(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動物体（１００）に搭載され前記移動物体の位置を測位する測位装置（１０、５０、６０、７０、８０）であって、
探査波（３００）を照射し、複数の対象物体（３０、２００）から反射される反射波に基づいて前記移動物体と複数の前記対象物体との相対位置を測定する測距手段（１８、Ｓ４００、Ｓ４１０〜Ｓ４１８）と、
前記測距手段が測定する前記相対位置に相当する測定値に応じてそれぞれの前記相対位置の誤差の分散を設定する誤差設定手段（２０、Ｓ４２０）と、
複数の測位パラメータのうち前記相対位置に相当する前記測定値に基づいて設定される前記測位パラメータの重みを前記誤差設定手段が設定する前記分散に基づいて設定する重み付け手段（２０、Ｓ４２２）と、
前記重み付け手段が重み付けした前記測位パラメータに基づいて前記移動物体の位置を測位する測位手段（２０、Ｓ４２４）と、
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記測位手段は、前記測位パラメータを重み付けした最小二乗法により前記移動物体の位置を測位することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
静止物体である前記対象物体の特徴量を取得する特徴量取得手段（５２）を備え、
前記重み付け手段は、前記特徴量取得手段が取得する前記特徴量に基づいて前記測位パラメータを重み付けする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測位装置（５０）。
【請求項４】
前記対象物体に対する前記移動物体の姿勢を取得する姿勢取得手段（６２、Ｓ４３０、Ｓ４３４）を備え、
前記測位手段は、前記姿勢取得手段が取得する前記移動物体の前記姿勢が変化しないときに前記移動物体の位置を測位する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の測位装置（６０）。
【請求項５】
前記移動物体が移動するときの移動情報を取得する移動情報取得手段（７２）を備え、
前記重み付け手段は、前記移動情報取得手段が取得する前記移動情報に基づいて前記測位パラメータを重み付けする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の測位装置（７０）。
【請求項６】
前記重み付け手段は、複数の前記測位パラメータのうち他の前記測位パラメータよりも信頼度が低い前記測位パラメータの重みを通常よりも小さくすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の測位装置。
【請求項７】
前記重み付け手段は、複数の前記測位パラメータのうち他の前記測位パラメータよりも信頼度が低い前記測位パラメータの重みを０にすることを特徴とする請求項６に記載の測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動物体に搭載され、移動物体と複数の対象物体との相対位置に基づいて移動物体の位置を測位する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動物体の位置を測位する測位装置として、ＧＰＳを用いて測位衛星の位置情報、ならびに移動物体と測位衛星との距離に基づいて移動物体の位置を測位する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１では、最小二乗法で移動物体の位置を求めるときに使用する重み付け行列の成分の値を、移動物体が停止している状態で測位衛星毎に算出した距離の誤差の標準偏差に基づいて設定する。そして、移動物体が停止状態から移動を開始すると、停止状態で設定した重み付け行列を移動物体の位置の測位に使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０９２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように測位衛星の位置情報、ならびに移動物体と測位衛星との距離に基づいて移動物体の位置を測位する場合、移動物体の停止中と移動中とで測位衛星と移動物体との距離に対してその変化量は非常に小さい。したがって、移動物体が停止している状態で測位衛星毎に算出した距離の誤差の標準偏差に基づいて設定した重み付け行列を用いて移動中の移動物体の位置を測位しても、測位精度を確保することはできるかも知れない。
【０００６】
特許文献１のように測位衛星を利用して移動物体の位置を測位する技術はトンネル、地下駐車場、都市部等の測位衛星を使用できない環境では効果が得られないため、移動物体と地上の対象物体との相対位置を対象物体に探査波を照射して測定し、対象物体の位置情報、ならびに移動物体と対象物体との相対位置に基づいて移動物体の位置を測位することが考えられる。
【０００７】
ここで、移動物体と対象物体との相対位置は、移動物体と対象物体との距離、ならびに移動物体と対象物体とにおいて一方に対する他方の方向を表わしている。
移動物体と対象物体との相対位置を探査波により測定する場合、移動物体の移動にしたがい移動物体と対象物体との相対位置は変化する。そして、移動物体と対象物体との相対位置に相当し相対位置を測定するための測定値に応じて、それぞれの相対位置の誤差の標準偏差は変動する。
【０００８】
