(57)【要約】  各全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器の実際の位置からの測定位置の偏差が同じ方向にある領域に広がる空間的配置に置かれるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置の空間精度を向上させる方法が開示される。上記方法は、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を受信するステップと、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得するステップと、測定位置と計画位置との差を特定するために、ＧＮＳＳ受信器によって測定された位置とＧＮＳＳ受信器の計画位置とを比較するステップとを含む。最後に、測定位置は、当該差について補正される。物体は、配置された後、どれがどこに配置されたか不明である場合、補正位置を使用して、各特定の物体の位置を特定することができる。
2018514781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器の実際の位置からの測定位置の偏差が同じ方向にある領域に広がる空間的配置に静的に置かれる複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される位置の空間精度を向上させる方法であって、
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される前記位置を受信するステップと、
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得するステップと、
前記測定位置と前記計画位置との差を特定するために、前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定された前記位置と、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記計画位置とを比較するステップと、
前記差について、前記測定位置を補正するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記差を特定することは、前記測定位置の空間的配置と前記計画位置の空間的配置との間のマッチを決定し、マッチする空間的配置のオーバーラップをもたらすように、前記補正における使用のために、前記差を示すずらしを決定するためのマシン実行パターン認識を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記差を特定することは、
前記測定位置の空間的配置だけでなく、前記計画位置の空間的配置を表示するステップと、
前記ディスプレイ上での前記空間的配置のオーバーラップをもたらすように、前記空間的配置の少なくとも１つを手動でずらすステップと、
少なくとも１つの空間的配置のずらしに基づいて、前記補正を決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器の計画された相対位置のマップが取得され、前記測定位置と前記計画位置との前記差は、前記マップに基づいて特定される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数のＧＮＳＳ受信器が複数の物体上に置かれ、
前記方法は更に、
物体に固有の識別子を受信するステップと、
各物体の補正位置を決定するために、前記複数のＧＮＳＳ受信器の補正された前記測定位置を、物体に固有の前記識別子と組み合わせるステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
物体は制御可能であり、
前記方法は更に、
前記物体を、前記物体の補正位置に基づいて制御するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの物体が、少なくとも１つのセンサを有し、
前記方法は更に、
前記物体の前記補正位置と併せて、前記センサから来るデータに基づいて、物体を制御するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
制御可能な前記物体は、屋外照明器具であり、
前記方法は更に、
コミッショニング目的で、屋外照明器具の前記補正位置を使用するステップを含む、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
空間的配置に静的に置かれる複数の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器に結合され、前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を受信するプロセッサを含む、装置であって、
前記プロセッサは、
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される前記位置を受信し、
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得し、
前記測定位置と前記計画位置との差を特定するために、前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される前記位置を、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記計画位置と比較し、
