測位装置、測位方法およびプログラム
【課題】自律航法用センサの方位計測の誤差修正を適宜行って、正確な位置情報を取得することのできる測位装置、測位方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段とを備えた測位装置において、移動中に任意のタイミング（Ａ，Ｂ）で測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向（ａ１）を求め、この移動方向（ａ１）に基づいて移動計測手段の移動方向の計測誤差（θ１）を修正する。
【解決手段】現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段とを備えた測位装置において、移動中に任意のタイミング（Ａ，Ｂ）で測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向（ａ１）を求め、この移動方向（ａ１）に基づいて移動計測手段の移動方向の計測誤差（θ１）を修正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位装置、測位方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、自律航法機能を備えた測位装置がある。自律航法機能では、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）など絶対位置の測定が可能な測位手段を用いて基準地点の測位を行い、その後、加速度センサや方位センサなどの自律航法用センサを利用して移動方向や移動量を計測し、基準地点の位置情報に自律航法用センサで取得した変位情報を積算していくことで、移動経路上の各地点の位置情報を算出していく。
【０００３】
従来、自律航法機能を備えた測位装置において、自律航法用センサの方位計測に関わる誤差を修正して、自律航法機能による測位の精度を向上させる技術について幾つか提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３８２２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の自律航法用センサの誤差修正技術は、ある程度の距離を移動する間に、この移動経路上の複数地点の位置情報をＧＰＳの測位と自律航法機能の測位によってそれぞれ求め、ＧＰＳの測位結果により示される移動経路の始端から終端にかけた移動方向と、自律航法機能の測位結果により示される同じ移動経路の始端から終端にかけた移動方向とをそれぞれ比較し、これらの移動方向のズレに基づいて自律航法用センサの方位計測の誤差を求めるものであった。
【０００６】
しかしながら、自律航法機能により求められる位置情報には、移動方向の誤差だけではなく、移動量の誤差も含まれている。特に、ポータブルの測位装置に自律航法機能を付加した場合、自動車の車輪速センサなど正確な速度を検出するセンサを設けることができないため、移動量の誤差は比較的に大きくなる。
【０００７】
そのため、上記従来の自律航法用センサの誤差修正技術では、移動経路の始端から終端にかけて直線状の経路を進んだときには、移動方向のズレがそのまま方位計測の誤差とほぼ一致するため、比較的正確に方位計測の誤差を修正することができる。一方、始端から終端にかけて一方向にのみカーブした移動経路を進んでいるときには、移動量の計測誤差が、始端を中心とした回転方向の誤差としても累積されていく。そのため、移動経路の始端から終端にかけた移動方向に方位計測以外の誤差も混入することになり、これらの移動方向の比較から自律航法用センサの方位計測の誤差を正確に求めることは困難となる。
【０００８】
この発明の目的は、自律航法用センサの方位計測の誤差修正を適宜行って、自律航法機能により比較的に正確な位置情報を取得することのできる測位装置、測位方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記位置算出手段は、前記移動計測手段の計測結果から前記誤差算出手段により求められた計測誤差を除去する補正処理を行って、各地点の位置情報を算出することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記誤差算出手段により求められた移動方向の計測誤差に基づいて、前記位置算出手段により過去に算出された位置情報を補正する位置情報補正手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向に基づいて、前記移動計測手段の移動方向の計測に対する較正処理を行う方位計測較正手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とを用いて、移動経路上の位置情報を求める測位方法において、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出ステップと、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出ステップと、
前記移動方向算出ステップにより求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出ステップと、
を含んでいることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とから測定結果をそれぞれ入力して、移動経路上の位置情報を求めるコンピュータに、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出機能と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出機能と、
前記移動方向算出機能により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出機能と、
を実現させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に従うと、測位手段による連続的な位置測定によって移動方向が求められ、これと移動計測手段により計測された移動方向とが比較されて、当該移動計測手段の移動方向に関する計測誤差が求められる。従って、移動方向の計測誤差のほかに移動量の計測にも誤差が生じる場合であっても、この移動量の計測誤差が移動方向の計測誤差を求める際に影響を与えない。それゆえ、正確に移動方向の計測誤差を求めることができ、この計測誤差を適宜補正してより正確な位置情報を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態であるナビゲーション装置の全体を示すブロック図である。
【図２】方位補正が行われた移動軌跡と方位補正が行われていない移動軌跡とを比較する説明図である。
【図３】未補正の位置データに対する方位補正処理の内容を示す説明図である。
【図４】ＣＰＵにより実行される移動測位処理の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態である測位装置としてのナビゲーション装置１の全体を示すブロック図である。
【００１９】
