(57)【要約】      （修正有）【課題】車両間相対位置の正確度を改善し、位置制御できる移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】ＤＧＰＳ補正信号を発信する移動基準局１０と、ＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う制御対象車両２０とが備えられる車両位置制御システムにおいて、衛星からＧＰＳ信号を受信する第１のＧＰＳ受信部１１と、検出された値を根拠に現在の位置情報を算出する位置算出部１２と、ＤＧＰＳ補正信号生成部１３と、ＤＧＰＳ補正信号を送り出す第１のＶ２Ｘ通信部１４と、が備えられ、前記制御対象車両には、第２のＶ２Ｘ通信部２１と、ＧＰＳ信号を受信する第２のＧＰＳ受信部２２と、受信されたＤＧＰＳ補正信号と第２のＧＰＳ受信部により自己の位置情報を算出して補正するＤＧＰＳ基盤位置情報補正部２３と、車両の速度及び方向を制御する走行制御部２４と、が備えられていることを特徴とする。【選択図】図１
2013101100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＧＰＳ補正信号を発信する移動基準局と、この移動基準局からＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う制御対象車両とが備えられる車両位置制御システムにおいて、
前記移動基準局には、衛星からＧＰＳ信号を受信する第１のＧＰＳ受信部と、受信されたＧＰＳ信号及び内部のセンサにより検出された値を根拠に現在の位置情報を算出し出す位置算出部と、算出された位置情報と前記第１のＧＰＳ受信部により受信されたＧＰＳ情報を根拠にＤＧＰＳ補正信号を生成するＤＧＰＳ補正信号生成部と、前記制御対象車両へ前記ＤＧＰＳ補正信号生成部から生成されたＤＧＰＳ補正信号を送り出す第１のＶ２Ｘ通信部とが備えられ、
前記制御対象車両には、前記移動基準局の第１のＶ２Ｘ通信部から発信されるＤＧＰＳ補正信号を受信するための第２のＶ２Ｘ通信部と、衛星からＧＰＳ信号を受信する第２のＧＰＳ受信部と、前記第２のＶ２Ｘ通信部により受信されたＤＧＰＳ補正信号と第２のＧＰＳ受信部により受信されたＧＰＳ情報とを根拠に自分の位置情報を算出して補正するＤＧＰＳ基盤位置情報補正部と、このＤＧＰＳ基盤位置情報補正部から出力される位置情報に基づき車両の速度及び方向を制御する走行制御部とが備えられていることを特徴とする移動基準局を利用した車両間相対位置制御システム。
【請求項２】
前記移動基準局を先導車両にして、
少なくとも一つ以上の制御対象車両が前記先導車両の追従車両に編成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御システム。
【請求項３】
前記位置算出部には、慣性測定装置（ＩＭＵ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）と慣性航法装置（ＩＮＳ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御システム。
【請求項４】
前記慣性測定装置は、内蔵された振子の３次元空間内での自在な動きを根拠に回転慣性を測定することのできるジャイロ計と加速度計、そして方位角を測定することのできる地磁界を軸に車両の動きを測定することを特徴とする請求項３に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御システム。
【請求項５】
前記慣性航法装置は、前記慣性測定装置のジャイロ計から得た加速度を積分して速度を求め、この速度を積分して位置と角度を求める方式で具現されていることを特徴とする請求項４に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御システム。
【請求項６】
ＤＧＰＳ補正信号を発信する移動基準局と、この移動基準局からＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う制御対象車両とが備えられる車両位置制御システムにおいて、
前記移動基準局では、衛星からＧＰＳ情報を受信する第１のＧＰＳ受信ステップと、
受信されたＧＰＳ情報を根拠に移動速度／方向などを参照して現在の位置情報を算出する位置情報算出ステップと、
算出された位置情報と前記第１のＧＰＳ受信ステップで受信されたＧＰＳ情報とを約定されたアルゴリズムを介し演算してＤＧＰＳ補正信号を生成するＤＧＰＳ補正信号生成ステップと、
生成されたＤＧＰＳ補正信号を送り出すＤＧＰＳ補正信号送出ステップと、を含み、
