(57)【要約】【課題】  絶対位置検知装置による移動軌跡に相対位置検知装置による移動軌跡をフィッティングさせる際に、少ない種類のパラメータで相対位置検知装置の位置を高精度に決定し維持する位置検知方法を提供する。【解決手段】    相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、絶対位置検知装置の移動軌跡に相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるための回転角および移動量を求め、相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および移動量で補正し、補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始し、絶対位置検知装置の利用可能な新たな位置情報が得られるまでは、相対位置検知装置の出力値を上記回転角および移動量で補正し続ける。絶対位置検知装置の高精度区間における移動軌跡を用いて、相対位置検知装置の位置を補正できる。【選択図】        図２
2008170278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の移動軌跡に前記相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるための回転角および移動量を求め、
前記相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および移動量で補正し、
補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始することを特徴とする位置検知方法。
【請求項２】
相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の移動軌跡に前記相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるための回転角および移動量を求め、
前記相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および移動量で補正し、
補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始し、
前記絶対位置検知装置の利用可能な新たな位置情報が得られるまでは、前記相対位置検知装置の出力値を上記回転角および移動量で補正し続けることを特徴とする位置検知方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の出力値のうちでばらつきが大きく精度が低下していると判断したデータを除外して前記回転角および前記移動量求めることを特徴とする位置検知方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の位置検知方法において、
同一時刻における前記絶対位置検知装置で検知した方位と前記相対位置検知装置で検知した方位との差分を求め、
前記差分のばらつきが大きい部分を精度が低下していると判断し、
利用可能な絶対位置検知装置の位置情報から除外することを特徴とする位置検知方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の位置検知方法において、
同一時刻における前記絶対位置検知装置で検知した速度と前記相対位置検知装置で検知した速度との差分を求め、
前記差分のばらつきが大きい部分を精度が低下していると判断し、
利用可能な絶対位置検知装置の位置情報から除外することを特徴とする位置検知方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の位置検知方法において、
前記回転角および前記移動量を補正した後の前記相対位置検知装置で検知した位置座標と前記絶対位置検知装置で検知した位置座標との同一時刻における距離を求め、
前記距離のばらつきが大きい部分を精度が低下していると判断し、
利用可能な絶対位置検知装置の位置情報から除外することを特徴とする位置検知方法。
【請求項７】
相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の移動軌跡に前記相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるために、同じ時刻に測位した位置同士の距離が最小になるように、前記相対位置検知装置で検知した対象区間における移動軌跡全体の回転角および平行移動量を求め、
前記相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および平行移動量で補正し、
補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始することを特徴とする位置検知方法。
【請求項８】
相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の移動軌跡に前記相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるために、同じ時刻に測位した位置同士の距離が最小になるように、前記相対位置検知装置で検知した対象区間における移動軌跡全体の回転角および平行移動量を求め、
前記相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および平行移動量で補正し、
補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始し、
前記絶対位置検知装置の利用可能な新たな位置情報が得られるまでは、前記相対位置検知装置の出力値を上記回転角および平行移動量で補正し続け、前記相対位置検知装置による自立測位を延長することを特徴とする位置検知方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の位置検知方法において、