前記差について、前記測定位置を補正する、装置。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記測定位置の空間的配置と前記計画位置の空間的配置との間のマッチを決定するためにパターン認識アルゴリズムを行い、前記プロセッサは、前記測定位置と前記計画位置との前記差を示すマッチする空間的配置のオーバーラップをもたらすのに必要なずらしを決定する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数のＧＮＳＳ受信器は、複数の物体上に置かれ、前記プロセッサは、物体に固有の識別子を受信するために、前記複数の物体に結合され、前記プロセッサは、前記複数のＧＮＳＳ受信器の補正された前記測定位置を、物体に固有の前記識別子と組み合わせて、各物体の前記補正位置を決定する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の物体は制御可能であり、前記プロセッサは、前記複数の物体を制御するために前記複数の物体に結合され、前記プロセッサは、前記複数の物体の補正位置に基づいて、前記複数の物体を制御する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
空間的配置に静的に置かれる複数の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器によって測定される位置の空間精度を向上させ、通信ネットワークからダウンロード可能であり、及び／又は、コンピュータ可読媒体上に記憶されるコンピュータプログラムであって、コンピュータシステム上で実行されると、前記コンピュータシステムに、
前記空間的配置における前記複数のＧＮＳＳ受信器によって測定される受信位置を処理するステップと、
各ＧＮＳＳ受信器の計画位置を決定するステップと、
前記測定位置と前記計画位置との差を特定するために、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記測定位置と、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記計画位置とを比較するステップと、
前記差について、前記測定位置を補正するステップと、
を行わせるマシン可読命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
パターン認識を使用して、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記測定位置と前記計画位置との前記差を特定するステップを行うように更に構成される、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
表示デバイス上に、前記計画位置の空間的配置及び前記測定位置の空間的配置を表示し、
前記空間的配置のオーバーラップをもたらすように前記空間的配置の少なくとも１つの空間的配置の手動制御されるずらしを可能にし、
少なくとも１つの空間的配置の前記ずらしに基づいて、前記補正を決定することによって、前記複数のＧＮＳＳ受信器の前記測定位置と前記計画位置との前記差を特定する前記ステップを行うように更に構成される、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、空間的配置に置かれた全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器の精度を向上させる方法及び装置に関する。本発明は更に、当該装置における使用のためのコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球的航法衛星システムは、個々の受信器が、衛星ネットワークからの信号を使用して３次元におけるそれらの近似位置を計算できるようにし、また、個々の受信器が、インターネット接続性又は外部出力を必要とすることなく、ナノ秒の精度で国際原子時を決定できるようにする。
【０００３】
アメリカの全地球的ポジショナルシステム（ＧＰＳ）及びロシアの全地球的航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）といった多くの全地球的航法衛星システムが存在する。現在（２０１５年）、欧州のガリレオシステム及び中国の北斗−２又はＣＯＭＰＡＳＳシステムといった他の全地球的航法衛星システムが設計又は建設されている。本明細書に開示される問題及び発明は、すべての全地球的航法衛星システムに適用できる。本願全体を通して、具体的にＧＰＳ受信器向けである他の特許出願に言及する場合を除き、概して、「ＧＮＳＳ受信器」との用語が使用される。
【０００４】
各スタンドアロンＧＮＳＳ受信器は、大気誤差、エフェメリス誤差、クロック誤差、マルチパス伝搬誤差及び測定雑音誤差といった幾つかの測定誤差を生じる傾向がある。
【０００５】
米国国防総省によって設計され運用されている全地球測位システム（ＧＰＳ）は、あらゆる天候条件の地球上のどの場所でも位置特定サービスを提供する。例えばより感度の高いアンテナ又は高精度の受信器を使用することによって、スタンドアロンＧＰＳ受信器の測定誤差を低減することができる。しかし、これは、国際特許公開ＷＯ２０１４／１７１９９９に説明されているように、ＧＰＳ受信器のコスト、サイズ及び電力要件を増加させる。
【０００６】