この実施の形態のナビゲーション装置１は、移動中に測位処理を行って移動経路上の各地点の位置データを取得していく装置である。このナビゲーション装置１は、図１に示すように、装置の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、ＣＰＵ１０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ１１と、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ１２と、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からの送信データを受信するためのＧＰＳ受信アンテナ１３およびＧＰＳ受信部１４と、自律航法用センサである３軸地磁気センサ１５および３軸加速度センサ１６と、各種の情報表示や画像表示を行う表示部１８と、各部に動作電圧を供給する電源１９と、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づいて自律航法の測位演算を行う自律航法制御処理部２０と、３軸地磁気センサ１５の計測誤差の補正処理を行う自律航法誤差補正処理部２１等を備えている。
【００２０】
ＧＰＳ受信部１４は、ＣＰＵ１０からの動作指令に基づいて、ＧＰＳ受信アンテナ１３を介して受信される信号の復調処理を行って、ＧＰＳ衛星の各種送信データをＣＰＵ１０に送る。ＣＰＵ１０は、このＧＰＳ衛星の送信データに基づいて所定の測位演算を行うことで、現在位置を表わす位置データを取得することができる。
【００２１】
３軸地磁気センサ１５は地磁気の方向を検出するセンサであり、３軸加速度センサ１６は３軸方向の加速度をそれぞれ検出するセンサである。
【００２２】
自律航法制御処理部２０は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するためのものであり、所定のサンプリング周期で３軸地磁気センサ１５と３軸加速度センサ１６の計測データをＣＰＵ１０を介して入力し、これらの計測データからナビゲーション装置１の移動方向と移動量とを算出していく。さらに、ＣＰＵ１０から供給される基準位置の位置データに、上記算出された移動方向および移動量からなるベクトルデータを積算していくことで、現在位置の位置データを求めてＣＰＵ１０に供給する。
【００２３】
自律航法誤差補正処理部２１は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するためのものであり、ＣＰＵ１０から３軸地磁気センサ１５の計測誤差の情報が設定されることで、この計測誤差の情報に基づいて３軸地磁気センサ１５から出力される計測データの補正を行うものである。自律航法誤差補正処理部２１は、３軸地磁気センサ１５と自律航法制御処理部２０との間に介在して、ＣＰＵ１０を介して３軸地磁気センサ１５の計測データを受けると、これを補正して補正後の計測データをＣＰＵ１０を介して自律航法制御処理部２０に送るように構成されている。
【００２４】
ＲＯＭ１２には、ＧＰＳを利用した位置測定と自律航法機能による位置測定とを併用して移動経路上の各地点の位置データを取得していく移動測位処理のプログラムが格納されている。このプログラムは、ＲＯＭ１２に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してＣＰＵ１０が読み取り可能な、例えば、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムをキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線を介してナビゲーション装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。
【００２５】
次に、上記構成のナビゲーション装置１において実行される移動測位処理について説明する。以下、ＧＰＳ衛星の送信データに基づく測位のことをＧＰＳ測位、自律航法機能による位置測定のことを自律航法測位と呼ぶ。
【００２６】
図２には、移動測位処理で方位補正が行われた移動軌跡Ｔ１と方位補正が行われていない移動軌跡Ｔ２とを比較する説明図を示す。
【００２７】
移動測位処理においては、ＧＰＳ測位が一定時間ごとに行われる一方、ＧＰＳ測位された地点を基準地点として自律航法測位が連続的に行われることで、移動経路上の各地点の位置データがナビゲーション装置１に取得されていく。図２には、ユーザが基準地点Ａから基準地点Ｃまでナビゲーション装置１を携帯して道なりに進行して得られた一連の位置データの軌跡Ｔ１を示している。この例では、基準地点Ａ，ＢでＧＰＳ測位が行われ、続いて、自律航法測位が連続的に行われて一連の位置データが取得されている。そして、自律航法測位が一定時間行われた後、基準地点Ｃにおいて再びＧＰＳ測位が行われている。
【００２８】
この実施形態のナビゲーション装置１において、上記のＧＰＳ測位の際には、連続的に複数地点のＧＰＳ測位が行われ、このＧＰＳ測位により得られた連続的な複数地点の測位データから移動方向が算出される。図２の例では、基準地点Ａ，Ｂの２つの地点でＧＰＳ測位が行われて、この２地点を結ぶ移動方向ａ１が算出されている。
【００２９】
さらに、このＧＰＳ測位の際には、ＧＰＳ測位と並行して、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づく移動方向ａ２についても計測される。この移動方向ａ２には、例えば３軸地磁気センサ１５の測定誤差が含まれている。そして、これら２つの移動方向ａ１，ａ２のズレが算出されて、方位計測の誤差θ１が求められる。
【００３０】
自律航法測位の際には、ナビゲーション装置１において３軸地磁気センサ１５の計測データに対して上記の計測誤差θ１を除去するような補正処理が行われる。そして、補正処理された３軸地磁気センサ１５の計測データと、３軸加速度センサ１６の計測データに基づいて移動量と移動方向の算出が行われる。それにより、図２の軌跡Ｔ１に示すように、移動方向の誤差が補正された正確な位置データが求められる。補正処理を行わなかった場合には、図２の軌跡Ｔ２に示すように、移動方向の誤差が移動に伴って蓄積されて、求められる位置データが実際の地点から大きくずれてしまう。
【００３１】
ナビゲーション装置１を携帯した移動が継続される場合には、上記の一定時間ごとのＧＰＳ測位と、連続的な自律航法測位とが繰り返し行われ、さらに、ＧＰＳ測位の際には連続的なＧＰＳ測位により３軸地磁気センサ１５の計測誤差が求められて、続く自律航法測位においてこの計測誤差を除去するように補正処理が行われる。このような移動測位処理によって、移動経路上の各地点の正確な位置データが継続して求められていく。
【００３２】
なお、移動測位処理においては、移動開始の時点においてＧＰＳ衛星の電波が届いていないなど、ＧＰＳ測位が行えない場合がある。このような場合、移動開始からＧＰＳ衛星の電波が受信できる地点に移動するまでは、自律航法測位によって方位計測の誤差補正を行わずに移動経路上の各地点の位置データを算出していく。そして、ＧＰＳ測位が可能になった時点で、上述のように連続的なＧＰＳ測位を行って方位計測の誤差を求めるようになっている。
【００３３】
さらに、方位計測の誤差を求めた段階で、その前段に誤差補正を行わずに自律航法測位によって一連の位置データが求められている場合には、これら一連の位置データに対して、事後的な方位補正処理が行われるようになっている。
【００３４】
図３には、移動測位処理において過去に取得された未補正の位置データに対する方位補正処理の内容を表わした説明図を示す。
【００３５】
図３の例は、ユーザが基準地点Ｅから基準地点Ｇまでナビゲーション装置１を携帯して道なりに進行した場合を示している。基準地点Ｅで一地点でのＧＰＳ測位あるいは移動開始地点のデータ入力等によって位置データが与えられ、その後、基準地点Ｅから基準地点Ｆに移動するまではＧＰＳ測位ができずに自律航法測位によって一連の位置データが取得されている例である。この一連の位置データを地図上に示したものが軌跡Ｔ３である。さらに、図３の例では、基準地点Ｆ，Ｇにおいて連続的なＧＰＳ測位が行われて、３軸地磁気センサ１５の計測誤差が求められている。
