(57)【要約】【課題】ＧＰＳから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、ＧＰＳの速度情報を精度良く利用できるＧＰＳ速度情報補正方法及びＧＰＳ補正速度情報算出装置を提供する。【解決手段】ＧＰＳ１１を利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、ＧＰＳ１１から得た速度情報を用いて加速度を求めるステップ２２と、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップ２５と、ＧＰＳから得た速度に補正値速度を加算してＧＰＳ補正速度情報を得るステップ２６とを有する。加速度情報として１サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳを利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、
ＧＰＳから得た速度情報を用いて加速度を求めるステップと、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップと、ＧＰＳから得た速度に補正値速度を加算してＧＰＳ補正速度情報を得るステップとを有することを特徴とするＧＰＳ速度情報補正方法。
【請求項２】
上記加速度情報として１サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いる請求項１記載のＧＰＳ速度情報補正方法。
【請求項３】
上記補正係数は、ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数から算出される請求項１記載のＧＰＳ速度情報補正方法。
【請求項４】
ＧＰＳを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出するＧＰＳ補正速度情報算出装置であって、
ＧＰＳから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段と、ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段と、ＧＰＳから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段とを有することを特徴とするＧＰＳ補正速度情報算出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＧＰＳ速度情報補正方法及びＧＰＳ補正速度情報算出装置であり、移動体に搭載したＧＰＳ受信機から得た速度情報の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動体の速度を検出する一般的な方法としては、車輪の回転を検知してその回転数から算出する方法や、加速度センサによる方法がある。これらの方法は、車輪のスリップや空転、機構の剛性や振動などで誤差を含みやすい方法である。また、ＧＰＳを利用して速度を検出することもできるが、ＧＰＳ受信機から得た速度情報は、実際の移動体の速度と比較して若干のばらつきを有するがほぼ一定時間過去の時点の速度を示している。このため、移動体に搭載してその移動体の速度をＧＰＳにより取得した場合は、移動体の加速時には実際の速度よりも低い速度を示し、また減速時には実際の速度よりも高い速度を示すことになる。
図７に示す、実際速度とＧＰＳ速度の差７６が、移動体加速時の速度の差を表している。これは、ＧＰＳから得た速度情報を利用する場合に、その目的によっては速度情報を利用できないことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の従来技術によれば、ＧＰＳで得た速度情報が実際の速度より所定の時間分過去の速度を示している状態では、例えば、ＧＰＳの位置データが測位環境の変化やその他の理由により途切れた場合など、途切れる直前のＧＰＳからの速度情報を基に、その移動体の運動特性を考慮した上で位置推定や位置補完を行う場合などに、推定位置の精度への影響を与えることになる。特に、安全性を必要とする移動体の接近検出のシステムへの適用の場合には、移動体の速度が実際よりも低く検出してしまった場合には、接近検出が遅れてしまうなど重大な影響を及ぼすことになる。
【０００４】
そこで、この発明は、ＧＰＳから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、ＧＰＳの速度情報を精度良く利用できるＧＰＳ速度情報補正方法及びＧＰＳ補正速度情報算出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＧＰＳを利用して得た移動体の速度情報を補正して実際の速度に近づける方法であって、ＧＰＳから得た速度情報を用いて加速度を求めるステップと、求めた加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出するステップと、ＧＰＳから得た速度に補正値速度を加算してＧＰＳ補正速度情報を得るステップとを有するＧＰＳ速度情報補正方法である。