したがって、特許文献１のように、移動物体が停止している状態で設定した重み付け行列を用いて移動中の移動物体の位置を測位する技術を、移動物体と対象物体との相対位置が移動物体の移動にしたがって変化する環境で行われる測位に適用しても、移動物体の位置を高精度に測位することは困難である。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、移動物体と対象物体との相対位置に応じて移動物体の位置を高精度に測位する測位装置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】
【００１０】
本発明の測位装置は、移動物体に搭載され移動物体の位置を測位する測位装置であって、測距手段と、誤差設定手段と、重み付け手段と、測位手段と、を備える。
測距手段は探査波を照射し複数の対象物体から反射される反射波に基づいて移動物体と複数の対象物体との相対位置を測定し、誤差設定手段は測距手段が測定する相対位置に相当する測定値に応じてそれぞれの相対位置の誤差の分散を設定する。
【００１１】
重み付け手段は、複数の測位パラメータのうち相対位置に相当する測定値に基づいて設定される測位パラメータの重みを誤差設定手段が設定する分散に基づいて設定する。測位手段は、重み付け手段が重み付けした測位パラメータに基づいて移動物体の位置を測位する。
【００１２】
この構成によれば、重み付けされる測位パラメータのうち相対位置に相当する測定値に基づいて設定される測位パラメータを、移動物体と対象物体との相対位置に相当する測定値に応じて設定される分散に基づいて重み付けする。したがって、移動物体と対象物体との相対位置に応じて重み付けされた測位パラメータにより、移動物体の位置を高精度に測位できる。
【００１３】
尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による測位装置を適用した測位システムを示すブロック図。
【図２】移動物体と対象物体との位置関係を示す模式図。
【図３】測位処理のメインルーチンを示すフローチャート。
【図４】測距処理を示すフローチャート。
【図５】測位処理を示すフローチャート。
【図６】距離の誤差の分散を説明する模式図。
【図７】第２実施形態による測位装置を示すブロック図。
【図８】対象物体の高さを考慮した測位を説明する模式図。
【図９】第３実施形態による測位装置を示すブロック図。
【図１０】車両の姿勢を考慮した測位を説明する模式図。
【図１１】車両の姿勢を考慮した測位処理を示すフローチャート。
【図１２】第４実施形態による測位装置を示すブロック図。
【図１３】車両の移動による移動物体と対象物体との位置関係を示す模式図。
【図１４】車両の移動距離を考慮した測位を説明する説明図。
【図１５】第５実施形態による信頼度に基づく測位を説明する模式図。
【図１６】第６実施形態による測位装置を示すブロック図。
【図１７】移動物体と対象物体との位置関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明が適用された実施形態を図に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す測位システム２は、測位装置１０と通信装置３０とを備えている。図２に示すように、測位装置１０は車両１００に搭載されている。対象物体である通信装置３０は道路１１０の路側または建物等に設置されている。
【００１６】
測位装置１０は、発光部１２と、受光部１４と、位置取得部１６と、測距部１８と、測位処理部２０とを備えている。
発光部１２は、車両１００の前方を中心とする所定の角度範囲で、予め設定された発光周期毎に探査波としてレーザ光を周期的に発光する。受光部１４は、発光部１２が発光するレーザ光に対する反射波である反射光、ならびに通信装置３０から光無線通信により送信される情報光を受光し、受光した光の強度を表わす受光信号を出力する。通信装置３０から送信される情報光には、通信装置３０の位置を緯度経度で表わす位置信号が含まれている。
【００１７】
位置取得部１６は、受光部１４が出力する受光信号に通信装置３０の位置情報として位置を表わす位置信号が含まれている場合、受光信号に含まれる位置信号から通信装置３０の位置を取得する。
【００１８】
測距部１８は、受光部１４が出力する受光信号に通信装置３０の位置を表わす位置信号が含まれていない場合、受光部１４が受光した光は発光部１２が発光したレーザ光の反射光であると判断する。
【００１９】
そして、測距部１８は、受光部１４が位置信号を含む情報光を受光する前に受光する最新の反射光と、この反射光に対応して発光部１２から発光したレーザ光との時間差を測定し、この時間差に基づいて車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２を測定する。
【００２０】
発光部１２がレーザ光を発光してから受光部１４が反射光を受光するまでの経過時間は、車両１００と２個の通信装置３０とのそれぞれの距離ｄ１、ｄ２に相当しており、距離ｄ１、ｄ２を測定するための測定値である。
【００２１】
時間以外に、発光部１２が発光するレーザ光と受光部１４が受光する反射光との位相差、あるいは発光部１２が発光するレーザ光と受光部１４が受光する反射光との強度の差である光度差を測定値として距離ｄ１、ｄ２を測定してもよい。
【００２２】
さらに、測距部１８は、受光部１４が受光するレーザ光の反射光の方向に基づき、車両１００を基準とした２個の通信装置３０の方向を測定する。