前記制御対象車両では、前記ＤＧＰＳ補正信号送出ステップで送り出されたＤＧＰＳ補正信号を受信する補正信号受信ステップと、
衛星からＧＰＳ情報を受信する第２のＧＰＳ受信ステップと、
受信されたＧＰＳ情報とＤＧＰＳ補正信号とを根拠に位置情報を算出して位置補正を行う位置情報算出ステップと、
算出ステップで算出された位置情報に従い制御対象車両の速度と方向を調整する走行制御ステップと、
を含むことを特徴とする移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法。
【請求項７】
前記第１のＧＰＳ受信ステップに先立ち位置換算の基準となる最初の基準点を入力する基準点入力ステップをさらに備え、
前記位置情報算出ステップでは、前記基準点入力ステップで入力された最初の基準点を根拠に移動基準局の絶対位置を算出することを特徴とする請求項６に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法。
【請求項８】
前記移動基準局を先導車両にして、
少なくとも一つ以上の制御対象車両を前記先導車両の追従車両に編制し、
前記先導車両が前記追従車両の相対位置を制御することを特徴とする請求項６に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法。
【請求項９】
前記位置情報算出ステップは、内蔵された振子の３次元空間内での自在な動きを根拠に回転慣性を測定することのできるジャイロ計と加速度計、そして方位角を測定することのできる地磁界を軸に移動基準局の動きを測定することを特徴とする請求項６に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法。
【請求項１０】
前記位置情報算出ステップは、前記ジャイロ計から得た加速度を積分して速度を求め、この速度を積分して位置と角度を求める方式で具現されていることを特徴とする請求項９に記載の移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法及びそのシステムに係り、より詳しくは、車両間通信を介し衛星航法補正システム（ＤＧＰＳ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の移動基準局の役割を果たす車両と通信しながら車両間相対位置の正確度を改善し、位置制御を行う移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法装置又は衛星位置確認システムと呼ばれるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は全世界で利用されている位置確認技術であって、現在まで開発されたもののうち最も正確度の高い位置確認システム中の一つである。
しかし、一般にＧＰＳを利用した位置測定上の誤差範囲は５〜１５ｍであり、無線環境に従っては最大３０ｍまで誤差が発生するため、一般の車両安全技術で求められる性能が満足されていない。
このような点を考慮し、車両安全技術分野では衛星航法補正システム（ＤＧＰＳ又はＤＧＰＳ−ＲＴＫ）（以下、「ＤＧＰＳ」と記す）が広く利用されている。
ＤＧＰＳは、相対測位方式のＧＰＳ測量技法であって、既知の基準点座標を利用して誤差を起こす要素等を補正し、誤差をできるだけ低減することにより一層正確な位置情報を得るようにしたものである。
【０００３】
一方、多量の貨物を何台かの車両に分けて一度に移送するか、行事に参加中の多数の車両の列を合わせて移動させなければならない場合は、何台かの移動体（モビリティー）が最小限の安全距離を維持したまま共に動く所謂群集自律走行をすることになる。このような群集自律走行は後続車両の空気抵抗を低減して燃費を向上させ、事故の危険を減少させるとともに、各車両の運転士に対する利便性を向上できる利点があるが、ＤＧＰＳなどを利用して車両間相対位置を精密に制御するための高度の技術を要するので、各車両に必要なセンサと装置などを取り付けるために多額の費用を要する問題がある。
【０００４】
