4.2. シミュレータの考え方
4.2.1. シミュレーションの流れ
シミュレーションの流れについて、図 4-2 に整理した。
・GPS による静的な位置誤差をシミュ

電波伝搬シミュレーション

レーションする。
・周辺建物・樹木やトンネルによる「電電波の遮断シミュレーション

波の遮断」「電波の吸収」をシミュレーションし、GPS 衛星の測位率を算出

電波の吸収シミュレーション

し、予想される誤差を算出する。
・また、高層ビルによる「電波の反射・電波の反射・散乱シミュレーション散乱」をシミュレーションし、予想される誤差を算出する。

・静的な誤差が求められた路上を、移動GPS と自律航法のハイブリッド
シミュレーション

体が走行する場面を想定し、GPS と自律データをシミュレーションし、位GPS シミュレーション

置特定パッケージを用いて位置を算出する。
・位置の期待値（真値）と位置特定パッ

自律データシミュレーション

ケージで求められた位置との誤差（前後、左右）を算出する。

置特定シミュレーション

図 4-2 シミュレーションの流れ

4-7

4-8

建物Ｂ

Ｂ

5.2ｍ以下

建物 A

４m

６０%

５m

５０%

図 4-3 電波伝播シミュレーション

測位率による精度は、モデリングデータ作成時に定義する。

ＤGPS 測位の場合：1.5ｍ以下

単独測位の場合：

たとえば、古野 GPS の場合、以下の測位精度となる。

１００％満たされることになる。

測位率が１００の場合は、GPS の位置性能をＣ

Ａ

10m

４５%

3m７０%

上段：測位率、下段：測位精度

６ｍ５５%

メッシュ

電波伝播シミュレーションは、センターラインに対し垂直に区切ったメッシュ毎に GPS 衛星の測位率及び測位精度を算出する。

4.2.2. 電波伝播シミュレーションの検討

(1) 電波の遮断シミュレーション
建物やトンネルによって電波が遮断された場合の測位率を算出する。
a) 周辺の建物および山並みによる垂直方向の障害角度を算出し、垂直方向の測位角度を求める。
（例）前述のＡ－Ｂの場合サブメッシュでの垂直方向の測位角度を求める

ＡＢ

図 4-4 垂直方向の測位角度（Ａ-Ｂ）

b) 周辺の建物および山並みによる水平方向の障害角度を算出し、水平方向の測位角度を求める。
（例）Ｃ点の場合
サブメッシュでの水平方向の測位角度を求める

456075

図 4-5 水平方向の測位角度（Ｃ点）c) a）と b）の結果より、サブメッシュ毎の天空の面積を算出し、測位率を求める。
最悪値を当該メッシュの測位率とする。（上記例の場合、「45％」とする。）※電波の受信率計算方法について、次頁に示す。

4-9

■ 対象範囲
最大の高さを 300ｍとして、「300/tan(15)=1,119ｍ」より、半径 1119ｍ以内の建物を対象とする。（横浜ランドマークタワーの高さ 296ｍ）

建物 A1119m

0度

トンネル車線 S２
車線 S1

建物 B

図 4-6 対象範囲

■ 平面化
水平を 0～360 度、垂直を 0～90 度として平面化する。

90 度
垂直角
15 度
0度
0度

180 度
水平角(公共表示)
図 4-7 平面化

4-10360 度

■ 計算範囲
水平 0～360 度、垂直を 15 度～90 度全てを 100％として、建物がない部分の割合を求める。
90 度
垂直角
15 度
0度0度

180 度

360 度

水平角(公共表示)
図 4-8 計算範囲

■ 計算方法建物の重なり、見掛けの傾斜等から、計算が複雑になる為、360 度を細分化して、最小単位毎に割合を求め、積算した値の平均値を求める。
90 度
垂直角
15 度
0度
0度

180 度
水平角(公共表示)

図 4-9 計算方法

4-11

360 度

(2) 電波の吸収シミュレーション
樹木によって電波が吸収された場合の測位率を算出する。
a) 周辺の樹木の高さによる縦方向の障害角度を算出し、縦方向の測位角度を求める。

サブメッシュでの垂直方向の測位角度を求める

図 4-10 測位率の算出（１）b) 周辺の樹木が占める面積より水平方向の障害角度を算出し、水平方向の測位角度を求める。
各メッシュでの水平方向の測位角度を求める

