(57)【要約】【課題】スリップに起因する車輪速センサ部計測値の位置更新誤差を補正し、移動体の位置更新を高精度に行うことができる測位装置および方法を提供する【解決手段】ＧＰＳ受信装置２からの測位結果により移動体の位置更新が可能な場合に、車輪速センサ１と前記受信装置２から得られる情報により、スリップ比Ｓｒと前記センサの情報から求めた加速度Ａｗの関係を求めておく。前記受信装置２からの測位結果により移動体の位置更新が不可能な場合に、求めた加速度Ａｗ’に応じたスリップ比Ｓｒを上記関係から算出する。このスリップ比Ｓｒを用いて車輪速センサ部計測値の補正を行い、この補正値を用いて位置更新を行うことで、移動体の位置更新精度を向上させることができる。【選択図】図２
2007108139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転速度計測を行う車輪速センサ部を備え、前記車輪速センサ部計測値により、位置測定を行う移動体において、
前記移動体の加速度を検出する加速度検出手段と、
スリップ比と前記加速度の関係を記憶するスリップ比記憶部と、
スリップ比と前記加速度の関係から前記車輪速センサ部計測値を補正する演算部とを備え、補正された前記車輪速センサ部計測値を用いて移動体の位置を測定することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
衛星からの測位用信号を受信し、測位演算を行う衛星測位部をさらに備え、
前記演算部は、前記センサ部および前記衛星測位部の計測値を用いて前記スリップ比を検出するスリップ比検出手段と、を備え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】
車輪の回転速度計測を行う車輪速センサ部と、衛星からの測位用信号を受信して測位演算を行う衛星測位部とを備えた、移動体の位置の測定を行う測位装置であって、
前記移動体の所定時間における加速度を検出する加速度検出手段と、
前記センサ部および前記衛星測位部の前記所定時間における計測値を用いて、スリップ比を検出する手段と、
前記スリップ比と前記加速度の関係を記憶するスリップ比記憶部と、
前記関係を用いて前記センサ部計測値を補正する演算部と、
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項４】
前記加速度検出手段は、前記車輪速センサ出力、前記衛星測位部出力、或いは加速度計出力の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の測位装置。
【請求項５】
前記演算部もしくは前記スリップ比記憶部の少なくとも１つが前記測位部に内蔵されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の測位装置。
【請求項６】
車輪の回転速度計測を行う車輪速センサ部を備え、前記車輪速センサ部計測値により、位置測定を行う移動体において、
前記移動体の加速度を検出する工程と、
スリップ比と前記加速度の関係を記憶する工程と、
前記関係から車輪速センサ部計測値を補正する工程とを有し、
補正された前記車輪速センサ部計測値を用いて移動体の位置を測定することを特徴とする測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に設置されている車輪速センサおよび衛星測位装置を用いて、移動体の位置更新を行うことのできる測位装置または測位方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からＧＰＳ等の衛星受信装置を用いて移動体の移動量や位置を測定する技術がある。
より高精度に測定する技術として、ＲＴＫ（Real Time Kinematic：実時間処理解析）方式がある。この方式は、移動体とは別に設けられ位置が既知である基準局の衛星受信データを移動体の衛星受信装置へ無線送信し、受信装置の内部または外部の計算機で移動体の位置を実質上リアルタイムに求める。この方式を用いれば、ｃｍオーダーの測位精度がリアルタイムで求められるため、種々の移動体の高精度な測位に適している。  
【０００３】
しかしＲＴＫ方式は衛星の受信中断の影響を受けやすく、衛星からの信号が瞬間的に遮断しても測定不可となるために、例えば１秒でも信号が受信出来なければ測位は出来ず、トンネルやビルの谷間などでは正確な測定が実現出来なかった。  
【０００４】
