(57)【要約】【課題】ＧＰＳで検出した位置情報を道路管理者が従来より管理していた道路管理体系へ変換し、ＧＰＳによるデータと道路管理者が保持しているデータとのリンケージを図った移動体の位置検出装置を提供すること。【解決手段】道路形状データベース１８に、道路形状を複数の直線の集合とし、各直線の各頂点の緯度・経度情報と任意に設定した開始点からの距離情報とを対応して記憶させておき、位置情報入手手段１７によって、移動体１１の位置を緯度・経度情報として入手すると、直線選択手段１９により、この移動体の緯度・経度が前記直線上にあるかを判断し、直線上にない場合は最も近く位置する直線を選択する。そして、位置補正手段２０により、移動体１１の位置を選択された直線上の位置に補正し、この補正された位置の緯度・経度情報を求め、さらに、距離算出手段２１によって、直線上に補正された移動体の位置情報と該当する直線の開始点及び終了点の位置情報とから移動体の位置の前記開始点からの距離を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路形状を複数の直線の集合とし、その各頂点の緯度・経度情報と任意に設定した開始点からの距離情報とを対応して記憶した道路形状データベースと、
前記道路を走行する移動体の位置を緯度・経度情報として入手する位置情報入手手段と、
この位置情報入手手段により入手された移動体の緯度・経度が前記直線上にあるかを判断し、直線上にない場合は最も近く位置する直線を選択する直線選択手段と、
前記移動体の位置を前記直線選択手段によって選択された直線上の位置に補正し、この補正された位置の緯度・経度情報を求める位置補正手段と、
この位置補正手段によって直線上に補正された移動体の位置情報と該当する直線の両端の位置情報とから、前記移動体の前記開始点からの距離を求める距離算出手段と、
を備えたことを特徴とする移動体の位置検出装置。
【請求項２】
位置情報入手手段は、人工衛星からの電波により自己位置の緯度・経度を測定するＧＰＳによる位置情報を移動体から無線によって入手することを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出装置。
【請求項３】
直線選択手段は、移動体の位置を通り、各直線と垂直に交わる判定直線を求め、この判定直線の距離が最も短い直線を選択することを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出装置。
【請求項４】
直線選択手段は、移動体の位置を通った判定曲線と、垂直に交わることが出来ない直線については、その直線の両端と移動体の位置とを結ぶ直線の、いずれか短い方を判定直線とすることを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出装置。
【請求項５】
位置補正手段は、移動体の位置を通り直線と垂直に交わる判定直線と、直線選択手段によって選択された直線との交点を、直線上の移動体位置として補正することを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出装置。
【請求項６】
距離算出手段は、位置補正手段によって直線上に補正された移動体の位置とこの直線の両端との距離を求め、これら距離の比と、前記直線の両端に対応された開始点からの距離とにより、前記移動体の前記開始点からの距離を求めることを特徴とする請求項１に記載の移動体の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緯度・経度で検出された移動体の位置情報を、所定の開始点からの距離情報に変換する移動体の位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などの移動体の位置検出装置として、人工衛星からの電波を受信することにより、自己の位置を緯度・経度情報として検出するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が広く用いられている。このようにＧＰＳから得られる位置情報を、地図情報と関連させ、地図上のどの位置かを特定するような提案も行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、道路管理者は車両位置を特定する場合、位置情報として、独自に定めた開始点からの距離（キロポスト）を用い、この距離情報により各種情報を管理している。このように、ＧＰＳでは移動体の位置情報として、緯度・経度を検出するが、道路管理者は道路を緯度・経度ではなく独自の体系で管理しているため、ＧＰＳによる位置情報を、従前より保持していたデータベースの情報とを関連づけることができなかった。すなわち、ＧＰＳで得られた位置情報を即座に道路管理者がもつデータベース上に取り込むことができなかった。