前記絶対位置検知装置の出力値のうちでばらつきが大きく精度が低下していると判断したデータを除外して前記回転角および前記平行移動量を求めることを特徴とする位置検知方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の位置検知方法において、
前記回転角を求める手順が、前記絶対位置検知装置による方位と前記相対位置検知装置で用いる方位との時系列差分データに基づいて最小二乗法により傾きおよび切片を求め、移動方向検知のオフセット補正値およびゲイン補正値を求める手順を含むことを特徴とする位置検知方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の位置検知方法において、
前記移動量を求める手順が、前記絶対位置検知装置による速度と相対位置検知装置による速度との差に基づいて移動量検知のゲイン補正値を求める手順を含むことを特徴とする位置検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検知方法に係り、特に、ＧＰＳなどの測位衛星、無線ＬＡＮ，無線ビーコン，無線通信網の基地局情報、ＲＦＩＤなどを使い位置を検知する絶対位置検知方法と、移動物体の移動方向および移動距離を積分して相対的な位置を検知する相対位置検知方法とを融合し、位置をシームレスかつ高精度に検知する位置検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対位置の自立測位手段とＧＰＳによる絶対位置の測位手段とを用いて自立測位手段の測位位置を補正する方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
特許文献１の方法では、自立測位手段で検知した相対位置とＧＰＳで検知した絶対位置との差分（距離）を観測し、この差分が予め決められた閾値を越えた場合に、自立測位の誤差が大きくなったと判断し、自立測位手段の相対位置をＧＰＳにより測位した絶対位置に補正する。
【０００４】
また、ＧＰＳで測位した計測点と自立測位により得られた計測点との誤差が最小になるようにする方法も提案されている(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
特許文献２の方法では、まず、ＧＰＳの移動軌跡と自立測位で求めた移動軌跡との残差平方和が最小になるように、自立測位に使われている方位センサや速度センサのパラメータおよび初期位置／初期方位の値を求める。次に、求めたパラメータを用いて、自立測位の計算を再度実施し、自立測位で求めた移動軌跡の精度を高める。
【０００６】
さらに、ＧＰＳの衛星が見えていない場合や、ＧＰＳで求めた絶対位置と自立測位で求めた相対位置との差（距離）が予め決められた閾値よりも大きい場合には、その点を除いて自立測位用センサのパラメータを求めることも提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−０１８７６８号公報(第３〜４頁  図１，図２)
【特許文献２】特開２０００−２４１１７９号公報(第５〜１２頁  図２〜図７)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の従来方法では、ＧＰＳ測位と自立測位の位置との差分が大きくなった場合に、自立測位の測位点をＧＰＳ側の測位点に平行移動し補正している。したがって、切り換えた時点のＧＰＳによる測位位置を自立測位の初期位置として位置計算をすることになる。
【０００９】
ところが、この位置でのＧＰＳの位置精度に関しては十分な配慮が無く、切り換え時点のＧＰＳの位置精度が悪い場合には、切り換え後の誤差が大きくなるおそれがある。
【００１０】
なお、ＧＰＳ誤差に関して一定時間ＧＰＳで測位できない場合、その後測位しても最初の測位位置を用いて補正しないとしている。しかし、この判断だけでは、ＧＰＳの精度を評価するには不十分である。
【００１１】
特許文献２の従来方法では、ＧＰＳによる移動軌跡と自立測位による移動軌跡とより、方位センサのゲイン補正値，オフセット補正値，車速センサの距離変換係数，初期位置，初期方位を残差平方和が最小になるように求めている。
【００１２】
しかし、全てのパラメータを同時に求めることは困難であり、方位センサのゲイン補正値とオフセット補正値とは、パラメータ値を変化させて総当たり方式で値を求めている。したがって、計算コストの増大が懸念される。
【００１３】
また、ＧＰＳの信頼性評価に関しては、特許文献１と同様に、ＧＰＳ測位の測位点と自立測位の測位点との距離の差を評価関数として用いている。例えば、方位センサのオフセットの値が正しくない場合、ＧＰＳの誤差が少ない環境で直線上を移動したとしても、時間が経つにつれて、ＧＰＳ測位値と自立測位値とは離れてしまう。
【００１４】
２つの測位方法の距離の差を評価関数とし、この距離の差が閾値を越えた場合、ＧＰＳの精度が悪くなっていると判定され、正しく補正されない場合が発生する。
【００１５】
また、特許文献２では、既に計測した区間において取得した補正パラメータを用いて、自立測位結果を内挿する処理を示している。
【００１６】
しかし、新たに取得した自立測位用のデータを用いて補正したパラメータにより測位位置を外挿する方法は示されていない。したがって、データ取得後の後処理により精度を高めることが主目的であり、ＧＰＳ測位と自立測位とを実時間で並列処理し精度を上げる方法にはなっていない。
【００１７】