例えば、測距部１８は、発光部１２がレーザ光を発光し所定の回転角速度で前述した所定の角度範囲の探査を開始してから、受光部１４が反射光を受光するまでの経過時間を測定する。この経過時間に基づいて受光部１４が受光する反射光の方向が分かるので、反射光の方向に基づき、測距部１８は、車両１００を基準とした２個の通信装置３０の方向を測定する。
【００２３】
発光部１２がレーザ光を発光して所定の回転角速度で探査を開始してから受光部１４が反射光を受光するまでの経過時間は、車両１００を基準とした２個の通信装置３０の方向を測定するための測定値である。
【００２４】
ここで、車両１００と各通信装置３０との距離、ならびに車両１００を基準とした各通信装置３０の方向は、車両１００と各通信装置３０との相対位置を表わしている。
測位処理部２０は、測距部１８が測定した車両１００を基準とした２個の通信装置３０の方向に基づき、車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θを算出する。さらに、測位処理部２０、位置取得部１６が取得する２個の通信装置３０の位置に基づき、２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２を算出する。
【００２５】
測位処理部２０は、２個の通信装置３０の位置と、車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２と、車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θと、２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２とに基づき、車両１００の位置を測位する。測位処理の詳細については後述する。
【００２６】
通信装置３０は、受光部３２と、測距光検出部３４と、送信制御部３６と、通信情報生成部３８と、発光部４０とを備えている。
受光部３２は、測位装置１０が発光するレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度に応じた受光信号を出力する。
【００２７】
測距光検出部３４は、受光部３２が出力する受光信号のレベルが基準強度以上になると、通信装置３０が測位装置１０からレーザ光を受光したことを表わすレーザ光検出信号を出力する。ここで、基準強度とは、通信装置３０が測位装置１０から受光するレーザ光の最低受光レベルとして予め設定された強度である。
【００２８】
送信制御部３６は、測距光検出部３４がレーザ光検出信号を出力すると、通信情報生成部３８にトリガ信号を出力する。通信情報生成部３８は送信制御部３６からトリガ信号を受信すると、予め記憶されている通信装置３０の緯度経度を表わす位置信号を含む通信情報を生成し、発光部４０から赤外線等の情報光として送信させる。
【００２９】
［１−２．処理］
次に、測位装置１０が実行する処理について図３〜図５のフローチャートに基づいて説明する。図３〜図５において「Ｓ」はステップを表わしている。
【００３０】
（メイン処理）
図３のフローチャートは所定時間間隔で実行される。Ｓ４００において測距部１８は、発光部１２から発光するレーザ光と、レーザ光に対して通信装置３０から反射される反射光とに基づいて測距処理を実行する。測距処理では、車両１００と通信装置３０との距離と、車両１００を基準とした通信装置３０の方向とを測定する。Ｓ４００の測距処理の詳細については図４のフローチャートに基づいて後述する。
【００３１】
Ｓ４０２において位置取得部１６は、通信装置３０から送信される情報光に含まれる位置信号から、通信装置３０の位置を緯度経度が表わす絶対位置として取得する。
Ｓ４０４において測位処理部２０は、Ｓ４００の測距処理の実行結果と、Ｓ４０２で取得する位置とに基づいて、車両１００の位置を測位する。Ｓ４０４の測位処理の詳細については図５に基づいて後述する。
【００３２】
（測距処理）
測距部１８は、図４のＳ４１０において発光部１２がレーザ光を発光すると、発光してからの経過時間の計測を開始する（Ｓ４１２）。
【００３３】
発光部１２が発光したレーザ光の反射光を受光部１４が受光すると（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、測距部１８は経過時間の計測を終了する（Ｓ４１６）。測距部１８は、発光部１２がレーザ光を発光してから受光部１４が反射光を受光するまでの経過時間に基づいて、車両１００と２個の通信装置３０とのそれぞれの距離ｄ１、ｄ２を測定する（Ｓ４１８）。
【００３４】
さらに、測距部１８は、反射光に基づいて車両１００を基準とした通信装置３０の方向を測定する（Ｓ４１８）。
本実施形態では、前述したように、測距部１８は、位置信号を含む情報光を受光する前に受光する最新の反射光と、この反射光に対応して発光したレーザ光との時間差に基づき、車両１００と通信装置３０との距離を測定する。
【００３５】
尚、Ｓ４１８において、測距部１８は、距離ｄ１、ｄ２と通信装置３０の方向とをレーザ光により複数回測定し、測定結果をＲＡＭ等に記憶する。
（測位処理）
図５のＳ４２０において測位処理部２０は、車両１００を基準として複数回測定した２個の通信装置３０の方向を測距部１８から取得し、取得した通信装置３０の方向から車両１００に対し２個の通信装置３０が形成する角度θを複数算出する。
【００３６】
さらに、測位処理部２０は、２個の通信装置３０の位置を位置取得部１６から取得し、取得した２個の通信装置３０の位置から通信装置３０同士の距離ｄ１２を算出する。