【００３６】
事後的な方位補正処理における３軸地磁気センサ１５の計測誤差の求め方は、上述した方法と同様である。ＧＰＳ測位により連続的な２つの基準地点Ｇ，Ｆの位置データを算出し、この２地点を結ぶ移動方向ａ３を求める。また、このＧＰＳ測位と並行して、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づいて移動方向ａ４を計測する。そして、これらＧＰＳ測位に基づく移動方向ａ３と、自律航法用センサの計測データに基づく移動方向ａ４とのズレを、方位計測の誤差θ２として求める。
【００３７】
未補正の位置データに対する事後的な方位補正処理は、次のように行われる。すなわち、軌跡Ｔ３の任意の地点Ｘ１について説明すれば、地点Ｘ１の位置データを、ＧＰＳ測位により位置データが求められている基準地点Ｅを中心として、方位計測の誤差θ２だけ回転移動させた位置データ、すなわち、地点Ｘ２の位置データに補正する。このような補正を、自律航法測位によって得られた基準地点Ｅから地点Ｈまでの位置データの全てに対して行う。このような補正処理により、移動方向の誤差が修正されて実際の移動経路に近い軌跡Ｔ４の位置データを得ることができる。
【００３８】
なお、図３の例では、移動経路の始端である基準地点Ｅを中心とした回転により位置データを補正しているが、ＧＰＳ測位により位置データが求められている他の地点（例えば基準地点Ｇ或いは基準地点Ｆ）を中心とした回転により位置データを補正することもできる。例えば、基準地点Ｇを中心とした回転により位置データを補正する場合には、先ず、軌跡Ｔ３の終端地点Ｈが基準地点Ｇと重なるように軌跡Ｔ３の位置データを全てへ平行移動させ、その後、軌跡Ｔ３を基準地点Ｇを中心に誤差θ２だけ回転させるように位置データを補正する。このような補正処理によっても、移動方向の誤差が修正された実際の移動経路に近い軌跡Ｔ４の位置データを得ることができる。
【００３９】
図４には、ＣＰＵ１０により実行される移動測位処理のフローチャートを示す。次に、このフローチャートに基づき上記の移動測位処理を詳細に説明する。
【００４０】
移動測位処理は、例えばナビゲーション装置１が電源オンされることで開始される。或いは、図示略の操作部によって始動操作が行われた場合に開始されるようにしても良い。
【００４１】
移動測位処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０はＧＰＳ受信部１４にコマンドを発行してＧＰＳ衛星からの送信データの受信処理を行わせる（ステップＳ１）。そして、ＧＰＳの電波があるか否か判別して（ステップＳ２）、電波があれば、ＲＡＭ１１の所定領域に第２基準地点の測位データが記憶されているか確認する（ステップＳ３）。さらに、第２基準地点の測位データがなければ、ＲＡＭ１１の所定領域に第１基準地点の測位データが記憶されているか確認する（ステップＳ４）。第１基準地点の測位データおよび第２基準地点の測位データとは、ＧＰＳ測位によって移動方向を求めるために連続的な２つの地点についてＧＰＳ測位により求められる位置データである。
【００４２】
ステップＳ２，Ｓ３の判別処理の結果、両方の測位データがなければステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ１で受信したＧＰＳ衛星の送信データに基づきＧＰＳ測位演算を行って現在位置を表わす位置データを算出する（ステップＳ５）。そして、この位置データを第１基準地点の測位データとしてＲＡＭ１１に記憶する（ステップＳ６）。そして、再び、ステップＳ１に戻る。
【００４３】
一方、ステップＳ２，Ｓ３の判別処理の結果、第２基準地点の測位データが無くて、第１基準地点の測位データがあれば、ステップＳ７に移行する。そして。ステップＳ１で受信したＧＰＳ衛星の送信データに基づきＧＰＳ測位演算を行って現在位置を表わす位置データを算出する（ステップＳ７）。そして、第１基準地点と現在地点が同じ位置か（例えば、測定誤差以上離れているか）否かを判別し（ステップＳ８）、同じ位置でないと判別されれば、算出した位置情報を第２基準地点の測位データとしてＲＡＭ１１に記憶する（ステップＳ９）。一方、同じ位置であると判別されればステップＳ１に戻る。
【００４４】
ステップＳ９で第２基準地点の測位データが記憶されたら、続いて、ＣＰＵ１０は自律航法制御処理部２０に演算処理を実行させて移動方向の計測データを取得する（ステップＳ１０）。３軸地磁気センサ１５と３軸加速度センサ１６の計測データは所定のサンプリング周期で自律航法制御処理部２０に送られているので、ステップＳ１０で取得される移動方向の計測データは、ナビゲーション装置１が第１基準地点から第２基準地点へ移動したときの計測データとなる。
【００４５】
自律航法制御処理部２０から移動方向の計測データを取得したら、ＣＰＵ１０は、第１基準地点と第２基準地点の測位データから第１基準地点から第２基準地点までの移動方向を求め、自律航法により求められた移動方向とのズレを算出する。そして、この方向のズレから３軸地磁気センサ１５の計測誤差を計算して、算出された計測誤差を自律航法誤差補正処理部２１に設定する（ステップＳ１１：誤差算出手段）。続いて、一定時間ごとにＧＰＳ測位を行うためにタイマーをリセットする（ステップＳ１２）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１０は、移動開始時に連続的なＧＰＳ測位が行えなかった場合など、方位補正が行われないまま自動航法測位によって算出された未補正の位置データがＲＡＭ１１等に格納されていないか確認する（ステップＳ１３）。そして、未補正の位置データがなければ、このままステップＳ１に戻る。
【００４７】
一方、未補正の位置データがあれば、図３で説明したように、ＣＰＵ１０は、未補正の位置データに対して移動方向の誤差を除去する方位補正処理を行って（ステップＳ１４：位置情報補正手段）、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
ステップＳ２の判別処理でＧＰＳの電波がないと判別されるか、或いは、第１と第２の基準地点の測位データが記憶されていて、ステップＳ３の判別処理で“ＹＥＳ”側に分岐した場合には、自律航法測位を行うためにステップＳ１５へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１５に移行すると、ＣＰＵ１０は、先ず、自律航法制御処理部２０に３軸地磁気センサ１５の計測データを送って方位計測処理を行わせ（ステップＳ１５）、次いで、自律航法誤差補正処理部２１により方位計測の補正処理を行わせる（ステップＳ１６）。そして、自律航法制御処理部２０に３軸加速度センサ１６の計測データと補正後の方位計測データを送って移動方向および移動距離の計測処理を行わせる（ステップＳ１７）。さらに、この計測された移動方向および移動距離からなるベクトルデータを前段の位置データに加算して、現在位置の位置データを確定する（ステップＳ１８）。確定された位置データは、ＲＡＭ１１や図示略の記憶装置に順番に格納される。
【００５０】
位置データを確定したら、ステップＳ１２で開始したタイマーカウントが一定時間を超えているか判別し（ステップＳ１９）、超えていなければそのままステップＳ１に戻るが、超えていれば、再び、ＧＰＳ測位を連続して行うためにＲＡＭ１１の所定領域に記憶されている第１および第２の基準地点の測位データをクリアして（ステップＳ２０）、ステップＳ１に戻る。
【００５１】
