位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法
【課題】既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準位置に対する移動体の位置の算出精度の向上を図ること。
【解決手段】車両に設けられ、路側に設置された光ビーコン１０２から発信された光信号の受光状態に基づいて、光ビーコン１０２の通信エリアに対する車両の位置関係の変化を検出する。そして、通信エリアに関する情報Ｈｂ，Ｌｄ，Ｌｎに基づいて、変化が検出されたタイミングにおける通信エリア内の基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を算出し、算出された算出結果を出力するようにした。
【解決手段】車両に設けられ、路側に設置された光ビーコン１０２から発信された光信号の受光状態に基づいて、光ビーコン１０２の通信エリアに対する車両の位置関係の変化を検出する。そして、通信エリアに関する情報Ｈｂ，Ｌｄ，Ｌｎに基づいて、変化が検出されたタイミングにおける通信エリア内の基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を算出し、算出された算出結果を出力するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、路側に設置された通信機器から発信された光信号を用いて移動体の位置を算出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の位置を標定し、標定した位置に応じて車両に対する情報提供・警告・介入制御をおこなう先進安全サービスが注目を集めている。先進安全サービスは、たとえば交差点やカーブなどから所定範囲（たとえば、中心部から１００ｍ圏）内に進入した車両に対して、自他車両の位置情報・信号情報・標識情報などを提供し、運転者の不注意・見落としなどによる交通事故を予防するサービスである。
【０００３】
先進安全サービスにおいては、車両の位置に適したサービスを提供するために、車両の位置を精度よく標定することが重要である。たとえば車両位置表示サービスにおいては、車両の進行方向における標定誤差が車長の半分程度（２．５ｍ以下）であることが要求される。また、車両が走行している車線を検出する場合、車幅方向における標定誤差は車幅の半分程度（１ｍ以下）であることが要求される。
【０００４】
車両の位置を標定する技術としては、たとえば車両が搭載する速度センサやジャイロセンサの出力値を用いた自律航法がある。自律航法は、電波環境（受信感度）の変化に応じて検出精度が変動するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とは異なり、車両周囲の環境が検出精度に影響しにくい。自律航法は、たとえば高層ビルが立ち並ぶ都心部など、車両からのＧＰＳ衛星の見通しが効かない場所における車両の位置標定に適している。
【０００５】
自律航法にしたがって車両の標定を検出する場合、基準となる位置からの移動距離が長くなると、速度センサやジャイロセンサによる出力値の累積誤差が大きくなり、標定精度が低下する。従来は、たとえば光ビーコンが発信した光信号を用いた通信が可能なエリアの境界位置を検出し、境界位置を検出した時点における車両の現在位置を、光ビーコンに既定の境界位置に補正することによって標定精度向上を図るようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、たとえばＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）、磁気マーカ、超音波測位などを利用して車両の位置を標定することによって、標定精度向上を図るようにした技術があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９６７９３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、上述した従来の技術では、車両の前後移動方向において３．７ｍの幅を有する光ビーコンの規定通信エリア内において光信号を一様に受信するため、規定通信エリアへの進入時と規定通信エリアからの退出時とでは受信位置に３．７ｍのずれが生じる。また、光ビーコンの実際の通信エリアは、雨や霧の気象条件、光ビーコンの送信部の汚れなどに起因する受信感度の低下に備え、規定通信エリアよりさらに広く設定されており、先進安全サービスを提供するために目標とする精度（１００ｍ程度の走行で誤差が半車両長以下）に遠く及ばないという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献１に記載された技術を用いた場合にも、車高の違いなどに応じて、算出精度にばらつきが生じ、先進安全サービスへ適用するためには、高精度化の余地がある。さらに、上述した従来技術においてＵＷＢ・磁気マーカ・超音波測位などを用いた車両の位置標定に際しては、標定のための新たな機器を車両に導入しなくてはならず、導入のための時間や費用など運転者（車両の維持者）が負担するコストが発生するという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準位置に対する移動体の位置の算出精度の向上を図ることができる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法は、移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信し、受信された電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出し、前記通信範囲に関する情報に基づいて、変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記受光装置の位置を算出し、算出された算出結果を出力することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、光信号の直進性を利用することにより通信範囲の境界を精度よく検出し、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を精度よく算出することができる。
【００１２】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出するようにしてもよい。この発明によれば、移動体が通信範囲内に進入した時点で、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を算出することができる。これによって、たとえば、算出結果である移動体の位置を、利用者に早期に案内することができる。
【００１３】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出するようにしてもよい。この発明によれば、通信機器に近い位置で光信号を受信（受光）することができるので、通信範囲の境界を精度よく検出し、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を精度よく算出することができる。
【００１４】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出するようにしてもよい。この発明によれば、算出された受光装置の高さに基づいて、移動体ごとの基準位置に対する受光装置の位置を算出することができるので、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を、各移動体における受光装置の設置位置（高さ）に応じて高精度に特定することができる。
【００１５】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得し、取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記受光装置の位置を算出するようにしてもよい。
【００１６】
この発明によれば、通信機器の設置場所や光信号の発信状況など、各通信機器に特化した情報に基づいて、移動体ごとの基準位置に対する受光装置の位置を算出することができるので、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を、各通信機器の状況に応じて高精度に特定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法によれば、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準位置に対する移動体の位置の算出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる距離算出装置、距離算出プログラム、記録媒体および距離算出方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
はじめに、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムについて説明する。この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムは、たとえば、車両などの移動体の位置を標定（測位）するシステムであり、先進安全サービスに適用可能である。先進安全サービスは、たとえば、先進安全サービス提供の対象となる車両（以下、適宜「対象車両」という）の運転者の安全運転を支援するサービスである。先進安全サービスには、具体的には、たとえば車両位置表示サービス・信号情報提供サービス・規制情報利用サービスなどがある。
【００２０】
車両位置表示サービスは、たとえば対象車両の表示装置に交差点付近の他車位置を表示するサービスである。信号情報提供サービスは、たとえば信号機の設置位置に対する対象車両の位置に応じて、点灯中の信号色情報の提供・停止位置の案内・車両動作への介入制御などをおこなうサービスである。規制情報利用サービスは、たとえばカーブなど見通しがきかない道路などにおいて、進行方向前方の停車車両や低速走行車両の存在を案内するサービスである。このような先進安全サービスにより、対象車両の運転者による安全運転を支援することが可能となる。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムの概要を示す説明図である。図１において、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システム１００は、先進安全サービスエリア１１０内を走行する車両（移動体）１０１の位置を、光ビーコン（通信機器）１０２から発信された光信号を用いて標定するシステムである。先進安全サービスエリア１１０は、先進安全サービスを提供することが可能な領域であり、一般道路上の任意の位置に設けることが可能な領域である。
【００２２】
光ビーコン１０２は、道路の脇など路側に設置され、渋滞情報・リンク旅行時間情報・規制情報・駐車場情報・区間旅行時間情報などの道路交通情報を含む光信号を発信する。光ビーコン１０２は、光ビーコン１０２の設置位置に直近の道路（たとえば走行中の道路および当該道路に接続する道路）についての道路交通情報を含む光信号を発信する。道路交通情報は、簡易図形や文字情報の形態であらわされる。
【００２３】
また、光ビーコン１０２は、道路交通情報に加えて光ビーコン１０２の設置位置や通信エリア（通信範囲）に関する情報を含む光信号を発信する。設置位置に関する情報は、たとえば光ビーコン１０２の設置位置をあらわす位置座標である。設置位置に関する情報は、たとえば光ビーコン１０２に直近する交差点などの基準位置の位置座標に対する相対的な座標情報であってもよい。通信エリアに関する情報は、各光ビーコン１０２が光信号を発信する範囲をあらわす情報であり、通信エリアの境界位置などをあらわす情報である。
【００２４】
車両１０１には、受光装置と、位置算出装置とが搭載されている。受光装置は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受光し、受光した光信号に応じた電気信号を出力する。位置算出装置は、受光装置から出力された電気信号に基づいて車両１０１の位置を算出する。受光装置は、複数の受光素子が配列された受光部を備えており、受光部における受光状態に応じた電気信号を出力する。受光部および受光装置は、公知の各種の受光素子を用いて構成することが可能であるため、ここでは受光素子の構成については図示および説明を省略する。位置算出装置については詳細を後述する。
【００２５】