大気誤差、エフェメリス誤差及びクロック誤差は、測定誤差に最大の影響を及ぼすだけでなく、有界地理的領域内で等しい。この有界地理的領域の誤差が決定されると、測定誤差は、国際特許公開ＷＯ２０１４／１７１９９９に説明されているように補正することができる。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１１／２５７８８５Ａ１号は、ＧＰＳ受信器の航法ソリューションの精度を向上させる方法及び装置について開示し、マップマッチングアルゴリズムを地理的に支援された位置決定アルゴリズムにおける航法ルーティングと統合する。開示されるソリューションは、加速度計、ジャイロスコープ、磁気コンパス、気圧計等といったセンサから取得される位置、方位方向、速度及び標高といった航法状態情報を、マップから取得される地図製作情報と組み合わせて使用し、ＧＰＳ受信器がある最も可能性の高い最寄りの道路／レーンを決定する。
【０００８】
米国特許出願公開第２００２／１７７９５０Ａ１号は、位置信号の位置精度を下げる比較的低い及び高い周波数雑音成分を有する受信位置信号を使用して、モバイルＧＰＳ受信器の正確な位置を求めることについて開示している。モバイル受信器の検出された回転に関連付けられる低周波数誤差が導出され、回転が検出された後に導出された受信器の位置に低周波数補正係数として適用される。結果として得られる補正位置が、高周波数雑音成分を表す関連付けられる高周波数補正係数と共に、予測カルマン（Kalman）フィルタに適用されて、低及び高周波数雑音成分が実質的にない予測位置が導出される。
【０００９】
欧州特許出願公開第１９０９２３１Ａ１号は、ユーザが、高速道路使用、特定の過密ゾーン及び／又は特定の種類の道路車両に課金するといった基準に従って、道路使用に対して支払う道路ユーザ課金スキームとして通常具体化されるルート使用評価スキームに関連する。本文書は、車両位置データを提供する車両位置手段（即ち、センサ）と、１つ以上のマップを保持するマップストレージと、車両位置セクション及びマップストレージからデータを受信し、車両位置データをマップと照合することで、ルート使用データを決定するマップ照合手段と、ルート使用評価のデータを各スキームのバックエンドシステムに送信する通信手段とを含む少なくとも１つのルート使用評価スキームを実施する車載機器について開示している。
【００１０】
静的に置かれている単一のスタンドアロンＧＮＳＳ受信器の誤差を決定することは可能である。発明者は、空間的配置において複数の静的に置かれているＧＮＳＳ受信器の場合に、この誤差を決定することは、信号が空間的配置における１つのスポット又は空間的配置における別のスポットから来たものかどうかが明らかではないので、問題であるということを認識している。
【００１１】
したがって、単一のＧＮＳＳ受信器によって決定されるずらしに依存しない、空間的配置に静的に置かれた複数のＧＮＳＳ受信器の誤差を決定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、空間的配置における全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器によって測定される位置の空間精度を向上させることを目的とする。より具体的には、本明細書に開示される方法は、空間的配置における各ＧＮＳＳ受信器の測定位置と計画位置との差を決定することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、上記目的は、各全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器の実際の位置からの測定位置の偏差が同じ方向にある領域に広がる空間的配置に置かれるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置の空間精度を向上させる方法によって達成される。上記方法は、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を受信するステップと、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得するステップと、測定位置と計画位置との差を特定するために、ＧＮＳＳ受信器によって測定された位置と、ＧＮＳＳ受信器の計画位置とを比較するステップと、当該差について、測定位置を補正するステップとを含む。
【００１４】
「空間的配置」との用語は、複数の点が空間において画定されている任意の配置（configuration）を指していると理解されるべきである。国際特許公開ＷＯ２０１４／１７１９９９によれば、１シグマ誤差が提供されるすべての誤差の組み合わされた標準偏差は、ＧＰＳ受信器の実際の位置がその実際の位置の２０メートル以内にあることが９９％以上確実であるように、約７．２メートルである。したがって、空間的配置における点間の距離が４０メートルを超える場合は、上記問題は生じない。点の数及び位置は任意に選択することができる。
【００１５】
測定位置と計画位置との差は、ＧＮＳＳ受信器がそれらの計画位置に置かれたときの測定誤差と等しい。この場合、「差」との用語と「測定誤差」との用語とは共に、ＧＮＳＳ受信器の実際の位置と測定位置との差を示す。ほとんどの場合、ＧＮＳＳ受信器は、それらの計画位置に正確に置かれる。
【００１６】
