移動位置検出装置

【課題】ジャイロセンサや加速度センサを用いることなく、安価且つ小型な装置で実際の方位に近い補間位置を特定することができる移動位置検出装置を提供する。
【解決手段】GPS測位位置を一定周期(T)毎に特定するGPS装置11と、車速パルス発生装置12と、前回のGPS測位位置を特定してから新たなGPS測位位置を特定するまでの一定周期(T)中における単位時間(Δt)毎の移動距離を求めて補間位置を特定する計算装置13と、を備え、計算装置13は、単位時間(Δt)毎に特定した補間位置のうち一定周期(T)よりも短い直近の過去一定時間(ΔT)でのGPS測位位置を含む複数の補間位置から平均補間位置を特定し、前回の平均補間位置から最新の平均補間位置への方位を前回の補間位置から最新の補間位置への推定方位とすると共に、その推定方位と前回の単位時間(Δt)での移動距離とを用いて最新の補間位置を特定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体に搭載され、その移動体の移動位置等を検知するための移動位置検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、移動体に搭載され、その移動体の移動位置等を検知するための移動位置検出装置としては、車両用のナビゲーションシステムが周知である。
【0003】
また、このナビゲーションシステムにあっては、GPS衛星から電波(以下、単に「GPS電波」と称する)を受信して緯度経度を特定することで移動体の現在位置を求めると共に、ジャイロセンサや加速度センサを用いることによってGPS電波を受信し難いトンネル等での移動体の現在位置に対する位置補正を行っている。
【0004】
しかしながら、このようなナビゲーションシステムにあっては、移動体の現在位置をモニタ表示した地図上に展開するため、膨大な地図情報を必要とするうえ、ジャイロセンサや加速度センサを搭載する必要があることと相俟って、自動二輪車等の小型車両への搭載は困難であるという問題が生じていた。
【0005】
また、このようなナビゲーションシステムでは、その位置情報等を利用して、自車と他車とで現在位置と進行方向とを相互に通信することで衝突予防安全運転支援を行うASV(Advansed Safety Vehicle)等の衝突予防安全装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−058096号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、GPS電波を受信して緯度経度を特定することで移動体の現在位置を求める測位(以下、単に「GPSによる測位」と称する)は、一定周期(T)として1秒又は1秒を超える間隔で得られるが、ASV等の衝突予防安全装置に用いる場合には、1秒又は1秒を超える間隔では十分なサービスが提供されないという問題があった。
【0008】
また、上述した一定周期(T)の間やGPS電波の受信状態が悪い場合等のように、GPSによる測位で現在位置を補正・補間する場合、車速パルスセンサ・ジャイロセンサ・加速度センサ等の複数のセンサを設置して自立航行を行う必要があるばかりでなく、電子地図情報を用いたマッチング処理を行うための電子地図データを保存する大容量メモリが必要となり、全体的に装置の価格高騰や大型化の要因となってしまうという問題が生じていた。
【0009】
また、ジャイロセンサや加速度センサを用いて自立航行を行う場合、特に自動二輪車等にあっては、バンク角をつけてカーブ走行等を行うため、ジヤイロセンサや加速度センサを水平に設置することを前提とした四輪車と同様の補正方法では適正な航路が求められないという問題があった。
【0010】
さらに、ジャイロセンサや加速度センサを用いず、GPSによる測位で得られた過去2点の現在位置(情報=緯度経度)を結ぶことで走行軌跡とし、その走行軌跡をそのまま直線的に延長することで現在走行中の方位と仮定し、その方位と車速パルスセンサで得られた車速パルスとから現在位置を補間しようとすると、カーブ走行時であっても、特定した補間位置は外側へと膨らむように誤差が発生してしまうという問題が生じていた。
【0011】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ジャイロセンサや加速度センサを用いることなく、安価且つ小型な装置で実際の方位に近い補間位置を特定することができる移動位置検出装置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】