さらに、測位処理部２０は、車両１００と２個の通信装置３０との距離を複数回測定した結果を測距部１８から取得し、その平均値を車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２として算出する。
【００３７】
そして、測位処理部２０は、車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２の誤差の分散σｄｉ２（ｉ＝１、２）と、２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２の誤差の分散σ１２２と、車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θの誤差の分散σθ２とを算出する（Ｓ４２０）。
【００３８】
ここで、角度θの誤差の分散は、車両１００と２個の通信装置３０との相対位置に応じて変動するので、誤差の分散の変動を含めて角度θの誤差の分散を算出することが望ましい。しかし、角度θの誤差の分散の変動は、後述する距離ｄ１、ｄ２の誤差の分散の変動に比べて小さい。そこで、本実施形態では、角度θの誤差の分散の変動を含めずに、Ｓ４２０で複数算出した角度θから角度θの誤差の分散σθ２を算出する。
【００３９】
２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２は２個の通信装置３０の位置により決定されるので、距離ｄ１２の誤差の分散σ１２２は車両１００と２個の通信装置３０との相対位置にかかわらず一定である。
【００４０】
これに対し、距離ｄ１、ｄ２の誤差の分散σｄｉ２は車両１００と２個の通信装置３０との相対位置である距離に応じて変動する。その理由を以下に説明する。
図６の（Ａ）に示すように、レーザ光３００は、ｚ軸のマイナス方向を発光方向として、ｘ軸方向およびｙ軸方向に広がる。図６の（Ａ）では、レーザ光３００のｘ軸方向に対する広がり角をθｘ、ｙ軸方向に対する広がり角をθｙで表わしている。図６の（Ａ）では、レーザ光３００の広がりをｘｙ平面上の長方形で表わしている。レーザ光３００が広がる範囲は、車両１００と通信装置３０との距離が長くなるにしたがって大きくなる。
【００４１】
まず、ｘｙ平面上のｘ軸方向およびｙ軸方向の距離の誤差分散について説明する。図６の（Ａ）および（Ｂ）において、ｙ軸方向の誤差分散について、ｘ軸とｙ軸との交点を原点とし、距離の測定点３０２と原点とのｙ軸方向の誤差がｙ軸方向の下限値である−ｄｓｉｎ（θｙ／２）と上限値であるｄｓｉｎ（θｙ／２）との範囲で一様に分布しているとする。すると、確率密度関数ｆ（ｙ）は上下の限界値において測定した距離をｄとして式（１）で表わされる。
【００４２】
【数１】
0006311505.tif 000002
そして、一様分布の確率密度関数ｆ（ｙ）の誤差分散σｙ１２は、式（２）で表わされる。
【００４３】
【数２】
0006311505.tif 000003
また、距離の測定点３０２と原点とのｘ軸方向の誤差がｘ軸方向の下限値である−ｄｓｉｎ（θｘ／２）と上限値であるｄｓｉｎ（θｘ／２）との範囲で一様に分布しているとすると、ｘ軸方向の誤差分散σｘ１２もｙ軸方向の誤差分散と同様にして式（３）で表わされる。
【００４４】
【数３】
0006311505.tif 000004
次に、図６の（Ｃ）に示すように、レーザ光３００の球面に対し、ｘｙ平面までの距離に誤差が生じることを考慮するときに、ｚ軸方向についてｘ軸方向成分およびｙ軸方向成分の距離の誤差分散について説明する。
【００４５】
ｙ軸方向成分が下限値０と上限値｛ｄ−ｄｃｏｓ（θｙ／２）｝との範囲で一様に分布しているとすると、式（２）で求めた誤差分散と同様にして、ｙ軸方向成分の誤差分散σｙ２２は、式（４）で表わされる。
【００４６】
【数４】
0006311505.tif 000005
ｘ軸方向成分が下限値０と上限値｛ｄ−ｄｃｏｓ（θｘ／２）｝との範囲で一様に分布しているとすると、式（３）で求めた誤差分散と同様にして、ｘ軸方向成分の誤差分散σｘ２２は、式（５）で表わされる。
【００４７】
【数５】
0006311505.tif 000006
したがって、式（２）〜（５）に基づいて、誤差分散σ２は式（６）で表わされる。式（６）において、θｘおよびθｙはレーザ光の広がり角であるから０に近い値である。そして、θｙに比較してθｘは非常に小さく、ｓｉｎ（θｙ／２）に比較してｓｉｎ（θｘ／２）の値は無視できるものとしている。
【００４８】
【数６】
0006311505.tif 000007
そして、図５のＳ４２０で算出する距離の誤差分散のうち、予め測位装置１０を使用して測定した得られた距離に関わらず一定の誤差分散をσｓ２とすると、σｓ２と距離ｄに応じて変動する式（６）の誤差分散σ２とを合わせた距離ｄの誤差分散σｄ２は、式（７）で表わされる。式（７）が示すように、距離ｄ１、ｄ２の誤差分散は距離に応じて変動する。
【００４９】
【数７】
0006311505.tif 000008
次に、図５のＳ４２２において、測位処理部２０は車両１００の位置を最小二乗法で測位するときの重みを設定する。
【００５０】
まず、図３のＳ４０２で取得した２個の通信装置３０の位置を（ｘｉ、ｙｉ：ｉ＝１、２）、車両１００の位置を（ｘ、ｙ）、図３のＳ４００で算出した車両１００と通信装置３０との距離をｄｉ（ｉ＝１、２）とすると、ｄｉは式（８）で表わされる。
【００５１】