開示される方法は、ＧＮＳＳ受信器の空間的配置全体を考慮するので、既存の方法に比べて有利である。有界空間領域内の空間的配置内のすべてのＧＮＳＳ受信器の測定誤差は、略同じである。これは、大気誤差、エフェメリス誤差及びクロック誤差、即ち、測定誤差の大部分を決定する誤差が、有界空間領域内で等しいからである。したがって、空間的配置全体を観察し、測定空間的配置と計画空間的配置との全体的なずれを探すことによって、1つのＧＮＳＳ受信器を空間的配置における複数の位置に関連付ける問題は取り除かれる。有界空間領域は、太陽活動に依存する電離層誤差の影響を最も受ける。一般に、これらの誤差は数平方キロメートルの領域内では安定している。しかし、Ｍｏｎｔｅｉｒｏ，Ｌｕｉｓ  Ｓａｒｄｉｎｈａ、Ｍｏｏｒｅ，Ｔｅｒｒｙ及びＨｉｌｌ，Ｃｈｒｉｓによる論文「What is the accuracy of DGPS?」（Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ、第５８版、２００５年）に開示されるように、大西洋を越えたポルトガルにおける測定は、有界空間領域が１００キロメートルを超える半径を有する可能性があることを示す。なお、空間領域が小さいほど、誤差はより等しくなる。
【００１７】
1つのＧＮＳＳ受信器を空間的配置における複数の位置に関連付ける問題は、互いから４０メートル以上で置かれるＧＮＳＳ受信器では存在しないが、空間的配置全体を観察することは、測定空間的配置と計画空間的配置との全体的なずれをすばやく決定するのに依然として有利である。
【００１８】
一実施形態では、差を特定するステップは、測定位置の空間的配置と計画位置の空間的配置との間のマッチを決定し、差を示すマッチする空間的配置のオーバーラップをもたらすために必要なずらしを決定するためのマシン実行パターン認識を含む。
【００１９】
マシンによって行われるパターン認識を使用することは、すばやく、かつ、効果的に行うことができるので有益である。これにより、ＧＮＳＳ受信器の空間的配置を含む広い領域の測定誤差をすばやく解析する技術が提示される。なお、この技術がうまく機能するためには、広い領域は、大気誤差、エフェメリス誤差及びクロック誤差が等しい小さい領域に分割されなければならない場合がある。
【００２０】
一実施形態では、差を特定するステップは、測定位置の空間的配置だけでなく、計画位置の空間的配置を表示するステップと、ディスプレイ上での空間的配置のオーバーラップをもたらすように、空間的配置の少なくとも１つを手動でずらすステップと、少なくとも１つの空間的配置のずらしに基づいて、補正を決定するステップとを含む。
【００２１】
計画空間的配置と測定空間配置との両方を表示することは、ユーザが、測定誤差を補正するために必要なずれを観察することを可能にする。これは、人間が、２つの空間的配置間のずらしをすばやく特定することができるので有益である。単純なドラッグアンドドロップユーザインターフェースを使用することによって、ユーザは、ユーザ自身の希望通りにずらしを手動で決定することができる。この方法は、ユーザが補正位置に関してもっと制御できるようになり、また、ユーザが補正を自身の好みに適応させることができるので、有益である。ユーザは、例えば平均初期差、平均最終差、差の方向及び同じ差を使用して補正できる点の数といったメトリックを表示することによってコンピュータソフトウェアによって支援されることも可能である。
【００２２】
一実施形態では、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の計画された相対位置のマップが取得され、測定位置と計画位置との差は、当該マップに基づいて特定される。
【００２３】
更に、上記方法を使用して、計画空間的配置の絶対位置を必要とすることなく、計画空間的配置を再構成することができる。これを使用して、ＧＮＳＳ受信器が不正確に置かれていないかどうかを特定することができる。
【００２４】
一実施形態では、複数のＧＮＳＳ受信器が複数の物体上に置かれ、上記方法は更に、物体に固有の識別子を受信するステップと、各物体の補正位置を決定するために、ＧＮＳＳ受信器の補正位置を、物体に固有の識別子と組み合わせるステップとを含む。
【００２５】
次に限定されないが、競争、ウォーキング又はセーリングのための道を配置するといった多数の目的において、空間的配置における物体の実際の位置が分かっていることは有用である。多くの場合において、実際の位置は、補正位置と一致するので、上記実施形態は有利である。
【００２６】
一実施形態では、物体は制御可能であり、上記方法は更に、物体を、物体の補正位置に基づいて制御するステップを含む。
【００２７】
その周囲環境に影響を及ぼす物体を制御する場合、これらの物体がどこにあるのかを分かっていることが重要である。これにより、物体の周囲環境に必要な効果を決定することができる。したがって、物体を、その補正位置に基づいて制御可能であることが好都合である。
【００２８】
一実施形態では、少なくとも１つの物体が少なくとも１つのセンサを有し、上記方法は更に、物体の補正位置と併せて、センサから来るデータに基づいて、物体を制御するステップを含む。
【００２９】
特定の位置における物体を制御する場合、位置情報をセンサからの情報と組み合わせることが有用である。例えば人気のない路地における照明器具上の存在センサは、１つの照明器具しかトリガしない一方で、賑やかなショッピング通りにおける照明器具上の存在センサは、複数の照明器具をトリガするか、更には、空間照明効果を生じさせることができる。したがって、物体を、センサから来る情報と併せて、それらの補正位置に基づいて制御可能であることが有用である。
【００３０】
一実施形態では、制御可能な物体は屋外照明器具であり、上記方法は更に、コミッショニング目的で、屋外照明器具の補正位置を使用するステップを含む。
【００３１】