車両１０１と光ビーコン１０２との通信に用いる光信号には、アップリンク（以下、「ＵＬ」という）信号およびダウンリンク（以下、「ＤＬ」という）信号がある。ＵＬ信号は、車両１０１から光ビーコン１０２に対して発信する信号であり、たとえば車両１０１の識別情報である車両ＩＤを含んでいる。ＤＬ信号は、光ビーコン１０２から車両１０１に対して発信する信号であり、たとえば光ビーコン１０２の設置位置をあらわす情報などを含んでいる。
【００２６】
つぎに、光ビーコン１０２の通信エリアについて説明する。図２−１および図２−２は、光ビーコン１０２の通信エリアについて説明する説明図である。図２において、ＵＬ信号とＤＬ信号とは通信エリアの大きさが異なっている。図２−１に示すＤＬ信号を用いた通信エリア（ＤＬエリア）２０１は、図２−２に示すＵＬ信号を用いた通信エリア（ＵＬエリア）２０２に一部重複している。車両１０１の前後移動方向において、ＤＬエリア２０１はＵＬエリア２０２よりも長い。すなわち、車両１０１は、光ビーコン１０２に対してＵＬ信号を発信する距離より長い間、光ビーコン１０２からＤＬ信号を受信することができる。
【００２７】
図３は、光信号について説明する説明図である。図３において、ＵＬ信号およびＤＬ信号は、それぞれ、車両１０１と光ビーコン１０２とが特定の位置関係にある場合に検出することができる。具体的に、ＵＬ信号は車両１０１がＵＬエリア２０２内にある場合に車両１０１より発信されたＵＬ信号を、光ビーコン１０２により検出することができ、ＤＬ信号は車両１０１がＤＬエリア（図３における「ＤＬ圏」）２０１内にある場合に光ビーコン１０２により発信されたＤＬ信号を、車両１０１により検出することができる。
【００２８】
ＤＬ信号はＤＬエリア２０１内において一定の強度を有する信号である。すなわち、受光装置が一定強度の光信号を受光していることを示す電気信号を出力している間は、当該受光装置（を搭載する車両１０１）はＤＬエリア２０１内にあるといえる。ＤＬ信号は、一定強度を有しているため、ＤＬエリア２０１内であれば、ＤＬ信号を受信した時点における信号の立ち上がりを明確に検出することができる。また、ＤＬ信号は、一定強度を有していることから、受信できなくなった時点で信号が急激に立ち下がる。
【００２９】
図４は、車両１０１と光ビーコン１０２から発信される光信号との関係について説明する説明図である。図４において、車両１０１は、基準点（基準位置）に近付く方向に移動している。基準点は、光ビーコン１０２の通信エリア内に設けられる任意の地点であり、たとえば光ビーコン１０２の設置位置の位置座標（Ｘ，Ｙ）によってあらわされる。
【００３０】
車両１０１がＤＬエリア２０１およびＵＬエリア２０２への進入境界に到達すると、受光装置が備える受光部に対して、ＤＬ信号が入射する。
【００３１】
そして、車両１０１がＤＬエリア２０１からの退出境界に到達すると、受光部にはいずれの光信号の入射もなくなる。その後、車両１０１は基準点を通過する。以降、ＤＬエリア２０１への進入境界から、ＤＬエリア２０１からの退出境界までのエリアを、適宜、光ビーコン１０２の通信エリアとして符号２０１を付して説明する。
【００３２】
車両１０１が、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に進入したか否かは、図３に示すＤＬ光信号の受光状態を表す信号強度の立ち上がりを検出することによって検出することができる。光ビーコン１０２は、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に対して、ＤＬ信号を常に照射している。また、車両１０１が、光ビーコン１０２の通信エリア２０１から退出したか否かは、たとえば図３に示すＤＬ光信号の受光状態を表す信号強度の立ち下がりを検出することによって検出することができる。
【００３３】
図４において、Ｌｎは、基準点（Ｘ，Ｙ）から、光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界までの距離をあらわしている。Ｌｄは、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界までの距離をあらわしている。ＬｎおよびＬｄは、車両１０１の前後方向の移動における距離をあらわしている。
【００３４】
ＬｎおよびＬｄは、車両１０１の位置を算出する時点で既知の値であり、たとえば光ビーコン１０２から発信される光信号を受信（受光）するごとに、当該光信号の中から抽出することができる。また、ＬｎおよびＬｄは、たとえば、すべて一律の値とし、車両１０１に設けられた記憶装置にあらかじめ記憶されている値であってもよい。
【００３５】
つぎに、車両１０１の位置算出方法について説明する。図５は、車両１０１の位置算出方法について説明する説明図である。図５において、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における受光部の位置は、通信エリア２０１の退出境界上にある。本実施の形態においては、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｌｎだけずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として算出する。
【００３６】
基準点（Ｘ，Ｙ）に対して、どの方向に距離Ｌｎだけずれた位置とするかは、たとえば基準点（Ｘ，Ｙ）を通る道路の方向、当該道路の太さ、および当該道路における光ビーコン１０２の位置、などに基づいて決定する。具体的には、たとえば南北方向に敷設された道路上の交差点より北側に基準点（Ｘ，Ｙ）が設けられている場合、当該道路に沿って基準点（Ｘ，Ｙ）よりも北側に距離Ｌｎずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として算出する。
【００３７】
図６は、光ビーコン１０２の通信エリア２０１と車高との関係を示す説明図である。図６において、符号１０１は、たとえばセダンタイプの普通乗用車など、一般的な車両（図６においては「小型車」と記載）をあらわしている。また、符号１０１’は、たとえばバス・トラック・ダンプなど、車高の高い車両（図６においては「大型車」と記載）をあらわしている。図６から分かるように、通信エリア２０１の侵入境界に到達した時点における、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光装置内の受光部の位置は、路面に対する受光部の高さによって異なる。
【００３８】
図５において、Ｈｃは、鉛直方向における、車両１０１に搭載された受光部と道路表面との距離、すなわち路面に対する受光部の高さをあらわしている。Ｈｃは、車両１０１ごとに異なる値である。Ｈｃは、具体的には、上記の小型車と大型車との違いとしてあらわされるように、車両１０１の高さ（車高）に依存する。Ｈｃは、車高の他に、同じ車両１０１であっても車両１０１ごとの受光部の取り付け位置によっても異なるが、車高にもっとも大きく依存する。
【００３９】
Ｈｂは、光ビーコン１０２の高さ寸法をあらわしている。Ｈｂは、鉛直方向における、光ビーコン１０２と光ビーコン１０２が光信号を照射する道路表面との距離、すなわち路面に対する光ビーコン１０２の高さをあらわしている。Ｈｂは、車両１０１の位置を算出する時点で既知の値であり、たとえば光ビーコン１０２から発信される光信号を受信（受光）するごとに、当該光信号の中から抽出することができる。また、Ｈｂは、たとえば、すべて一律の値とし、車両１０１に設けられた記憶装置にあらかじめ記憶されている値であってもよい。
【００４０】
Ｄｄは、車両１０１の前後移動方向において、車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離である。Ｄｎは、車両１０１の前後移動方向において、車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界に到達する位置から基準点（Ｘ，Ｙ）までの距離である。
【００４１】
車高を考慮することにより、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の実際の位置は、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｄｎだけずれた位置となる。基準点（Ｘ，Ｙ）とＬｎとが既知であるため、車高をあらわすＨｃが分かればＤｎを特定することができる。
【００４２】
図５において、Ａは光ビーコン１０２による光信号の発信位置、Ｂは車両１０１の前後移動方向において基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｌｎずれた位置、Ｃは路面上の通信エリア２０１への進入境界の位置をあらわしている。また、Ｄは車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界に到達する位置、Ｅは車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達する位置をあらわしている。三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとは相似関係にある。
【００４３】
三角形ＡＢＣにおいて、底辺となる辺ＢＣの長さおよび高さは既知であり、底辺＝Ｌｄ−Ｌｎ、高さ＝Ｈｂである。三角形ＡＤＥにおいて、底辺となる辺ＤＥ＝Ｄｄであり、高さＨｂ−Ｈｃである。Ｄｄは、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離であり、実測することが可能な値である。
【００４４】
Ｄｄは、たとえば、光ビーコン１０２から連続して発信される一定サイズのフレームの受信数と光信号の通信速度とに基づいた演算をおこなうことによって取得することができる。また、Ｄｄは、たとえば車両１０１から車速パルスを検出し、検出された車速パルスに基づいた演算をおこなうことによって取得することができる。Ｄｄは、公知の各種の方法にしたがった演算によって取得可能であるため、ここではＤｄの取得にかかる具体的な演算方法については説明を省略する。
【００４５】
三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとが相似関係にあることから、以下の（１）式が成り立つ。
【００４６】
Ｈｂ：（Ｈｂ−Ｈｃ）＝（Ｌｄ−Ｌｎ）：Ｄｄ ・・・（１）
【００４７】
（１）式によれば、Ｈｃは以下の（２）式であらわされる。
【００４８】
Ｈｃ＝Ｈｂ−［（Ｈｂ×Ｄｄ）／（Ｌｄ−Ｌｎ）］ ・・・（２）
【００４９】
基準点（Ｘ，Ｙ）を符号Ｏであらわし、基準点（Ｘ，Ｙ）において路面からＨｃだけ離れた位置をＦとする場合、三角形ＡＯＢと三角形ＡＦＤとは相似関係にあることから、以下の（３）式が成り立つ。
【００５０】
Ｈｂ：（Ｈｂ−Ｈｃ）＝Ｌｎ：Ｄｎ ・・・（３）
【００５１】
三角形ＡＯＢにおいて、辺ＡＯおよび辺ＯＢは既知であり、辺ＡＯ＝Ｈｂ、辺ＯＢ＝Ｌｎである。三角形ＡＦＤにおいて、辺ＡＦ＝Ｈｂ−Ｈｃ、辺ＤＥ＝Ｄｄである。上記の（２）式よりＨｃを得ることができ、実測によりＤｄを得ることが可能であるため、Ｄｎは上記の（３）式より以下の（４）式によってあらわされる。
【００５２】
Ｄｎ＝［Ｌｎ（Ｈｂ−Ｈｃ）］／Ｈｂ ・・・（４）
【００５３】
上記の演算によって、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｄｎだけずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として、車両１０１ごとに算出することができる。
【００５４】
つぎに、車両システム３００のハードウェア構成について説明する。図７は、位置算出装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。図７において、位置算出装置は、ＣＰＵ７０１と、メモリ７０２と、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という）７０３と、ハードディスク（以下、「ＨＤ」という）７０４と、光ディスクドライブ（以下、「光ＤＤ」という）７０５と、光ディスク７０６と、インターフェイス（以下、「Ｉ／Ｆ」という）７０７と、受光装置７０８と、ジャイロセンサ７０９と、速度センサ７１０と、ディスプレイ７１１と、スピーカ７１２と、を備えている。各構成部７０１〜７１２は、バス７１３によってそれぞれ接続されている。
【００５５】