さらに、車両の絶対位置サービスが不可能な場合、車両間相対位置正確度を改善させる技術が必要であるが、ＤＧＰＳは基準局のカバー範囲に限界がある。さらに、商用ＤＧＰＳ補正信号の場合、サービスを受ける位置が基準局と遠く離れているため、ＤＧＰＳを利用するとしても位置正確度を改善できない問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０４０４号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記の事情を勘案してなされたものであって、車両間通信を介し衛星航法補正システム（ＤＧＰＳ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の移動基準局の役割を果たす車両と通信しながら車両間相対位置の正確度を改善し、位置制御をできるようにした移動基準局を利用した車両間相対位置制御方法及びそのシステムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る移動基準局を利用した車両間相対位置制御システムは、ＤＧＰＳ補正信号を発信する移動基準局と、この移動基準局からＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う制御対象車両とが備えられる車両位置制御システムにおいて、前記移動基準局には、衛星からＧＰＳ信号を受信する第１のＧＰＳ受信部と、受信されたＧＰＳ信号及び内部のセンサにより検出された値を根拠に現在の位置情報を算出し出す位置算出部と、算出された位置情報と前記第１のＧＰＳ受信部により受信されたＧＰＳ情報を根拠にＤＧＰＳ補正信号を生成するＤＧＰＳ補正信号生成部と、前記制御対象車両へ前記ＤＧＰＳ補正信号生成部から生成されたＤＧＰＳ補正信号を送り出す第１のＶ２Ｘ通信部とが備えられ、前記制御対象車両には、前記移動基準局の第１のＶ２Ｘ通信部から発信されるＤＧＰＳ補正信号を受信するための第２のＶ２Ｘ通信部と、衛星からＧＰＳ信号を受信する第２のＧＰＳ受信部と、前記第２のＶ２Ｘ通信部により受信されたＤＧＰＳ補正信号と第２のＧＰＳ受信部により受信されたＧＰＳ情報とを根拠に自分の位置情報を算出して補正するＤＧＰＳ基盤位置情報補正部と、このＤＧＰＳ基盤位置情報補正部から出力される位置情報に基づき車両の速度及び方向を制御する走行制御部と、が備えられていることを特徴とする。
【０００８】
前記移動基準局を先導車両にして、少なくとも一つ以上の制御対象車両が前記先導車両の追従車両に編成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記位置算出部には慣性測定装置（ＩＭＵ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）と慣性航法装置（ＩＮＳ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が備えられていることを特徴とする。
【００１０】
前記慣性測定装置は、内蔵された振子の３次元空間内での自在な動きを根拠に回転慣性を測定することのできるジャイロ計と加速度計、そして方位角を測定することのできる地磁界を軸に車両の動きを測定することを特徴とする。
【００１１】
前記慣性航法装置は、前記慣性測定装置のジャイロ計から得た加速度を積分して速度を求め、この速度を積分して位置と角度を求める方式で具現されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、ＤＧＰＳ補正信号を発信する移動基準局と、この移動基準局からＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う制御対象車両とが備えられる車両位置制御システムにおいて、前記移動基準局では、衛星からＧＰＳ情報を受信する第１のＧＰＳ受信ステップと、この受信されたＧＰＳ情報を根拠に移動速度／方向などを参照して現在の位置情報を算出する位置情報算出ステップと、この算出された位置情報と前記第１のＧＰＳ受信ステップで受信されたＧＰＳ情報とを約定されたアルゴリズムを介し演算してＤＧＰＳ補正信号を生成するＤＧＰＳ補正信号生成ステップと、この生成されたＤＧＰＳ補正信号を送り出すＤＧＰＳ補正信号送出ステップと、を含み、前記制御対象車両では、前記ＤＧＰＳ補正信号送出ステップで送り出されたＤＧＰＳ補正信号を受信する補正信号受信ステップと、衛星からＧＰＳ情報を受信する第２のＧＰＳ受信ステップと、受信されたＧＰＳ情報とＤＧＰＳ補正信号とを根拠に位置情報を算出して位置補正を行う位置情報算出ステップと、この算出ステップで算出された位置情報に従い制御対象車両の速度と方向を調整する走行制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記第１のＧＰＳ受信ステップに先立ち位置換算の基準となる最初の基準点を入力する基準点入力ステップをさらに備え、前記位置情報算出ステップでは、前記基準点入力ステップで入力された最初の基準点を根拠に移動基準局の絶対位置を算出することを特徴とする。