そこで衛星からの信号を受信出来ない状態でも高精度の測位を行うためにジャイロや加速度計といったＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）と衛星受信装置を組み合わせた測位方法の研究が進んでいる。しかし、ＩＭＵは構造が複雑且つ高額であり、移動体に新たなセンサを取り付ける必要があり大掛かりになる。  ところで、近年、アンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）や車の横滑りを防止するための電子安定化プログラム（ＥＳＰ）と呼ばれる技術が普及してきている。このような車体制御技術では、車体や車輪の状態測定を高精度且つ短時間で行うことが重要であり、10-3秒から10-1秒程度の短時間での車体や車輪の状態を様々なセンサを用いて高精度に測定することが求められている。そのセンサの一つに車輪の回転速度を測定する車輪速センサがある。
【０００５】
この車輪速センサとＧＰＳ受信装置を用いて、移動体の移動量の測定を行う技術がある（特許文献１）。この技術では、衛星からの信号が受信出来ない場合、この車輪速センサで得られた移動距離情報から位置更新を継続することが出来る。  
【０００６】
前記のように近年の移動体の多くに装備されている車輪速センサと衛星受信装置を用いることにより、新たなセンサを付加することなく、衛星測位装置からの位置情報により位置更新出来ない場合においても位置更新が可能となった。また、車輪速センサの精度は高く、ブレーキを踏まなければ、車輪速センサから求まる距離情報により、１ｋｍ移動当たり１ｍ以内の高精度で移動距離が計測出来る。
【特許文献１】特許第２６４７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において、ブレーキをかけた場合に車輪が路面を滑る現象、いわゆるスリップが生じるため、実際の移動距離に比べ、車輪速センサから求められた計算距離は小さくなり、位置更新誤差が増えるという問題点があった。
【０００８】
また、衛星の電波状態が悪い山間部やビルの谷間、陸橋の下等では、路面が濡れている場合は路面が乾きにくく、また路面が凍結している場合には融けにくいことから、スリップは起こりやすく、車輪速センサ計測値を用いた位置更新誤差は増加する問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、衛星測位装置からの位置情報により位置更新出来ない場合において、スリップに起因する車輪速センサ部計測値の位置更新誤差を補正し、移動体の位置更新を高精度に行うことができる測位装置または測位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】
【００１０】
そこで本発明では以下に示す態様をとることで上記問題を解決する。
まず、前記課題を解決するために本発明の測位装置は、
車輪の回転速度計測を行う車輪速センサ部を備え、前記車輪速センサ部計測値により、位置測定を行う移動体において、前記移動体の加速度を検出する加速度検出手段と、スリップ比と前記加速度の関係を記憶するスリップ比記憶部と、スリップ比と前記加速度の関係から前記車輪速センサ部計測値を補正する演算部とを備え、補正された前記車輪速センサ部計測値を用いて移動体の位置を測定することを特徴とする。ここで、前記加速度検出手段は、前記車輪速センサ部出力、前記衛星測位部出力、或いは加速度計出力の少なくとも１つを用いていれば良い。
【００１１】
また上記記載の測位装置は、衛星からの測位用信号を受信し、測位演算を行う衛星測位部をさらに備え、前記演算部は、前記センサ部および前記衛星測位部からの計測値を用いて前記スリップ比を検出するスリップ比検出手段と、前記スリップ比と前記加速度の関係を前記スリップ比記憶部に格納する格納手段とを備えていても良い。ここで、前記演算部もしくは前記記憶部の少なくとも１つが前記測位部に内蔵されていてもよい。
【００１２】
また、上述されるスリップ比とは、下式で表される通り、ある所定時間における衛星測位装置で求めた移動距離（Ｄｇ）と車輪速センサ部計測値から求めた移動距離（Ｄｗ）との差であるスリップ距離（Ｄｇ−Ｄｗ）の前記センサ部計測値から求めた移動距離（Ｄｗ）に対する割合であり、制動時に発生するスリップの大きさを示す。
スリップ比  Ｓｒ＝（Ｄｇ−Ｄｗ）／Ｄｗ  ・・・・・（式１）  
【００１３】
また、スリップと制動力（加速度）の関係については、図１の様な曲線の関係にあることが知られている。ここで制動力（Ｆ）は移動体の質量（ｍ）と加速度（α）の積であり、加速度の変化に比例する。尚、移動体の質量は移動の有無に関わらず一定となるために、以下、便宜上、制動力を加速度と称す。