ここで、ＣＰＵ７０１は、車両システム３００全体の制御を司る。メモリ７０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶するＲＯＭやＣＰＵ７０１のワークエリアとして使用されるＲＡＭなどによって実現される。ＨＤＤ７０３は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがってＨＤ７０４に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ７０４は、ＨＤＤ７０３の制御で書き込まれたデータを記憶する。ＨＤ７０３は、たとえば地図情報や交通情報などを書き換え可能に記憶する。
【００５６】
光ＤＤ７０５は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがって光ディスク７０６に対するデータのリード／ライトを制御する。光ディスク７０６は、光ＤＤ７０５の制御で書き込まれたデータを記憶したり、光ディスク７０６に記憶されたデータをＣＰＵ７０１に読み取らせたりする。光ディスク７０６は、光ＤＤ７０５に対して着脱可能な記録媒体である。
【００５７】
光ディスク７０６は、具体的にはたとえばＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などである。着脱可能な記録媒体として、光ディスク７０６以外の記録媒体であってもよい。この場合の着脱可能な記録媒体としては、具体的には、たとえばフレキシブルディスク、ＭＯ、メモリカードなどであってもよい。
【００５８】
Ｉ／Ｆ７０７は、通信回線を通じてインターネットなどのネットワークに接続され、このネットワークを介して他の装置に接続される。Ｉ／Ｆ７０７は、ネットワークと内部のインターフェイス機能を司り、たとえばセンター装置などの外部装置からのデータの入出力を制御する。また、Ｉ／Ｆ７０７は、光ビーコン１０２が発信した光信号を受信（受光）する。
【００５９】
ジャイロセンサ７０９は、車両１０１の方向変化を計測する。速度センサ７１０は、車両１０１の走行距離を検出する。基準となる位置（たとえば初期位置（Ｘ，Ｙ））に対する車両１０１の相対的な位置は、基準となる位置座標と、ジャイロセンサ７０９で検出した方向と、速度センサ７１０で検出した走行距離と、を用いて自律航法にしたがった演算をおこなうことによって算出することができる。自律航法にしたがった演算については、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６０】
ディスプレイ７１１は、上述した交通情報や、たとえば道路脇などに設置されたカメラが撮影した画像などのデータを表示する。ディスプレイ７１１は、地図、地図上の自車位置、誘導経路などを表示してもよい。また、ディスプレイ７１１は、先進安全サービスが提供可能な各種サービスのリストなどを表示してもよい。ディスプレイ７１１は、車両１０１の現在位置をあらわす情報（地図画像に重畳表示された自車マークなど）を表示する出力部として機能する。
【００６１】
リストに表示された各種の機能は、車両１０１に設けられた操作部（図示を省略する）の操作によって選択し実行する。操作部は、キーボタン、タッチパネル、リモコンなど、公知の各種操作手段を用いることが可能であり、ここではその説明を省略する。ディスプレイ７１１は、たとえばＴＦＴ液晶ディスプレイなどを採用することができる。なお、ＴＦＴ液晶ディスプレイをはじめとする各種の液晶ディスプレイについては、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６２】
スピーカ７１２は、ボイスコイルと、ボイスコイルの周囲に設けられた磁石と、ボイスコイルに取り付けられたスピーカーコーンと、を備えている。スピーカ７１２は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがってボイスコイルへの通電がおこなわれた場合に、磁石によってボイスコイル周辺に作られる磁場を利用して音声を出力する。スピーカ７１２の構造および音声の出力方法については、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６３】
つぎに、位置標定システムの機能的構成について説明する。図８は、位置標定システムの機能的構成を示すブロック図である。図８において、位置標定システムは、光ビーコン１０２が備える投受光器８０１・データ通信機能部８０２と、車両１０１側に設けられた投受光器８０３・データ通信機能部８０４・受信データ処理機能部８０５・境界面検出機能部８０６・自律測位機能部８０７・通信エリア長位置補正機能部８０８・境界面位置検出機能部８０９・自車位置検出機能部８１０と、によって構成されている。
【００６４】
投受光器８０１は、車両１０１に対して光信号を発信（投光）し、車両１０１側から発信された光信号を受信（受光）する。投受光器８０１が車両１０１に対して発信（投光）するのは、上述したＤＬ信号である。データ通信機能部８０２は、投受光器８０１を介した車両１０１との通信を制御する。
【００６５】
投受光器８０３は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受信（受光）し、光ビーコン１０２に対して光信号を発信（投光）する。投受光器８０３は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受光する受光部を備えている。データ通信機能部８０４は、投受光器８０３を介した光ビーコン１０２との通信を制御する。受信データ処理機能部８０５は、光ビーコン１０２から受信（受信）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）、Ｌｎ、Ｌｄ、Ｈｂなどをあらわす情報を抽出する。
【００６６】
境界面（位置）検出機能部８０６は、投受光器８０３における光信号の受光状態に基づいて、受光部が通信エリア２０１への進入境界あるいは退出境界に到達したことを検出する。本実施の形態においては、境界面検出機能部８０６によって、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に対する車両１０１の位置関係の変化を検出する検出機能が実現される。
【００６７】
自律測位機能部８０７は、ジャイロセンサ７０９や速度センサ７１０などからの出力値を取得する。自律測位機能部８０７は、具体的には、たとえばジャイロセンサ７０９や速度センサ７１０およびこれらのセンサからの出力値が入力されるＩ／Ｆやフィルタ（いずれも図示を省略する）などによってその機能を実現することができる。
【００６８】
通信エリア長位置補正機能部８０８は、自律測位機能部８０７が取得した情報に基づいて、受信データ処理機能部８０５によって光信号の中から取得された、通信エリア２０１に関するパラメータを補正する。たとえば、距離（Ｌｄ−Ｌｎ）を、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離に補正する。
【００６９】
境界面位置検出機能部８０９は、通信エリア長位置補正機能部８０８によって補正されたパラメータに基づいて、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界および退出境界に到達したことを検出する。自車位置検出機能部８１０は、受信データ処理機能部８０５による処理結果、境界面検出機能部８０６による検出結果、および境界面位置検出機能部８０９によって検出された境界面の位置に基づいて、車両１０１の現在位置（自車位置）を検出する。
【００７０】
境界面検出機能部８０６・通信エリア長位置補正機能部８０８・境界面位置検出機能部８０９は、具体的には、たとえば、ＣＰＵ７０１がメモリ７０２に記憶されたプログラムを実行することによってその機能を実現することができる。
【００７１】
つぎに、位置算出装置が実行する処理手順について説明する。図９は、位置算出装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。図９のフローチャートにおいて、まず、境界位置検出処理を実行する（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０１においては、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部が通信エリア２０１の境界位置（進入境界、退出境界）に到達したことを検出する。
【００７２】
そして、ステップＳ９０１の処理によって検出した境界位置に基づいて、自車位置検出処理をおこない（ステップＳ９０２）、検出された自車位置に基づいて自車位置補正処理をおこなう（ステップＳ９０３）。その後、自律測位処理をおこなって（ステップＳ９０４）、再びステップＳ９０１の境界位置検出処理を実行する。
【００７３】
図１０は、境界位置検出処理手順を示すフローチャートである。図１０に示した処理手順は、上述したステップＳ９０１において実行される処理である。図１０のフローチャートにおいて、まず、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部に入射する光信号を監視する（ステップＳ１００１）。そして、ステップＳ１００１における監視結果に基づいて、通信エリア２０１の境界を検出したか否かを判断する（ステップＳ１００２）。
【００７４】
ステップＳ１００２において、通信エリア２０１の境界を検出していない場合（ステップＳ１００２：Ｎｏ）は、ステップＳ１００１に戻り、引き続き信号を監視する。一方、通信エリア２０１の境界を検出した場合（ステップＳ１００２：Ｙｅｓ）、上述したステップＳ９０２の処理へ移行する。
【００７５】
図１１は、自車位置検出処理手順を示すフローチャートである。図１１に示した処理手順は、上述したステップＳ９０２において実行される処理である。図１１のフローチャートにおいて、まず、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）に関する情報を取得する（ステップＳ１１０１）。また、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界位置までの距離Ｌｎを取得する（ステップＳ１１０２）。ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２の処理は、ステップＳ１１０２の処理を先におこなってからステップＳ１１０１の処理をおこなってもよい。
【００７６】
そして、ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２において取得された情報に基づいて、自車位置を算出する（ステップＳ１１０３）。その後、上述したステップ９０３の処理へ移行する。
【００７７】
図１２は、自車位置補正処理手順を示すフローチャートである。図１２に示した処理手順は、上述したステップＳ９０３において実行される処理である。図１２のフローチャートにおいて、まず、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離（実測の通信エリア長）Ｄｄを取得する（ステップＳ１２０１）。
【００７８】
つぎに、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界位置までの距離Ｌｎ、および、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界位置までの距離Ｌｄを取得する（ステップＳ１２０２）。そして、ステップＳ１２０１において取得したＤｄと、ステップＳ１２０２において取得したＬｎ，Ｌｄに基づいて自車の車高Ｈｃを算出する（ステップＳ１２０３）。
【００７９】
そして、算出されたＨｃに基づいてＤｎを算出し（ステップＳ１２０４）、算出されたＤｎに基づいて自車位置を再計算する（ステップＳ１２０５）。その後、上述したステップ９０４の処理へ移行する。
【００８０】
上述したように、この発明の実施の形態によれば、光信号の直進性を利用することにより通信エリア２０１の境界（進入境界、退出境界）を精度よく検出し、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、この発明の実施の形態によれば、車両１０１が通信エリア２０１における退出境界に到達したことを検出しているため、光ビーコン１０２に近い位置で光信号の受信（受光）状態を判断することができるので、通信エリア２０１の境界を精度よく検出し、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を精度よく算出することができる。これによっても、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８２】