本発明の課題は、絶対位置検知装置による移動軌跡に相対位置検知装置による移動軌跡をフィッティングさせる際に、少ない種類のパラメータで相対位置検知装置の位置を高精度に決定し維持する位置検知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために、相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、絶対位置検知装置の移動軌跡に相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるための回転角および移動量を求め、相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および移動量で補正し、補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始する位置検知方法を提案する。
【００１９】
本発明は、また、相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、絶対位置検知装置の移動軌跡に相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるための回転角および移動量を求め、相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および移動量で補正し、補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始し、絶対位置検知装置の利用可能な新たな位置情報が得られるまでは、相対位置検知装置の出力値を上記回転角および移動量で補正し続ける位置検知方法を提案する。
【００２０】
より具体的には、相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、絶対位置検知装置の移動軌跡に相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるために、同じ時刻に測位した位置同士の距離が最小になるように、相対位置検知装置で検知した対象区間における移動軌跡全体の回転角および平行移動量を求め、相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および平行移動量で補正し、補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始する。
【００２１】
さらに、相対位置検知装置の出力値と絶対位置検知装置の出力値とを併用して位置を検知する位置検知方法において、絶対位置検知装置の移動軌跡に相対位置検知装置で求めた移動軌跡をフィッティングさせるために、同じ時刻に測位した位置同士の距離が最小になるように、相対位置検知装置で検知した対象区間における移動軌跡全体の回転角および平行移動量を求め、相対的位置検知装置の最新位置を上記回転角および平行移動量で補正し、補正された位置から新たな移動軌跡の検知を開始し、絶対位置検知装置の利用可能な新たな位置情報が得られるまでは、相対位置検知装置の出力値を上記回転角および平行移動量で補正し続け、相対位置検知装置による自立測位を延長する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、絶対位置検知装置による移動軌跡に相対位置検知装置による移動軌跡をフィッティングさせる際に、位置を高精度に検知できる。
【００２３】
また、絶対位置検知装置の誤差の評価が可能となり、その評価を利用して相対位置検知装置の補正パラメータを変更するか否かを判断し、位置を高精度に検知できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、図１〜図１５を参照して、本発明による位置検知装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明による位置検知装置の一実施例の系統構成を示すブロック図である。
【００２６】
位置検知装置１００は、歩行者２００や車両２０２などの位置を検知する。位置検知対象は、位置検知装置１００を所持する歩行者２００や、位置検知装置１０を搭載する車両２０２に限らない。
【００２７】
位置検知装置１００は、移動量検知装置１０１と、移動方向検知装置１０２と、相対位置検知装置１０３と、相対位置検知装置出力値履歴メモリ１０４と、絶対位置検知装置１０５と、絶対位置検知装置出力値履歴メモリと、処理手段１７と、位置表示装置１０８と、処理後の移動軌跡記憶用メモリ１０９とを含んでいる。
【００２８】
相対位置検知装置１０３は、移動量検知装置１０１および移動方向検知装置１０２の出力に基づいて、相対移動量および相対移動方向を検知する。
【００２９】
相対位置検知装置履歴メモリ１０４は、相対位置検知装置１０３の出力値を記憶する。例えば、相対移動量や相対移動方向を時刻とともに記憶する。
【００３０】
絶対位置検知装置履歴メモリ１０６は、絶対位置検知装置１０５の出力履歴を記憶する。例えば、位置検知実行サイクル毎に出力される位置情報や方位情報を位置検知時刻とともに記憶する。
【００３１】
処理手段１０７は、本実施例で説明する処理手順を実行する。
【００３２】
位置表示装置１０８は、処理手段１０７で処理され検知した位置情報を表示する。すなわち、検知した移動軌跡を表示したり、地図と重ねて自分の位置を表示したりする。
処理後移動軌跡メモリ１０９は、今までに通ってきた移動軌跡を記憶し、移動軌跡を再利用する場合に備える。
【００３３】
なお、位置表示装置１０８および処理後移動軌跡メモリ１０９は、必須ではない。例えばナビゲーションへの利用であれば、位置表示装置１０８は必要であるが、処理後移動軌跡メモリ１０９は無くてもよい。これとは逆に、行動履歴を検知する装置の場合は、位置表示装置１０８は必須ではなく、処理後移動軌跡メモリ１０９だけがあればよい。
【００３４】
さらに、検知した位置情報を無線などを利用して外部装置に伝送し、外部装置側で検知対象の物体を監視する場合は、位置表示装置１０８や処理後移動軌跡メモリ１０９は要らない。
【００３５】
