良否係数算出手段が、前記速度測定ステップによって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測ステップによって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出ステップと、
前記遅延処理手段が、前記良否係数算出ステップによって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定ステップによって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理ステップと、
前記同期化処理手段が、前記遅延処理ステップによって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータステップからフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理ステップと、
前記良否係数乗算手段が、前記同期化処理ステップによって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出ステップによって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算ステップと、
前記カルマンフィルタ手段が、前記良否係数乗算ステップによって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタステップと、を備え、
前記ストラップダウンナビゲータステップは、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタステップによって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体横流れ量計測装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の性能の改良や評価目的で自動車の性能評価試験が多々実施されている。このような自動車の性能評価試験を効率よく行う技術を開示する特許文献１が知られている。この技術は、車両の車速計及びブレーキの検査のついでに、後輪のトー角及びキャンバー角測定と、自動車差動ギヤ周辺部の異常検出までも短時間で容易かつ安価に実行するように構成されている。
【０００３】
自動車の性能評価試験には、車両方向の安定性の評価目的として、ハンドルを放しながら直進走行し、一定距離時の自動車左右方向の横流れ量を評価することで車両の安定性を計測する直進走行時の車両方向安定性試験や、同様にハンドルを放しながらブレーキを踏むことで制動時の左右方向の横流れ量の車両の安定性を計測する制動時の車両方向安定試験がある。
【０００４】
これらの試験では、路面に白線（基準線）を引き、実施者が意識してそのラインに沿って走行し、ある一定距離走行時の車両横流れ量を実測で計測している。また、第５輪や非接触光学式速度計により、距離を算出し、同時にジャイロセンサを使用して計測開始からの角度を算出することで横流れ量を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４０７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、白線方式は、実施者が白線を引く必要があるため多くの時間が必要であり、また、白線にあわせて走行しなくてはらないため精度のよいものではない。また、ジャイロセンサと、第５輪又は非接触光学式速度計とによる計測方法は、設置が煩雑で、精度よく計測するためには高額なジャイロセンサが必要である。
【０００７】
そこで、白線等を路面に引くことなく、従来方式と比較して、移動体の横流れ量を高精度に計測することができる装置及び方法が求められている。
【０００８】
本発明は、移動体の横流れ量を高精度に計測することができる移動体横流れ量計測装置及び方法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】
【０００９】
本発明では、以下のような解決手段を提供する。
（１）  移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体の略重心位置に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体の横流れ量を算出する移動体横流れ量計測装置であって、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出手段と、前記移動体高精度速度算出手段により算出された計測開始時の速度から、計測開始時の方向を算出する開始方向算出手段と、前記移動体高精度速度算出手段により算出された水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出手段と、前記東西南北方向距離算出手段によって算出された方位ごとの相対距離を、前記開始方向算出手段により算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算手段と、を備える移動体横流れ量計測装置。
【００１０】
（１）の構成によれば、本発明に係る移動体横流れ量計測装置は、ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出し、算出した計測開始時の速度から計測開始時の方向を算出し、算出した水平方向の速度を方位ごとに積算して東西南北方向の相対距離を算出し、算出した方位ごとの相対距離を、計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する。この変換した距離のうち計測開始時の方向に対し直角の方向の距離は、移動体の横流れ量である。
【００１１】
したがって、本発明に係る移動体横流れ量計測装置は、ＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵが出力したデータとから算出した速度に基づいて、計測開始時の方向に対し直角の方向の距離を算出するので、移動体の横流れ量を高精度に計測することができる。
【００１２】
（２）  前記移動体高精度速度算出手段により算出された水平方向の速度を積算し、移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記移動距離算出手段により算出された移動距離と、前記座標変換演算手段により変換された座標系の距離のうち横流れ量を示す距離とを対応させて出力する解析結果出力手段と、をさらに備える（１）に記載の移動体横流れ量計測装置。
【００１３】
したがって、本発明に係る移動体横流れ量計測装置は、高精度に計測した横流れ量を一目で分かるように出力することができる。
【００１４】