また、この発明の実施の形態によれば、路面から受光部までの高さＨｃに基づいて、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を車両１０１ごとに算出することができる。これによって、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を、車両１０１ごとの受光部の高さＨｃに応じて精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置を算出精度の一層の向上を図ることができる。
【００８３】
また、この発明の実施の形態によれば、通信エリア２０１に関する情報（Ｈｂ，Ｌｄ，Ｌｎなど）を光ビーコン１０２ごとに取得し、取得された情報に基づいて車両１０１に搭載された受光部の基準点（Ｘ，Ｙ）に対する位置を算出することができる。これによって、光ビーコン１０２の設置場所や光信号の発信状況など、各光ビーコン１０２に特化した情報に基づいて、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を車両１０１ごとに精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８４】
上述した実施の形態においては、車両１０１に搭載された受光部が通信エリア２０１の退出境界に到達したことを検出し、車両１０１の位置を算出するようにしたが、車両１０１の位置を算出するタイミングはこれに限るものではない。たとえば、車両１０１が通信エリア２０１内に進入した時点で、車両１０１に搭載された受光部の基準位置に対する位置を算出することも可能である。この場合、算出された移動体１０１の位置を、利用者に早期に案内することができる。
【００８５】
また、上述した実施の形態においては、水平な路面に対して、当該路面の垂線方向から光信号を発信する場合について説明したが、これに限るものではない。水平方向に対して傾斜している路面であっても、上述した方法と同様にして、車高を考慮した車両１０１の位置を算出することが可能である。
【００８６】
水平方向に対して路面が傾斜している場合、路面が水平な場合と比較して、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界面までの距離Ｌｎや、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界面までの距離Ｌｄが異なる。図１３および図１４は、路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図である。
【００８７】
図１３において符号Ｇは水平な場合の路面を示しており、図１４において符号Ｇ’は水平方向に対して傾斜している路面を示している。路面Ｇに対するＬｄをＬｄ１とし、路面Ｇ’に対するＬｄをＬｄ２とした場合、Ｌｄ２はＬｄ１よりも短くなる。Ｌｄ１に対するＬｄ２の割合は、路面Ｇに対する路面Ｇ’の傾斜角度に応じて異なる。また、Ｌｄ１に対するＬｄ２の割合は、車両１０１の前後移動方向において、前方または後方のどちら側に路面が傾斜しているかに応じて異なる。
【００８８】
路面Ｇが、前方が下がるように傾斜している場合、下り傾斜が大きくなるほどＬｄ，Ｌｎは小さくなる。一方、後方が下がるように傾斜している場合、上り傾斜が大きくなるほどＬｄ，Ｌｎは大きくなる。路面Ｇが傾斜している場合、水平方向に対する傾斜角度が大きいほど大きな測位誤差が発生する。
【００８９】
実際の道路上における車両の位置算出において、すべての光ビーコン１０２に対して一定のＬｄ，Ｌｎを用いた場合には、算出される自車位置と実際の自車位置との誤差が発生する。このため、光ビーコン１０２ごとにＬｄ，Ｌｎを設定し、設定されたＬｄ，Ｌｎに関する情報を含む光信号を各光ビーコン１０２が発信するようにする。これによって、光ビーコン１０２ごとに自車位置を補正することができる。
【００９０】
路面Ｇが傾斜している場合、光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎに関する情報に代えて、路面Ｇの傾斜角度および傾斜方向に関する情報を含む光信号を、各光ビーコン１０２が発信するようにしてもよい。
【００９１】
また、たとえばＨＤ７０４などの車両１０１が備えるメモリの記憶容量によっては、当該メモリに、各光ビーコン１０２の識別情報および各光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎをあらわす情報を対応付けて記憶しておくようにしてもよい。この場合、光ビーコン１０２からは、各光ビーコン１０２を識別する識別情報を含む光信号を発信させ、該当する光ビーコン１０２に対応付けられたＬｄ，Ｌｎを用いて自車位置を算出する。
【００９２】
各光ビーコン１０２の識別情報および各光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎをあらわす情報は、たとえば日本全国を網羅する情報であってもよいし、関東地方・北海道地方・東京２３区などのように所定の範囲内に設置された光ビーコン１０２に関する情報であってもよい。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００９４】
なお、本実施の形態で説明した位置算出方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【００９５】
（付記１）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信手段と、
前記受信手段による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出手段と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出手段によって変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする位置算出装置。
【００９６】
（付記２）前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９７】
（付記３）前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９８】
（付記４）前記算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９９】
（付記５）前記算出手段は、さらに、前記受光装置の高さに基づいて、前記移動体ごとの前記基準位置に対する前記受光装置の位置を算出することを特徴とする付記４に記載の位置算出装置。
【０１００】
（付記６）前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得する取得手段を備え、
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の位置算出装置。
【０１０１】
（付記７）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信させる受信工程と、
前記受信工程による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出させる検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出させる算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力させる出力工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする位置算出プログラム。
【０１０２】
（付記８）付記７に記載の位置算出プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【０１０３】
（付記９）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信工程と、
前記受信工程による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする位置算出方法。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、本発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法は、移動体の現在位置を算出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に有用であり、特に、光ビーコンが発信する光信号を用いて車両の位置を検出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムの概要を示す説明図である。
【図２−１】光ビーコンの通信エリア２０１について説明する説明図（その１）である。
【図２−２】光ビーコンの通信エリア２０１について説明する説明図（その２）である。
【図３】光信号について説明する説明図である。
【図４】車両と光ビーコンから発信される光信号との関係について説明する説明図である。
【図５】車両の位置算出方法について説明する説明図である。
【図６】光ビーコンの通信エリア２０１と車高との関係を示す説明図である。
【図７】位置算出装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】位置標定システムの機能的構成を示すブロック図である。
【図９】位置算出装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】境界位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】自車位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】自車位置補正処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図（その１）である。
【図１４】路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図（その２）である。
【符号の説明】
【０１０６】
８０３ 投受光器
８０４ データ通信機能部
８０５ 受信データ処理機能部
８０６ 境界面検出機能部
８０７ 自律測位機能部
８０８ 通信エリア長位置補正機能部
８０９ 境界面位置検出機能部
８１０ 自車位置検出機能部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、路側に設置された通信機器から発信された光信号を用いて移動体の位置を算出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の位置を標定し、標定した位置に応じて車両に対する情報提供・警告・介入制御をおこなう先進安全サービスが注目を集めている。先進安全サービスは、たとえば交差点やカーブなどから所定範囲（たとえば、中心部から１００ｍ圏）内に進入した車両に対して、自他車両の位置情報・信号情報・標識情報などを提供し、運転者の不注意・見落としなどによる交通事故を予防するサービスである。
【０００３】
先進安全サービスにおいては、車両の位置に適したサービスを提供するために、車両の位置を精度よく標定することが重要である。たとえば車両位置表示サービスにおいては、車両の進行方向における標定誤差が車長の半分程度（２．５ｍ以下）であることが要求される。また、車両が走行している車線を検出する場合、車幅方向における標定誤差は車幅の半分程度（１ｍ以下）であることが要求される。
【０００４】
車両の位置を標定する技術としては、たとえば車両が搭載する速度センサやジャイロセンサの出力値を用いた自律航法がある。自律航法は、電波環境（受信感度）の変化に応じて検出精度が変動するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とは異なり、車両周囲の環境が検出精度に影響しにくい。自律航法は、たとえば高層ビルが立ち並ぶ都心部など、車両からのＧＰＳ衛星の見通しが効かない場所における車両の位置標定に適している。
【０００５】