本実施例１は、絶対位置検知装置１０５で求めたある区間の移動軌跡に対して、相対位置検知装置１０３で求めた移動軌跡の誤差が最小になるように座標変換し、フィッティングの位置精度を高める方法を採用する。
【００３６】
絶対位置検知装置１０５の代表例としては、ＧＰＳがある。絶対位置検知装置１０５としては、ＧＰＳの他に、ＧＰＳ衛星以外の測位衛星を用いた衛星測位システム、無線ＬＡＮや無線ビーコン等の無線伝送手段を使い複数の無線局（既知の位置）から移動物体までの距離を計測し位置を検知するシステム、位置が分かっているＲＦＩＤやビーコンの識別情報を読み込み識別情報と位置との対応より位置を検知するシステムなどがある。すなわち、絶対位置検知装置１０５は、どこかに固定された基準点からの位置関係を直接検知する手段を用いて自分の絶対位置を検知する。
【００３７】
これに対して、相対位置検知装置１０３は、基準になる位置から変位量の積算処理により位置を検知する装置である。相対位置検知装置１０３の代表例としては、慣性航法装置がある。相対位置検知装置１０３は、基準点からの単位時間当たりの移動量および移動方向の変化を積算して位置を検知する。
【００３８】
図２は、実施例１の位置検知装置で実行する位置検知処理手順の概要を示すフローチャートである。
【００３９】
ステップ１：絶対位置検知装置１０５は、現在位置を検知し、絶対位置検知装置出力値履歴メモリ１０６に過去の移動軌跡および現在位置として各時刻における絶対位置を記憶させる。
【００４０】
ステップ２：相対位置検知装置１０３は、移動量検知装置１０１および移動方向検知装置１０２の出力を取り込み、相対位置検知装置履歴メモリ１０４に過去の移動軌跡および現在位置として各時刻における相対位置を記憶させる。相対移動軌跡は、一番古い時刻を初期位置とし記憶されている移動量および移動方向の変化を積算して求められる。
【００４１】
ステップ３：処理手段１０７は、フィッティングパラメータ算出手順において、ステップ１およびステップ２の移動軌跡の同時刻における距離の合計が最小となるように、ステップ２の移動軌跡全体の回転角および平行移動量を求める。
【００４２】
なお、相対位置検知装置１０３による位置検知において移動量や移動方向の検知誤差が大きい場合、最適にフィッティングできない。
【００４３】
また、絶対位置検知装置１０５においても、部分的に測位誤差が発生している場合、最適にフィッティングできない。例えば、ＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星が見えなくなったり、マルチパスなどによる測位誤差が生じたりして、測位誤差が生じる。
【００４４】
ここでは、原理的動作を説明するために、誤差が少ないと仮定する。相対位置検知装置１０３で生じる移動量や移動方向の検知誤差を修正しながらフィッティングさせる方法や、絶対位置検知装置１０５で生じる部分的な誤差を修正しながらフィッティングさせる方法は、後の実施例で説明する。
【００４５】
このように最適にフィッティングできない場合を除けば、ステップ１の移動軌跡にステップ２の移動軌跡をフィッティングさせるための補正パラメータは、ステップ２の移動軌跡全体を回転させる回転角度と平行移動とになる。すなわち、ステップ２の移動軌跡の初期位置での進行方向および初期位置の絶対位置がフィッティングパラメータとして求められる。
【００４６】
ステップ４：ステップ２の移動軌跡をステップ１の移動軌跡にフィッティングさせるためにステップ３で求めた補正パラメータを用いて、ステップ２の移動軌跡を再計算する。具体的には、ステップ３で求めた初期位置の絶対位置および初期位置を用いて、ステップ２と同様に積算処理する。
【００４７】
なお、移動軌跡が不要で現在位置だけを補正したいのであれば、ステップ３で求めた回転角および平行移動量を用いて、ステップ２で求めた相対位置検知装置１０３による現在の位置座標をアフィン変換により求めてもよい。
【００４８】
ステップ４で求めた移動軌跡は、ステップ１の絶対位置検知装置１０５で求めた移動軌跡に含まれている検出誤差による位置のばらつきを平均化することになり、ステップ１で求めた位置と比べて、ステップ４で求めた位置の方が高精度と考えられる。
【００４９】
現在位置だけを修正するのであれば、この処理手順４で処理は終了となり、ステップ６にジャンプし、現在位置を出力する。
【００５０】
以後、新たなデータを取得する毎にこの処理を繰り返し、現在位置を更新していく。
【００５１】
ステップ５：ステップ４の処理は、絶対位置検知装置１０５から絶対位置が出力された最新時刻までのステップ２の移動軌跡を再計算している。これに対し、ステップ５では、ステップ４で求めた初期情報を基準として、それ以後に相対位置検知装置１０３で取得した移動および進行方向の情報を積算し位置を更新し続ける。絶対位置検知装置１０５から新たな情報が出力されたときには、ステップ１〜ステップ４の処理に戻り、現在位置を更新し、その後の位置を再計算していく。このステップ５により、位置精度を高めるとともに、絶対位置検知装置１０５で検知した位置間の移動軌跡を計算できることになる。
【００５２】
ステップ５は、絶対位置検知装置１０５の絶対位置データ取得間隔と比べて、相対位置検知装置１０３の相対位置データ取得間隔が短い場合、絶対位置データが取得されるまで、ステップ４の処理を持続する手順である。例えば、ＧＰＳの測位間隔は通常１秒である。これに比べ、慣性航法装置の測位間隔は短く、数十〜数ミリ秒間隔で測位している。すなわち、相対位置検知装置１０３の時間分解能が、絶対位置検知装置１０５の時間分解能よりも高くなっている。
【００５３】
また、ＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星が見えなくなった場合など測位位置を出力しない場合がある。ステップ５は、新たな測位値が出力されるまでの補間方法としも使用できる。
【００５４】
ステップ６：ステップ４またはステップ５で得られた位置を表示装置１０８に出力するとともに、処理後移動軌跡メモリ１０９に蓄積する。