そこで緯度・経度情報をキロポスト情報に効率的に変換する論理が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１８９９５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＧＰＳから得られる緯度・経度による位置情報と、道路管理者が管理するキロポスト情報とが異なることから、情報の取り扱いが複雑となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、ＧＰＳで検出した位置情報を道路管理者が従来より管理していた道路管理体系へ変換し、ＧＰＳによるデータと道路管理者が保持しているデータとのリンケージを図った移動体の位置検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による移動体の位置検出装置は、道路形状を複数の直線の集合とし、その各頂点の緯度・経度情報と任意に設定した開始点からの距離情報とを対応して記憶した道路形状データベースと、前記道路を走行する移動体の位置を緯度・経度情報として入手する位置情報入手手段と、この位置情報入手手段により入手された移動体の緯度・経度が前記直線上にあるかを判断し、直線上にない場合は最も近く位置する直線を選択する直線選択手段と、前記移動体の位置を前記直線選択手段によって選択された直線上の位置に補正し、この補正された位置の緯度・経度情報を求める位置補正手段と、この位置補正手段によって直線上に補正された移動体の位置情報と該当する直線の開始点及び終了点の位置情報とから前記移動体の前記開始点からの距離を求める距離算出手段と備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、位置情報入手手段は、人工衛星からの信号により自己位置の緯度・経度を測定するＧＰＳによる位置情報を移動体から無線によって入手する。
【０００９】
本発明では、直線選択手段は、移動体の位置を通り、各直線と垂直に交わる判定直線を求め、この判定直線の距離が最も短い直線を選択する。
【００１０】
この直線選択手段は、移動体の位置を通った判定直線が、垂直に交わることが出来ない直線については、その直線の両端と移動体の位置とを結ぶ直線の、いずれか短い方を判定直線とする。
【００１１】
また、本発明では、位置補正手段は、移動体の位置を通り、各直線と垂直に交わる判定直線と、直線選択手段によって選択された直線との交点を、直線上の移動体位置として補正する。
【００１２】
さらに、本発明では、距離算出手段は、位置補正手段によって直線上に補正された移動体の位置とこの直線の両端との距離を求め、これら距離の比と、前記直線の両端に対応された所定の開始点からの距離とから、前記移動体の位置の前記開始点からの距離を求める。
【００１３】
これらの発明では、道路形状データベースに、道路形状を複数の直線の集合としたときの各頂点の緯度・経度情報と、任意に設定した開始点からの距離情報とを対応して記憶させておき、位置情報入手手段によって、移動体の位置を緯度・経度情報として入手すると、直線選択手段により、この移動体の緯度・経度が前記直線上にあるかを判断し、直線上にない場合は最も近く位置する直線を選択する。そして、位置補正手段により、移動体の位置を選択された直線上の位置に補正し、この補正された位置の緯度・経度情報を求める。さらに、距離算出手段によって、直線上に補正された移動体の位置情報と該当する直線の両端の位置情報とから移動体の前記開始点からの距離を求める。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による移動体の位置検出装置の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
先ず、図２により本実施の形態におけるシステムの全体構成を説明する。図２において、１１は車両などの移動体で、ＧＰＳ１２及び無線通信装置１３を搭載している。ＧＰＳ１２は、図示しない人工衛星からの電波を受信することにより、自己の位置を緯度・経度情報として検出する。無線通信装置１３は、ＧＰＳ１２によって検出された移動体１１の位置情報（緯度・経度）を、道路管理者用のセンター１４に送信する。
【００１６】
センター１４には、無線通信装置１５及び演算装置１６が設けられている。無線通信装置１５は、移動体１１から送信されてくる移動体１１の位置情報を受信し、演算装置１６に提供する。演算装置１６は、移動体１１の、緯度・経度による位置情報を、道路管理者が用いているキロポスト情報に変換するものであり、図１により詳細に説明する。
【００１７】
なお、キロポストとは、道路上にある開始点を設け、その開始点からの距離により道路上の位置を示す道路管理体系である。
【００１８】
図１において、１７は位置情報入手手段で、無線通信装置１５から提供された移動体１１の位置（緯度・経度）情報を入手する。１８は道路形状データベースで、道路形状を、例えば、図３で示すように、複数の直線の集合とし、それらの各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの経度・緯度情報と、任意に設定した図示しない開始点からのキロポスト（距離）情報とを対応して記憶している。
【００１９】
１９は直線選択手段で、位置情報入手手段１７により入手された移動体１１の経度・緯度が前記直線上にあるかを判断する。その結果、図４で示すように、移動体の経度・緯度（Ｘ，Ｙ）が直線上にない場合は、最も近く位置する直線（図の例では、直線Ａ−Ｂ）を選択する。２０は位置補正手段で、移動体１１の位置（Ｘ，Ｙ）を、図４で示すように、直線選択手段１９によって選択された直線（Ａ−Ｂ）上の位置に補正し、この補正された位置の緯度・経度（Ｘ’，Ｙ’）情報を求める。２１は距離算出手段で、位置補正手段２０によって直線（Ａ−Ｂ）上に補正された移動体１１の位置情報（Ｘ’，Ｙ’）と、該当する直線（Ａ−Ｂ）の両端Ａ及びＢの位置情報とから、移動体１１の位置のキロポスト（任意に設定した開始点からの距離）を求める。