屋外照明器具のコミッショニングには、屋外照明器具の実際の位置が分かっていることが重要である。しかし、システムを設置する際、どの照明器具がどの位置に置かれるのかを正確に知ることは難しい。ここに提示される方法は、この問題に対するソリューションを提供することができる。この結果、コミッショニング中、すべての設定は、屋外照明器具の補正位置に基づくことが可能である。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、上記目的は、空間的配置に静的に置かれる複数のＧＮＳＳ受信器に結合され、当該ＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を受信するプロセッサを含む装置によって達成される。当該プロセッサは、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を受信し、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得し、測定位置と計画位置との差を特定するために、ＧＮＳＳ受信器によって測定される位置を、ＧＮＳＳ受信器の計画位置と比較し、当該差について、測定位置を補正する。上記装置の利点は、ＧＮＳＳ受信器自体、中央ネットワークコンピュータ及びポータブルデバイス（次に限定されないが、スマートホン、タブレット又はラップトップ）内に駐在できる点である。
【００３３】
一実施形態では、プロセッサは、測定位置の空間的配置と計画位置の空間的配置との間のマッチを決定するためにパターン認識アルゴリズムを行い、プロセッサは、測定位置と計画位置との差を示すマッチする空間的配置のオーバーラップをもたらすのに必要なずらしを決定する。
【００３４】
パターン認識アルゴリズムは、人間の介入を必要とすることなく、上記コンピュータ装置が、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の補正位置をすばやく決定することを可能にする。
【００３５】
一実施形態では、複数のＧＮＳＳ受信器は、複数の物体上に置かれ、上記プロセッサは、物体に固有の識別子を受信するために、上記物体に結合され、プロセッサは、ＧＮＳＳ受信器の補正された測定位置を、物体に固有の識別子と組み合わせて、各物体の補正位置を決定する。
【００３６】
一実施形態では、物体は制御可能な物体であり、上記プロセッサは、物体を制御するために当該物体に結合され、上記プロセッサは、物体を、その補正位置に基づいて制御する。
【００３７】
物体の正確な位置が分かっていることは有益であり、物体が制御可能な物体である場合は、当該物体を、それらの実際の位置に基づいて制御することが有益である。
【００３８】
本発明の第３の態様によれば、上記目的は、空間的配置に置かれる全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器によって測定される位置の空間精度を向上させるコンピュータプログラムプロダクトよって達成される。コンピュータプログラムプロダクトは、通信ネットワークからダウンロード可能であり、及び／又は、コンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータシステム上で実行されると、当該コンピュータシステムに、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器によって測定される受信位置を処理するステップと、各ＧＮＳＳ受信器の計画位置を決定するステップと、測定位置と計画位置との差を特定するために、ＧＮＳＳ受信器の測定位置とＧＮＳＳ受信器の計画位置とを比較するステップと、当該差について、測定位置を補正するステップとを行わせるマシン可読命令を含む。
【００３９】
一実施形態では、コンピュータプログラムプロダクトは、パターン認識を使用して、ＧＮＳＳ受信器の測定位置と計画位置との差を特定するステップを行うように構成される。
【００４０】
一実施形態では、コンピュータプログラムプロダクトは、表示デバイス上に、計画位置の空間的配置及び測定位置の空間的配置を表示し、空間的配置のオーバーラップをもたらすように空間的配置の少なくとも１つの空間的配置の手動制御されるずらしを可能にし、少なくとも１つの空間的配置のずらしに基づいて、補正を決定することによって、測定位置と計画位置との差を特定するステップを行うように構成される。
【００４１】
上記コンピュータプロダクトは、コンピュータが、ＧＮＳＳ受信器の正確な位置を決定できるシステムに変換することを可能にするので有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
方法、装置及びコンピュータプログラムプロダクトの上記だけでなく追加の目的、特徴及び利点は、添付図面の図１乃至４を参照して、デバイス及び方法の実施形態の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明を介してより良く理解されるであろう。
【００４３】
【図１】図１は、複数のＧＮＳＳ受信器が空間的配置に置かれ、複数のＧＮＳＳ受信器のうちの１つのＧＮＳＳ受信器の位置だけが測定される状況を概略的に示す。矢印は、ＧＮＳＳ受信器の可能な実際の位置を示す。
【図２】図２は、複数のＧＮＳＳ受信器が空間的配置に置かれ、空間的配置におけるすべてのＧＮＳＳ受信器の位置が測定される状況を概略的に示す。矢印は、測定された位置と実際の位置とのずれを示す。
【図３】図３は、各全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信器の実際の位置からの測定された位置の偏差が同じ方向にある領域に広がる空間的配置に置かれるＧＮＳＳ受信器によって測定される位置の空間精度を向上させる方法を概略的に示す。