【００５５】
図３は、絶対位置検知装置１０５で検出した位置と相対位置検知装置１０３で検出した位置との関係を示す図である。
【００５６】
点３０１から順に点３０６までが絶対位置検知装置１０５で検知した時系列の位置である。点３１１から順に点３１６までが相対位置検知装置１０３で検知した時系列の位置である。
点３０１と点３１１と、点３０２と点３１２と、〜、３０６と３１６とは、同じ時刻に検知した位置である。
【００５７】
相対位置検知装置１０３は、座標軸３０８に示すように、点３１１を初期位置（０，０）とし、初期方位をＹ軸方向（方位角０度）とし、移動量の変化および移動方向の変化を積算し、位置３１１〜３１６を検知する。
【００５８】
点３１８および点３１９などは、絶対位置検知装置１０５の出力間隔よりも短い間隔で検知された位置である。通常、相対位置検知装置１０３は、絶対位置検知装置１０５の出力周期よりも短い間隔で位置を検出しているので、絶対位置検知装置１０５よりも時間分解能が高い。
【００５９】
サークル３００は、絶対位置検知装置１０５が検知した点３０１の位置誤差の範囲を表している。
絶対位置検知装置１０５で検知する場合、点３０１〜点３０６のように、離散的な位置となり、また各点においても、ある誤差範囲を伴う位置精度となる。
【００６０】
相対位置検知装置１０３の場合は、絶対位置検知装置１０５と比べれば、離散値の幅は狭くなる。しかし、絶対位置を検知できないので、初期位置３１１からの相対的な位置を検知することになる。
【００６１】
上記特許文献１では、例えば、点３０６および点３１６で、ＧＰＳの測位位置との差が大きくなった場合、ＧＰＳの測位位置に自立測位の測位位置を合わせている。
【００６２】
しかし、ＧＰＳで測位した点３０６には、ＧＰＳの測位誤差が含まれている。したがって、自立測位の初期位置３１６がＧＰＳの測位誤差分だけずれてしまい、以後は正しい位置を検知できなくなる場合が生じる。
【００６３】
図４は、図３の絶対位置検知装置１０５で検出した位置と相対位置検知装置１０３で検出した位置とを本発明でフィッティングする方法を示す図である。
【００６４】
これに対して、本実施例１では、図４に示すように、同じ時刻に測位した複数の位置が最小誤差でフィッティングするように、相対位置検知装置１０３の初期位置座標３０８を点３３０のように回転させるとともに、平行移動する。この修正により、相対位置検知装置１０３で検知した位置３１６が位置３２６となり、相対位置検知の精度が高まるとともに、それ以後に検知する位置３２７，３２８などの位置精度も高めることできる。
【００６５】
図５は、上記フィッティングパラメータの算出方法のより詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００６６】
ステップ５０１：相対位置検知装置１０３は、移動量検知装置１０１および移動方向検知装置１０２からの最新の計測時刻Tn，角速度ΔΦｎ，前回計測した位置からの移動量Snを取得する。移動量Snは、速度すなわち単位時間の移動量に変換してから取り込んでもよい
ステップ５０２：相対位置検知装置１０３は、取得した値を相対位置検知装置履歴メモリ１０４に記憶させる。
【００６７】
ステップ５０３：取り込み回数ｍ回だけ遡った時刻Tn-ｍを初期方位とし、現在時刻Tnまでの各時刻Tn-(ｍ-k)における進行方向をΦｎ-(ｍ-k)を数式１により求める。
【００６８】
【数１】
2008170278.tif 000003
数式１のkを１からｍまで変化させると、Tn-ｍからTnまでの各時刻における進行方向をΦｎ-(ｍ-k)が得られる。
【００６９】
ステップ５１１：絶対位置検知装置１０５は、計測時刻Tn，絶対位置(Gxn，Gyn)，絶対進行方位θｎを取得する。
【００７０】
ステップ５１２：絶対位置検知装置１０５は、取得したそれぞれの値を絶対位置検知装置履歴メモリ１０６に記憶させる。
【００７１】
ステップ５０４：処理手段１０７は、絶対位置検知装置１０５および相対位置検知装置１０３で求めた各時刻における進行方向の差分を求める。
【００７２】
図６は、各時刻における進行方向の差分の一例を示す図である。図６の横軸６０１は、時刻Tを示し、縦軸６０２は、進行方向の差分を示し、点群６０３は、各時刻における差分の値を示している。
【００７３】
絶対位置検知装置１０５および相対位置検知装置１０３での方位検知に誤差が無ければ、時刻に関係なく、一定の値を示し、その値が、絶対位置検知装置１０５の初期方位および相対位置検知装置１０３の初期方位の差分の値となる。しかし、実際は、絶対位置検知装置１０５および相対位置検知装置１０３の計測誤差のために、点群６０３が示すように、ばらつきが生じている。
【００７４】
本実施例１によれば、絶対位置検知装置１０５による移動軌跡に相対位置検知装置１０３による移動軌跡をフィッティングさせるパラメータを求め、このパラメータを用いて相対位置検知装置１０３で求めた移動軌跡を再計算し、位置精度を高め、絶対位置検知装置１０５により検知した複数の位置間における移動軌跡を計算できるようになる。
【００７５】
ステップ５０５：処理手段１０７は、ばらつきの影響を排除するために、各時刻における方位差分αｎの平均６０４を求める。この方位差分αｎの平均は、最新時刻Tnのときの方位差分だけにより求めた値と比べて、高精度になっている。
【００７６】
ステップ５０６：処理手段１０７は、求めた方位を初期方位として、数式２により、移動軌跡を計算する。
【００７７】
【数２】
2008170278.tif 000004
数式２の処理により、絶対位置検知装置１０５で求めた移動軌跡の進行方向と相対位置検知装置１０３で求めた移動軌跡の進行方向とが一致することになる。
【００７８】
ステップ５０７：次に、平行移動量を求めるために、横方向（Ｘ方向）および縦方向（Ｙ方向）独立に差分を取る。この差分も、図６と同様に、ばらつきはあるがほぼ一定の値となる。