このような移動測位処理によれば、タイマーにより一定時間のカウントが行われるごとに、ステップＳ５，Ｓ６の処理やステップＳ７〜Ｓ１２の処理が行われて、ＧＰＳ測位により連続的な２地点（第１基準地点と第２基準地点）の測位データが取得され、これらの測位データから３軸地磁気センサ１５の測定誤差が求められる。
【００５２】
そして、タイマーにより一定時間のカウントがなされるまでの期間、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理が繰り返されて、移動方向の計測誤差が補正されつつ、自律航法測位が継続的に行われて移動経路上の各地点の位置データが取得されるようになっている。
【００５３】
以上のように、この実施形態のナビゲーション装置１、その測位方法、ならびに、移動測位処理のプログラムによれば、ＧＰＳ測位を連続的に複数の地点で行うことで移動方向を求めるとともに、ほぼ同時に自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づく移動方向を算出して、両者を比較することで、自律航法用センサ（１５，１６）の方位の計測誤差が求められるようになっている。従って、自律航法制御処理部２０により算出される移動量のデータに誤差が生じる場合でも、この移動量の誤差が方位計測の誤差を求める際に影響を及ぼすことがなく、正確に方位計測の誤差を求めることができる。
【００５４】
さらに、自律航法測位を行う際には、３軸地磁気センサ１５の計測データに対して、上記求められた計測誤差を除去するように補正処理がなされ、補正された計測データに基づいて相対的な移動方向と移動量の算出が行われる。そのため、移動方向の誤差が修正された正確な位置データを取得していくことができる。
【００５５】
また、方位計測の誤差を求める前に、未補正の位置データが取得されている場合には、事後的な補正処理により、移動方向の誤差が修正された正確な位置データに補正することも可能になっている。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、自律航法測位の演算や計測データの補正処理を、自律航法制御処理部２０や自律航法誤差補正処理部２１により実行させる例を示したが、これらの演算をＣＰＵ１０のソフトウェア処理により実現するようにしても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、測位手段として、ＧＰＳを利用して測位を行う構成を例示したが、例えば、携帯電話の基地局との通信により測位を行う構成や、位置情報を外部から入力することで測位情報を得る構成など、その他の種々の構成を適用することができる。また、相対的な位置変動の計測を行う移動計測手段として、３軸地磁気センサ、３軸加速度センサを例示したが、二次元方向の位置データのみを取得できれば良く、装置の天地の向きが一定となるものであれば、２軸の方位センサや２軸の加速度センサを用いることもできる。
【００５８】
また、方位計測を行う手段として、相対角度を検出するジャイロスコープなどを用いることもできる。この場合、ＧＰＳ測位により求められた移動方向を、基準方位として設定する較正処理を行う方位計測較正手段をナビゲーション装置１に設け、その後の角度変化の計測をジャイロスコープにより行って、各地点での移動方向を求めていくようにしても良い。このように構成しても、自律航法センサによる移動量に関する計測誤差があっても、この計測誤差に影響を受けることなく、移動方向の計測を正確に行うことが可能となる。
【００５９】
また、方位計測を行う手段として地磁気センサを用いた場合でも、地磁気センサにより絶対的な地磁気の方向を検出するのではなく、時間経過に伴う相対的な方向変化を計測する構成を適用してもよい。この場合でも、ＧＰＳ測位により求められた移動方向を、基準方位として設定する較正処理を行う方位計測較正手段をナビゲーション装置１に設け、その後の方位変化の計測を地磁気センサにより行って、各地点での移動方向を求めていくようにしても良い。このように構成しても、自律航法センサによる移動量に関する計測誤差があっても、この計測誤差に影響を受けることなく、移動方向の計測を正確に行うことが可能となる。
【００６０】
また、上記実施形態では、ＧＰＳ測位により連続的な２地点の測位を行って移動方向を算出しているが、３地点や４地点など連続的な複数地点の測位を行って移動方向を算出するようにしても良い。この場合、連続的な複数地点の測位により直線的な移動が行われていないと判断した場合には、移動方向の算出を中止したり、或いは、連続的な複数地点の測位データから、直線的な移動が行われている地点の測位データのみ抽出して、これらから移動方向の算出を行うようにしても良い。
【００６１】
また、上記実施形態では、ポータブルのナビゲーション装置１に本発明を適用した例を示したが、移動体に据付型の測位装置に本発明を適用することもできる。その他、実施形態で具体的に示した細部等は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ナビゲーション装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１２ ＲＯＭ
１３ ＧＰＳ受信アンテナ
１４ ＧＰＳ受信部
１５ ３軸地磁気センサ
１６ ３軸加速度センサ
１８ 表示部
２０ 自律航法制御処理部
２１ 自律航法誤差補正処理部
Ａ，Ｂ 連続的な基準地点
Ｇ，Ｆ 連続的な基準地点
θ１，θ２ 方位計測誤差
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位装置、測位方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、自律航法機能を備えた測位装置がある。自律航法機能では、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）など絶対位置の測定が可能な測位手段を用いて基準地点の測位を行い、その後、加速度センサや方位センサなどの自律航法用センサを利用して移動方向や移動量を計測し、基準地点の位置情報に自律航法用センサで取得した変位情報を積算していくことで、移動経路上の各地点の位置情報を算出していく。
【０００３】
従来、自律航法機能を備えた測位装置において、自律航法用センサの方位計測に関わる誤差を修正して、自律航法機能による測位の精度を向上させる技術について幾つか提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３８２２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の自律航法用センサの誤差修正技術は、ある程度の距離を移動する間に、この移動経路上の複数地点の位置情報をＧＰＳの測位と自律航法機能の測位によってそれぞれ求め、ＧＰＳの測位結果により示される移動経路の始端から終端にかけた移動方向と、自律航法機能の測位結果により示される同じ移動経路の始端から終端にかけた移動方向とをそれぞれ比較し、これらの移動方向のズレに基づいて自律航法用センサの方位計測の誤差を求めるものであった。
【０００６】
しかしながら、自律航法機能により求められる位置情報には、移動方向の誤差だけではなく、移動量の誤差も含まれている。特に、ポータブルの測位装置に自律航法機能を付加した場合、自動車の車輪速センサなど正確な速度を検出するセンサを設けることができないため、移動量の誤差は比較的に大きくなる。
【０００７】