【数８】
0006311505.tif 000009
式（８）のｄｉをｘ、ｙについて偏微分した式を式（９）、（１０）に示す。
【００５２】
【数９】
0006311505.tif 000010
【００５３】
【数１０】
0006311505.tif 000011
距離ｄｉの誤差は誤差伝搬の関係から、式（９）、（１０）を用いて式（１１）で表わされる。
【００５４】
【数１１】
0006311505.tif 000012
距離ｄ１２の誤差、角度θの誤差も同様にそれぞれ式（１２）、（１３）で表わされる。式（１１）〜（１３）は式（１４）を用いて式（１５）と表わされるので、式（１５）の行列Ｘは式（１６）から求めることができる。
【００５５】
【数１２】
0006311505.tif 000013
【００５６】
【数１３】
0006311505.tif 000014
【００５７】
【数１４】
0006311505.tif 000015
【００５８】
【数１５】
0006311505.tif 000016
【００５９】
【数１６】
0006311505.tif 000017
ここで式（１６）の行列Ｄの４個の成分は、車両１００の位置を測位するために、車両１００と通信装置３０との距離と、車両１００を基準とした通信装置３０の方向と、通信装置３０の位置とに基づいて設定された測位パラメータである。各測位パラメータを重み付けする重み行列Ｗは式（１７）で表わされる。
【００６０】
【数１７】
0006311505.tif 000018
式（１７）において、車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２に対応する重みには、車両１００と２個の通信装置３０との相対位置である距離ｄ１、ｄ２の誤差分散の変動が含まれている。
【００６１】
車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θに対応する重みには、車両１００と２個の通信装置３０との相対位置である方向から算出した角度θの誤差分散の変動を含ませることが望ましい。しかし、前述したように、角度θの誤差分散の変動は距離ｄ１、ｄ２の誤差分散の変動に比べて小さい。そこで、式（１７）の角度θに対応する重みには、角度θの誤差分散の変動を含ませていない。
【００６２】
２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２には誤差分散の変動は存在しないので、２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２に対応する重みには誤差分散の変動が考慮されていない。
測位処理部２０は、Ｓ４２２で算出した重みを成分とする重み行列Ｗを用いて、車両１００の位置（ｘ、ｙ）を式（１８）から最小二乗法で算出する（Ｓ４２４）。
【００６３】
【数１８】
0006311505.tif 000019
［１−３．効果］
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００６４】
［１Ａ］レーザ光で測定した車両１００と対象物体である通信装置３０との距離に応じて距離の誤差分散が変動することを考慮し、重み付け最小二乗法で車両１００の位置を測位する場合に、測位パラメータのうち距離ｄ１、ｄ２に基づいて設定される測位パラメータの重みを、距離ｄ１、ｄ２に応じて変動する誤差分散に基づいて設定した。
【００６５】
これにより、距離の誤差分散の変動を考慮せずに重み行列の重みを設定する場合に比べ、高精度に車両１００の位置を測位できる。
［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態と第１実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第２実施形態の構成を図７および図８に基づいて説明する。
【００６６】
図７に示すように、測位装置５０は、第１実施形態の測位装置１０に特徴量取得部５２を加えた構成となっている。特徴量取得部５２は、受光部１４が出力する受光信号から、通信装置３０が設置されている高さを通信装置３０の特徴量として取得する。通信装置３０の高さは通信装置３０から情報光として送信される。
【００６７】
測位装置５０は、車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２に加え、図８に示すように、通信装置３０が設置されている高さＨｉ（ｉ＝１、２）と車両１００に搭載されている測位装置５０の高さｈとを考慮して、車両１００の位置を測位する。測位装置５０が搭載されている高さｈは測位装置５０に記憶されている。
【００６８】
通信装置３０が設置されている高さＨｉと、測位装置５０が車両１００に搭載されている高さｈとを考慮すると、レーザ光３００の広がり角により生じる誤差Δｄｉ’は式（１９）で表わされる。
【００６９】
【数１９】
0006311505.tif 000020
式（１９）には、高さ方向のレーザ光３００の広がり角θｙから生じるｓｉｎ（θｙ／２）による誤差が含まれている。したがって、広がり角θｙから生じる誤差に比べて小さいので第１実施形態では省略した横方向のレーザ光３００の広がり角θｘから生じるｓｉｎ（θｘ／２）による誤差を考慮すると、第１実施形態の式（６）、（７）はそれぞれ式（２０）、（２１）で表わされる。
【００７０】
【数２０】
0006311505.tif 000021
【００７１】
【数２１】