【００１４】
図１より、スリップ比と加速度の関係は本来曲線であるが、実際の走行時に発生するスリップ比の範囲ではほぼ直線となっている。
【００１５】
上記の発明により、課題であった車輪速センサ部計測値のスリップ誤差を補正することが可能となり、衛星測位装置からの位置情報により位置更新出来ない場合において、車輪速センサ部計測値を用いた位置更新精度を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、この発明においては、車輪速センサ部および衛星測位部のそれぞれの移動距離測定は同期して行われる（特許文献２）。このようにすることで、車輪速センサ部と衛星測位部の移動距離測定時のずれがスリップ比の算出に与える影響を小さくし、位置更新精度を高めることになる。
【００１７】
さらに、この発明においては、スリップ比と加速度との関係を記憶するスリップ比記憶部を有していてもよい。これにより、あらかじめスリップ比と加速度のデータを記憶しておくことで、衛星測位装置からの位置情報により位置更新出来ない場合における車輪速センサ部計測値のスリップ補正計算をすばやく行う事が出来、位置更新頻度が向上する。
【特許文献２】特願２００５−１５２５３０
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車輪速センサ部を有する移動体において、スリップ比と加速度の関係を求めておき、前記測位装置からの位置情報により位置更新が不可能な状態になった場合に車輪速データから求めた加速度から上記関係で求めたスリップ距離を補正し、車輪速データを用いた位置更新精度を向上させるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の実施の形態による測位装置４の構成の一例を示す図である。
【００２０】
本実施形態の測位装置４は、車輪速センサ１と、ＧＰＳ受信装置２と、演算部３から構成される。
【００２１】
尚、演算部３内の各ブロックの機能は、ソフトウエアで実現されるものであり、実際には演算部３はマイクロプロセッサとして構成されるが、ここでは便宜上ハードウエア回路で表している。
【００２２】
ここで、車輪速センサー１は、所定時間における車輪の回転速度を演算部３へ出力し、ＧＰＳ受信装置２は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、移動体の位置情報を演算部３へ出力する。そして、演算部３では、前記所定時間における移動距離および加速度を求め、スリップ比が算出される。さらに演算部３では、前記加速度と前記スリップ比の関係をスリップ比記憶部３４に保存し、ＧＰＳ受信装置により位置更新が出来ない場合に、前記関係から車輪速センサから得られる移動距離情報を補正し、その補正距離を用いて位置更新を行う。
【００２３】
次に演算部３は、車輪速センサ用演算部３１と、ＧＰＳ受信装置用演算部３２と、スリップ比演算部３３と、スリップ比記憶部３４と、距離補正部３５と、位置更新部３６から構成される。
【００２４】
車輪速センサ用演算部３１は、車輪速センサ１からの車輪の回転速度情報から所定時間における移動距離Ｄｗ及び加速度Ａｗを算出し、スリップ比演算部３３へと出力する。
【００２５】
ＧＰＳ受信装置用演算部３２は、ＧＰＳ受信装置２からの位置情報を得て、前記所定時間における移動距離Ｄｇを算出し、スリップ比演算部３３へと出力する。
【００２６】
尚、車輪速センサによる移動距離ＤｗとＧＰＳ受信装置による移動距離Ｄｇの測定タイミングは同期しているものとする。
【００２７】
次にスリップ比演算部３３は、車輪速センサ１及びＧＰＳ受信装置２で求めた距離情報および加速度からスリップ比Ｓｒを算出する。
【００２８】
具体的には、車輪速センサ用演算部３１とＧＰＳ受信装置用演算部３２から、それぞれ入力される所定時間に同期計測された移動距離Ｄｗと移動距離Ｄｇを用いて、スリップ比Ｓｒを下式の通り求める。
Ｓｒ＝（Ｄｇ−Ｄｗ）／Ｄｗ    ・・・・・（式２）
【００２９】
上式の通り、ＧＰＳ受信装置２における移動距離Ｄｇに対し、車輪速センサ１における移動距離Ｄｗが小さくなればなるほど、スリップ比Ｓｒは大きくなる。また、通常、Ｄｇ>Ｄｗとなる。求められたスリップ比Ｓｒと同所定時間における車輪速センサ１から得られた加速度Ａｗはスリップ比記憶部３４に送信される。
【００３０】
次にスリップ比記憶部３４では、スリップ比演算部３３から送信された前記スリップ比Ｓｒと前記加速度Ａｗの関係をスリップ比記憶部３４に記録する。
【００３１】
次に走行距離補正部３５では、前記スリップ比を用いてスリップによる誤差を補正する。