自律航法にしたがって車両の標定を検出する場合、基準となる位置からの移動距離が長くなると、速度センサやジャイロセンサによる出力値の累積誤差が大きくなり、標定精度が低下する。従来は、たとえば光ビーコンが発信した光信号を用いた通信が可能なエリアの境界位置を検出し、境界位置を検出した時点における車両の現在位置を、光ビーコンに既定の境界位置に補正することによって標定精度向上を図るようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、たとえばＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）、磁気マーカ、超音波測位などを利用して車両の位置を標定することによって、標定精度向上を図るようにした技術があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９６７９３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、上述した従来の技術では、車両の前後移動方向において３．７ｍの幅を有する光ビーコンの規定通信エリア内において光信号を一様に受信するため、規定通信エリアへの進入時と規定通信エリアからの退出時とでは受信位置に３．７ｍのずれが生じる。また、光ビーコンの実際の通信エリアは、雨や霧の気象条件、光ビーコンの送信部の汚れなどに起因する受信感度の低下に備え、規定通信エリアよりさらに広く設定されており、先進安全サービスを提供するために目標とする精度（１００ｍ程度の走行で誤差が半車両長以下）に遠く及ばないという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献１に記載された技術を用いた場合にも、車高の違いなどに応じて、算出精度にばらつきが生じ、先進安全サービスへ適用するためには、高精度化の余地がある。さらに、上述した従来技術においてＵＷＢ・磁気マーカ・超音波測位などを用いた車両の位置標定に際しては、標定のための新たな機器を車両に導入しなくてはならず、導入のための時間や費用など運転者（車両の維持者）が負担するコストが発生するという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準位置に対する移動体の位置の算出精度の向上を図ることができる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法は、移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信し、受信された電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出し、前記通信範囲に関する情報に基づいて、変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記受光装置の位置を算出し、算出された算出結果を出力することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、光信号の直進性を利用することにより通信範囲の境界を精度よく検出し、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を精度よく算出することができる。
【００１２】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出するようにしてもよい。この発明によれば、移動体が通信範囲内に進入した時点で、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を算出することができる。これによって、たとえば、算出結果である移動体の位置を、利用者に早期に案内することができる。
【００１３】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出するようにしてもよい。この発明によれば、通信機器に近い位置で光信号を受信（受光）することができるので、通信範囲の境界を精度よく検出し、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を精度よく算出することができる。
【００１４】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出するようにしてもよい。この発明によれば、算出された受光装置の高さに基づいて、移動体ごとの基準位置に対する受光装置の位置を算出することができるので、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を、各移動体における受光装置の設置位置（高さ）に応じて高精度に特定することができる。
【００１５】
また、この発明にかかる位置算出装置は、上記の発明において、前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得し、取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記受光装置の位置を算出するようにしてもよい。
【００１６】
この発明によれば、通信機器の設置場所や光信号の発信状況など、各通信機器に特化した情報に基づいて、移動体ごとの基準位置に対する受光装置の位置を算出することができるので、移動体に搭載された受光装置の基準位置に対する位置を、各通信機器の状況に応じて高精度に特定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法によれば、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準位置に対する移動体の位置の算出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる距離算出装置、距離算出プログラム、記録媒体および距離算出方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
はじめに、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムについて説明する。この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムは、たとえば、車両などの移動体の位置を標定（測位）するシステムであり、先進安全サービスに適用可能である。先進安全サービスは、たとえば、先進安全サービス提供の対象となる車両（以下、適宜「対象車両」という）の運転者の安全運転を支援するサービスである。先進安全サービスには、具体的には、たとえば車両位置表示サービス・信号情報提供サービス・規制情報利用サービスなどがある。
【００２０】
車両位置表示サービスは、たとえば対象車両の表示装置に交差点付近の他車位置を表示するサービスである。信号情報提供サービスは、たとえば信号機の設置位置に対する対象車両の位置に応じて、点灯中の信号色情報の提供・停止位置の案内・車両動作への介入制御などをおこなうサービスである。規制情報利用サービスは、たとえばカーブなど見通しがきかない道路などにおいて、進行方向前方の停車車両や低速走行車両の存在を案内するサービスである。このような先進安全サービスにより、対象車両の運転者による安全運転を支援することが可能となる。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムの概要を示す説明図である。図１において、この発明の実施の形態１にかかる位置標定システム１００は、先進安全サービスエリア１１０内を走行する車両（移動体）１０１の位置を、光ビーコン（通信機器）１０２から発信された光信号を用いて標定するシステムである。先進安全サービスエリア１１０は、先進安全サービスを提供することが可能な領域であり、一般道路上の任意の位置に設けることが可能な領域である。
【００２２】
光ビーコン１０２は、道路の脇など路側に設置され、渋滞情報・リンク旅行時間情報・規制情報・駐車場情報・区間旅行時間情報などの道路交通情報を含む光信号を発信する。光ビーコン１０２は、光ビーコン１０２の設置位置に直近の道路（たとえば走行中の道路および当該道路に接続する道路）についての道路交通情報を含む光信号を発信する。道路交通情報は、簡易図形や文字情報の形態であらわされる。
【００２３】
また、光ビーコン１０２は、道路交通情報に加えて光ビーコン１０２の設置位置や通信エリア（通信範囲）に関する情報を含む光信号を発信する。設置位置に関する情報は、たとえば光ビーコン１０２の設置位置をあらわす位置座標である。設置位置に関する情報は、たとえば光ビーコン１０２に直近する交差点などの基準位置の位置座標に対する相対的な座標情報であってもよい。通信エリアに関する情報は、各光ビーコン１０２が光信号を発信する範囲をあらわす情報であり、通信エリアの境界位置などをあらわす情報である。
【００２４】
車両１０１には、受光装置と、位置算出装置とが搭載されている。受光装置は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受光し、受光した光信号に応じた電気信号を出力する。位置算出装置は、受光装置から出力された電気信号に基づいて車両１０１の位置を算出する。受光装置は、複数の受光素子が配列された受光部を備えており、受光部における受光状態に応じた電気信号を出力する。受光部および受光装置は、公知の各種の受光素子を用いて構成することが可能であるため、ここでは受光素子の構成については図示および説明を省略する。位置算出装置については詳細を後述する。
【００２５】
車両１０１と光ビーコン１０２との通信に用いる光信号には、アップリンク（以下、「ＵＬ」という）信号およびダウンリンク（以下、「ＤＬ」という）信号がある。ＵＬ信号は、車両１０１から光ビーコン１０２に対して発信する信号であり、たとえば車両１０１の識別情報である車両ＩＤを含んでいる。ＤＬ信号は、光ビーコン１０２から車両１０１に対して発信する信号であり、たとえば光ビーコン１０２の設置位置をあらわす情報などを含んでいる。
【００２６】
つぎに、光ビーコン１０２の通信エリアについて説明する。図２−１および図２−２は、光ビーコン１０２の通信エリアについて説明する説明図である。図２において、ＵＬ信号とＤＬ信号とは通信エリアの大きさが異なっている。図２−１に示すＤＬ信号を用いた通信エリア（ＤＬエリア）２０１は、図２−２に示すＵＬ信号を用いた通信エリア（ＵＬエリア）２０２に一部重複している。車両１０１の前後移動方向において、ＤＬエリア２０１はＵＬエリア２０２よりも長い。すなわち、車両１０１は、光ビーコン１０２に対してＵＬ信号を発信する距離より長い間、光ビーコン１０２からＤＬ信号を受信することができる。
【００２７】
図３は、光信号について説明する説明図である。図３において、ＵＬ信号およびＤＬ信号は、それぞれ、車両１０１と光ビーコン１０２とが特定の位置関係にある場合に検出することができる。具体的に、ＵＬ信号は車両１０１がＵＬエリア２０２内にある場合に車両１０１より発信されたＵＬ信号を、光ビーコン１０２により検出することができ、ＤＬ信号は車両１０１がＤＬエリア（図３における「ＤＬ圏」）２０１内にある場合に光ビーコン１０２により発信されたＤＬ信号を、車両１０１により検出することができる。
【００２８】
ＤＬ信号はＤＬエリア２０１内において一定の強度を有する信号である。すなわち、受光装置が一定強度の光信号を受光していることを示す電気信号を出力している間は、当該受光装置（を搭載する車両１０１）はＤＬエリア２０１内にあるといえる。ＤＬ信号は、一定強度を有しているため、ＤＬエリア２０１内であれば、ＤＬ信号を受信した時点における信号の立ち上がりを明確に検出することができる。また、ＤＬ信号は、一定強度を有していることから、受信できなくなった時点で信号が急激に立ち下がる。
【００２９】
図４は、車両１０１と光ビーコン１０２から発信される光信号との関係について説明する説明図である。図４において、車両１０１は、基準点（基準位置）に近付く方向に移動している。基準点は、光ビーコン１０２の通信エリア内に設けられる任意の地点であり、たとえば光ビーコン１０２の設置位置の位置座標（Ｘ，Ｙ）によってあらわされる。
【００３０】
車両１０１がＤＬエリア２０１およびＵＬエリア２０２への進入境界に到達すると、受光装置が備える受光部に対して、ＤＬ信号が入射する。
【００３１】
そして、車両１０１がＤＬエリア２０１からの退出境界に到達すると、受光部にはいずれの光信号の入射もなくなる。その後、車両１０１は基準点を通過する。以降、ＤＬエリア２０１への進入境界から、ＤＬエリア２０１からの退出境界までのエリアを、適宜、光ビーコン１０２の通信エリアとして符号２０１を付して説明する。
【００３２】
車両１０１が、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に進入したか否かは、図３に示すＤＬ光信号の受光状態を表す信号強度の立ち上がりを検出することによって検出することができる。光ビーコン１０２は、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に対して、ＤＬ信号を常に照射している。また、車両１０１が、光ビーコン１０２の通信エリア２０１から退出したか否かは、たとえば図３に示すＤＬ光信号の受光状態を表す信号強度の立ち下がりを検出することによって検出することができる。