0006311505.tif 000022
式（２１）に基づいて、式（１７）の重み行列の成分のうち、車両１００と通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２に関する成分の値が設定される。
【００７２】
［２−２．効果］
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。
【００７３】
［２Ａ］対象物体である通信装置３０の特徴量として高さＨｉを取得し、重さ行列Ｗに、高さ方向のレーザ光３００の広がり角θｙに加え、横方向のレーザ光３００の広がり角θｘから生じる誤差分散が含まれた重みが設定されるので、車両１００の位置の測位精度が向上する。
【００７４】
［３．第３実施形態］
［３−１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態と第１実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第３実施形態の構成を図９〜図１１に基づいて説明する。
【００７５】
図９に示すように、測位装置６０は、第１実施形態の測位装置１０に姿勢取得部６２を加えた構成となっている。姿勢取得部６２は、車両１００の姿勢として、図１０に示すように車両１００が走行する道路の勾配αによる車両１００の傾斜をジャイロセンサおよび加速度センサの検出信号に基づいて取得する。測位装置６０は、車両１００の傾斜を考慮して車両１００の位置を測位する。
【００７６】
第３実施形態による測位処理を図１１に基づいて説明する。図１１のフローチャートにおいて「Ｓ」はステップを表わしている。
図１１のＳ４３０において、姿勢取得部６２は道路勾配αｋを取得する。αｋの添え字ｉの初期値は例えば１であり、Ｓ４３６からＳ４３０に処理が戻される毎に＋１される。測位処理部２０は、道路勾配αｋの道路においてレーザ光３００により測定した車両１００と通信装置３０との距離ｄｉにｃｏｓαｋを乗算して距離ｄｉを水平方向の距離に補正した補正距離Ｄｋを求める（Ｓ４３２）。
【００７７】
次に姿勢取得部６２は、道路勾配αｋ＋１を再取得し（Ｓ４３４）、ｃｏｓαｋ＋１とＳ４３２で使用した距離ｄｉと補正距離ＤｋとがＳ４３６に記載した不等式を満たしているか否かを判定する。つまり、Ｓ４３０で取得した道路勾配αｋとＳ４３４で取得した道路勾配αｋ＋１との差が小さいためにＳ４３６に示す不等式の左辺が設定した閾値δ以下であるか、あるいは道路勾配αｋと道路勾配αｋ＋１との差が大きいためにＳ４３６に示す不等式の左辺が閾値δを越えているかを判定する。
【００７８】
距離ｄｉと補正距離Ｄｋとｃｏｓαｋ＋１とがＳ４３６に記載した不等式を満たしていない場合（Ｓ４３６：Ｎｏ）、つまり道路勾配αｋと道路勾配αｋ＋１との差が大きく道路勾配が大きく変化している場合、測位処理部２０はＳ４３０に処理を戻す。
【００７９】
距離ｄｉと補正距離Ｄｋとｃｏｓαｋ＋１とがＳ４３６に記載した不等式を満たしている場合（Ｓ４３６：Ｙｅｓ）、つまり道路勾配αｋと道路勾配αｋ＋１との差が小さく道路勾配が殆ど変化していない場合、測位処理部２０は、Ｓ４３２で算出した補正距離Ｄｋを車両１００と通信装置３０との距離として誤差分散を算出する（Ｓ４３８）。
【００８０】
Ｓ４４０およびＳ４４２の処理は図５のＳ４２２およびＳ４２４の処理と実質的に同一であるから説明を省略する。
［３−２．効果］
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。
【００８１】
［３Ａ］道路勾配αｋと道路勾配αｋ＋１とが等しくなると、測位装置６０は車両の位置を測位する。つまり、車両１００の姿勢として車両１００の前後方向の傾斜が同じ状態のときに測位するので、車両１００と対象物体である通信装置３０との距離の測定ばらつきを低減できる。
【００８２】
さらに、測定した車両１００と通信装置３０との距離ｄｉにｃｏｓαｋを乗算して水平方向の距離に補正した補正距離Ｄｋを使用して測位するので、高精度に測位できる。
［４．第４実施形態］
［４−１．第１実施形態との相違点］
第４実施形態と第１実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第４実施形態の構成を図１２〜図１４に基づいて説明する。
【００８３】
図１２に示すように、測位装置７０は、第１実施形態の測位装置１０に移動情報取得部７２を加えた構成となっている。移動情報取得部７２は、車両１００の移動情報として車速を取得する。測位装置７０は、車両１００の車速を考慮して車両１００の位置を測位する。
【００８４】
第４実施形態による測位処理を図１３および図１４に基づいて説明する。図１３に示すように、測位装置７０が車両１００と１個目の通信装置３０との距離を算出する位置（ｘ、ｙ）と、車両１００と１個目の通信装置３０よりも遠い２個目の通信装置３０との距離を算出する位置（ｘ’、ｙ’）とは異なっている。
【００８５】
位置（ｘ、ｙ）と位置（ｘ’、ｙ’）との距離Ｌは、車速をｖ、レーザ光３００が探査する回転角速度をω、位置（ｘ、ｙ）、（ｘ’、ｙ’）に対し２個の通信装置３０が形成する角度をθ１とすると、式（２２）で求められる。
【００８６】
【数２２】
0006311505.tif 000023
式（１７）の重み行列Ｗにおいて車両１００が移動することにより変化する重みの成分は、車両１００と２個の通信装置３０との距離ｄ１、ｄ２、車両１００に対する２個の通信装置３０の角度θに対応する成分である。車両１００の移動に関係しない重みの成分は２個の通信装置３０同士の距離ｄ１２に対応する成分である。