【００２０】
上記構成において、移動体（車両や人など）１１に搭載したＧＰＳ１２により、移動体１１の現在位置情報（経度・緯度）を取得する。取得した位置情報（経度・緯度）は、無線通信装置１３によりセンター１４へと送信される。センター１４では無線受信装置１５により移動体１１の位置情報（緯度・経度）を受信し、これを演算装置１６へと入力する。
【００２１】
演算装置１６では、先ず、移動体位置情報を、道路形状データベース１８に投影してみる。ここで、ＧＰＳ１２によって得られた位置情報は誤差を含んでいるため、そのまま道路形状データベース１８のデータと照らし合わせても、必ずしも、図３で示した直線上に存在するとは限らない。そこで、ＧＰＳ１２によって得られた位置が、道路形状データベース１８で管理されている直線上に存在するよう、以下の手順で補正処理を施す。
【００２２】
すなわち、図４で示すように、ＧＰＳ１２で得られた、補正前の位置を（Ｘ，Ｙ）とし、直線上に補正された後の位置を（Ｘ’，Ｙ’）とする。まず、ＧＰＳ１２により検出された移動体の位置（Ｘ，Ｙ）をどの直線上に補正するか選択する。直線選択手段で１９は、各直線と移動体の位置（Ｘ，Ｙ）との間の距離Ｌを求め、この距離Ｌが最も短い直線を選択する。
【００２３】
例えば、直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）と移動体（Ｘ，Ｙ）との距離は以下のようにして求める。まず、移動体位置（Ｘ，Ｙ）を通り、直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）と垂直に交わる判定直線を求め、この判定直線と直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）との交点座標（Ｘ’，Ｙ’）を求める
直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）：
ｙ＝（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）ｘ＋ｙ１−ｘ１（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）  …▲１▼
移動体（Ｘ，Ｙ）を通り、直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）と垂直に交わる判定直線：
ｙ＝（ｘ２−ｘ１）／（ｙ１−ｙ２）ｘ＋Ｙ−Ｘ（ｘ２−ｘ１）／（ｙ１−ｙ２）  …▲２▼
▲１▼と▲２▼の交点（Ｘ’，Ｙ’）：
Ｘ’＝｛（Ｙ−ｙ１）（ｘ１−ｘ２）（ｙ１−ｙ２）＋（ｘ１−ｘ２）２Ｘ＋（ｙ１−ｙ２）２ｘ１｝  ／  ｛（ｙ１−ｙ２）２＋（ｘ１−ｘ２）２｝
Ｙ’＝（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）Ｘ’＋ｙ１−ｘ１（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）                        …▲３▼
上記の交点（Ｘ’，Ｙ’）と移動体位置（Ｘ，Ｙ）との間の判定直線の距離を、移動体（Ｘ，Ｙ）と直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）との間の距離Ｌとする。
【００２４】
Ｌ＝｛（Ｘ−Ｘ’）２＋（Ｙ−Ｙ’）２｝１／２
ただし、交点（Ｘ’，Ｙ’）が直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）の範囲内にない場合には、直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）の両端と移動体位置（Ｘ，Ｙ）との間の距離のうち、いずれか小さい方を、移動体位置（Ｘ，Ｙ）と直線Ａ（ｘ１，ｙ１）−Ｂ（ｘ２，ｙ２）の距離とする。
【００２５】
Ｌ＝｛（Ｘ−ｘ１）２＋（Ｙ−ｙ１）２｝１／２
（  ｛（Ｘ−ｘ１）２＋（Ｙ−ｙ１）２｝１／２）  ≦  ｛（Ｘ−ｘ２）２＋（Ｙ−ｙ２）２｝１／２の場合）
Ｌ＝｛（Ｘ−ｘ２）２＋（Ｙ−ｙ２）２｝１／２
（  ｛（Ｘ−ｘ１）２＋（Ｙ−ｙ１）２｝１／２）  ＞  ｛（Ｘ−ｘ２）２＋（Ｙ−ｙ２）２｝１／２の場合）
上記のようにして求められたＬが最も小さくなる直線を、移動体位置（Ｘ，Ｙ）を補正する先の直線として選択する。そして移動体位置（Ｘ，Ｙ）を通る判定直線が、選択された直線と垂直に交わる交点▲３▼（Ｘ’，Ｙ’）を補正後の位置とする。
【００２６】
すなわち、直線選択手段１９は、移動体１１の位置（Ｘ，Ｙ）を通り、各直線と垂直に交わる判定直線を求め、移動体１１の位置（Ｘ，Ｙ）と、判定直線と各直線との交点（Ｘ’，Ｙ’）との間の距離Ｌが最も短い直線を選択する。ただし、垂直に交わる判定直線を得られない直線については、その直線の両端と移動体の位置とを結ぶ直線の、いずれか短い方を判定直線とする。また、位置補正手段２０は、直線選択手段１９によって選択された直線と判定直線との交点（Ｘ’，Ｙ’）を直線上の位置として補正する。
【００２７】