【００３３】
図４において、Ｌｎは、基準点（Ｘ，Ｙ）から、光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界までの距離をあらわしている。Ｌｄは、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界までの距離をあらわしている。ＬｎおよびＬｄは、車両１０１の前後方向の移動における距離をあらわしている。
【００３４】
ＬｎおよびＬｄは、車両１０１の位置を算出する時点で既知の値であり、たとえば光ビーコン１０２から発信される光信号を受信（受光）するごとに、当該光信号の中から抽出することができる。また、ＬｎおよびＬｄは、たとえば、すべて一律の値とし、車両１０１に設けられた記憶装置にあらかじめ記憶されている値であってもよい。
【００３５】
つぎに、車両１０１の位置算出方法について説明する。図５は、車両１０１の位置算出方法について説明する説明図である。図５において、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における受光部の位置は、通信エリア２０１の退出境界上にある。本実施の形態においては、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｌｎだけずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として算出する。
【００３６】
基準点（Ｘ，Ｙ）に対して、どの方向に距離Ｌｎだけずれた位置とするかは、たとえば基準点（Ｘ，Ｙ）を通る道路の方向、当該道路の太さ、および当該道路における光ビーコン１０２の位置、などに基づいて決定する。具体的には、たとえば南北方向に敷設された道路上の交差点より北側に基準点（Ｘ，Ｙ）が設けられている場合、当該道路に沿って基準点（Ｘ，Ｙ）よりも北側に距離Ｌｎずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として算出する。
【００３７】
図６は、光ビーコン１０２の通信エリア２０１と車高との関係を示す説明図である。図６において、符号１０１は、たとえばセダンタイプの普通乗用車など、一般的な車両（図６においては「小型車」と記載）をあらわしている。また、符号１０１’は、たとえばバス・トラック・ダンプなど、車高の高い車両（図６においては「大型車」と記載）をあらわしている。図６から分かるように、通信エリア２０１の侵入境界に到達した時点における、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光装置内の受光部の位置は、路面に対する受光部の高さによって異なる。
【００３８】
図５において、Ｈｃは、鉛直方向における、車両１０１に搭載された受光部と道路表面との距離、すなわち路面に対する受光部の高さをあらわしている。Ｈｃは、車両１０１ごとに異なる値である。Ｈｃは、具体的には、上記の小型車と大型車との違いとしてあらわされるように、車両１０１の高さ（車高）に依存する。Ｈｃは、車高の他に、同じ車両１０１であっても車両１０１ごとの受光部の取り付け位置によっても異なるが、車高にもっとも大きく依存する。
【００３９】
Ｈｂは、光ビーコン１０２の高さ寸法をあらわしている。Ｈｂは、鉛直方向における、光ビーコン１０２と光ビーコン１０２が光信号を照射する道路表面との距離、すなわち路面に対する光ビーコン１０２の高さをあらわしている。Ｈｂは、車両１０１の位置を算出する時点で既知の値であり、たとえば光ビーコン１０２から発信される光信号を受信（受光）するごとに、当該光信号の中から抽出することができる。また、Ｈｂは、たとえば、すべて一律の値とし、車両１０１に設けられた記憶装置にあらかじめ記憶されている値であってもよい。
【００４０】
Ｄｄは、車両１０１の前後移動方向において、車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離である。Ｄｎは、車両１０１の前後移動方向において、車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界に到達する位置から基準点（Ｘ，Ｙ）までの距離である。
【００４１】
車高を考慮することにより、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の実際の位置は、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｄｎだけずれた位置となる。基準点（Ｘ，Ｙ）とＬｎとが既知であるため、車高をあらわすＨｃが分かればＤｎを特定することができる。
【００４２】
図５において、Ａは光ビーコン１０２による光信号の発信位置、Ｂは車両１０１の前後移動方向において基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｌｎずれた位置、Ｃは路面上の通信エリア２０１への進入境界の位置をあらわしている。また、Ｄは車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の退出境界に到達する位置、Ｅは車両１０１に搭載された受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達する位置をあらわしている。三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとは相似関係にある。
【００４３】
三角形ＡＢＣにおいて、底辺となる辺ＢＣの長さおよび高さは既知であり、底辺＝Ｌｄ−Ｌｎ、高さ＝Ｈｂである。三角形ＡＤＥにおいて、底辺となる辺ＤＥ＝Ｄｄであり、高さＨｂ−Ｈｃである。Ｄｄは、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離であり、実測することが可能な値である。
【００４４】
Ｄｄは、たとえば、光ビーコン１０２から連続して発信される一定サイズのフレームの受信数と光信号の通信速度とに基づいた演算をおこなうことによって取得することができる。また、Ｄｄは、たとえば車両１０１から車速パルスを検出し、検出された車速パルスに基づいた演算をおこなうことによって取得することができる。Ｄｄは、公知の各種の方法にしたがった演算によって取得可能であるため、ここではＤｄの取得にかかる具体的な演算方法については説明を省略する。
【００４５】
三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとが相似関係にあることから、以下の（１）式が成り立つ。
【００４６】
Ｈｂ：（Ｈｂ−Ｈｃ）＝（Ｌｄ−Ｌｎ）：Ｄｄ ・・・（１）
【００４７】
（１）式によれば、Ｈｃは以下の（２）式であらわされる。
【００４８】
Ｈｃ＝Ｈｂ−［（Ｈｂ×Ｄｄ）／（Ｌｄ−Ｌｎ）］ ・・・（２）
【００４９】
基準点（Ｘ，Ｙ）を符号Ｏであらわし、基準点（Ｘ，Ｙ）において路面からＨｃだけ離れた位置をＦとする場合、三角形ＡＯＢと三角形ＡＦＤとは相似関係にあることから、以下の（３）式が成り立つ。
【００５０】
Ｈｂ：（Ｈｂ−Ｈｃ）＝Ｌｎ：Ｄｎ ・・・（３）
【００５１】
三角形ＡＯＢにおいて、辺ＡＯおよび辺ＯＢは既知であり、辺ＡＯ＝Ｈｂ、辺ＯＢ＝Ｌｎである。三角形ＡＦＤにおいて、辺ＡＦ＝Ｈｂ−Ｈｃ、辺ＤＥ＝Ｄｄである。上記の（２）式よりＨｃを得ることができ、実測によりＤｄを得ることが可能であるため、Ｄｎは上記の（３）式より以下の（４）式によってあらわされる。
【００５２】
Ｄｎ＝［Ｌｎ（Ｈｂ−Ｈｃ）］／Ｈｂ ・・・（４）
【００５３】
上記の演算によって、車両１０１の前後移動方向において、基準点（Ｘ，Ｙ）から距離Ｄｎだけずれた位置を、通信エリア２０１の退出境界に到達した時点における車両１０１の位置として、車両１０１ごとに算出することができる。
【００５４】
つぎに、車両システム３００のハードウェア構成について説明する。図７は、位置算出装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。図７において、位置算出装置は、ＣＰＵ７０１と、メモリ７０２と、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という）７０３と、ハードディスク（以下、「ＨＤ」という）７０４と、光ディスクドライブ（以下、「光ＤＤ」という）７０５と、光ディスク７０６と、インターフェイス（以下、「Ｉ／Ｆ」という）７０７と、受光装置７０８と、ジャイロセンサ７０９と、速度センサ７１０と、ディスプレイ７１１と、スピーカ７１２と、を備えている。各構成部７０１〜７１２は、バス７１３によってそれぞれ接続されている。
【００５５】
ここで、ＣＰＵ７０１は、車両システム３００全体の制御を司る。メモリ７０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶するＲＯＭやＣＰＵ７０１のワークエリアとして使用されるＲＡＭなどによって実現される。ＨＤＤ７０３は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがってＨＤ７０４に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ７０４は、ＨＤＤ７０３の制御で書き込まれたデータを記憶する。ＨＤ７０３は、たとえば地図情報や交通情報などを書き換え可能に記憶する。
【００５６】
光ＤＤ７０５は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがって光ディスク７０６に対するデータのリード／ライトを制御する。光ディスク７０６は、光ＤＤ７０５の制御で書き込まれたデータを記憶したり、光ディスク７０６に記憶されたデータをＣＰＵ７０１に読み取らせたりする。光ディスク７０６は、光ＤＤ７０５に対して着脱可能な記録媒体である。
【００５７】
光ディスク７０６は、具体的にはたとえばＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などである。着脱可能な記録媒体として、光ディスク７０６以外の記録媒体であってもよい。この場合の着脱可能な記録媒体としては、具体的には、たとえばフレキシブルディスク、ＭＯ、メモリカードなどであってもよい。
【００５８】
Ｉ／Ｆ７０７は、通信回線を通じてインターネットなどのネットワークに接続され、このネットワークを介して他の装置に接続される。Ｉ／Ｆ７０７は、ネットワークと内部のインターフェイス機能を司り、たとえばセンター装置などの外部装置からのデータの入出力を制御する。また、Ｉ／Ｆ７０７は、光ビーコン１０２が発信した光信号を受信（受光）する。
【００５９】
ジャイロセンサ７０９は、車両１０１の方向変化を計測する。速度センサ７１０は、車両１０１の走行距離を検出する。基準となる位置（たとえば初期位置（Ｘ，Ｙ））に対する車両１０１の相対的な位置は、基準となる位置座標と、ジャイロセンサ７０９で検出した方向と、速度センサ７１０で検出した走行距離と、を用いて自律航法にしたがった演算をおこなうことによって算出することができる。自律航法にしたがった演算については、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６０】
ディスプレイ７１１は、上述した交通情報や、たとえば道路脇などに設置されたカメラが撮影した画像などのデータを表示する。ディスプレイ７１１は、地図、地図上の自車位置、誘導経路などを表示してもよい。また、ディスプレイ７１１は、先進安全サービスが提供可能な各種サービスのリストなどを表示してもよい。ディスプレイ７１１は、車両１０１の現在位置をあらわす情報（地図画像に重畳表示された自車マークなど）を表示する出力部として機能する。
【００６１】
リストに表示された各種の機能は、車両１０１に設けられた操作部（図示を省略する）の操作によって選択し実行する。操作部は、キーボタン、タッチパネル、リモコンなど、公知の各種操作手段を用いることが可能であり、ここではその説明を省略する。ディスプレイ７１１は、たとえばＴＦＴ液晶ディスプレイなどを採用することができる。なお、ＴＦＴ液晶ディスプレイをはじめとする各種の液晶ディスプレイについては、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６２】
スピーカ７１２は、ボイスコイルと、ボイスコイルの周囲に設けられた磁石と、ボイスコイルに取り付けられたスピーカーコーンと、を備えている。スピーカ７１２は、ＣＰＵ７０１の制御にしたがってボイスコイルへの通電がおこなわれた場合に、磁石によってボイスコイル周辺に作られる磁場を利用して音声を出力する。スピーカ７１２の構造および音声の出力方法については、公知の技術であるためここではその説明を省略する。