図 4-11

測位率の算出（２）c) a）と b）の結果より、サブメッシュ毎の天空の面積を算出し、測位率を求める。
さらに、樹木を透過した電波による測位率をモデリングデータより算出し、最悪値を当該メッシュの測位率とする。

4-12

(3) 電波の反射・散乱シミュレーション
高層ビルによって反射・散乱された場合の位置誤差を算出する。
a) 周辺建物の高さ（階数）によってマルチパスなどによる影響度を算出する。
（例）前述のＡ－Ｂの場合建物の高さ H（階数）および建物までの距離 L より各メッシュでの縦方向の影響度を求める
HL

Ａ

Ｂ

図 4-12 位置誤差の算出（その１）b) 周辺建物によるマルチパスの水平方向の影響度を求める。
建物の幅 W および建物までの距離
L より各メッシュでの縦方向の影響度を求める

W

図 4-13 位置誤差の算出（その 2）c) a）と b）の結果より、モデリングデータを用いて、位置誤差を求める。
4.2.3. GPS と自律航法のハイブリッドシミュレーションの検討
位置特定パッケージおよびモデリングデータを用いて位置算出をシミュレーションし、メッシュ毎の位置誤差データを作成する。

4-13

4-14移動体

建物Ｂョン結果）

位置算出結果（シミュレーシ

赤色破線

理想（真値）位置

レーンマーカ

図 4-14 ハイブリッドシミュレーション

GPS シミュレーション

建物 A

(1) GPS シミュレーション
GPS の位置（緯度、経度）は、測位精度（静的誤差）を半径とした円内をランダムに移動する。
GPS シミュレーションは、理想の走行位置（緯度、経度）に対して、各メッシュにおける測位誤差をランダムに与え、位置特定パッケージに入力する。
＋5m
（緯度）
＋4m
真値
－4m－5m（経度）＋5m＋4m
真値
－4m
－5m

４m

５m

10m

６ｍ

3m

数値は測位誤差を示す。

図 4-15 GPS シミュレーション(2) 自律データシミュレーション
自律データシミュレーションは、理想の走行に対してのジャイロおよび加速度データを作成し、センサ固有のドリフトをランダムに与え、位置特定パッケージに入力する。
また、レーンマーカの配置による入力信号も模擬する。

4-15

4-16

（レーンマーカ模擬データ）（加速度模擬データ）（ジャイロ模擬データ）

図 4-16 自律データシミュレーション

模擬加速度データ理想加速度データ

理想ジャイロデータ

模擬ジャイロデータ

4-17マーカ模擬

自律模擬

GPS 模擬（シミュレーパッケージ

図 4-17 位置誤差

ション結果）

位置データとの差分（前後，左右）ミュレーション結果

理想位置データとシ位置特定どちらかを選択できる。

データ

模擬データ

走行

※なお、シミュレーション条件は、簡単に変更ができるものとする。

（真値）

理想位置データ

計測システム以下のとおり位置特定シミュレーションを実行し、メッシュ毎の位置誤差を求める。

(3) 位置特定シミュレーション

位置誤差

4-18

車線 S1

車線 S２
トンネル

図 4-18 シミュレーション結果

建物 B

建物 A

シミュレーション区間

交差点

建物 C

シミュレーション結果は、センターラインに垂直な 1ｍメッシュ（可変）単位で、前後、左右の誤差（ｍ）で出力する。

4.2.4. シミュレーションの結果

車線 S３

4.2.5. データ仕様(1) 入力データ
以下の GIS データを入力する。
○シミュレーション対象となる車線、交差点およびトンネル○シミュレーション周辺における建物、等高線○マーカ配置データ
以下のシミュレーション条件を入力する。
○使用する位置特定機器の選択情報○使用する位置特定基盤の選択情報○シミュレーションメッシュ（例：1m、5m）(2) 出力データ
シミュレーション対象として指定された車線および交差点における、指定メッシュ毎の位置誤差データをテキストファイルで出力する。
（例） (緯度１，経度１，緯度２，経度２，位置誤差前後、左右)(43.546136, 141.241361,43.547136, 141.136136,3.2,2.0)(43.547136, 141.241136,43.548136, 141.136136,3.1,2.2)（--------------------------------------------------------------------------------------------）
4.2.6. 実装条件
シミュレーションの実装条件を以下に示す。
○電波伝搬シミュレータは、建物とトンネルのみ対象とする。
○走行速度は、10km/h～25km/ｈの一定速度とする。

4-19