そのため、上記従来の自律航法用センサの誤差修正技術では、移動経路の始端から終端にかけて直線状の経路を進んだときには、移動方向のズレがそのまま方位計測の誤差とほぼ一致するため、比較的正確に方位計測の誤差を修正することができる。一方、始端から終端にかけて一方向にのみカーブした移動経路を進んでいるときには、移動量の計測誤差が、始端を中心とした回転方向の誤差としても累積されていく。そのため、移動経路の始端から終端にかけた移動方向に方位計測以外の誤差も混入することになり、これらの移動方向の比較から自律航法用センサの方位計測の誤差を正確に求めることは困難となる。
【０００８】
この発明の目的は、自律航法用センサの方位計測の誤差修正を適宜行って、自律航法機能により比較的に正確な位置情報を取得することのできる測位装置、測位方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記位置算出手段は、前記移動計測手段の計測結果から前記誤差算出手段により求められた計測誤差を除去する補正処理を行って、各地点の位置情報を算出することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記誤差算出手段により求められた移動方向の計測誤差に基づいて、前記位置算出手段により過去に算出された位置情報を補正する位置情報補正手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向に基づいて、前記移動計測手段の移動方向の計測に対する較正処理を行う方位計測較正手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とを用いて、移動経路上の位置情報を求める測位方法において、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出ステップと、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出ステップと、
前記移動方向算出ステップにより求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出ステップと、
を含んでいることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とから測定結果をそれぞれ入力して、移動経路上の位置情報を求めるコンピュータに、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出機能と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出機能と、
前記移動方向算出機能により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出機能と、
を実現させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に従うと、測位手段による連続的な位置測定によって移動方向が求められ、これと移動計測手段により計測された移動方向とが比較されて、当該移動計測手段の移動方向に関する計測誤差が求められる。従って、移動方向の計測誤差のほかに移動量の計測にも誤差が生じる場合であっても、この移動量の計測誤差が移動方向の計測誤差を求める際に影響を与えない。それゆえ、正確に移動方向の計測誤差を求めることができ、この計測誤差を適宜補正してより正確な位置情報を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態であるナビゲーション装置の全体を示すブロック図である。
【図２】方位補正が行われた移動軌跡と方位補正が行われていない移動軌跡とを比較する説明図である。
【図３】未補正の位置データに対する方位補正処理の内容を示す説明図である。
【図４】ＣＰＵにより実行される移動測位処理の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態である測位装置としてのナビゲーション装置１の全体を示すブロック図である。
【００１９】
この実施の形態のナビゲーション装置１は、移動中に測位処理を行って移動経路上の各地点の位置データを取得していく装置である。このナビゲーション装置１は、図１に示すように、装置の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、ＣＰＵ１０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ１１と、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ１２と、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からの送信データを受信するためのＧＰＳ受信アンテナ１３およびＧＰＳ受信部１４と、自律航法用センサである３軸地磁気センサ１５および３軸加速度センサ１６と、各種の情報表示や画像表示を行う表示部１８と、各部に動作電圧を供給する電源１９と、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づいて自律航法の測位演算を行う自律航法制御処理部２０と、３軸地磁気センサ１５の計測誤差の補正処理を行う自律航法誤差補正処理部２１等を備えている。
【００２０】
ＧＰＳ受信部１４は、ＣＰＵ１０からの動作指令に基づいて、ＧＰＳ受信アンテナ１３を介して受信される信号の復調処理を行って、ＧＰＳ衛星の各種送信データをＣＰＵ１０に送る。ＣＰＵ１０は、このＧＰＳ衛星の送信データに基づいて所定の測位演算を行うことで、現在位置を表わす位置データを取得することができる。
【００２１】
３軸地磁気センサ１５は地磁気の方向を検出するセンサであり、３軸加速度センサ１６は３軸方向の加速度をそれぞれ検出するセンサである。
【００２２】
自律航法制御処理部２０は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するためのものであり、所定のサンプリング周期で３軸地磁気センサ１５と３軸加速度センサ１６の計測データをＣＰＵ１０を介して入力し、これらの計測データからナビゲーション装置１の移動方向と移動量とを算出していく。さらに、ＣＰＵ１０から供給される基準位置の位置データに、上記算出された移動方向および移動量からなるベクトルデータを積算していくことで、現在位置の位置データを求めてＣＰＵ１０に供給する。
【００２３】
自律航法誤差補正処理部２１は、ＣＰＵ１０の演算処理を補助するためのものであり、ＣＰＵ１０から３軸地磁気センサ１５の計測誤差の情報が設定されることで、この計測誤差の情報に基づいて３軸地磁気センサ１５から出力される計測データの補正を行うものである。自律航法誤差補正処理部２１は、３軸地磁気センサ１５と自律航法制御処理部２０との間に介在して、ＣＰＵ１０を介して３軸地磁気センサ１５の計測データを受けると、これを補正して補正後の計測データをＣＰＵ１０を介して自律航法制御処理部２０に送るように構成されている。
【００２４】
ＲＯＭ１２には、ＧＰＳを利用した位置測定と自律航法機能による位置測定とを併用して移動経路上の各地点の位置データを取得していく移動測位処理のプログラムが格納されている。このプログラムは、ＲＯＭ１２に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してＣＰＵ１０が読み取り可能な、例えば、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムをキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線を介してナビゲーション装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。
【００２５】