【００１４】
前記移動基準局を先導車両にして、少なくとも一つ以上の制御対象車両を前記先導車両の追従車両に編制し、前記先導車両が前記追従車両の相対位置を制御することを特徴とする。
【００１５】
前記位置情報算出ステップは、内蔵された振子の３次元空間内での自在な動きを根拠に回転慣性を測定することのできるジャイロ計と加速度計、そして方位角を測定することのできる地磁界を軸に移動基準局の動きを測定することを特徴とする。
【００１６】
前記位置情報算出ステップは、前記ジャイロ計から得た加速度を積分して速度を求め、この速度を積分して位置と角度を求める方式で具現されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＤＧＰＳ移動基準局の機能を行う車両を利用するため、ＤＧＰＳサービス領域に制限を受けず、位置算出部を利用して車両間の相対位置はもちろん移動経路も把握することができ、位置算出部に直接初期化値をセッティングすることができるので、一般のＤＧＰＳ基準局を利用する場合に比べ速やかなサービスが可能である。
さらに、群集走行の場合、各車両ごとに先頭車両を追跡するための別のセンサと装備を必要としないので、経費低減ができ、群集自律走行車両だけでなく周辺の車両等にも位置サービスを提供できる効果がある。
即ち、移動基準局の役割を果たす先導車両を中心に群集自律走行をする場合でなくとも、ＤＧＰＳ移動基準局から受信した位置情報を根拠に隣接した車両との相対位置を把握し、これを根拠に車両の走行を自動制御することにより車両の安全運行を誘導するサービスにも活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１実施形態に係る移動基準局を利用した車両間相対位置制御システムの構成を示すブロック構成図である。
【図２】（ａ）は、移動基準局の役割を果たす先導車両１０におけるＤＧＰＳ補正信号生成及び送出過程を説明するための図である。        （ｂ）は、ＤＧＰＳ補正信号を受信する追従車両２０における位置制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る移動基準局を利用した車両間相対位置制御技術の概念を説明するための図である。
【図４】任意の基準点で先導車両１０と追従車両２０の相対位置を補正する過程を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図を参照し本発明について詳しく説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る移動基準局を利用した車両間相対位置制御システムの構成を示すブロック構成図である。
図１において符号１０は、ＧＰＳ信号を根拠に現在の位置を算出する機能を備え移動基準局の役割を果たす先導車両であり、符号２０は、車両間通信を利用して前記先導車両１０からＤＧＰＳ補正信号を受信して位置制御を行う追従車両である。
一方、先導車両１０には衛星からＧＰＳ信号を受信する第１のＧＰＳ受信部１１と、慣性測定装置（ＩＭＵ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）及び慣性航法装置（ＩＮＳ；Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が備えられた位置算出部１２とが備えられ、車両の絶対位置情報を算出する機能が搭載される。
【００２０】
さらに、先導車両１０には、位置算出部１２により算出された車両の位置情報と第１のＧＰＳ受信部１１により受信されたＧＰＳ情報とを根拠にＤＧＰＳ補正信号を生成するＤＧＰＳ補正信号生成部１３と、通信可能領域内の他の車両、即ち追従車両２０にＤＧＰＳ補正信号生成部１３から生成されたＤＧＰＳ補正信号を送り出す第１のＶ２Ｘ通信部１４とが備えられる。
一方、追従車両２０の内部には、先導車両１０の第１のＶ２Ｘ通信部１４から発信されるＤＧＰＳ補正信号を受信するための第２のＶ２Ｘ通信部２１と、衛星からＧＰＳ信号を受信する第２のＧＰＳ受信部２２と、第２のＶ２Ｘ通信部２１により受信されたＤＧＰＳ補正信号と第２のＧＰＳ受信部２２により受信されたＧＰＳ情報を根拠に自己の位置情報を算出して補正するＤＧＰＳ基盤位置情報補正部２３と、このＤＧＰＳ基盤位置情報補正部２３から出力される位置情報に基づき車両の速度及び方向を制御する走行制御部２４とが備えられる。
【００２１】
次いで、図２のフローチャートを参照して本発明のシステムの動作を説明する。