【０００６】
加速度情報に補正係数を乗じることで、ＧＰＳから得た速度情報を実際の速度に近づけることができる。
【０００７】
また、本発明は、上記加速度情報として１サンプル前またはそれ以上前のサンプルとの平均を取った加速度平均値を用いるＧＰＳ速度情報補正方法である。
【０００８】
これにより、ＧＰＳの速度変位が階段状のギャップのような一度に大きな変位を伴った場合は、加速度情報自体が瞬間的に過大な数値になるため、その瞬間的な過大な数値成分を平滑することができる。
【０００９】
そして、本発明は、上記補正係数は、ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数から算出されるＧＰＳ速度情報補正方法である。
【００１０】
ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数や、移動体車両の車種に依存した車種係数や、天候に依存した天候係数などの複数の補正係数を用いて補正の精度を高めることができる。
【００１１】
更に、本発明は、ＧＰＳを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出するＧＰＳ補正速度情報算出装置であって、ＧＰＳから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段と、ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段と、ＧＰＳから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段とを有するＧＰＳ補正速度情報算出装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明のＧＰＳ速度情報補正方法及びＧＰＳ補正速度情報算出装置の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。図１は、本実施形態のＧＰＳ速度情報補正方法を適用するシステムの一例の説明図である。図２は、本実施形態のＧＰＳ速度補正方法を適用する具体的なフィールドイメージの説明図である。図３は、鉄道車両に搭載するＧＰＳ車載装置の一例の説明図である。図４は、自動車に搭載するＧＰＳ車載装置の一例の説明図である。図５は、ＧＰＳ補正速度情報算出装置の説明図である。図６は、補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例の説明図である。図７は、実際の座標・距離ポスト対応テーブルと補正係数の一例の説明図である。図８は、移動体の実際の速度とＧＰＳ速度の差異と、補正係数により算出した補正後の速度概要の説明図である。図９は、加速度データの大ギャップを軽減するための加速度の平均値での処理結果の説明図である。
【００１３】
本発明の一実施形態を、図１に示す。これは移動体利用におけるＧＰＳ速度補正方法を適用するシステムの構成を示している。
【００１４】
システムは、大きく分けて移動体である鉄道車両１、自動車２、船舶３、移動体位置監視センタ４、公衆通信網１０から構成されている。各部分について詳細に構成および動作を説明する。
【００１５】
鉄道車両１の上部（屋根など）や乗務員室内には、ＧＰＳ受信機と通信モデムなどが一体に構成されたＧＰＳ車載装置３７が設置されている。ＧＰＳ車載装置３７で受信したＧＰＳの位置と速度の情報は公衆通信網１０を経由して移動体監視センタ４にアップロードされる。ここでデータ配信の制御処理を行った後に、再び公衆通信網１０を経由して、工事現場５、列車見張員６、踏切７、駅８にＧＰＳの位置と速度の情報をダウンロードする。ここで、工事現場５、列車見張員６、踏切７、駅８では鉄道車両１の位置と速度の情報を基に、列車の接近監視などを行う。また、鉄道車両１がビル等１２の陰にかくれるような鉄道車両１３の位置に来た場合は、ビル等１２の遮蔽によりＧＰＳ測位が途切れてしまうことがある。この場合にはＧＰＳ測位が途切れる直前のＧＰＳ速度情報をもとに、移動体位置監視センタ４で鉄道車両１３の位置推定を行う。この位置推定は、鉄道は線路を走行しているという前提のモデルが定義できることから、測位不能の時間中に速度情報をもとに位置を線路上に推定配置する。またこの位置推定は、工事現場５、列車見張員６、踏切７、駅８側の端末機器でも位置推定ソフトウェア組み込みにより可能である。