次に、上記構成のナビゲーション装置１において実行される移動測位処理について説明する。以下、ＧＰＳ衛星の送信データに基づく測位のことをＧＰＳ測位、自律航法機能による位置測定のことを自律航法測位と呼ぶ。
【００２６】
図２には、移動測位処理で方位補正が行われた移動軌跡Ｔ１と方位補正が行われていない移動軌跡Ｔ２とを比較する説明図を示す。
【００２７】
移動測位処理においては、ＧＰＳ測位が一定時間ごとに行われる一方、ＧＰＳ測位された地点を基準地点として自律航法測位が連続的に行われることで、移動経路上の各地点の位置データがナビゲーション装置１に取得されていく。図２には、ユーザが基準地点Ａから基準地点Ｃまでナビゲーション装置１を携帯して道なりに進行して得られた一連の位置データの軌跡Ｔ１を示している。この例では、基準地点Ａ，ＢでＧＰＳ測位が行われ、続いて、自律航法測位が連続的に行われて一連の位置データが取得されている。そして、自律航法測位が一定時間行われた後、基準地点Ｃにおいて再びＧＰＳ測位が行われている。
【００２８】
この実施形態のナビゲーション装置１において、上記のＧＰＳ測位の際には、連続的に複数地点のＧＰＳ測位が行われ、このＧＰＳ測位により得られた連続的な複数地点の測位データから移動方向が算出される。図２の例では、基準地点Ａ，Ｂの２つの地点でＧＰＳ測位が行われて、この２地点を結ぶ移動方向ａ１が算出されている。
【００２９】
さらに、このＧＰＳ測位の際には、ＧＰＳ測位と並行して、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づく移動方向ａ２についても計測される。この移動方向ａ２には、例えば３軸地磁気センサ１５の測定誤差が含まれている。そして、これら２つの移動方向ａ１，ａ２のズレが算出されて、方位計測の誤差θ１が求められる。
【００３０】
自律航法測位の際には、ナビゲーション装置１において３軸地磁気センサ１５の計測データに対して上記の計測誤差θ１を除去するような補正処理が行われる。そして、補正処理された３軸地磁気センサ１５の計測データと、３軸加速度センサ１６の計測データに基づいて移動量と移動方向の算出が行われる。それにより、図２の軌跡Ｔ１に示すように、移動方向の誤差が補正された正確な位置データが求められる。補正処理を行わなかった場合には、図２の軌跡Ｔ２に示すように、移動方向の誤差が移動に伴って蓄積されて、求められる位置データが実際の地点から大きくずれてしまう。
【００３１】
ナビゲーション装置１を携帯した移動が継続される場合には、上記の一定時間ごとのＧＰＳ測位と、連続的な自律航法測位とが繰り返し行われ、さらに、ＧＰＳ測位の際には連続的なＧＰＳ測位により３軸地磁気センサ１５の計測誤差が求められて、続く自律航法測位においてこの計測誤差を除去するように補正処理が行われる。このような移動測位処理によって、移動経路上の各地点の正確な位置データが継続して求められていく。
【００３２】
なお、移動測位処理においては、移動開始の時点においてＧＰＳ衛星の電波が届いていないなど、ＧＰＳ測位が行えない場合がある。このような場合、移動開始からＧＰＳ衛星の電波が受信できる地点に移動するまでは、自律航法測位によって方位計測の誤差補正を行わずに移動経路上の各地点の位置データを算出していく。そして、ＧＰＳ測位が可能になった時点で、上述のように連続的なＧＰＳ測位を行って方位計測の誤差を求めるようになっている。
【００３３】
さらに、方位計測の誤差を求めた段階で、その前段に誤差補正を行わずに自律航法測位によって一連の位置データが求められている場合には、これら一連の位置データに対して、事後的な方位補正処理が行われるようになっている。
【００３４】
図３には、移動測位処理において過去に取得された未補正の位置データに対する方位補正処理の内容を表わした説明図を示す。
【００３５】
図３の例は、ユーザが基準地点Ｅから基準地点Ｇまでナビゲーション装置１を携帯して道なりに進行した場合を示している。基準地点Ｅで一地点でのＧＰＳ測位あるいは移動開始地点のデータ入力等によって位置データが与えられ、その後、基準地点Ｅから基準地点Ｆに移動するまではＧＰＳ測位ができずに自律航法測位によって一連の位置データが取得されている例である。この一連の位置データを地図上に示したものが軌跡Ｔ３である。さらに、図３の例では、基準地点Ｆ，Ｇにおいて連続的なＧＰＳ測位が行われて、３軸地磁気センサ１５の計測誤差が求められている。
【００３６】
事後的な方位補正処理における３軸地磁気センサ１５の計測誤差の求め方は、上述した方法と同様である。ＧＰＳ測位により連続的な２つの基準地点Ｇ，Ｆの位置データを算出し、この２地点を結ぶ移動方向ａ３を求める。また、このＧＰＳ測位と並行して、自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づいて移動方向ａ４を計測する。そして、これらＧＰＳ測位に基づく移動方向ａ３と、自律航法用センサの計測データに基づく移動方向ａ４とのズレを、方位計測の誤差θ２として求める。
【００３７】
未補正の位置データに対する事後的な方位補正処理は、次のように行われる。すなわち、軌跡Ｔ３の任意の地点Ｘ１について説明すれば、地点Ｘ１の位置データを、ＧＰＳ測位により位置データが求められている基準地点Ｅを中心として、方位計測の誤差θ２だけ回転移動させた位置データ、すなわち、地点Ｘ２の位置データに補正する。このような補正を、自律航法測位によって得られた基準地点Ｅから地点Ｈまでの位置データの全てに対して行う。このような補正処理により、移動方向の誤差が修正されて実際の移動経路に近い軌跡Ｔ４の位置データを得ることができる。
【００３８】
なお、図３の例では、移動経路の始端である基準地点Ｅを中心とした回転により位置データを補正しているが、ＧＰＳ測位により位置データが求められている他の地点（例えば基準地点Ｇ或いは基準地点Ｆ）を中心とした回転により位置データを補正することもできる。例えば、基準地点Ｇを中心とした回転により位置データを補正する場合には、先ず、軌跡Ｔ３の終端地点Ｈが基準地点Ｇと重なるように軌跡Ｔ３の位置データを全てへ平行移動させ、その後、軌跡Ｔ３を基準地点Ｇを中心に誤差θ２だけ回転させるように位置データを補正する。このような補正処理によっても、移動方向の誤差が修正された実際の移動経路に近い軌跡Ｔ４の位置データを得ることができる。
【００３９】
図４には、ＣＰＵ１０により実行される移動測位処理のフローチャートを示す。次に、このフローチャートに基づき上記の移動測位処理を詳細に説明する。
【００４０】
移動測位処理は、例えばナビゲーション装置１が電源オンされることで開始される。或いは、図示略の操作部によって始動操作が行われた場合に開始されるようにしても良い。
【００４１】
移動測位処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０はＧＰＳ受信部１４にコマンドを発行してＧＰＳ衛星からの送信データの受信処理を行わせる（ステップＳ１）。そして、ＧＰＳの電波があるか否か判別して（ステップＳ２）、電波があれば、ＲＡＭ１１の所定領域に第２基準地点の測位データが記憶されているか確認する（ステップＳ３）。さらに、第２基準地点の測位データがなければ、ＲＡＭ１１の所定領域に第１基準地点の測位データが記憶されているか確認する（ステップＳ４）。第１基準地点の測位データおよび第２基準地点の測位データとは、ＧＰＳ測位によって移動方向を求めるために連続的な２つの地点についてＧＰＳ測位により求められる位置データである。
【００４２】