【0012】
本発明の移動位置検出装置は、移動体に搭載されてその移動位置を検知するための移動位置検出装置であって、GPS衛星から電波を受信して緯度経度を特定することで装置本体の現在位置を示すGPS測位位置を一定周期(T)毎に特定するGPS位置測位手段と、移動体の移動距離を検出する移動距離検出段と、前記GPS位置測位手段により前回のGPS測位位置を特定してから新たなGPS測位位置を特定するまでの一定周期(T)中における単位時間(Δt)毎の移動距離を求めて装置本体の位置を示す補間位置を特定する補間位置特定手段と、を備え、該補間位置特定手段は、単位時間(Δt)毎に特定した補間位置のうち一定周期(T)よりも短い直近の過去一定時間(ΔT)でのGPS測位位置を含む複数の補間位置から平均補間位置を特定し、前回の平均補間位置から最新の平均補間位置への方位を前回の補間位置から最新の補間位置への推定方位とすると共に、その推定方位と前回の補間位置から単位時間(Δt)経過後の移動距離とを用いて最新の補間位置を特定する。
【0013】
本発明の移動位置検出装置によれば、ジャイロセンサや加速度センサを用いることなく、安価且つ小型な装置で実際の方位に近い補間位置を特定することができる。
【0014】
請求項2に記載の移動位置検出装置は、前記補間位置特定手段の平均補間位置特定における過去一定時間(ΔT)の設定時間とGPS測位位置の一定周期(T)とは、ΔT/T=0.7〜0.8の関係であることを特徴とする。
【0015】
請求項2に記載の移動位置検出装置によれば、直線走行時とカーブ走行時の全体を通じて安定した補間位置を特定することができる。
【0016】
請求項3に記載の移動位置検出装置は、直進移動状態か旋廻移動状態かを判別する移動状態判別手段を備え、直進移動時と旋回移動時とで前記平均補間位置特定における過去一定時間(ΔT)の設定時間を変更して平均補間位置を特定することを特微とする。
【0017】
請求項3に記載の移動位置検出装置によれば、直線走行時とカーブ走行時とで異なった過去一定時間(ΔT)を設定し、走行状態に応じて安定した補間位置を特定することができる。
【0018】
請求項4に記載の移動位置検出装置は、前記移動状態判別手段は、少なくとも長短2種類以上の過去一定時間(ΔT)の単位時間(Δta),(Δtb)を用いて長短2種類以上の補間位置を特定し、これら複数の補間位置の内で新たなGPS測位位置に対して最も誤差の少ない単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を選出して移動状態を判別すると共に、移動状態の判別は数回のGPS測位位置の一定周期(T)毎に実施し、次回の移動状態判別時期まで選出した単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を用いて補間位置を特定することを特徴とする。
【0019】
請求項4に記載の移動位置検出装置によれば、直線走行時とカーブ走行時との2種類の過去一定時間(ΔT)の単位時間(Δta),(Δtb)を用いることにより、より一層走行状態に応じて安定した補間位置を特定することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明の移動位置検出装置は、ジャイロセンサや加速度センサを用いることなく、安価且つ小型な装置で実際の方位に近い補間位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態に係る移動位置検出装置の説明図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る移動位置検出装置を利用した補間位置特定原理の説明図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る移動位置検出装置を利用した補間位置と従来の補間位置の各誤差を比較する説明図で、(A)は全体の説明図、(B)は(A)の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る移動位置検出装置の過去一定時間(ΔT)を変えた場合を比較する説明図で、(A)は全体の説明図、(B)は(A)の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