【００８７】
したがって、重み行列において、距離ｄ１と距離ｄ２と角度θとに対応する重みを通常時よりも小さくし、距離ｄ１と距離ｄ２と角度θとに対応する重みに対し距離ｄ１２に対応する重みを相対的に大きくすることで、測位精度を向上できる。例えば、車速に応じて距離ｄ１と距離ｄ２と角度θとのそれぞれ対応する通常時の重みに係数を乗算して小さくし、距離ｄ１２の重みを相対的に大きくする。
【００８８】
あるいは、図１４に示すように、車両１００と２個目の通信装置３０との距離を算出した時刻ｔ２における、車両１００と１個目の通信装置３０との距離ｄ１’、車両１００と２個目の通信装置３０との距離ｄ２、車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θ１’、２個の通信装置３０の距離ｄ１２に基づいて重みを設定してもよい。
【００８９】
図１４において、ｄ１’は式（２３）で求められる。式（２３）において、ｄ１は時刻ｔ１において算出した車両１００と１個目の通信装置３０との距離であり、積分値は時刻ｔ１とｔ２との間で車速ｖ（ｔ）を積分して算出した車両１００の移動距離である。
【００９０】
【数２３】
0006311505.tif 000024
また、図１４の角度βは式（２４）で求められる。
【００９１】
【数２４】
0006311505.tif 000025
また、図１４の時刻ｔ２において車両１００に対して２個の通信装置３０が形成する角度θ１’は式（２５）で求められる。
【００９２】
【数２５】
0006311505.tif 000026
そこで、図１４において、ｄ１’とｄ２とｄ１２とθ１’とにより規定される三角形において、ｄ１’、ｄ２、ｄ１２、θ１’の誤差分散を設定し、誤差分散から重みを設定して車両１００の位置を測位する。
【００９３】
［４−２．効果］
以上説明した第４実施形態によれば、第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。
【００９４】
［４Ａ］車両１００の移動情報である車速に基づいて算出した移動距離を考慮して重みを設定するので、車両１００の測位精度が向上する。
［５．第５実施形態］
［５−１．第１実施形態との相違点］
第５実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。第５実施形態では、車両１００と通信装置３０との距離に応じた測位パラメータの信頼度に基づいて重み行列の成分の重みを小さくする。
【００９５】
例えば、図１５の（Ａ）に示すように、測位装置１０の測距部１８が測定する車両１００と１個目の通信装置３０との距離ｄ１が所定距離以上であれば、測位装置１０は、距離ｄ１よりも長い距離ｄ２の信頼度が距離ｄ１と距離ｄ１２と角度θとよりも低くなると判断する。そこで、式（２６）に示すように、重み行列Ｗの成分のうち、距離ｄ２の重みを０に設定する。
【００９６】
【数２６】
0006311505.tif 000027
また、図１５の（Ｂ）に示すように、車両１００と１個目の通信装置３０との距離ｄ１が前述した所定距離よりも短い所定距離以下であれば、測位装置１０は、角度θの信頼度は、距離ｄ１距離ｄ２と距離ｄ１２とよりも低くなると判断する。そこで、式（２７）に示すように、重み行列Ｗの成分のうち、角度θの重みを０に設定する。
【００９７】
【数２７】
0006311505.tif 000028
［５−２．効果］
以上説明した第５実施形態によれば、第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。
【００９８】
［５Ａ］
車両１００と通信装置３０との距離に応じた測位パラメータの信頼度に基づいて、選択した重み行列の成分の重みを０に設定するので、車両１００の測位に要する時間を短縮できる。
【００９９】
［６．第６実施形態］
［６−１．第１実施形態との相違点］
第６実施形態と第１実施形態との共通する構成についての説明は省略し、相違点を中心に第６実施形態の構成を図１６および図１７に基づいて説明する。
【０１００】
図１６に示すように、測位装置８０は、第１実施形態の測位装置１０に位置データベース（ＤＢ）８２および対象物体認識部８４を加えた構成となっている。
位置ＤＢ８２には、例えばＳＬＡＭ（Simultaneously Localization and Mapping）等により予め特徴的な建物等の対象物体２００（図１７参照）と、緯度経度で表わされた対象物体２００の位置とが登録されている。
【０１０１】
対象物体認識部８４は、測距部１８が測定する対象物体２００までの距離と車両１００を基準とした対象物体２００の方向とから、周囲の物体と区別できる特徴的な対象物体２００を認識する。位置取得部１６は、対象物体認識部８４が認識した対象物体２００を位置ＤＢ８２から検索しその位置を取得する。対象物体２００の位置を対象物体２００自体からではなく、測位装置８０の位置ＤＢ８２から取得する点が第１実施形態と異なっている。
【０１０２】
測位処理部２０は、位置取得部１６が取得する対象物体２００の位置、ならびに測距部１８が算出する車両１００と対象物体２００との距離と車両１００に対する対象物体２００の方向に基づいて、車両１００の位置を測位する。
【０１０３】
車両１００と対象物体２００との距離ｄ１、ｄ２に応じて距離の誤差分散の変動を含んだ誤差分散を設定し、誤差分散に基づいて距離ｄ１、ｄ２に基づいて設定された測位パラメータの重みを誤差分散に基づいて設定する点は、第１実施形態と同じである。