同様に、自動車２や船舶３でもその鉄道車両の位置推定を行う。自動車２や船舶３でもＧＰＳ受信機と通信モデムなどが一体に構成されたＧＰＳ車載装置４７が設置されている。ＧＰＳ車載装置４７で受信したＧＰＳの位置と速度の情報は公衆通信網１０を経由して移動体監視センタ４にアップロードされる。ここでデータ配信の制御処理を行った後に、再び公衆通信網１０を経由して、コンテナターミナル・コンビナート等９にＧＰＳの位置と速度の情報をダウンロードする。船舶では、桟橋やコンビナートへの接岸時にＧＰＳを利用する場合があり、またその接岸アプローチの途中でＧＰＳ測位が切れた場合には、測位が切れる直前のＧＰＳ速度情報を基に位置推定する必要がある。このように、各種移動体に搭載したＧＰＳの速度情報を精度よくシステムで利用できるように、ＧＰＳ速度補正をすることが必要になる。
【００１６】
図２は、ＧＰＳ速度補正方法を適用する具体的なフィールドイメージを示す。
鉄道車両１や自動車２の実運用環境は、登り勾配や下り勾配があり、また屋外であることから天気の変化（晴れ・雨・雪）も発生する。特に、鉄道車両１、自動車２共に、雨天や雪の場合は車輪空転のため、加速時などは速度が落ちる可能性がある。
【００１７】
図３は、鉄道車両１に搭載するＧＰＳ車載装置を示す。車載装置本体３７は、ＧＰＳ受信機３２とＧＰＳの受信データを通信モデム３４へ変換伝送制御する車載コントローラ３３から構成される。また、ＧＰＳ受信機３２にはＧＰＳアンテナ３１が接続され、通信モデム３４には通信モデムのアンテナ３５が接続される。また、車載装置には車両の電源装置３６から電源が供給される。
【００１８】
図４は、自動車２に搭載するＧＰＳ車載装置を示す。車載装置本体４７は、ＧＰＳ受信機４２とＧＰＳの受信データを通信モデム４４へ変換伝送制御する車載コントローラ４３から構成される。また、ＧＰＳ受信機４２にはＧＰＳアンテナ４１が接続され、通信モデム４４には通損モデムのアンテナ４５が接続される。
また、車載装置には車両の電源装置４６から電源が供給される。
【００１９】
移動体位置監視センタ４には、ＧＰＳ補正速度情報算出装置２０が設置される。ＧＰＳ補正速度情報算出装置２０は、ＧＰＳを利用して得た移動体の速度を補正して実際の速度に近づけた補正速度情報を算出する装置であって、図５に示すように、外部機器とデータ送受信を行う通信部２１と、ＧＰＳから得た速度情報を用いて加速度を求める加速度算出手段２２と、ＧＰＳの位置座標に対応した勾配情報を基に決める勾配係数、移動体車両の車種に依存した車種係数、天候に依存した天候係数などの複数の係数を格納する格納手段２３と、移動体及び速度情報に応じた必要な係数を用いて補正係数を算出する補正係数算出手段２４と、加速度情報に補正係数を乗じて補正値速度を算出する補正速度算出手段２５と、ＧＰＳから得た速度に補正速度を加算して補正速度情報を得る補正速度情報算出手段２６とを有する。通信部２１は、移動体、例えば鉄道車両１、自動車２、船舶３等に搭載した機器から、ＧＰＳから得た速度情報を受信し、算出した補正速度情報を、送信先、例えば工事現場５、列車見張り員６、踏切７、駅８、コンテナターミナル・コンビナート９等に送信する。送信先は、移動体に対応して格納手段２３に事前に登録されている。
【００２０】
図６は、ＧＰＳ補正速度情報算出装置２０の格納手段２３における補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例を示す。本実施形態のＧＰＳ速度情報の補正を行うためには、ＧＰＳの座標に依存した補正係数と移動体の車種や天候の違いによって補正係数の選択ができるように考慮している。これらは、全ての移動体にあてはまるものではないが、特に鉄道をターゲットにした場合には有効な手段である。まず、ＧＰＳの位置座標に対応した距離ポストが定義できる座標・距離ポスト対応テーブル５１を予め作成する。そのテーブルの距離ポストに対応した勾配情報を基に勾配係数テーブル５３の内容を対応付ける。また、移動体の車種毎の補正係数である車種係数テーブル５２や天候毎の補正係数である天候係数テーブル５４を作成し、車載装置に格納しておく。車種係数の選択は、車載装置上の入力装置で設定できるようにしておき、天候係数の選択は車載装置上の入力装置でも設定できるようにはしておくが、移動体のワイパ動作のＯＮ／ＯＦＦやワイパ速度の状態で自動選択できるような機能も持たせるものとする。
【００２１】
図７は、実際の座標・距離ポスト対応テーブル５１の例と補正係数６１の例を示す。計測時間は１Ｈｚで行う。天候係数は、途中でワイパ動作の変化を検知して係数変更した例を示す。また、勾配係数についても、距離ポスト毎に勾配情報が変化している例を示す。
【００２２】
この補正係数を利用した上で、補正後速度を１Ｈｚで算出する。算出演算式は、補正後速度＝ＧＰＳ速度＋（加速度平均×補正係数）となる。