次に、本発明の一実施形態にかかる移動位置検出装置の実施例について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の移動位置検出装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、GPS衛星から受信した電波を利用して緯度経度を算出して位置を特定することから、算出されたデータそのものが実質的な位置となる。従って、以下の説明においては、特に指定しない限りは、便宜上、データ=位置及び算出=特定として説明する。
【0023】
図1は一実施形態に係る移動位置検出装置の説明図、本発明の一実施形態の移動位置検出装置を利用した補間位置特定原理の説明図である
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る移動位置検出装置10は、図示しない自動二輪車等の移動体に搭載されてその移動位置(現在位置)を検知するもので、図示しないGPS衛星から電波を受信して移動体としての移動位置検出装置10の現在位置をGPS測位位置として一定周期(T)毎に特定するGPS位置測位手段としてのGPS装置11と、移動体の移動距離を検出するための移動距離検出段としての車速パルス発生装置12と、GPS装置11により前回のGPS測位位置を特定してから新たなGPS測位位置を特定するまでの一定周期(T)中における単位時間(Δt)毎の移動距離を求めて移動位置検出装置10の補間位置を特定する補間位置特定手段としての計算装置13と、位置特定タイミングを計るためのタイマ14と、特定した各位置等を記憶するRAM等のメモリ15と、を備えている。
【0024】
尚、GPS装置11及び車速パルス発生装置12とは、公知のものが用いられているため、以下の説明においては、計算手段13について説明する。また、本発明の移動位置検出装置10は、カーナビゲーションシステムにおける地図データ・ジャイロセンサ・加速度センサは必要としないため、これらは搭載されていないものとして説明する。従って、本発明の移動位置検出装置10は、車体に装備する新たな装置としては、距離計用として車速パルス発生装置12は標準装備されていることから、上述したGPS装置11と計算装置13のみとなる。尚、本発明の移動位置検出装置10をASV等の衝突予防安全装置に用いる場合には、別途のブザー・ランプ・バイブレータ等の報知手段や減速機構等の公知の機器が必要となる。
【0025】
計算装置13は、GPS装置11によってGPS測位位置を特定してから単位時間(Δt)毎に、車速パルス発生装置12から出力されたパルス信号によって補間位置を特定する。
【0026】
そのうえで、先ず、計算装置13は、GPS装置11によってGPS測位位置を特定する毎、及び、補間位置を特定する毎に、その特定時から遡った過去一定時間(ΔT)での各位置を利用して平均補間位置を特定する。
【0027】
さらに、計算装置13は、前回の平均補間位置から最新の平均補間位置への方位を前回の補間位置から最新の補間位置への推定方位とし、その推定方位と前回の補間位置から単位時間(Δt)経過後の移動距離とを用いて最新の補間位置を特定する。
【0028】
この際、計算装置13は、平均補間位置を特定する際の過去一定時間(ΔT)の設定時間とGPS測位位置の一定周期(T)とは、ΔT≦Tの関係であるが、過去一定時間(ΔT)に関しては、単位時間(Δt)毎の補間位置の特定回数(例えば、過去3回)に置き換えても良い。
【0029】
また、計算装置13は、平均補間位置を特定する際における過去一定時間(ΔT)の設定時間とGPS測位位置の一定周期(T)とは、ΔT/T=0.7〜0.8とするのが好ましい。
【0030】
さらに、計算装置13は、直進移動状態か旋廻移動状態かを判別する移動状態判別手段を兼ねており、直進移動時と旋回移動時とで平均補間位置特定における過去一定時間(ΔT)の設定時間を変更して平均補間位置を特定しても良い。
【0031】
この際、計算装置13は、過去一定時間(ΔT)に対応する少なくとも長短2種類以上の単位時間(Δta)及び単位時間(Δtb)を用いて長短2種類以上の補間位置を特定し、これら複数の補間位置の内で新たなGPS測位位置に対して最も誤差の少ない単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を選出して移動状態を判別すると共に、移動状態の判別は数回のGPS測位位置の一定周期(T)毎に実施し、次回の移動状態判別時期まで選出した単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を用いて補間位置を特定しても良い。