（３）  前記移動体高精度速度算出手段は、前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測手段と、前記加速度計測手段によって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータ手段と、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定手段と、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測手段によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出手段と、前記良否係数算出手段によって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理手段と、前記遅延処理手段によって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータ手段からフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理手段と、前記同期化処理手段によって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出手段によって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算手段と、前記良否係数乗算手段によって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタ手段と、を備え、前記ストラップダウンナビゲータ手段は、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタ手段によって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、（１）又は（２）に記載の移動体横流れ量計測装置。
【００１５】
したがって、（３）に移動体横流れ量計測装置は、移動体の横流れ量を高精度に計測することができる。
【００１６】
（４）  移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体の略重心位置に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体の横流れ量を算出する移動体横流れ量計測装置が実行する方法であって、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出ステップと、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された計測開始時の速度から、計測開始時の方向を算出する開始方向算出ステップと、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された水平方向の速度を方位ごとに積算し、東西南北方向の相対距離を算出する東西南北方向距離算出ステップと、前記東西南北方向距離算出ステップによって算出された方位ごとの相対距離を、前記開始方向算出ステップにより算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する座標変換演算ステップと、を備える方法。
【００１７】
したがって、（４）に係る方法は、（１）と同様に、移動体の横流れ量を高精度に計測することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、移動体の流れ量を高精度に計測することができる。そして、本発明によれば、白線等を路面に引くことなく、車両方向安定性試験が実施可能であり、従来方式と比較して、横流れ量を高精度に計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置の設置状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である移動体横流れ量計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態である移動体横流れ量計測装置の移動体高精度速度算出部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置が計測する横流れ量と、計測開始時の方向との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置の移動体高精度速度算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置が移動距離と横流れ量とを表示器に表示した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０の設置状態を示す図である。図１は、移動体横流れ量計測装置１０が、移動体５１（例えば、自動車等）にＧＰＳ信号を受信しやすいように設置されたＧＰＳ受信機１０１と、移動体５１の略重心位置に設置されたＩＭＵ１０２とに接続されていることを示している。ＧＰＳ受信機１０１は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信する。ＩＭＵ１０２は、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態である移動体横流れ量計測装置１０の構成を示すブロック図である。移動体横流れ量計測装置１０は、移動体高精度速度算出手段としての移動体高精度速度算出部１１と、開始方向算出手段としての開始方向算出部１２と、東西南北方向距離算出手段としての東西南北方向距離算出部１３と、座標変換演算手段としての座標変換演算部１４と、移動距離算出手段としての移動距離算出部１５と、解析結果出力手段としての解析結果出力部１６とを備えている。
【００２２】
移動体高精度速度算出部１１は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵ１０２が出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する。移動体高精度速度算出部１１は、ＧＰＳ受信機１０１及びＩＭＵ１０２のデータを処理して得られるドップラー速度、３軸加速度、３軸角速度を用いて、ＮＥＤ（Ｎｏｒｔｈ−Ｅａｓｔ−Ｄｏｗｎ）座標系における高精度な移動体速度を算出する。
【００２３】
開始方向算出部１２は、移動体高精度速度算出部１１により算出された計測開始時の速度から、計測開始時の方向を算出する。具体的には、開始方向算出部１２は、計測開始時のＮＥＤ座標系の速度から式（１）を実行することで計測開始時の方向θ（ｒａｄ）を算出する。ここで、ＶＮは南北方向の速度、ＶＥは東西方向の速度である。
【００２４】
【数１】
0005753026.tif 000002
【００２５】
東西南北方向距離算出部１３は、移動体高精度速度算出部１１により算出された高精度な移動体速度を計測開始から積算することで、東西南北方向の相対距離を算出する。具体的には、東西南北方向距離算出部１３は、移動体高精度速度算出部１１より得られるＮＥＤ座標系の速度情報を積算することで、計測開始からの方位ごとの相対距離を時系列に求めることができる。
【００２６】
座標変換演算部１４は、東西南北方向距離算出部１３によって算出された方位ごとの相対距離を、開始方向算出部１２により算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する。具体的には、座標変換演算部１４は、東西南北方向距離算出部１３により算出された東西南北の方位の時系列ごとの距離を、式（２）を用いて計測開始時の方向を基準とした、座標系の距離に変換する。
【００２７】
【数２】