【００２３】
図８は、移動体の実際の速度７１とＧＰＳ速度７２の差異と、上記記載の補正係数により算出した補正後の速度７３の結果を示す。本発明の補正を行わない場合は、ＧＰＳの速度７２と実際の速度７１の差異は、実際速度とＧＰＳ速度の差７６となる。本発明の補正を行うことにより、補正された速度分７７だけ実際速度に近づくことになり、本発明の効果があることを表している。また、普及型のＧＰＳ受信機では、少なからずもＧＰＳ測位結果の座標のばらつきや速度のばらつきを抑えるためのフィルタリング処理を行っている。その場合には、実際に移動体が移動しても、一定以上の移動変化を検知するまでは停止状態であると想定して、それまでの位置情報や速度情報を出し続けてしまう。それで、一定以上の移動変化を検知した後は、実際の移動体の状況にあわせた情報（位置、速度）を出そうとするために、ＧＰＳの速度検出開始時７４およびＧＰＳの速度検出終了時７５に示すようなギャップの大きいデータ変化を示す場合がある。このデータ変化に対応するためには、補正係数を乗じる加速度データは加速度の平均値とすることで軽減できる。これを示すのが、図９である。
【００２４】
ＧＰＳの速度７２の速度検出開始時には図８の説明でも記載したが、ギャップの大きいデータ変化を示す場合がある。このギャップの大きい速度変化があるために加速度８１はその箇所では大きくかけはなれた数値となってしまう。この影響を軽減するために、加速度データを平均化処理することで、加速度平均８２に示すような大きくかけはなれた結果を軽減した結果となる。この平均化は１サンプル前の加速度値との平均を出したものである。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＧＰＳから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるための補正方法を提供することにより、ＧＰＳの速度情報を精度良く利用できるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、ＧＰＳから得た速度情報を実際の移動体の速度に近づけるよう補正することにより、ＧＰＳの速度情報を精度良く利用できるＧＰＳ速度情報補正方法及びＧＰＳ補正速度情報算出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のＧＰＳ速度情報補正方法を適用するシステムの一例の説明図。
【図２】本実施形態のＧＰＳ速度情報補正方法を適用する具体的なフィールドイメージの説明図。
【図３】鉄道車両に搭載するＧＰＳ車載装置の一例の説明図。
【図４】自動車に搭載するＧＰＳ車載装置の一例の説明図。
【図５】ＧＰＳ補正速度情報算出装置の説明図。
【図６】補正係数を選択するためのデータテーブル情報の一例の説明図。
【図７】実際の座標・距離ポスト対応テーブルと補正係数の一例の説明図。
【図８】移動体の実際の速度とＧＰＳ速度の差異と、補正係数により算出した補正後の速度概要の説明図。
【図９】加速度データの大ギャップを軽減するための加速度の平均値での処理結果の説明図。
【符号の説明】
１  鉄道車両
２  自動車
３  船舶
４  移動体位置監視センタ
５  工事現場
６  列車見張り員
７  踏切
８  駅
９  コンテナターミナル・コンビナート
１０  公衆通信網
１１  ＧＰＳ衛星
２０  ＧＰＳ補正速度算出装置
２１  通信部
２２  加速度算出手段
２３  格納手段
２４  補正係数算出手段
２５  補正値速度算出手段
２６  補正速度情報算出手段
３１  ＧＰＳアンテナ
３２  ＧＰＳ受信機
３３  車載コントローラ
３４  通信モデム
３５  アンテナ
３６  電源装置
３７  車載装置
４１  ＧＰＳアンテナ
４２  ＧＰＳ受信機
４３  車載コントローラ
４４  通信モデム
４５  アンテナ
４６  電源装置
４７  車載装置
５１  座標・距離ポスト対応テーブル
５２  車種係数テーブル
５３  勾配係数テーブル
５４  天候係数テーブル
６１  補正係数
６２  天候の変り目
６３  勾配の変り目
７１  移動体の実際の速度
７２  ＧＰＳの速度
７３  補正後の速度
７４  ＧＰＳの速度検出開始時
７５  ＧＰＳの速度検出終了時
７６  実際速度とＧＰＳ速度に差
７７  補正された速度分
８１  加速度
８２  加速度平均
【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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【図９】
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