【００７９】
ステップ５０８：したがって、横方向（Ｘ方向）および縦方向（Ｙ方向）の平均値は、相対位置検知装置１０３による移動軌跡を絶対位置検知装置１０５による移動軌跡に一致させるための平行移動量となる。
【００８０】
ステップ５０９：数式２で求めた移動軌跡を平行移動させると、相対位置検知装置１０３による移動軌跡を絶対位置検知装置１０５による移動軌跡に一致させることができる。なお、ステップ５０９では、最新計測値３２６だけを補正すればよいので、最新値のみを計算している。
【００８１】
以上の一連の処理により、初期状態での相対位置検知装置１０３による移動軌跡３１１〜３１６を図４の３１２〜３２６に変換し、絶対位置検知装置１０５による移動軌跡にフィッティングさせることができる。また、最新位置３２６の位置精度は、絶対位置検知装置１０５で求めた位置と比較して、過去の誤差を平均化した結果として得られるので、改善されている。
【００８２】
ステップ５１０：絶対位置検知装置１０５が次の計算サイクルで出力するTn+１までの間、ステップ５０６からステップ５０９までの処理を繰り返し、フィッティング処理を継続する。
【００８３】
ここまでは、絶対位置検知装置１０５と相対位置検知装置１０３とが、同じ時間間隔で検知情報を出力していると仮定してきた。実際には、累積誤差の縮小や時間分解能の改善のために、相対位置検知装置１０３の方が、絶対位置検知装置１０５よりも短い周期で位置を検知している。
【００８４】
したがって、ステップ５１０は、Tn+１までフィッティング処理を延長する手順である。ステップ５１０においては、相対位置検知装置１０３から出力される移動量，移動方向を用いて、ステップ５０６からステップ５０９までの処理を繰り返す。その結果、例えば、図４の点３２７，３２８などの位置を高精度に検知できる。
【００８５】
なお、絶対位置検知装置１０５の計測時刻と相対位置検知装置１０３の計測時刻とは、サンプリング間隔の関係で、必ずしも一致するとは限らない。一致しない場合は、お互いに同じ時刻になるように前後の時刻のデータを補間し、同時刻の位置を推定してもよい。
【００８６】
これまで説明した処理は、絶対位置検知装置１０５による新たな位置出力が得られる毎に繰り返し、相対位置検知装置１０３による位置を補正していく。
【００８７】
本実施例１によれば、絶対位置検知装置１０５による移動軌跡に相対位置検知装置１０３による移動軌跡をフィッティングさせる際に、位置を高精度に検知できる。
【実施例２】
【００８８】
次に、絶対位置検知装置１０５の精度が低下した場合でも、良好な精度を保って位置を検知する方法の実施例を説明する。
【００８９】
絶対位置検知装置１０５の精度低下の原因には、例えばＧＰＳの場合、ＧＰＳ測位衛星の見え方などが上げられる。空が開けていてＧＰＳ衛星が良く見える場所では、良好な精度で位置を検知できる。しかし、ＧＰＳ衛星が見えなくなったり、ＧＰＳ衛星は見えていても建物の反射などでマルチパスが生じ、ＧＰＳ衛星までの距離が正しくない場合は、誤差が大きくなる。
【００９０】
ＧＰＳ衛星が見えない場合は、測位に使ったＧＰＳ衛星の数や衛星配置のばらつき度合いをＧＰＳ受信機が出力するので、これらのパラメータを精度の尺度として利用することも可能である。
【００９１】
一方、マルチパスにより本来は建物の陰に隠れて見えないはずの衛生が見えてしまった場合などは、ＧＰＳ受信機側でそれを判別することが難しく、測位衛星数や衛星配置のばらつきだけでは判断できない場合が生じる。建物の入口付近などは、マルチパスの影響を受けやすい場所であり、相対位置検知装置１０３の初期条件の精度が悪化する原因となる。
【００９２】
図７は、実施例２の位置検知装置で実行する位置検知処理手順の概要を示すフローチャートである。
【００９３】
本実施例２においては、実施例１のフィッティングパラメータの算出処理に先立って、絶対位置検知装置１０５側の精度評価処理７０１と、フィッティングパラメータ算出対象の選択処理７０２とを追加している。その他の処理は、図１における処理と同じである。
【００９４】
絶対位置検知装置１０５側の精度評価処理７０１は、絶対位置検知装置１０５の出力と相対位置検知装置１０３の出力とにより、絶対位置出力装置１０５の精度を評価する手順である。
【００９５】
図８は、絶対位置検知装置１０５の出力値が低下した場合の出力の一例を示す図である。
点群８０１は、相対位置検知装置１０３から出力され、点群８０２は、絶対位置検知装置１０５から出力される。点群８０２のうちで区間８０３は、精度が低下した絶対位置出力装置１０５から出力されている。
【００９６】
通常、短時間であれば、絶対位置検知装置１０５による軌跡形状よりも相対的位置検知装置１０３の軌跡形状の方が正確なので、区間８０３は、絶対位置検知装置１０５がまちがった位置を出力していることを示している。
【００９７】
絶対位置検知装置１０５側の精度評価処理７０１は、方位の差分のばらつきまたは移動量のばらつきから、絶対位置検知装置１０５の出力値の精度を評価する。
【００９８】
図９は、相対位置検知装置１０３の初期方位の差とともに、絶対位置検知装置１０５側の方位差分のばらつきの一例を示す図である。図９の横軸は、時刻９０１を示し、縦軸は、方位差分９０２を示し、区間９０３が、図８で精度が低下した区間８０３に対応する。
【００９９】
絶対位置検知装置１０５側の精度が低下していなければ、進行方向の差分は一定の値となるはずである。区間９０３では、精度が低下した区間８０３に対応して、方位の差分が乱れる。
【０１００】
ばらつき度合いを評価するため、所定の窓幅を持った区間を設定し、区間毎の分散を計算する。
【０１０１】
図９の下の部分において、横軸９０５は、時刻を示し、縦軸９０６は、分散値を示している。例えば、９０８のように時刻Tn-ｍ〜Tn-ｍ+3までの区間の分散を取り、時刻９１５の分散値を計算し、次は時刻Tn-ｍ+１〜Tn-ｍ+4までの区間の分散を取り、時刻９１６の分散値値を得るような処理を時刻Tnまで繰り返す。