【００６３】
つぎに、位置標定システムの機能的構成について説明する。図８は、位置標定システムの機能的構成を示すブロック図である。図８において、位置標定システムは、光ビーコン１０２が備える投受光器８０１・データ通信機能部８０２と、車両１０１側に設けられた投受光器８０３・データ通信機能部８０４・受信データ処理機能部８０５・境界面検出機能部８０６・自律測位機能部８０７・通信エリア長位置補正機能部８０８・境界面位置検出機能部８０９・自車位置検出機能部８１０と、によって構成されている。
【００６４】
投受光器８０１は、車両１０１に対して光信号を発信（投光）し、車両１０１側から発信された光信号を受信（受光）する。投受光器８０１が車両１０１に対して発信（投光）するのは、上述したＤＬ信号である。データ通信機能部８０２は、投受光器８０１を介した車両１０１との通信を制御する。
【００６５】
投受光器８０３は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受信（受光）し、光ビーコン１０２に対して光信号を発信（投光）する。投受光器８０３は、光ビーコン１０２から発信された光信号を受光する受光部を備えている。データ通信機能部８０４は、投受光器８０３を介した光ビーコン１０２との通信を制御する。受信データ処理機能部８０５は、光ビーコン１０２から受信（受信）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）、Ｌｎ、Ｌｄ、Ｈｂなどをあらわす情報を抽出する。
【００６６】
境界面（位置）検出機能部８０６は、投受光器８０３における光信号の受光状態に基づいて、受光部が通信エリア２０１への進入境界あるいは退出境界に到達したことを検出する。本実施の形態においては、境界面検出機能部８０６によって、光ビーコン１０２の通信エリア２０１に対する車両１０１の位置関係の変化を検出する検出機能が実現される。
【００６７】
自律測位機能部８０７は、ジャイロセンサ７０９や速度センサ７１０などからの出力値を取得する。自律測位機能部８０７は、具体的には、たとえばジャイロセンサ７０９や速度センサ７１０およびこれらのセンサからの出力値が入力されるＩ／Ｆやフィルタ（いずれも図示を省略する）などによってその機能を実現することができる。
【００６８】
通信エリア長位置補正機能部８０８は、自律測位機能部８０７が取得した情報に基づいて、受信データ処理機能部８０５によって光信号の中から取得された、通信エリア２０１に関するパラメータを補正する。たとえば、距離（Ｌｄ−Ｌｎ）を、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離に補正する。
【００６９】
境界面位置検出機能部８０９は、通信エリア長位置補正機能部８０８によって補正されたパラメータに基づいて、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界および退出境界に到達したことを検出する。自車位置検出機能部８１０は、受信データ処理機能部８０５による処理結果、境界面検出機能部８０６による検出結果、および境界面位置検出機能部８０９によって検出された境界面の位置に基づいて、車両１０１の現在位置（自車位置）を検出する。
【００７０】
境界面検出機能部８０６・通信エリア長位置補正機能部８０８・境界面位置検出機能部８０９は、具体的には、たとえば、ＣＰＵ７０１がメモリ７０２に記憶されたプログラムを実行することによってその機能を実現することができる。
【００７１】
つぎに、位置算出装置が実行する処理手順について説明する。図９は、位置算出装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。図９のフローチャートにおいて、まず、境界位置検出処理を実行する（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０１においては、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部が通信エリア２０１の境界位置（進入境界、退出境界）に到達したことを検出する。
【００７２】
そして、ステップＳ９０１の処理によって検出した境界位置に基づいて、自車位置検出処理をおこない（ステップＳ９０２）、検出された自車位置に基づいて自車位置補正処理をおこなう（ステップＳ９０３）。その後、自律測位処理をおこなって（ステップＳ９０４）、再びステップＳ９０１の境界位置検出処理を実行する。
【００７３】
図１０は、境界位置検出処理手順を示すフローチャートである。図１０に示した処理手順は、上述したステップＳ９０１において実行される処理である。図１０のフローチャートにおいて、まず、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部に入射する光信号を監視する（ステップＳ１００１）。そして、ステップＳ１００１における監視結果に基づいて、通信エリア２０１の境界を検出したか否かを判断する（ステップＳ１００２）。
【００７４】
ステップＳ１００２において、通信エリア２０１の境界を検出していない場合（ステップＳ１００２：Ｎｏ）は、ステップＳ１００１に戻り、引き続き信号を監視する。一方、通信エリア２０１の境界を検出した場合（ステップＳ１００２：Ｙｅｓ）、上述したステップＳ９０２の処理へ移行する。
【００７５】
図１１は、自車位置検出処理手順を示すフローチャートである。図１１に示した処理手順は、上述したステップＳ９０２において実行される処理である。図１１のフローチャートにおいて、まず、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）に関する情報を取得する（ステップＳ１１０１）。また、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界位置までの距離Ｌｎを取得する（ステップＳ１１０２）。ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２の処理は、ステップＳ１１０２の処理を先におこなってからステップＳ１１０１の処理をおこなってもよい。
【００７６】
そして、ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２において取得された情報に基づいて、自車位置を算出する（ステップＳ１１０３）。その後、上述したステップ９０３の処理へ移行する。
【００７７】
図１２は、自車位置補正処理手順を示すフローチャートである。図１２に示した処理手順は、上述したステップＳ９０３において実行される処理である。図１２のフローチャートにおいて、まず、受光部における光信号の受光状態に基づいて、受光部が実際に光ビーコン１０２の通信エリア２０１の進入境界に到達してから退出境界に到達するまでの距離（実測の通信エリア長）Ｄｄを取得する（ステップＳ１２０１）。
【００７８】
つぎに、Ｉ／Ｆ７０７を介して受信（受光）した光信号の中から、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界位置までの距離Ｌｎ、および、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界位置までの距離Ｌｄを取得する（ステップＳ１２０２）。そして、ステップＳ１２０１において取得したＤｄと、ステップＳ１２０２において取得したＬｎ，Ｌｄに基づいて自車の車高Ｈｃを算出する（ステップＳ１２０３）。
【００７９】
そして、算出されたＨｃに基づいてＤｎを算出し（ステップＳ１２０４）、算出されたＤｎに基づいて自車位置を再計算する（ステップＳ１２０５）。その後、上述したステップ９０４の処理へ移行する。
【００８０】
上述したように、この発明の実施の形態によれば、光信号の直進性を利用することにより通信エリア２０１の境界（進入境界、退出境界）を精度よく検出し、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、この発明の実施の形態によれば、車両１０１が通信エリア２０１における退出境界に到達したことを検出しているため、光ビーコン１０２に近い位置で光信号の受信（受光）状態を判断することができるので、通信エリア２０１の境界を精度よく検出し、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を精度よく算出することができる。これによっても、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８２】
また、この発明の実施の形態によれば、路面から受光部までの高さＨｃに基づいて、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を車両１０１ごとに算出することができる。これによって、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１に搭載された受光部の位置を、車両１０１ごとの受光部の高さＨｃに応じて精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置を算出精度の一層の向上を図ることができる。
【００８３】
また、この発明の実施の形態によれば、通信エリア２０１に関する情報（Ｈｂ，Ｌｄ，Ｌｎなど）を光ビーコン１０２ごとに取得し、取得された情報に基づいて車両１０１に搭載された受光部の基準点（Ｘ，Ｙ）に対する位置を算出することができる。これによって、光ビーコン１０２の設置場所や光信号の発信状況など、各光ビーコン１０２に特化した情報に基づいて、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する受光部の位置を車両１０１ごとに精度よく算出することができる。これによって、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００８４】
上述した実施の形態においては、車両１０１に搭載された受光部が通信エリア２０１の退出境界に到達したことを検出し、車両１０１の位置を算出するようにしたが、車両１０１の位置を算出するタイミングはこれに限るものではない。たとえば、車両１０１が通信エリア２０１内に進入した時点で、車両１０１に搭載された受光部の基準位置に対する位置を算出することも可能である。この場合、算出された移動体１０１の位置を、利用者に早期に案内することができる。
【００８５】
また、上述した実施の形態においては、水平な路面に対して、当該路面の垂線方向から光信号を発信する場合について説明したが、これに限るものではない。水平方向に対して傾斜している路面であっても、上述した方法と同様にして、車高を考慮した車両１０１の位置を算出することが可能である。
【００８６】
水平方向に対して路面が傾斜している場合、路面が水平な場合と比較して、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の退出境界面までの距離Ｌｎや、基準点（Ｘ，Ｙ）から通信エリア２０１の進入境界面までの距離Ｌｄが異なる。図１３および図１４は、路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図である。
【００８７】
図１３において符号Ｇは水平な場合の路面を示しており、図１４において符号Ｇ’は水平方向に対して傾斜している路面を示している。路面Ｇに対するＬｄをＬｄ１とし、路面Ｇ’に対するＬｄをＬｄ２とした場合、Ｌｄ２はＬｄ１よりも短くなる。Ｌｄ１に対するＬｄ２の割合は、路面Ｇに対する路面Ｇ’の傾斜角度に応じて異なる。また、Ｌｄ１に対するＬｄ２の割合は、車両１０１の前後移動方向において、前方または後方のどちら側に路面が傾斜しているかに応じて異なる。
【００８８】
路面Ｇが、前方が下がるように傾斜している場合、下り傾斜が大きくなるほどＬｄ，Ｌｎは小さくなる。一方、後方が下がるように傾斜している場合、上り傾斜が大きくなるほどＬｄ，Ｌｎは大きくなる。路面Ｇが傾斜している場合、水平方向に対する傾斜角度が大きいほど大きな測位誤差が発生する。
【００８９】
実際の道路上における車両の位置算出において、すべての光ビーコン１０２に対して一定のＬｄ，Ｌｎを用いた場合には、算出される自車位置と実際の自車位置との誤差が発生する。このため、光ビーコン１０２ごとにＬｄ，Ｌｎを設定し、設定されたＬｄ，Ｌｎに関する情報を含む光信号を各光ビーコン１０２が発信するようにする。これによって、光ビーコン１０２ごとに自車位置を補正することができる。