【0032】
以下、本発明の移動位置検出装置10における具体的な機能を、図2に基づいて説明する。
【0033】
尚、以下の説明においては、
一定周期(T)=1秒
単位時間(Δt)=0.25秒
過去一定時間(ΔT)=0.75秒
として説明する。
【0034】
図2において、P1とP5とはGPS装置11で特定したGPS測位位置(緯度・経度)、P2〜P4及びP6は特定済みの補間位置(緯度・経度)、A2〜A5は平均補間位置(緯度・経度)、D及びD’は方位である。
【0035】
また、P1とP5とを結ぶ実線はGPS測位位置間を結んだGPS測位位置基準の走行軌跡、P1の手前から延びる二点鎖線はGPS測位位置P1を特定する前のGPS測位位置の位置とGPS測位位置P1との過去2点間におけるGPS測位位置基準の走行軌跡を直線的に延長した従来方式(直線方式)の方位線、P5から延びる一点鎖線は現在の走行軌跡を示す。
【0036】
このような条件において、補間位置P6を特定した後、新たな補間位置P7を特定(予測)する場合、即ち、補間位置P6と補間位置P7とに相当する各補間位置間(実際にはその区間に相当する一点鎖線上付近)を走行している場合、先ず、計算装置13は、既に特定した補間位置として、メモリ15に格納した過去一定時間(ΔT)内(過去3回分)の各位置P4,P5,P6を用い、各位置P4,P5,P6の緯度・経度同士を加算した後に、加算した各位置P4,P5,P6の回数(3回)で除算して平均補間位置A5を特定する。
【0037】
次に、計算装置13は、既に特定済みの平均補間位置A4から最新の平均補間位置A5に向う方向を実際に走行した方位Dとし、その方位Dを、補間位置P6から補間位置P7に向う推定方位D'とする。
【0038】
さらに、計算装置13は、前回の補間位置P6から最新の補間位置P7までの移動距離S、即ち、前回の補間位置P6から単位時間(Δt)経過後の移動距離Sを、車速パルス発生装置12によって算出する。
【0039】
そして、計算装置13は、これら推定方位D'と移動距離Sとを用いて、最新の補間位置P7を特定する。
【0040】
ところで、自動二輪車には、速度計用の公知の速度センサと、車体傾き検出用の公知のヨーレートセンサとが位置情報検出用とは別に搭載されている。従って、例えば、速度センサを用いて推定移動距を特定しても良い。また、ヨーレートセンサを用いて車体の傾きを検出することによって、直進移動か旋回移動かを判別し、直進移動時での過去一定時間(ΔT)よりも旋回移動時での過去一定時間(ΔT)の設定時間を短く(回数を少なく)変更することにより、平均補間位置の特定をより厳密な値としても良い。
【0041】
図3及び図4は、サーキット場等の周回可能なテストコースにおいて自動二輪車を走行させ、その補間位置を各GPS測位位置受信ポイントを結んだ線上に重畳してプロットしたもので、図3は本発明の一実施形態の移動位置検出装置を利用した補間位置と従来の補間位置の各誤差を比較する説明図で、図3(A)は全体の説明図、図3(B)は図3(A)の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。また、図4は本発明の一実施形態の移動位置検出装置の過去一定時間(ΔT)を変えた場合を比較する説明図で、図4(A)は全体の説明図、図4(B)は図4(A)の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【0042】
尚、図3においては、
一定周期(T)=1秒
単位時間(Δt)=0.10秒
過去一定時間(ΔT)=0.80秒
でプロットしたものである。また、図4においては、
一定周期(T)=1秒
単位時間(Δt)=0.10秒
で各過去一定時間(ΔT)を0.6秒、0.8秒、1.0秒で特定した平均補間位置を用いて補間位置を特定してプロットしたものである。
【0043】
図3に示すように、本発明の移動位置検出装置10を用いた補間位置と現在位置の推定方位を直線とする従来方式で得た補間位置とは、特に、図3の実線の丸印で囲んだ部分で示すように、カーブ走行時に外側へと膨らんでしまうように発生する誤差が、従来の推定方位を直線的とした計算方式に比べて軽減され、位置精度が改善されていることが判明した。
【0044】
また、図4に示すように、本発明の補間位置を特定するに際し、平均補間位置を求める際のパラメータである過去一定時間(ΔT)を周回単位で変化させたところ、カーブ走行時の誤差軽減効果と直線走行時の安定性が変化するということが判明し、直線走行時とカーブ走行時で過去一定時間(△T)を変更せずに一定のまま走行した場合には、過去一定時間(ΔT)を0.7〜0.8秒とすると、カーブ走行時の誤差軽減と直線走行時の安定性のパランスがとれ、良好な補間結果が得られることが分かった。