【０１０２】
図９の下の部分から明らかなように、絶対位置検知装置１０５の誤差が少ない場合には分散値が小さく、誤差が大きな区間は分散値が大きくなる。そこで、しきい値９１０を設定すると、絶対位置検知装置１０５の誤差を評価できる。
【０１０３】
フィッティングパラメータ算出対象の選択処理７０２では、絶対位置検知装置１０５側の精度評価処理７０１の結果に基づいて、計測データをフィッティングパラメータの算出対象にするか否かを選択する。
【０１０４】
図１０は、フィッティングパラメータ算出対象の選択処理７０２の結果の一例を示す図である。白丸のデータ１００１を除外し、黒丸のデータ１００２をフィッティングパラメータの算出対象として残した。残したデータを用いれば、絶対位置検知装置１０５側のばらつきの影響を受けずに、方位の差分を計算し、相対位置検知装置１０３の初期方位を求めることができる。
【０１０５】
以後、この初期方位を用いて、処理４，５，６を実行すると、相対的位置検知装置１０３の出力を補正できる。
【０１０６】
本実施例２では、絶対位置検知装置１０５の出力値が低下を方位の差分で評価したが、各時刻の移動量の差分を採用しても、低下を評価できる。すなわち、精度の高い区間では所定時間の間に同じ距離だけ移動するが、精度が低下している場合は、同じ距離にならないことを利用する。
【０１０７】
方位の差分と移動距離の差分とは、低下の評価の際に、一方を使ってもよいし両者を使ってもよい。
【０１０８】
また、処理対象として残ったデータの数が少ない場合には、フィッティングパラメータを更新しない処理を加えてもよい。残ったデータの数が少ないと、方位の差分を平均化しても、十分な精度が得られない場合がある。この場合、フィッティングパラメータをあえて更新しないで、前に求めたフィッティングパラメータを利用し、相対位置検知装置１０３による積算処理を延長し、位置を求めてもよい。
【０１０９】
なお、本実施例２は、ＧＰＳ受信機などで出力されている測位に使った測位衛星のばらつきなど、絶対位置検知装置１０５自体が出力している誤差推定値と組み合わせてもよい。
【０１１０】
本実施例２によれば、絶対位置検知装置１０５の誤差の評価が可能となり、これを利用して相対位置検知装置１０３の補正パラメータの変更を制御し、位置を高精度に検知できる。
【実施例３】
【０１１１】
次に、相対位置検知装置１０３の誤差の原因となる移動方向検知装置１０２の０点オフセット補正および移動量検知装置１０１のゲイン補正について説明する。
【０１１２】
図１１は、移動方向検知装置１０２および移動量検知装置１０１のパラメータを補正する手順を加えた位置検知方法の処理手順を示すフローチャートである。
【０１１３】
これまでの実施例では、説明を簡単にするために、移動方向検知装置１０２の０点オフセット値および移動量検知装置１０１のゲイン誤差に関する影響を考慮しなかった。これらの誤差による影響は、短時間であれば、非常に少なく、絶対位置検知装置１０５の移動軌跡により頻繁に補正できる場合は、無視してもよい。
【０１１４】
しかし、屋内に入ってしまった場合など絶対位置検知装置１０５の移動軌跡による補正を頻繁には実行できない場合、誤差の蓄積が無視できなくなってくる。
【０１１５】
そこで、本実施例３では、移動方向検知装置１０２の０点オフセット補正ステップ１１０１および移動量検知装置１０１の速度の補正ステップ１１０２を追加する。
【０１１６】
まず、０点オフセット補正ステップ１１０１では、ジャイロセンサすなわち移動方向検知装置１０２のオフセットを補正し、初期方位を補正する。
【０１１７】
ジャイロセンサのオフセット補正が正しくない場合、絶対位置検知装置１０５と相対位置検知装置１０３との差分は、図１２に示すような関係になる。
【０１１８】
図１２は、移動方向検知装置１０２の０点オフセット誤差がある場合の方位差分の時間的変化を示す図である。角速度が０の場合、移動方向検知装置１０２の出力は、０となるはずである。雑音があっても平均値は０となる。０点オフセットとは、静止状態でも、移動方向検知装置１０２の出力の平均値が０とならない状態をいう。０点オフセットがあると、角速度の積算で方位を検知する移動方向検知装置１０２では、この誤差が、線１２０３で示すように蓄積して、大きな方位誤差となってしまう。
【０１１９】
図１２のように単調増加または単調減少するのは、角速度が０のときにジャイロセンサのオフセットが０になっていないからである。したがって、時刻ｎ-(ｍ-１)からｎまでのｍ個の点を最小二乗法を用いて求めた傾きΔα(１２０４)を求めると、ジャイロセンサのオフセット量のずれを求めることができる。求めた傾きΔαは、単位時間当たりのずれなので、このずれの量を取得した角速度から差し引けば、ジャイロセンサのオフセット補正が可能になる。
【０１２０】
また、切片１２０５は絶対方位との差分を示している。したがって、この切片１２０５を用いると、絶対方位の補正も可能になる。
【０１２１】
次に、速度の補正ステップ１１０２では、相対位置検知装置１０３から出力された速度を補正する。
【０１２２】
図１３は、相対位置検知装置１０３から出力された速度を補正する処理と絶対位置検知装置１０５の精度を評価する手順とを併せて実行する処理手順を示すフローチャートである。
【０１２３】
図１４は、相対位置検知装置１０３の速度ゲインに誤差がある場合の速度と絶対位置検知装置１０５から求めた速度と相対位置検知装置１０３から求めた速度との関係を示す図である。
【０１２４】
相対位置検知装置１０３の速度と絶対位置検知装置１０５の速度とがいかなる速度でも等しい場合は、線１５０５の傾きは、１となる。しかし、相対位置検知装置１０３の検知速度に誤差があると１にはならず、例えば線１５０４のような傾きを示す。
【０１２５】
そこで、相対位置検知装置１０３の速度と絶対位置検知装置１０５の速度とをパラメータとして描画した散布図の傾きが１となるように相対位置検知装置１０３の速度出力を補正し、速度の誤差を解消する。