尚、上記の距離Ｌの算出を全ての直線に対して行うのは、直線が多くなった場合に計算量が非常に多くなってしまい、現実的でない。そこで、例えば以下の方法によって対象となる直線を絞り込む。
【００２８】
まず、道路形状データベース１８を無作為な順に作成するのではなく、例えばある直線：始点Ａ（ｘ１，ｙ１）−終点Ｂ（ｘ２，ｙ２）があった場合に、必ずｘ１≦ｘ２とし、道路形状データベース１８には、表１のように始点ｘ１の小さい順に並べておく。
【００２９】
【表１】
2004192115.tif 000003
すると、ある直線との距離Ｌが求められた場合に、図５からも分かるように、始点の経度がＸ＋Ｌよりも大きくなるような直線（ｘ５，ｙ５）−（ｘ６，ｙ６）については対象候補の直線とはなり得ない。以降の直線（ｘ７，ｙ７）−（ｘ８，ｙ８）についても同様で、距離Ｌの計算を行う必要がなく、始点の経度がＸ＋Ｌより小さい直線（ｘ３，ｙ３）−（ｘ４，ｙ４）までを対象候補直線として距離Ｌの算出を行えばよい。
【００３０】
表１と同様なデータベースを、始点の緯度順、終点の緯度順、終点の経度順に対しても作成しておけば、４方向から対象路線を絞り込むことができ、いずれの条件をも満たすような直線のみを対象候補路線とすることができる。本手法により対象候補となる路線を大幅に絞り込むことができ、計算量を大幅に削減することが可能である。
【００３１】
次に、距離算出手段２１により、移動体位置のキロポストへの変換を行う。すなわち、上記のようにして求められた移動体１１の補正後の位置を（Ｘ’，Ｙ’）とし、この位置（Ｘ’，Ｙ’）を含む道路形状データベース１８の直線の両端Ａ，Ｂの座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）とする。
【００３２】
これより移動体位置（Ｘ’，Ｙ’）のキロポストは、図６で示すように、地点Ａ，Ｂの座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）とキロポストａ，ｂから、以下のようにして求めることができる。
【００３３】
地点Ａ，Ｂ間の距離に対する、地点Ａから移動体（Ｘ’，Ｙ’）までの距離の比：
（Ｘ’−ｘ１）  ／  （ｘ２−ｘ１）
地点Ａを起点（０Ｋｐ．）とした移動体（Ｘ’，Ｙ’）のキロポスト：
（ｂ−ａ）（Ｘ’−ｘ１）  ／  （ｘ２−ｘ１）
移動体（Ｘ’，Ｙ’）のキロポスト：
ａ＋（ｂ−ａ）（Ｘ’−ｘ１）／（ｘ２−ｘ１）
すなわち、距離算出手段２１は、位置補正手段２０によって直線上に補正された移動体１１の位置（Ｘ’，Ｙ’）と、この直線の両端Ａ，Ｂとの距離を求め、これら距離の比と、前記直線の両端に対応された所定のキロポスト開始点からの距離とから、移動体１１の位置（Ｘ’，Ｙ’）の前記開始点からのキロポストを求める。
【００３４】
なお、路線キロポストに対して緯度・経度の範囲を設定したブロックで道路を定義し、ＧＰＳから得られた緯度・経度情報がどのブロックに属するかでキロポストへの変換を行うことも考えられるが、この手法ではあらかじめ用意するデータが多くなると共に、リニアなキロポストへの変換が困難である。
【００３５】
このように、ＧＰＳから得られた位置情報を、道路管理者が従来より保持していた道路管理情報へと直接に取り込むことができるため、道路上のパトロールカーやパトロール員の位置からの事故発生地点の特定に基づくドライバーへの自動的な情報提供や、道路上の位置に応じた効率的な道路交通情報の提供、などといった交通管制業務や交通管理業務に役立てることができる。
【００３６】
また、直線として示された路線の各頂点の緯度・経度とキロポストの対応テーブルを保持しておくだけでよいため、あらかじめ準備するデータベースを小さく抑えることができる。しかもＧＰＳから得られた緯度／経度情報をキロポストにリニアに変換することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＧＰＳで検出した位置情報を道路管理者が従来より管理していた道路管理体系へ変換し、ＧＰＳによるデータと道路管理者が保持しているデータとのリンケージを図られるので、移動体の位置把握及びデータ管理が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による移動体の位置検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同上一実施の形態の概念を示す模式図である。
【図３】同上一実施の形態における道路の形状を複数の直線で表した状態を示す図である。
【図４】同上一実施の形態における移動体の位置を直線上の位置に補正する手法を説明する図である。
【図５】同上一実施の形態における対象路線（直線）を絞り込む手法の説明図である。
【図６】同上一実施の形態における補正された位置情報からキロポストを得る手法の説明図である。
【符号の説明】
１１    移動体
１２    ＧＰＳ
１３，１５    無線通信装置
１７    位置情報入手手段
１８    道路形状データベース
１９    直線選択手段
２０    位置補正手段
２１    距離算出手段
【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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