ステップＳ２，Ｓ３の判別処理の結果、両方の測位データがなければステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ１で受信したＧＰＳ衛星の送信データに基づきＧＰＳ測位演算を行って現在位置を表わす位置データを算出する（ステップＳ５）。そして、この位置データを第１基準地点の測位データとしてＲＡＭ１１に記憶する（ステップＳ６）。そして、再び、ステップＳ１に戻る。
【００４３】
一方、ステップＳ２，Ｓ３の判別処理の結果、第２基準地点の測位データが無くて、第１基準地点の測位データがあれば、ステップＳ７に移行する。そして。ステップＳ１で受信したＧＰＳ衛星の送信データに基づきＧＰＳ測位演算を行って現在位置を表わす位置データを算出する（ステップＳ７）。そして、第１基準地点と現在地点が同じ位置か（例えば、測定誤差以上離れているか）否かを判別し（ステップＳ８）、同じ位置でないと判別されれば、算出した位置情報を第２基準地点の測位データとしてＲＡＭ１１に記憶する（ステップＳ９）。一方、同じ位置であると判別されればステップＳ１に戻る。
【００４４】
ステップＳ９で第２基準地点の測位データが記憶されたら、続いて、ＣＰＵ１０は自律航法制御処理部２０に演算処理を実行させて移動方向の計測データを取得する（ステップＳ１０）。３軸地磁気センサ１５と３軸加速度センサ１６の計測データは所定のサンプリング周期で自律航法制御処理部２０に送られているので、ステップＳ１０で取得される移動方向の計測データは、ナビゲーション装置１が第１基準地点から第２基準地点へ移動したときの計測データとなる。
【００４５】
自律航法制御処理部２０から移動方向の計測データを取得したら、ＣＰＵ１０は、第１基準地点と第２基準地点の測位データから第１基準地点から第２基準地点までの移動方向を求め、自律航法により求められた移動方向とのズレを算出する。そして、この方向のズレから３軸地磁気センサ１５の計測誤差を計算して、算出された計測誤差を自律航法誤差補正処理部２１に設定する（ステップＳ１１：誤差算出手段）。続いて、一定時間ごとにＧＰＳ測位を行うためにタイマーをリセットする（ステップＳ１２）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１０は、移動開始時に連続的なＧＰＳ測位が行えなかった場合など、方位補正が行われないまま自動航法測位によって算出された未補正の位置データがＲＡＭ１１等に格納されていないか確認する（ステップＳ１３）。そして、未補正の位置データがなければ、このままステップＳ１に戻る。
【００４７】
一方、未補正の位置データがあれば、図３で説明したように、ＣＰＵ１０は、未補正の位置データに対して移動方向の誤差を除去する方位補正処理を行って（ステップＳ１４：位置情報補正手段）、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
ステップＳ２の判別処理でＧＰＳの電波がないと判別されるか、或いは、第１と第２の基準地点の測位データが記憶されていて、ステップＳ３の判別処理で“ＹＥＳ”側に分岐した場合には、自律航法測位を行うためにステップＳ１５へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１５に移行すると、ＣＰＵ１０は、先ず、自律航法制御処理部２０に３軸地磁気センサ１５の計測データを送って方位計測処理を行わせ（ステップＳ１５）、次いで、自律航法誤差補正処理部２１により方位計測の補正処理を行わせる（ステップＳ１６）。そして、自律航法制御処理部２０に３軸加速度センサ１６の計測データと補正後の方位計測データを送って移動方向および移動距離の計測処理を行わせる（ステップＳ１７）。さらに、この計測された移動方向および移動距離からなるベクトルデータを前段の位置データに加算して、現在位置の位置データを確定する（ステップＳ１８）。確定された位置データは、ＲＡＭ１１や図示略の記憶装置に順番に格納される。
【００５０】
位置データを確定したら、ステップＳ１２で開始したタイマーカウントが一定時間を超えているか判別し（ステップＳ１９）、超えていなければそのままステップＳ１に戻るが、超えていれば、再び、ＧＰＳ測位を連続して行うためにＲＡＭ１１の所定領域に記憶されている第１および第２の基準地点の測位データをクリアして（ステップＳ２０）、ステップＳ１に戻る。
【００５１】
このような移動測位処理によれば、タイマーにより一定時間のカウントが行われるごとに、ステップＳ５，Ｓ６の処理やステップＳ７〜Ｓ１２の処理が行われて、ＧＰＳ測位により連続的な２地点（第１基準地点と第２基準地点）の測位データが取得され、これらの測位データから３軸地磁気センサ１５の測定誤差が求められる。
【００５２】
そして、タイマーにより一定時間のカウントがなされるまでの期間、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理が繰り返されて、移動方向の計測誤差が補正されつつ、自律航法測位が継続的に行われて移動経路上の各地点の位置データが取得されるようになっている。
【００５３】
以上のように、この実施形態のナビゲーション装置１、その測位方法、ならびに、移動測位処理のプログラムによれば、ＧＰＳ測位を連続的に複数の地点で行うことで移動方向を求めるとともに、ほぼ同時に自律航法用センサ（１５，１６）の計測データに基づく移動方向を算出して、両者を比較することで、自律航法用センサ（１５，１６）の方位の計測誤差が求められるようになっている。従って、自律航法制御処理部２０により算出される移動量のデータに誤差が生じる場合でも、この移動量の誤差が方位計測の誤差を求める際に影響を及ぼすことがなく、正確に方位計測の誤差を求めることができる。
【００５４】
さらに、自律航法測位を行う際には、３軸地磁気センサ１５の計測データに対して、上記求められた計測誤差を除去するように補正処理がなされ、補正された計測データに基づいて相対的な移動方向と移動量の算出が行われる。そのため、移動方向の誤差が修正された正確な位置データを取得していくことができる。
【００５５】
また、方位計測の誤差を求める前に、未補正の位置データが取得されている場合には、事後的な補正処理により、移動方向の誤差が修正された正確な位置データに補正することも可能になっている。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、自律航法測位の演算や計測データの補正処理を、自律航法制御処理部２０や自律航法誤差補正処理部２１により実行させる例を示したが、これらの演算をＣＰＵ１０のソフトウェア処理により実現するようにしても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、測位手段として、ＧＰＳを利用して測位を行う構成を例示したが、例えば、携帯電話の基地局との通信により測位を行う構成や、位置情報を外部から入力することで測位情報を得る構成など、その他の種々の構成を適用することができる。また、相対的な位置変動の計測を行う移動計測手段として、３軸地磁気センサ、３軸加速度センサを例示したが、二次元方向の位置データのみを取得できれば良く、装置の天地の向きが一定となるものであれば、２軸の方位センサや２軸の加速度センサを用いることもできる。
【００５８】
また、方位計測を行う手段として、相対角度を検出するジャイロスコープなどを用いることもできる。この場合、ＧＰＳ測位により求められた移動方向を、基準方位として設定する較正処理を行う方位計測較正手段をナビゲーション装置１に設け、その後の角度変化の計測をジャイロスコープにより行って、各地点での移動方向を求めていくようにしても良い。このように構成しても、自律航法センサによる移動量に関する計測誤差があっても、この計測誤差に影響を受けることなく、移動方向の計測を正確に行うことが可能となる。
【００５９】