具体的には、ＧＰＳ受信装置２により位置更新が出来ない状態において、車輪速センサ１からの車輪の回転情報により、車輪速センサ演算部３１で新たな所定時間における移動距離Ｄｗ’と加速度Ａｗ’が求められ、走行距離補正部３５へ送信される。次に走行距離補正部３５は、この加速度Ａｗ’をもとにスリップ比記憶部３４からスリップ比Ｓｒを得て、下式にてスリップの誤差を補正したＧＰＳ受信装置２における推測移動距離Ｄｇ’を算出し位置更新部３６へ送信する。
Ｄｇ’＝（１＋Ｓｒ）×Ｄｗ’  ・・・・・（式３）
【００３２】
尚、この加速度Ａｗ’をもとにスリップ比記憶部３４からスリップ比Ｓｒを得る際に、加速度Ａｗ’とスリップ比記憶部３４内の既存の加速度値が一致しない場合もしくは所定の範囲以上離れている場合には、例えば、Ａｗ’の直近の加速度値を用いてＳｒを算出しても良いし、存在する前後の値を用いて補間して、Ｓｒの算出してもよい。従って、スリップ比記憶部３４のデータ保管方法はテーブル形式でもあっても良いし、図１のスリップと制動力（加速度）の関係における直線部を示す関係式の形式であっても良い。
【００３３】
位置更新部３６は、推定移動距離Ｄｇ’を用いて位置更新情報を作成する。
ＧＰＳ受信装置２により位置更新が可能な状態においては、位置更新部３６はＧＰＳ受信装置２により計測された位置および時刻データを逐次受信し、位置更新のための演算を行い、ＧＰＳ測位データによる更新位置の情報をカーナビ装置などに送信する。
【００３４】
また、ＧＰＳ受信装置２により位置更新が不可能な状態においては、位置更新部３６は走行距離補正部３５からスリップの誤差を補正したＧＰＳ受信装置２における推測移動距離Ｄｇ’を受信し、位置更新のための演算を行い、車輪速データによる更新位置の情報をカーナビ装置などに送信する。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態における処理内容の一例を示すフローチャートである。次に、その各ステップを説明する。
【００３６】
（Ｓ１１）衛星からの電波状況が良く、ＧＰＳ受信装置からの測位結果により、移動体の位置更新が可能な状態にあるかの判定を行い、位置更新可能な状態にあればステップ１２に進む。移動体がトンネルや山間部やビルの谷間等におり、前記測位結果により位置更新が不可能な状態であればステップ１３に進む。
【００３７】
（Ｓ１２）スリップ比の演算を行い、演算結果をスリップ比記憶部３４へ保存して、スタートに戻る。スリップ比演算方法については図４を用いて後述する。
【００３８】
（Ｓ１３）車輪速センタ部からの移動距離情報から、車輪速センサ用演算部３１にて所定時間における加速度Ａｗ’と移動距離Ｄｗ’を算出する。
【００３９】
（Ｓ１４）Ｓ１４で求めた加速度Ａｗ’をもとに、Ｓ１２で求めたスリップ比と加速度の関係から、スリップ比Ｓｒを得る。
【００４０】
（Ｓ１５）Ｓ１３，Ｓ１４で求めた加速度Ａｗ’と移動距離Ｄｗ’とスリップ比Ｓｒを用いて、前記（式３）によりスリップの誤差を補正したＧＰＳ受信装置２における推測移動距離Ｄｇ’を算出する。
【００４１】
（Ｓ１６）スリップの誤差を補正したＧＰＳ受信装置２における推測移動距離Ｄｇ’を受信し、位置更新のための演算を行い、更新位置の情報をカーナビ装置などに出力する。
【００４２】
図４は、本発明の実施の形態におけるスリップ比Ｓｒの算出内容の一例を示すフローチャートである。次に、その各ステップを説明する。
【００４３】
（Ｓ２１）衛星からの電波状況が良く、ＧＰＳ受信装置からの測位結果により、移動体の位置更新が可能な状態にある時に、車輪速センサ用演算部３１において加速度Ａｗおよび移動距離Ｄｗ、ＧＰＳ受信装置用演算部３２において移動距離Ｄｇ、それぞれ同期測定を行う。
【００４４】
（Ｓ２２）ステップ２１で求めたＤｗおよびＤｇを用いて、スリップ比Ｓｒの演算を前記（式１）により行う。
【００４５】
（Ｓ２３）求めたＡｗとＳｒの関係をスリップ比記憶部３４に保存する。先に述べたようにデータ保存方式は、テーブル形式でもあっても良いし、図１のスリップと制動力（加速度）の関係における直線部を示す関係式の形式であっても良い。
【００４６】
以上、本発明の実施例の構成およびフローについて説明を行ったが、この発明により、課題であった車輪速センサ部計測値のスリップ誤差を補正することが可能となり、ＧＰＳ受信装置からの測位結果により、移動体の位置更新が不可能な状態における車輪速センサ部計測値を用いた位置更新精度を向上させることが可能となる。
【００４７】