【０１２６】
相対位置検知装置１０３の速度と絶対位置検知装置１０５との速度とから、最小二乗法を用いて傾きを算出し、求めた傾きで相対位置検知装置１０３の速度を除算すると、速度を補正できる。
【０１２７】
移動方向検知装置１０２の０点オフセット補正ステップ１１０１および移動量検知装置１０１の速度の補正ステップ１１０２が完了したら、ステップ１１０３では、補正された方位および速度を用いて、フィッティングパラメータを算出する。
【０１２８】
以後は、図１または図７と同様に、ステップ４およびステップ５を用いて、移動軌跡および位置を算出する。
【０１２９】
図１５は、絶対位置検知装置１０５の精度が低下し、しかも、移動方向検知装置１０２の０点オフセットに誤差がある場合に、絶対位置検知装置１０５から出力された方位と相対位置検知装置１０３から出力された方位の差分の一例を示す図である。
【０１３０】
絶対位置検知装置１０５の精度低下による方位変動が点群１６０１として現れ、移動方向検知装置１０２の０点オフセットに誤差による傾きが１６０４として現れている。
【０１３１】
図１３のステップ１４０１では、分散を用いて、図９に示した手順と同様に、絶対位置検知装置１０５の精度低下部分の有無を判定する。
【０１３２】
ステップ１４０２では、図１０に示した手順と同様に、精度が低下したと判定された部分を処理対象から除外する。
【０１３３】
これらの処理により、絶対位置検知装置１０５の精度が低下した部分のデータを除去できる。
【０１３４】
以後は、ステップ１１０１から１１０３で、図１１で説明した方法と同様に、移動方向検知装置１０２の０点オフセット値および移動量検知装置１０１のゲイン誤差を補正する。
【０１３５】
最後に、ステップ４および５の処理を実行し、相対的位置検知装置１０３で検知した位置を補正した位置を出力する。
【０１３６】
本実施例３によれば、本実施例３によれば、絶対位置検知装置１０５の出力値に精度の低下がある場合でも、その影響を除外し、しかも、移動方向検知装置１０２の０点オフセット補正および移動量検知装置１０１のゲインを補正し、位置を高精度に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明による位置検知装置の一実施例の系統構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１の位置検知装置で実行する位置検知処理手順の概要を示すフローチャートである。
【図３】絶対位置検知装置１０５で検出した位置と相対位置検知装置１０３で検出した位置との関係を示す図である。
【図４】図３の絶対位置検知装置１０５で検出した位置と相対位置検知装置１０３で検出した位置とを本発明でフィッティングする方法を示す図である。
【図５】上記フィッティングパラメータの算出方法のより詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図６】各時刻における進行方向の差分の一例を示す図である。
【図７】実施例２の位置検知装置で実行する位置検知処理手順の概要を示すフローチャートである。
【図８】絶対位置検知装置１０５の出力値が低下した場合の出力の一例を示す図である。
【図９】相対位置検知装置１０３の初期方位の差とともに、絶対位置検知装置１０５側の方位差分のばらつきの一例を示す図である。
【図１０】フィッティングパラメータ算出対象の選択処理７０２の結果の一例を示す図である。
【図１１】移動方向検知装置１０２および移動量検知装置１０１のパラメータを補正する手順を加えた位置検知方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】移動方向検知装置１０２の０点オフセット誤差がある場合の方位差分の時間的変化を示す図である。
【図１３】相対位置検知装置１０３から出力された速度を補正する処理と絶対位置検知装置１０５の精度を評価する手順とを併せて実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】相対位置検知装置１０３の速度ゲインに誤差がある場合の速度と絶対位置検知装置１０５から求めた速度と相対位置検知装置１０３から求めた速度との関係を示す図である。
【図１５】絶対位置検知装置１０５の精度が低下し、しかも、移動方向検知装置１０２の０点オフセットに誤差がある場合に、絶対位置検知装置１０５から出力された方位と相対位置検知装置１０３から出力された方位の差分の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１００  位置検知装置
１０１  移動量検知装置
１０２  移動方向検知装置
１０３  相対位置検知装置
１０４  相対位置検知装置出力値履歴メモリ
１０５  絶対位置検知装置
１０６  絶対位置検知装置出力値履歴メモリ
１０７  処理手段
１０８  位置表示装置
１０９  処理後の移動軌跡記憶用メモリ
２００  歩行者
２０２  車両
【図１】
2008170278.tif 000005
【図２】
2008170278.tif 000006
【図３】
2008170278.tif 000007
【図４】
2008170278.tif 000008
【図５】
2008170278.tif 000009
【図６】
2008170278.tif 000010
【図７】
2008170278.tif 000011
【図８】
2008170278.tif 000012
【図９】
2008170278.tif 000013
【図１０】
2008170278.tif 000014
【図１１】
2008170278.tif 000015
【図１２】
2008170278.tif 000016
【図１３】
2008170278.tif 000017
【図１４】
2008170278.tif 000018
【図１５】
2008170278.tif 000019