図２（ａ）は、移動基準局の役割を果たす先導車両１０におけるＤＧＰＳ補正信号の生成及び送出過程を説明するための図であり、（ｂ）は、ＤＧＰＳ補正信号を受信する追従車両２０における位置制御動作を説明するためのフローチャートである。
図２（ａ）に示す通り、移動基準局の役割を果たす先導車両１０で、運転士が位置換算の基準となる最初の基準点を入力すれば（ＳＴ１０）、ＤＧＰＳ補正信号生成部１３は第１のＧＰＳ受信部１１を介し衛星からＧＰＳ情報を受信し（ＳＴ１１）、位置算出部１２を介して受信されたＧＰＳ情報を根拠に移動速度／方向などを参照して現在の位置情報を算出する（ＳＴ１２）。
【００２２】
一方、位置算出部１２で現在の位置情報を算出する過程は、位置算出部１２の内部に備えられた慣性測定装置（以下、ＩＭＵと称する）が内蔵された振子の３次元空間内での自在な動きを根拠に回転慣性を測定するできるジャイロ計と加速度計、そして方位角を測定できる地磁界を軸に車両の動きを測定し、慣性航法装置（以下、ＩＮＳと称する）はＩＭＵのジャイロスコープから得た加速度を積分して速度を求め、この速度を積分して位置と角度を求める。
【００２３】
ＳＴ１２ステップで算出された位置情報はＤＧＰＳ補正信号生成部１３に入力され、ＤＧＰＳ補正信号生成部１３は入力された位置情報と第１のＧＰＳ受信部１１により受信されたＧＰＳ情報とを約定されたアルゴリズムを介し演算してＤＧＰＳ補正信号を生成した後（ＳＴ１３）、これを第１のＶ２Ｘ通信部１４を介し送り出す（ＳＴ１４）。
前記過程により送り出されたＤＧＰＳ補正信号は、通信可能領域内に位置した追従車両２０により受信される。受信されたＤＧＰＳ補正信号の処理過程は図２（ｂ）のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２４】
図２（ｂ）に示す通り、追従車両２０のＤＧＰＳ基盤位置情報補正部２３は、第２のＶ２Ｘ通信部２１によりＤＧＰＳ補正信号が受信されれば（ＳＴ２１）、第２のＧＰＳ受信部２２を介し衛星からＧＰＳ情報を受信し（ＳＴ２２）、受信されたＧＰＳ情報とＤＧＰＳ補正信号とを根拠に位置情報を算出し位置補正を行う（ＳＴ２３）。
次いで、ＤＧＰＳ基盤位置情報補正部２３は、前述の過程により算出された位置情報に従い走行制御部２４を制御し、追従車両２０の速度と方向を調整する（ＳＴ２４）。
したがって、図３に示す通り、先導車両１０を中心に多数の追従車両２０が群集走行をする場合、追従車両等は先導車両から送り出されるＤＧＰＳ補正信号を根拠に自分の位置情報を補正することができ、相対的位置関係を把握でき、速度と方向を精緻に制御することにより、多大な費用の負担なく群集走行を行うことができる。
【００２５】
即ち、前記実施形態によれば、ＤＧＰＳ移動基準局の機能を行う車両を利用して位置情報が補正できることにより、ＤＧＰＳサービス領域に制限を受けず、位置算出部を利用して車両間の相対位置はもちろん移動経路も把握することができ、位置算出部に直接初期化値をセッティングできるので、図４に示す通り、任意の基準点でも実際の先導車両と追従車両の相対的な位置の差が補正可能であるだけでなく、一般のＤＧＰＳ基準局を利用する場合に比べ速やかなサービスが可能となる。
【００２６】
さらに、群集走行の場合、各車両ごとに先頭車両を追跡するための別のセンサと装備を必要としないので、経費が節減でき、群集自律走行車両だけでなく周辺の車両等にも位置サービスを提供することができる。
前記実施形態では移動基準局の役割を果たす先導車両を中心に群集自律走行をする場合を中心に説明したが、群集走行でない場合でも、ＤＧＰＳ移動基準局から受信した位置情報を根拠に隣接した車両との相対位置を把握し、これを根拠に車両の走行を自動制御することにより、車両の安全運行を誘導するサービスにも活用することができる。
【００２７】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０    先導車両                      
１１    第１のＧＰＳ受信部
１２    位置算出部                    
１３    ＤＧＰＳ補正信号生成部
１４    第１のＶ２Ｘ通信部                    
２０    追従車両
２１    第２のＶ２Ｘ通信部                    
２２    第２のＧＰＳ受信部
２３    ＤＧＰＳ基盤位置情報補正部             
２４    走行制御部
【図１】
2013101100.tif 000003
【図２】
2013101100.tif 000004
【図３】
2013101100.tif 000005
【図４】
2013101100.tif 000006