また、方位計測を行う手段として地磁気センサを用いた場合でも、地磁気センサにより絶対的な地磁気の方向を検出するのではなく、時間経過に伴う相対的な方向変化を計測する構成を適用してもよい。この場合でも、ＧＰＳ測位により求められた移動方向を、基準方位として設定する較正処理を行う方位計測較正手段をナビゲーション装置１に設け、その後の方位変化の計測を地磁気センサにより行って、各地点での移動方向を求めていくようにしても良い。このように構成しても、自律航法センサによる移動量に関する計測誤差があっても、この計測誤差に影響を受けることなく、移動方向の計測を正確に行うことが可能となる。
【００６０】
また、上記実施形態では、ＧＰＳ測位により連続的な２地点の測位を行って移動方向を算出しているが、３地点や４地点など連続的な複数地点の測位を行って移動方向を算出するようにしても良い。この場合、連続的な複数地点の測位により直線的な移動が行われていないと判断した場合には、移動方向の算出を中止したり、或いは、連続的な複数地点の測位データから、直線的な移動が行われている地点の測位データのみ抽出して、これらから移動方向の算出を行うようにしても良い。
【００６１】
また、上記実施形態では、ポータブルのナビゲーション装置１に本発明を適用した例を示したが、移動体に据付型の測位装置に本発明を適用することもできる。その他、実施形態で具体的に示した細部等は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ナビゲーション装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１２ ＲＯＭ
１３ ＧＰＳ受信アンテナ
１４ ＧＰＳ受信部
１５ ３軸地磁気センサ
１６ ３軸加速度センサ
１８ 表示部
２０ 自律航法制御処理部
２１ 自律航法誤差補正処理部
Ａ，Ｂ 連続的な基準地点
Ｇ，Ｆ 連続的な基準地点
θ１，θ２ 方位計測誤差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記位置算出手段は、
前記位置算出手段は、前記移動計測手段の計測結果から前記誤差算出手段により求められた計測誤差を除去する補正処理を行って、各地点の位置情報を算出することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
前記誤差算出手段により求められた移動方向の計測誤差に基づいて、前記位置算出手段により過去に算出された位置情報を補正する位置情報補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項４】
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向に基づいて、前記移動計測手段の移動方向の計測に対する較正処理を行う方位計測較正手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置。
【請求項５】
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とを用いて、移動経路上の位置情報を求める測位方法において、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出ステップと、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出ステップと、
前記移動方向算出ステップにより求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出ステップと、
を含んでいることを特徴とする測位方法。
【請求項６】
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とから測定結果をそれぞれ入力して、移動経路上の位置情報を求めるコンピュータに、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出機能と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出機能と、
前記移動方向算出機能により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出機能と、
を実現させるプログラム。
【請求項１】
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記位置算出手段は、
前記位置算出手段は、前記移動計測手段の計測結果から前記誤差算出手段により求められた計測誤差を除去する補正処理を行って、各地点の位置情報を算出することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
前記誤差算出手段により求められた移動方向の計測誤差に基づいて、前記位置算出手段により過去に算出された位置情報を補正する位置情報補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項４】
現在位置を測定可能な測位手段と、
相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段と、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出手段と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出手段と、
前記移動方向算出手段により求められた移動方向に基づいて、前記移動計測手段の移動方向の計測に対する較正処理を行う方位計測較正手段と、
を備えていることを特徴とする測位装置。
【請求項５】
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とを用いて、移動経路上の位置情報を求める測位方法において、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出ステップと、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出ステップと、
前記移動方向算出ステップにより求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出ステップと、
を含んでいることを特徴とする測位方法。
【請求項６】
現在位置を測定可能な測位手段と、相対的な移動量の計測と移動方向の計測とを行う移動計測手段とから測定結果をそれぞれ入力して、移動経路上の位置情報を求めるコンピュータに、
基準地点の位置情報に前記移動計測手段の計測結果に基づく変位情報を積算することで移動経路上の各地点の位置情報を算出する位置算出機能と、
移動中、任意のタイミングで、前記測位手段により現在位置の測定を連続的に行わせるとともに、当該測定により得られた複数の位置情報に基づいて移動方向を求める移動方向算出機能と、
前記移動方向算出機能により求められた移動方向と、前記移動計測手段により計測される移動方向とを比較して、当該移動計測手段の移動方向の計測誤差を求める誤差算出機能と、
を実現させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７７３６（Ｐ２０１１−７７３６Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３７９５（Ｐ２００９−１５３７９５）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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