【００９０】
路面Ｇが傾斜している場合、光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎに関する情報に代えて、路面Ｇの傾斜角度および傾斜方向に関する情報を含む光信号を、各光ビーコン１０２が発信するようにしてもよい。
【００９１】
また、たとえばＨＤ７０４などの車両１０１が備えるメモリの記憶容量によっては、当該メモリに、各光ビーコン１０２の識別情報および各光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎをあらわす情報を対応付けて記憶しておくようにしてもよい。この場合、光ビーコン１０２からは、各光ビーコン１０２を識別する識別情報を含む光信号を発信させ、該当する光ビーコン１０２に対応付けられたＬｄ，Ｌｎを用いて自車位置を算出する。
【００９２】
各光ビーコン１０２の識別情報および各光ビーコン１０２ごとのＬｄ，Ｌｎをあらわす情報は、たとえば日本全国を網羅する情報であってもよいし、関東地方・北海道地方・東京２３区などのように所定の範囲内に設置された光ビーコン１０２に関する情報であってもよい。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、既設のインフラ設備の有効活用を図りつつ、基準点（Ｘ，Ｙ）に対する車両１０１（に搭載された受光部）の位置の算出精度の向上を図ることができる。
【００９４】
なお、本実施の形態で説明した位置算出方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【００９５】
（付記１）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信手段と、
前記受信手段による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出手段と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出手段によって変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする位置算出装置。
【００９６】
（付記２）前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９７】
（付記３）前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９８】
（付記４）前記算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出することを特徴とする付記１に記載の位置算出装置。
【００９９】
（付記５）前記算出手段は、さらに、前記受光装置の高さに基づいて、前記移動体ごとの前記基準位置に対する前記受光装置の位置を算出することを特徴とする付記４に記載の位置算出装置。
【０１００】
（付記６）前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得する取得手段を備え、
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の位置算出装置。
【０１０１】
（付記７）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信させる受信工程と、
前記受信工程による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出させる検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出させる算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力させる出力工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする位置算出プログラム。
【０１０２】
（付記８）付記７に記載の位置算出プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【０１０３】
（付記９）移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信工程と、
前記受信工程による光信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする位置算出方法。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、本発明にかかる位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法は、移動体の現在位置を算出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に有用であり、特に、光ビーコンが発信する光信号を用いて車両の位置を検出する位置算出装置、位置算出プログラム、記録媒体および位置算出方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる位置標定システムの概要を示す説明図である。
【図２−１】光ビーコンの通信エリア２０１について説明する説明図（その１）である。
【図２−２】光ビーコンの通信エリア２０１について説明する説明図（その２）である。
【図３】光信号について説明する説明図である。
【図４】車両と光ビーコンから発信される光信号との関係について説明する説明図である。
【図５】車両の位置算出方法について説明する説明図である。
【図６】光ビーコンの通信エリア２０１と車高との関係を示す説明図である。
【図７】位置算出装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】位置標定システムの機能的構成を示すブロック図である。
【図９】位置算出装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】境界位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】自車位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】自車位置補正処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図（その１）である。
【図１４】路面が傾斜している場合の通信エリア２０１の境界位置について説明する説明図（その２）である。
【符号の説明】
【０１０６】
８０３ 投受光器
８０４ データ通信機能部
８０５ 受信データ処理機能部
８０６ 境界面検出機能部
８０７ 自律測位機能部
８０８ 通信エリア長位置補正機能部
８０９ 境界面位置検出機能部
８１０ 自車位置検出機能部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信手段と、
前記受信手段による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出手段と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出手段によって変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする位置算出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項５】
前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得する取得手段を備え、
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位置算出装置。
【請求項６】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信させる受信工程と、
前記受信工程による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出させる検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出させる算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力させる出力工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする位置算出プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の位置算出プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信工程と、
前記受信工程による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする位置算出方法。
【請求項１】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信手段と、
前記受信手段による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出手段と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出手段によって変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする位置算出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲内へ進入したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記移動体が前記通信範囲から退出したことを前記位置関係の変化として検出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記通信機器の設置面に対する前記受光装置の高さを算出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項５】
前記各通信機器から発信された光信号の中から前記通信範囲に関する情報を前記通信機器ごとに取得する取得手段を備え、
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された情報に基づいて、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位置算出装置。
【請求項６】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信させる受信工程と、
前記受信工程による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出させる検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出させる算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力させる出力工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする位置算出プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の位置算出プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
移動体に設けられた受光装置から、路側に設置された通信機器から発信された光信号を光電変換した電気信号を受信する受信工程と、
前記受信工程による電気信号の受信状態に基づいて、前記通信機器の通信範囲に対する前記移動体の位置関係の変化を検出する検出工程と、
前記通信範囲に関する情報に基づいて、前記検出工程において変化が検出されたタイミングにおける、前記通信範囲内の基準位置に対する前記移動体の位置を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする位置算出方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２６０５６（Ｐ２００９−２６０５６Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８８２６９（Ｐ２００７−１８８２６９）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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