【図４】図４は、ＧＮＳＳ受信器の測定された位置とＧＮＳＳ受信器の実際の位置との差を特定する２つの方法を概略的に示す。
【００４４】
図面はすべて概略図であり、必ずしも縮尺通りではなく、全般に、本発明を説明するのに必要な部分のみを示し、その他の部分は、省略されているか、示唆されているに過ぎない。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明は、概して、空間的配置に置かれるＧＮＳＳ受信器の精度を向上させる方法及び装置に関する。本発明は更に、当該装置における使用のためのコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【００４６】
図１は、ＧＮＳＳ受信器１０２（黒星印で示される）が空間的配置１００に置かれ、これらのＧＮＳＳ受信器のうちの１つのＧＮＳＳ受信器の位置１０４が測定される状況を示す。国際特許公開ＷＯ２０１４／１７１９９９からも知られているように、対応するＧＰＳ受信器の測定位置１０４と実際の位置との差は、有界地理的領域内のすべてのＧＰＳ受信器に対して等しい。したがって、１つのＧＮＳＳ受信器について測定された差に基づいて、有界地理的領域内のすべての測定位置を補正することができる。受信器が、図１にあるように、空間的配置に置かれる場合、単一のＧＮＳＳ受信器の差１０６（黒矢印で示される）を決定することができない。これは、ＧＮＳＳ受信器の測定位置は、ＧＮＳＳ受信器の複数の位置に対応するからである。
【００４７】
図２は、各ＧＮＳＳ受信器の実際の位置からの測定位置の偏差が同じ方向にある領域に広がる空間的配置２０４に置かれる複数のＧＮＳＳ受信器２０２（黒星印で示される）の測定位置２００（加算接合記号で示される）を示す。今度は、測定位置と実際の位置との差２０６（黒矢印で示される）を決定することができる。これは、測定された空間配置と実際の配置とがオーバーラップしているからである。様々な空間的配置がマッチする可能性が１つしかないため、図１の曖昧さは取り除かれる。２つのパターンを重ね合わせてマッピングすることにより、測定位置と実際の位置との差が厳密に等しくある必要がなくなる点が追加の利点である。当該差は、同じ方向にある必要はあるが、様々なＧＮＳＳ受信器によって異なってよい。
【００４８】
図２に示され及び上で説明される原理は、次のやり方で、また、図３に示されるように空間的配置に静的に置かれる複数のＧＮＳＳ受信器に結合されるプロセッサを含む装置によって使用される。
【００４９】
最初に、ステップ３００において、装置は、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器によって測定された位置を受信する。ＧＮＳＳ受信器によって測定された位置は、有線又は無線接続を介して送信される。当技術分野において知られている様々な無線通信技術を使用して、ＧＮＳＳ受信器を装置に結合する。例としてブルートゥース（登録商標）、８０２．１５．４、８０２．１１又はジグビー（商標）ベースの無線通信技術が挙げられる。これらの技術を使用して、測定位置を、無線メッシュネットワークを介して送信することができる。ＧＮＳＳ受信器が当該メッシュネットワークのノードである。更に、測定位置は、電気通信網といったワイドエリアネットワークを介して送信されてもよい。位置は、リアルタイムで送信されても、１日又は１週間といった特定の時間間隔の間に測定され、当該時間間隔の終わりにおいて送信されてもよい。後者の場合、雑音は平均化されて測定信号から取り去られる。
【００５０】
次に、ステップ３０２において、装置は、空間的配置におけるＧＮＳＳ受信器の計画位置のマップを取得する。装置は、このマップを、装置内のプロセッサが結合されているメモリから取得することができるが、プロセッサが結合されているネットワークから取得することもできる。当技術分野において知られている様々な無線通信技術を用いて、プロセッサをネットワークに結合することができる。例としてブルートゥース（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（商標）又はジグビー（商標）が挙げられる。ネットワークにおいて入手可能な任意の情報を取り出すことができる。
【００５１】
次に、装置は、ＧＮＳＳ受信器によって測定された位置を、ＧＮＳＳ受信器の計画位置と比較し、測定位置と計画位置との差を特定する（ステップ３０４）。最後に、ステップ３０６において、装置は、この差について、測定位置を補正する。
【００５２】
補正によって、ＧＮＳＳ受信器が計画位置に置かれた場合に、ＧＮＳＳ受信器の実際の位置を回復することが可能になる。これは、ユーザによって、ユーザインターフェースを介して行われることが可能であるが、ＧＮＳＳ受信器の実際の位置は、別のデバイスに送信されても、又は、コンピュータプログラムの入力として使用されてもよい。
【００５３】
補正を実現するために幾つかの可能性がある。２つの例を挙げる。
【００５４】
最初に、各測定位置を計画位置にマッピングすることによって補正を実現することができる。補正の方向は、すべての測定位置を観察することによって決定でき、次に、各測定点について、個別の補正を決定することができる。すべての測定位置が計画位置にうまくマッピングするわけではないことが可能である。これは、幾つかのＧＮＳＳ受信器は不正確に置かれている場合があるからである。平均補正距離を決定し、その補正距離が平均補正距離を所定の閾値だけ超えるＧＮＳＳ受信器を見つけることによって、不正確に置かれているＧＮＳＳ受信器を特定することができる。更に、この平均補正を使用して、実施しなければならない最小補正が決定されてもよい。