【0045】
尚、車速パルス信号等の入力信号から得られる走行速度に応じて過去一定時間(ΔT)を変化させることで同様の補間結果が得られる。
【0046】
また、平均補間位置の特定には、過去一定時間(ΔT)内における補間位置(P)の経過時間に応じて段階的に重み付けを付与した加重平均計算方式を用いても同様の効果を得ることができる。
【0047】
このように、本発明に係る移動位置検出装置10によれば、主要な構成として、GPS装置11、車速バルス発生装置12、計算装置13を用い、GPS測位位置と車速パルスによる平均補間位置を用いた補間位置計算方法とすることにより、搭載の容易さ、専入コスト、軽量化を図ることができるうえ、カーブ走行時の補間位置に発生する誤差を低減することができる。
【0048】
ところで、上記各実施例においては、本発明の移動位置検出装置10をASV等の衝突予防安全装置に用いる場合として説明したが、例えば、カーナビゲーションシステムと併用、特に、自動二輪車用等の小型でジャイロセンサ等を搭載していないナビゲーションシステム等と併用して用いるなど、移動位置検出を行うシステム全般に適用することができることは勿論である。
【符号の説明】
【0049】
10…移動位置検出装置
11…GPS装置(GPS位置測位手段)
12…車速パルス発生装置(移動距離検出段)
13…計算装置(補間位置特定手段・移動状態判別手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体に搭載されてその移動位置を検知するための移動位置検出装置であって、
GPS衛星から電波を受信して緯度経度を特定することで装置本体の現在位置を示すGPS測位位置を一定周期(T)毎に特定するGPS位置測位手段と、移動体の移動距離を検出する移動距離検出段と、前記GPS位置測位手段により前回のGPS測位位置を特定してから新たなGPS測位位置を特定するまでの一定周期(T)中における単位時間(Δt)毎の移動距離を求めて装置本体の位置を示す補間位置を特定する補間位置特定手段と、を備え、
該補間位置特定手段は、単位時間(Δt)毎に特定した補間位置のうち一定周期(T)よりも短い直近の過去一定時間(ΔT)でのGPS測位位置を含む複数の補間位置から平均補間位置を特定し、前回の平均補間位置から最新の平均補間位置への方位を前回の補間位置から最新の補間位置への推定方位とすると共に、その推定方位と前回の補間位置から単位時間(Δt)経過後の移動距離とを用いて最新の補間位置を特定することを特徴とする移動位置検出装置。
【請求項2】
前記補間位置特定手段の平均補間位置特定における過去一定時間(ΔT)の設定時間とGPS測位位置の一定周期(T)とは、ΔT/T=0.7〜0.8の関係であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の移動位置検出装置。
【請求項3】
直進移動状態か旋廻移動状態かを判別する移動状態判別手段を備え、直進移動時と旋回移動時とで前記平均補間位置特定における過去一定時間(ΔT)の設定時間を変更して平均補間位置を特定することを特微とする請求項1又は請求項2に記載の移動位置検出装置。
【請求項4】
前記移動状態判別手段は、少なくとも長短2種類以上の過去一定時間(ΔT)の単位時間(Δta),(Δtb)を用いて長短2種類以上の補間位置を特定し、これら複数の補間位置の内で新たなGPS測位位置に対して最も誤差の少ない単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を選出して移動状態を判別すると共に、移動状態の判別は数回のGPS測位位置の一定周期(T)毎に実施し、次回の移動状態判別時期まで選出した単位時間(Δta)又は単位時間(Δtb)を用いて補間位置を特定することを特徴とする請求項4に記載の移動位置検出装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−223692(P2010−223692A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−69862(P2009−69862)
【出願日】平成21年3月23日(2009.3.23)
【出願人】(000002082)スズキ株式会社 (3,196)
【Fターム(参考)】