0005753026.tif 000003
【００２８】
移動距離算出部１５は、移動体高精度速度算出部１１により算出された水平方向の速度を積算し、移動距離を算出する。具体的には、移動距離算出部１５は、東西方向（Ｅ）の速度、南北方向（Ｎ）の速度から三平方の定理より得られる水平方向速度を、計測開始から積算することで移動距離を時系列に求めることができる。
【００２９】
解析結果出力部１６は、移動距離算出部１５により算出された移動距離と、座標変換演算部１４により変換された座標系の距離のうち横流れ量を示す距離とを対応させて出力する。具体的には、解析結果出力部１６は、Ｘ軸を移動距離とし、Ｙ軸を横流れ量として、表示器１０２２にリアルタイムに表示する（後述する図８参照）。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態である移動体横流れ量計測装置１０の移動体高精度速度算出部１１の構成を示すブロック図である。移動体高精度速度算出部１１は、加速度計測部１１１と、ストラップダウンナビゲータ部１１２と、速度測定部１１３と、良否係数算出部１１４と、遅延処理部１１５と、同期化処理部１１６と、良否係数乗算部１１７と、カルマンフィルタ部１１８とを備える。
【００３１】
加速度計測部１１１は、ＩＭＵ１０２を使用して移動体の加速度及び角速度を計測する。ＩＭＵ１０２は、３軸のジャイロと３方向の加速度計から構成され、３次元の角速度と加速度とを求める。なお、ＩＭＵ１０２は、計測の信頼性向上のために、さらに複数のセンサを搭載してもよい。
【００３２】
ストラップダウンナビゲータ部１１２（自律航法アルゴリズム）は、加速度計測部１１１によって計測された移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に、後述するカルマンフィルタ部１１８によって推定演算された調整量を融合してリアルタイム補間速度を算出し、算出したリアルタイム補間速度を出力すると共に、カルマンフィルタ部１１８へフィードバックさせる。
【００３３】
速度測定部１１３は、ＧＰＳ受信機１０１を使用してＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から移動体のドップラー速度を測定する。例えば、ＧＰＳ受信機１０１とＧＰＳ衛星との距離が、遠ざかる又は近づくと、ＧＰＳ受信機１０１が受信する搬送波の位相は、連続的に変化し、周波数が低くなったり高くなったりする。速度測定部１１３は、この周波数の変化量からＧＰＳ受信機１０１が出力するドップラー速度を取得する。
【００３４】
良否係数算出部１１４は、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度から算出した加速度と、加速度計測部１１１によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数（図３におけるβ）を算出する。例えば、良否係数算出部１１４は、座標変換処理部（図示せず）によって、ＩＭＵ１０２によって計測された加速度を、ストラップダウンナビゲータ部１１２により演算された現在の姿勢角に基づき座標変換し、ＧＰＳ受信機１０１が出力したドップラー速度と同座標系の加速度に変換する。そして、良否係数算出部１１４は、ドップラー速度を微分した加速度と、座標変換した加速度との差分を算出し、算出した差分を二乗し、二乗した差分についてエンベロープ処理を行う。次に、良否係数算出部１１４は、エンベロープ処理を行った後の差分を示す関数の逆関数を求め、求めた逆関数に基づいて、係数を算出する。すなわち、良否係数算出部１１４は、求めた逆関数に基づいて、ドップラー速度がノイズを含んでいないと判断した場合に良判定を行い、ノイズを含んでいると判断した場合に否判定を行い、判定を数値化した良否係数を算出する。例えば、良否係数＝１−速度変動判定−α×ドップラー精度指標、により良否係数を算出してもよい。ここで、速度変動判定はドップラー速度がノイズを含むと判定された割合、αは所定の値、ドップラー速度精度指標はＧＰＳ衛星の配置に関する指標や、観測衛星数等のＧＰＳ受信機から得られる情報に基づいて統計的に算出した指標である。このように算出された良否係数は、カルマンフィルタ部１１８に入力する誤差量を調整する係数である。
【００３５】
遅延処理部１１５は、良否係数算出部１１４によって係数が算出されるための時間だけ、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる。すなわち、遅延処理部１１５は、後述する、ドップラー速度による誤差量を算出するための演算を、良否係数算出部１１４によって係数が算出される時間だけ遅延させる。
【００３６】
同期化処理部１１６は、遅延処理部１１５によって遅延させたドップラー速度と、ストラップダウンナビゲータ部１１２からフィードバックさせたリアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化されたドップラー速度とリアルタイム補間速度との誤差量（図３におけるδｘ）を算出する。
【００３７】
良否係数乗算部１１７は、同期化処理部１１６によって算出された誤差量に、良否係数算出部１１４によって算出された係数を乗算する。
【００３８】
カルマンフィルタ部１１８は、良否係数乗算部１１７によって係数が乗算された誤差量からリアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算する。例えば、カルマンフィルタ部１１８は、入力された誤差量と、１ステップ前の推定演算し記憶した調整量とから、今回の調整量（ろ波推定値）を算出する反復推定器（反復推定型フィルタ）である。
【００３９】
このように、移動体高精度速度算出部１１は、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度とフィードバックされたリアルタイム補間速度とを同期させて算出した誤差量にドップラー速度の良否係数を乗算し、乗算して調整した誤差量からカルマンフィルタ部１１８によって推定演算された調整量と、加速度計測部１１１によって計測された加速度及び角速度からストラップダウン演算により算出された速度と、を融合してリアルタイム補間速度を算出し、算出したリアルタイム補間速度を出力すると共にフィードバックさせる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０が計測する横流れ量と、計測開始時の方向との関係を示す図である。図４において、移動体５１が計測開始地点ＰＳからＰ１に移動した場合、東西南北の方位を基準とすると、Ｐ１の座標は、（ＰＥ、ＰＮ）になる。座標ＰＥは、移動体高精度速度算出部１１により算出された水平方向の速度のうちＥ値（東西の速度）を積算して算出した東西方向の走行距離である。同様に、ＰＮは、移動体高精度速度算出部１１により算出された水平方向の速度のうちＮ値（南北の速度）を積算して算出した南北方向の走行距離である。この座標を計測開始時の方向を基準とした座標（ＰＸ、ＰＹ）に変換すると、ＰＹは、横流れ量を示す。
【００４１】
図５は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。移動体横流れ量計測装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１０、バスライン１００５、通信Ｉ／Ｆ１０４０、メモリ１０５０、表示器１０２２、入力装置１１００、ＧＰＳ受信機１０１及びＩＭＵ１０２を備える。