【００５５】
上記実施態様では、計画位置にマッチしなければならない測定位置の最低パーセンテージを実施することができる。これは、ＧＮＳＳ受信器がその計画位置に置かれている可能性はどれくらいかに関連する。この第１の実施態様は、ＧＮＳＳ受信器の空間精度を向上させる。これは、この第１の実施態様は、正しく置かれたＧＮＳＳ受信器について、ＧＮＳＳ受信器の測定位置をそれらの実際の位置に置くか、又は、正しく置かれていないＧＮＳＳ受信器について、最も可能性のある位置を決定するからである。
【００５６】
第２の可能な実施態様では、補正は、補正位置と計画位置との平均絶対差又は絶対差の合計を低減することによって決定される。この場合、すべての測定位置が等しく補正される。この補正は、計画位置と補正位置との差を最小にすることによって決定される。この第２の実施態様は、ＧＮＳＳ受信器の平均誤差を低減することによって空間精度を向上させる。
【００５７】
更に、この実施態様では、ＧＮＳＳ受信器が不正確に置かれている可能性がある。これを考慮するために、補正後の誤差を最小にする際に考慮しなければならないＧＮＳＳ受信器のパーセンテージを決定する。このようにすると、不正確な配置の結果もたらされる任意の異常値がずれに寄与しない。計画位置と補正位置との最大許容可能差を設定することも可能である。プロセッサは、次に、当該差を得るために、どの測定位置を補正できるか決定する。この場合、当該差を得るために補正できない測定位置が、不正確に置かれたＧＰＳ受信器に対応する。
【００５８】
本発明を実現するために使用可能な装置の例として、例えばコンピュータ、スマートホン、ラップトップ、タブレット及びウェアラブル電子機器が挙げられる。更に、装置は、ＧＮＳＳ受信器内に組み込まれてもよい。
【００５９】
図４は、測定位置と計画位置との差を特定する（ステップ３０４）ために使用される方法の２つの例を示す。第１の方法は、測定位置の空間的配置と計画位置の空間的配置との間のマッチを決定し、差を示すマッチする空間的配置のオーバーラップもたらすために必要なずらしを決定するためのマシン実行パターン認識４００を含む。
【００６０】
マシンによって行われるパターン認識は、当技術分野においてよく知られており、プロセッサ上で行われることが可能である。パターンマッチングアルゴリズムは、誤差メトリックを最小にすることに加えて、空間的配置の側部若しくは隅部及び／又は空間的配置における一意のパターンといった際立った特徴を考慮してパターンマッチングを更に向上させてよい。装置のプロセッサがパターン認識を行うのに十分な処理能力を有さない可能性がある。この場合、プロセッサは、より高い処理能力のある装置に結合されて、パターン認識が外部から行われてもよい。測定位置と計画位置との差を示すマッチする空間的配置のオーバーラップをもたらすのに必要なずらしが決定されると、このずらしに関するデータが元のプロセッサに送り返され、当該プロセッサは、当該差について測定位置を補正することができる。しかし、より優れた処理能力を有する外部プロセッサが、補正位置自体を決定し、それらを元のプロセッサに送り返してもよい。マシンによって行われるパターン認識は、上記補正のための両実施態様に使用することができる。両実施態様は、異なるアルゴリズムを必要とする。
【００６１】
測定位置と計画位置との差を特定する方法の第２の例は、次の通りである。最初に、ステップ４０２において、今度はディスプレイに結合されている装置は、測定位置の空間的配置だけでなく、計画位置の空間的配置も表示する。次に、ステップ４０４において、装置は手動で制御されて、空間的配置の少なくとも１つをずらして、ディスプレイ上で空間的配置のオーバーラップがもたらされる。最後に、ステップ４０６において、少なくとも１つの空間的配置のずらしに基づいて、補正が決定される。
【００６２】
ディスプレイは、次に限定されないが、テレビ受像機、コンピュータモニタ、プロジェクタ画面、ラップトップ画面、タブレット画面及びスマートホン画面として実現される。装置は、有線技術及び無線技術の両方を使用してディスプレイに結合される。ディスプレイの手動制御は、次に限定されないが、ディスプレイのタッチ制御、キーボード及び／又はマウスを使用したディスプレイの制御、及び、ジェスチャベースのディスプレイの制御として実現されてよい。
【００６３】
ＧＮＳＳ受信器の測定位置の表示及び手動補正を使用して、どのＧＮＳＳ受信器が不正確に置かれているのかを示し、正しく置かれたＧＮＳＳ受信器のパーセンテージを決定し、また、上記第１の実施態様に特に有用である。
【００６４】
開示される発明を使用して、ＧＮＳＳ受信器がそれらの計画通りに置かれているかどうかを検出することができる。プロセッサは、相対位置のマップを取得すると、測定位置をこのマップ上にマッピングすることができる。空間的配置におけるほとんどのＧＮＳＳ受信器の測定位置が、計画位置のマップ上に正しくマッピングされると、うまくマッピングされないＧＮＳＳ受信器は、計画通りに置かれていないと結論付けられる。これは、上記補正実施態様と同様に実現することができる。重要な違いは、今度は、相対位置のマップのみが利用可能であればよい点である。したがって、後者は、ＧＮＳＳ受信器の絶対位置の知識を必要とすることなく、各ＧＮＳＳ受信器の曖昧性の除去を可能にする。
【００６５】