【０１０４】
第６実施形態のように対象物体２００が建物等の場合、対象物体２００の特徴量として対象物体２００の高さと横方向の長さとを対象物体２００の大きさとして位置ＤＢ８２から取得してもよい。そして、取得した特徴量に基づいて、第２実施形態と同様に車両１００の位置を測位してもよい。
【０１０５】
また、対象物体２００の大きさの範囲で車両１００と対象物体２００との距離を複数回測定し、測定した距離の平均値を距離として採用してもよい。
［６−２．効果］
［６Ａ］以上説明した第６実施形態によれば、１実施形態の効果［１Ａ］において、通信装置３０を対象物体２００で置き換えた効果が得られる。
【０１０６】
［６Ｂ］新たに通信装置３０を設置することなく、建物等を対象物体２００として対象物体２００の位置情報、ならびに車両１００と対象物体２００との距離に基づいて車両１００の位置を測位できる。
【０１０７】
［７．他の実施形態］
［７Ａ］上記実施形態では、対象物体の個数が２個の例について説明した。これに対し、対象物体の個数は３個以上でもよい。対象物体が３個以上の場合にも、３個の対象物体から２個を選択する組合せにおいて、車両１００と２個の対象物体とのそれぞれの距離と、２個の対象物体同士の距離と、車両１００に対する２個の対象物体が形成する角度とに基づいて、車両の位置を測位できる。
【０１０８】
また、対象物体の個数が３個以上であれば、車両と対象物体との相対位置として距離だけに基づいて測位パラメータを設定し、車両１００の位置を測位してもよい。
［７Ｂ］上記実施形態では、探査波としてレーザ光を使用した。これに対し、車両と対象物体との距離を測定できるのであれば、探査波はレーザ光に限るものではなく、ＬＥＤ光のような他の光波でもよいし、ミリ波のような電波でもよいし、超音波でもよい。
【０１０９】
［７Ｃ］上記実施形態では、移動物体として車両１００の位置を測位した。これに対し、移動するものであれば移動物体は車両に限るものではなく、人でもよい。
［７Ｄ］上記実施形態では、移動物体として車両１００の位置を（ｘ、ｙ）の二次元で測位した。これに対し、高さを含んだ（ｘ、ｙ、ｚ）の三次元で移動物体の位置を測位してもよい。
【０１１０】
［７Ｅ］第２実施形態では、通信装置３０の特徴量として通信装置３０が設置される高さを取得し、高さに基づいて測位パラメータの重みを設定した。これ以外にも、通信装置３０の特徴量として通信装置３０の横方向の広がりを取得し、横方向の広がりに基づいて測位パラメータの重みを設定してもよい。
【０１１１】
［７Ｆ］第３実施形態では、車両１００の姿勢を道路勾配による車両１００の傾斜として検出し、道路勾配が等しいときに車両１００の位置を測位した。これ以外にも、車両１００の姿勢として車両１００の横方向の向きを検出し、横方向の向きが等しいときに車両１００の位置を測位してもよい。
【０１１２】
［７Ｇ］第４実施形態では、車両１００の移動情報として車両１００の車速に基づいて車両１００の移動距離を算出し、移動距離を考慮して車両１００の位置を測位した。これに対し、車両１００の移動情報として車両１００の加速度に基づいて算出した車両１００の移動距離を考慮して車両１００の位置を測位してもよい。
【０１１３】
［７Ｈ］第５実施形態において、信頼度が低い測位パラメータの重みを０にする代わりに、車両１００と通信装置３０との距離に応じて、通常時の重みに１よりも小さい係数を乗算してもよい。
【０１１４】
［７Ｉ］上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【０１１５】
［７Ｊ］上述した測位装置１０、５０、６０、７０、８０の他、当該測位装置１０、５０、６０、７０、８０を構成要素とする測位システム、当該測位装置１０、５０、６０、７０、８０としてコンピュータを機能させるための測位プログラム、この測位プログラムを記録した記録媒体、測位方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１１６】
２：測位システム、１０、５０、６０、７０、８０：測位装置、１８：測距部（測距手段）、３０：通信装置（対象物体）、５２：特徴量取得部（特徴量取得手段）、６２：姿勢取得部（姿勢取得手段）、７２：移動情報取得部（移動情報取得手段）、１００：車両、２００：対象物体、３００：レーザ光（探査波）
【図１】
0006311505.tif 000029
【図２】
0006311505.tif 000030
【図３】
0006311505.tif 000031
【図４】
0006311505.tif 000032
【図５】
0006311505.tif 000033
【図６】
0006311505.tif 000034
【図７】
0006311505.tif 000035
【図８】
0006311505.tif 000036
【図９】
0006311505.tif 000037
【図１０】
0006311505.tif 000038
【図１１】
0006311505.tif 000039
【図１２】
0006311505.tif 000040
【図１３】
0006311505.tif 000041
【図１４】
0006311505.tif 000042
【図１５】
0006311505.tif 000043
【図１６】
0006311505.tif 000044
【図１７】
0006311505.tif 000045