【００４２】
ＣＰＵ１０１０は、移動体横流れ量計測装置１０を統括的に制御する部分であり、メモリ１０５０に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、上述したハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
【００４３】
メモリ１０５０は、適宜読み出して実行されるプログラムを記憶し、プログラムの実行によって作成される種々の情報を記憶する。例えば、メモリ１０５０は、ストラップダウンナビゲータ部１１２によってフィードバックされるリアルタイム補間速度や、カルマンフィルタ部１１８によって推定演算される調整量等を記憶する。
【００４４】
ここで、表示器１０２２は、移動体横流れ量計測装置１０による演算処理結果、例えば、移動距離及び横流れ量や、算出したリアルタイム補間速度や、算出過程のドップラー速度等を表示したりするものであり、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置を含む。
【００４５】
また、通信Ｉ／Ｆ１０４０は、移動体横流れ量計測装置１０を専用ネットワークを介してホストコンピュータ等と接続できるようにするためのネットワーク・アダプタである。通信Ｉ／Ｆ１０４０は、ホストコンピュータ等に、算出された移動距離及び横流れ量等を出力するための接続インターフェースである。
【００４６】
入力装置１１００は、移動体横流れ量計測装置１０の利用者による入力の受け付けを行うものであり、キーボード及びマウス等で構成される。
【００４７】
ＧＰＳ受信機１０１は、無線通信に必要なアンテナ及びアンテナ信号処理回路等を含んで構成される。ＧＰＳ受信機１０１は、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信し、受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量からドップラー速度を算出し、出力する。
【００４８】
ＩＭＵ１０２は、移動体の加速度及び角速度を計測するためのデータを出力する。ＩＭＵ１０２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）であって、３軸のジャイロと３方向の加速度計によって、運動を司る３軸の角度（又は角速度）と加速度とを検出する。
【００４９】
図６は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０の処理内容を示すフローチャートである。なお、本処理は、例えば、プログラム開始指令を受け付けて開始し、プログラム終了指令により終了する。
【００５０】
ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０１０は、ストラップダウンナビゲータ部１１２の初期設定（初期速度、初期位置、初期姿勢角）、カルマンフィルタ部１１８の初期設定（誤差共分散行列の初期化）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０２に移す。
【００５１】
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０１０（移動体高精度速度算出部１１）は、移動体高精度速度算出処理を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０３に移す。
【００５２】
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１０１０（開始方向算出部１２）は、計測開始か否かを判断する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、横流れ計測を開始する開始指令を受け付けた直後か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０４に移し、この判断がＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０５に移す。
【００５３】
ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０１０（開始方向算出部１２）は、計測開始時の方向を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ＮＥＤ座標系の速度から上述の式（１）を実行し、計測開始時の方向θ（ｒａｄ）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０５に移す。
【００５４】
ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１０１０（東西南北方向距離算出部１３）は、南北方向の速度を積算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０２において算出された速度のうちＮ値を積算し、南北方向の相対距離を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０６に移す。
【００５５】
ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０１０（東西南北方向距離算出部１３）は、東西方向の速度を積算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０２において算出された速度のうちＥ値を積算し、東西方向の相対距離を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０７に移す。
【００５６】
ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１０１０（座標変換演算部１４）は、方位を基準とする座標を、計測開始時の方向を基準とする座標に変換する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６において算出された方位ごとの相対距離を、ステップＳ１０４において算出された計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０８に移す。
【００５７】
ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１０１０（移動距離算出部１５）は、移動距離を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、東西方向（Ｅ）の速度、南北方向（Ｎ）の速度から三平方の定理により水平方向速度を求め、求めた水平速度を積算し、移動距離を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０９に移す。
【００５８】