開示される発明は、ＧＮＳＳ受信器が物体上に置かれる場合に使用することができる。この場合、装置は、ステップ３００において、ＧＮＳＳ受信器によって測定された位置だけでなく、物体に固有の識別子も受信する。ＧＮＳＳ受信器の補正位置を、物体に固有の識別子と組み合わせることによって、各物体に対して、補正位置を決定することができる。これは、どの識別子を有するどの特定の物体がどの位置に置かれているのかの情報をもたらす。
【００６６】
これらの物体は、次に限定されないが、柱、旗竿、浮標、木及び岩として実現される。当該物体は、例えば競争路、ハイキング道又はサイクリング道を示すことができる。物体に固有の識別子は、ＧＮＳＳ受信器によって装置に送信されるが、物体に結合されている外部モジュールによって送信されてもよい。物体に固有の識別子は、識別子を受信する装置が、物体に固有の識別子がどの測定ＧＮＳＳ受信器に対応するのかが明らかであるように送信される。開示される発明は、例えばハイキング／ウォーキング道が様々な色の柱を有して設置される場合に特に有用である。歩行者のためのマップを作るために、柱が埋まっている順番を知る必要がある。しかし、設置者がこれを記録していない。ここで、開示される発明を使用して、物体に固有の識別子がどの色に対応するかに関する情報が利用可能である場合に、マップを作ることができる。
【００６７】
物体は、照明器具、風車又はソーラーパネルといったように制御可能である可能性もある。今度は、装置は、制御可能な物体を制御するように構成される。これは、例えば大面積ソーラーパネルのうちの影の領域にあるソーラーパネルをオフにする場合に使用できる。更に、照明器具の場合、照明器具をその周囲環境に基づいて、具体的には、当該照明が特定の空間分布に従うべき場合に制御することが好ましい。照明器具の正確な位置が意味を持つようになる。
【００６８】
制御可能な物体は更に、装置に情報を送信するセンサを有する。この場合、物体は、それらのセンサから来る情報とそれらの補正位置とに基づいて制御されることができる。
【００６９】
センサは、次に限定されないが、風速センサ、光センサ、存在センサ、温度センサ及び圧力センサとして実現される。センサによって得られる情報は、ＧＮＳＳ受信器、外部モジュール又はセンサ自体によって、装置に送信される。この特徴を使用する実施形態の例では、例えば人気のない路地における照明器具上の存在センサは、１つの照明器具しかトリガしない一方で、賑やかなショッピング通りにおける照明器具上の存在センサは、複数の照明器具をトリガするか、更には、空間照明効果を生じさせることができる。別の例では、風車が、センサが検知する風速とその位置とに基づいて制御される。これを利用して、風車の最大回転速度を制御することができる。これにより、制御された風車の付近において風車に当たる風の速度及び方向が制御される。
【００７０】
特定の実施形態では、制御可能な装置は、屋外照明器具である。屋外照明器具のセットを設置する場合、どの照明器具がどの通りのどの位置に置かれるのかが不明である。開示される発明を使用して、屋外照明器具が正確にどこに置かれているのかを決定することができ、これは、次に、コミッショニング処理に使用することができる。例えば照明器具の輝度を、マップ上のその位置に照らして設定することができる。更に、補正位置を使用して、どの電力ケーブルがどの照明器具を制御するか区別することができ、また、スマート屋外照明器具の場合、システムを使用して、例えば存在が検出された場合のホールドタイムといったより具体的な設定を制御することができる。屋外照明器具は、パワー・オーバー・イーサネット（登録商標）システム又は様々な無線システムを介してネットワークに接続することができる。このネットワークを使用して、次に限定されないが、照明器具のエネルギー使用量、状態及び制御といった情報を交換することができる。
【００７１】
様々な実施態様において、プロセッサは、１つ以上のストレージ媒体（本明細書では一般的に「メモリ」と呼び、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭといった揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ、ＵＳＢスティック、ＳＤカード及び半導体ドライブ等）に関連付けられる。幾つかの実施態様では、ストレージ媒体は、１つ以上のプロセッサ上で実行されると、本明細書において説明される機能の少なくとも幾つかを行う１つ以上のプログラムでコード化されている。様々なストレージ媒体は、プロセッサ内に固定されていても、その上に格納される１つ以上のプログラムがプロセッサにロードされ、したがって、本明細書において説明される本発明の様々な態様を実施できるように可搬であってもよい。
【００７２】
「プログラム」又は「コンピュータプログラム」との用語は、本明細書では、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラミングするために使用することができる任意のタイプのコンピュータコード（例えばソフトウェア又はマイクロコード）を指すように一般的な意味で使用されている。
【００７３】
当然ながら、上記概念及び説明される追加概念のあらゆる組み合わせが、本明細書に開示される発明主題の一部であると見なされる。特に、本開示の終わりに登場する請求項に係る主題のあらゆる組み合わせが、本明細書に開示される発明主題の一部であると見なされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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