尚、本実施例では、所定時間における距離や加速度およびスリップ比等の演算を行う演算部３をＧＰＳ受信装置とは独立して図示し説明を行ったが、演算部３はＧＰＳ受信装置２に内蔵されていてもよい。
【００４８】
また、本実施例では、車輪速センサ１からの回転速度情報およびＧＰＳ受信装置２からの位置情報から、演算部３において所定時間におけるそれぞれの移動距離Ｄｗ、Ｄｇおよび加速度Ａｗを求め、スリップ比Ｓｒの算出を行っていたが、前記所定時間における移動距離ではなく、前記演算部３において前記所定時間における前記回転速度情報から求められた平均速度値Ｖｗおよび前記位置情報から求めた平均速度値Ｖｇを求め、下式（４）の通りスリップ比の算出を行っても良い。
【００４９】
尚、この場合、ＧＰＳ受信装置からの測位結果により、移動体の位置更新が不可能な場合に、車輪速センサ１からの回転速度情報から、再び演算部３において新たな所定時間における平均速度値Ｖｗ’および加速度Ａｗ’を求め、加速度Ａｗ’をもとに、（式４）で求めたスリップ比と加速度の関係から、スリップ比Ｓｒを得る。次に加速度Ａｗ’と平均速度値Ｖｗ’とスリップ比Ｓｒを用いて、下記の（式５）によりスリップの誤差を補正したＧＰＳ受信装置２における推測移動速度Ｖｇ’を算出し、位置更新部３６へ送信する。
Ｓｒ＝（Ｖｇ−Ｖｗ）／Ｖｗ    ・・・・・（式４）
Ｖｇ’＝（１＋Ｓｒ）×Ｖｗ’  ・・・・・（式５）
【００５０】
また、本実施例における前記スリップ比記憶部３４内のデータテーブルもしくは関係式は１つとは限らず、天候や路面状況、乗員数の指定等、最適なデータが選択可能な複数のデータテーブルもしくは関係式を有するスリップ比記憶部３４としてもよい。
【００５１】
また、本実施例では図示はしなかったが、加速度検出手段は車輪速センサ１の所定時間における回転速度情報を用いたものの他、前記所定時間におけるＧＰＳ受信装置２で得られた速度変化及び加速度センサで得られる加速度を用いて求めるものであっても良い。尚、これらの加速度検出手段は単独で用いても良いし、複数で用いても良い。例えば、車輪速センサ部計測値とＧＰＳ受信装置計測値のそれぞれから加速度を求め、それらの平均値をスリップ比の計算に用いるなどが挙げられる。
【００５２】
また、本実施例では、スリップ比の算出、走行距離の補正および位置更新する一連の処理について説明したが、前記処理については、ブレーキ信号もしくはある所定の加速度変化（速度減速率）をトリガーとして行っても良い。例えば、移動体がブレーキをかけると、
【００５３】
スリップ比演算部３３はブレーキ部からのブレーキ信号を受け、車輪速センサ用演算部３１で検出された前記所定時間における加速度Ａｗが所定のしきい値を超えている場合、スリップ比Ｓｒの算出および走行距離の補正、位置更新の処理を開始する。
【００５４】
本実施例では、スリップ比の算出に車輪速センサ部計測値とＧＰＳ受信装置の位置情報を用いたが、位置情報は、ＧＰＳ受信装置の位置情報に限らず、車速パルスやギア及びエンジンの回転数等の移動体情報や、携帯電話の基地局から発信される位置情報や、道路に設置された各種無線通信機器から発信されるＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）情報を用いても良い。
【００５５】
また、本実施例では、移動体の位置情報や距離情報を求める手段として、ＧＰＳ受信装置２を用いているが、本発明ではGalileo衛星受信装置や準天頂衛星受信装置といった衛星測位装置であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】スリップと制動力（加速度）の関係を示すグラフである。
【図２】本発明を実施する測位装置のハードウェア・ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による、ＧＰＳ受信装置２により位置更新が不可能な状態におけるスリップ補正を行う処理フロー図である。
【図４】本発明の実施形態による、スリップ比演算処理フロー図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    車輪速センサ
２    ＧＰＳ受信装置
３    演算部
４    航法装置
３１  車輪速センサ用演算部
３２  ＧＰＳ受信装置用演算部
３３  スリップ比算出部
３４  スリップ比記憶部
３５  走行距離補正部
３６  位置更新部
【図１】
2007108139.tif 000003
【図２】
2007108139.tif 000004
【図３】
2007108139.tif 000005
【図４】
2007108139.tif 000006