ステップＳ１０９において、ＣＰＵ１０１０（解析結果出力部１６）は、移動距離と横流れ量とを出力する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０８において算出された移動距離と、ステップＳ１０７において変換された座標系の距離のうち横流れ量を示す距離とを対応させて表示器１０２２に表示する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０２に移す。
【００５９】
図７は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０の移動体高精度速度算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【００６０】
ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１０１０（加速度計測部１１１）は、ＩＭＵ１０２によって加速度及び角速度を計測する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０２に移す。
【００６１】
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１０１０（ストラップダウンナビゲータ部１１２）は、ステップＳ２０１において計測された加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、カルマンフィルタ部１１８からの調整量を融合させて、リアルタイム補間速度を算出し、出力すると共にフィードバックさせる。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０３に移す。
【００６２】
ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１０１０（速度測定部１１３）は、ＧＰＳ受信機１０１によって移動体のドップラー速度を取得する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から算出したドップラー速度を取得する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０４に移す。
【００６３】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０１０（良否係数算出部１１４）は、ドップラー速度から良否係数を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０２において算出したドップラー速度を微分した加速度と、ＩＭＵ１０２が計測した加速度との差分を算出し、算出した差分を二乗し、二乗した差分についてエンベロープ処理を行う。そして、ＣＰＵ１０１０は、エンベロープ処理を行った後の差分を示す関数の逆関数を求め、求めた逆関数に基づいて、ドップラー速度の信頼性（ドップラー速度がノイズを含んでいないと判定した場合に良、ノイズを含んでいると判定した場合に否）に対する判定の結果を示す良否係数（β）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０５に移す。
【００６４】
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１０１０（遅延処理部１１５、同期化処理部１１６）は、フィードバックされたリアルタイム補間速度と、ドップラー速度とを同期させ、誤差量を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０３において算出されたドップラー速度による誤差量を算出するための演算を、ステップＳ２０４において良否係数が算出される時間だけ遅延させ、遅延させたドップラー速度とフィードバックされたリアルタイム補間速度とを同期させて誤差量（δｘ）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０６に移す。
【００６５】
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１０１０（良否係数乗算部１１７）は、誤差量に良否係数を乗算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０５において算出した誤差量（δｘ）に、ステップＳ２０４において算出した良否係数（β）を乗算して、調整された誤差量（βδｘ）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０７に移す。
【００６６】
ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１０１０（カルマンフィルタ部１１８）は、調整された誤差量（βδｘ）からリアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算する。その後、ＣＰＵ１０１０は、移動体高精度速度算出処理に移行したステップの次のステップに、処理を戻す。
【００６７】
図８は、本発明の一実施形態に係る移動体横流れ量計測装置１０が移動距離と横流れ量とを表示器１０２２に表示した例を示す図である。例えば、移動体横流れ量計測装置１０は、表示器１０２２に、Ｘ軸を移動距離とし、Ｙ軸を横流れ量として、図８のように移動体５１の移動した軌跡２０１をリアルタイムに表示する。また、移動体横流れ量計測装置１０は、表示器１０２２に、Ｘ軸を移動距離とし、Ｙ軸を水平速度として、図８のように移動体５１の移動距離に対応した水平速度をリアルタイムに表示する。このように、移動体横流れ量計測装置１０は、高精度に計測した横流れ量を一目で分かるように出力することができる。
【００６８】
本実施形態によれば、移動体横流れ量計測装置１０は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵ１０２が出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出し、算出した計測開始時の速度から計測開始時の方向を算出し、算出した水平方向の速度を方位ごとに積算して東西南北方向の相対距離を算出し、算出した方位ごとの相対距離を、計測開始時の方向を基準とした座標系の距離に変換する。さらに、移動体横流れ量計測装置１０は、水平方向の速度を積算して移動距離を算出し、算出した移動距離と、変換された座標系の距離のうち横流れ量を示す距離とを対応させて表示器１０２２に表示する。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１０    移動体横流れ量計測装置
１１    移動体高精度速度算出部
１１１  加速度計測部
１１２  ストラップダウンナビゲータ部
１１３  速度測定部
１１４  良否係数算出部
１１５  遅延処理部
１１６  同期化処理部
１１７  良否係数乗算部
１１８  カルマンフィルタ部
１２    開始方向算出部
１３    東西南北方向距離算出部
１４    座標変換演算部
１５    移動距離算出部
１６    解析結果出力部
５１    移動体
１０１  ＧＰＳ受信機
１０２  ＩＭＵ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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