移動体用測位装置
【課題】連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出すること。
【解決手段】移動体に搭載される移動体用測位装置であって、複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、移動体用測位装置。
【解決手段】移動体に搭載される移動体用測位装置であって、複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、移動体用測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星電波を用いて移動体の位置や速度を算出する移動体用測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；ＧＰＳ（Global Positioning System）やGalileo、Glonass等を含む）を構成する装置であって、搬送波周波数の変化量に基づいて移動体の速度ベクトルを算出する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
移動体の速度ベクトルは、その向きによって移動体の方位（進行方向）を特定することができ、その積算値を用いて移動体の位置変化を算出することもできる。速度ベクトルの積算値を用いて移動体の位置変化を算出する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、補正後速度ベクトルの前回値と今回値を平均し、平滑化して用いている。また、移動体の位置についても同様に平滑化して用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５０４６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＧＮＳＳにおける速度ベクトルを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルの誤差等に起因し、これを積算した移動体の位置が連続性を失する場合がある。上記特許文献２に記載の装置の如く平滑化処理を行なったとしても、種々の車両制御に用いられる程度の連続性や信頼性を得るのは困難である。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
【０００８】
ここで、「停止状態」とは、単に車速が零である状態であってもよいし、車速が零である状態がある程度の時間経過した状態であってもよい。
【０００９】
この本発明の第１の態様によれば、補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ以降の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００１０】
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてＤＯＰ（Dilution Of Precision）を算出するＤＯＰ算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記ＤＯＰ算出手段により算出されたＤＯＰが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
【００１２】
この本発明の第２の態様によれば、ＤＯＰが変化した、すなわち補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ移行の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００１３】
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１のシステム構成例である。
【図２】第１実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】車両が停止状態である状態で補足衛星が切り替わった場面における、速度ベクトルＶの絶対値の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２のシステム構成例である。
【図５】第２実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れ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】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１７】
＜第１実施例＞
以下、図面を参照し、本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１について説明する。移動体用測位装置１は、ＧＮＳＳに適用される装置である。ＧＮＳＳは、衛星からの信号を用いて移動体に搭載された測位装置が移動体の位置を測位する測位システムであり、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Galileo、Glonass等の衛星を用いた測位システムを含む。以下の説明ではＧＰＳを基本構成として説明するが、本発明は、ＧＰＳに限らずあらゆるＧＮＳＳに広く適用可能である。移動体は、車両、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
【００１８】
なお、以下ではＧＮＳＳの一例として、ＧＰＳに適用されるものとして説明する。また、移動体が車両であるものとする。
【００１９】
ＧＰＳ衛星は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送している。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。なお、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００２０】
［基本構成及び機能］
図１は、本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１のシステム構成例である。移動体用測位装置１は、主要な構成として、ＧＰＳアンテナ１０と、車速センサ２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を有する。
【００２１】
車速センサ２０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピュータからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピュータが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して出力する。
【００２２】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の補助記憶装置４０やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
【００２３】
また、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部３１、速度ベクトル算出部３２と、速度ベクトル積算部３３と、位置演算部３５と、を備える。
【００２４】
なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に複数の機能ブロックを実現する部分が含まれていてもよい。また、車載ナビゲーション装置が通常有する機能である、目的地検索機能や推奨経路生成機能、経路案内機能（ナビゲーション表示機能及び音声案内機能）等については説明を省略する。
【００２５】
測位信号受信部３１は、ＧＰＳアンテナ１０が受信した信号について、内部で発生させたレプリカＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行ない、航法メッセージを取り出す。Ｃ／Ａコード同期の方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、ＤＬＬ（Delay―Locked Loop）を用いて、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法であってよい。
【００２６】
測位信号受信部３１は、ＧＰＳ衛星と車両（正確には移動体用測位装置１）との間の擬似距離ρを算出する。擬似距離ρは、時計誤差（クロックバイアス）や電波伝搬速度変化による誤差を含んでいる。擬似距離ρは、例えば次式（１）により算出される。式中、Ｎは、ＧＰＳ衛星と車両との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコードの位相及び移動体位置測位装置１内部の受信機時計に基づいて算出される。なお、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。
【００２７】
ρ＝Ｎ×３００ …（１）
【００２８】
また、測位信号受信部３１は、衛星信号の搬送波位相を測定する機能を備え、内部で発生させたレプリカキャリアを用いて、ドップラーシフトした受信搬送波のドップラー周波数変化量Δｆを測定する。ドップラー周波数変化量Δｆは、レプリカキャリアの周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆｃ（1575.42ＭＨz）の差分（＝ｆｒ−ｆｃ）として測定される。係る機能は、レプリカキャリアを用いてキャリア相関値を演算して受信キャリアを追尾するＰＬＬ（Phase-Locked Loop）により実現されてよい。
【００２９】
なお、測位信号受信部３１は、電波強度が低い衛星については自動的に除外して観測データを出力する機能等を有してよい。
【００３０】
速度ベクトル算出部３２は、ドップラー周波数変化量ΔｆとＧＰＳ衛星の速度ベクトルＶｉに基づいて、車両の速度ベクトルＶを算出する。具体的には、まずドップラー周波数変化量Δｆに基づいて、ＧＰＳ衛星ｉと車両との間の相対速度ベクトル（Ｖ−Ｖ１）を、例えば次式（２）を用いて算出する。式中、ＧＰＳ衛星ｉの位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）は、後述する位置演算部３５により算出されたものを用いる。一方、車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）については、位置演算部３５により算出されたものを用いてもよいし、速度ベクトル積算部２４により算出されたものを用いてもよい。
【００３１】
Δｆ＝ｆｃ×｛（Ｖ−Ｖ１）・（Ｘｕ−Ｘｉ，Ｙｕ−Ｙｉ，Ｚｕ−Ｚｉ）／√｛（Ｘｕ−Ｘｉ）２＋（Ｙｕ−Ｙｉ）２＋（Ｚｕ−Ｚｉ）２｝ …（２）
【００３２】
そして、ＧＰＳ衛星ｉと車両の相対速度ベクトル（Ｖ−Ｖ１）と、ＧＰＳ衛星ｉの速度ベクトルＶｉとの差分ベクトル（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）を、車両の速度ベクトルＶとして算出する。Ｖｎ、Ｖｅ、Ｖｈは、それぞれローカル座標系における南北方向、東西方向、鉛直方向の速度を示す。ＧＰＳ衛星ｉの速度ベクトルＶｉは、今回の衛星位置から前回の衛星位置を差し引いて、測位演算周期で除すことにより求められる。
【００３３】
速度ベクトル積算部３３は、速度ベクトルＶにサンプル間隔ΔＴを乗じて、当該サンプリング回における車両の位置変化（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を算出する。そして、繰り返しこのような処理を行なう中で、前回に把握された車両の位置（Ｘｕ（ｎ−１），Ｙｕ（ｎ−１），Ｚｕ（ｎ−１））に、係る車両の位置変化を加算して、今回の車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を算出する（次式（３）参照）。速度ベクトルＶは、現在から過去に遡って所定サンプル回数のものが、補助記憶装置４０に記憶される。
【００３４】
（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）＝（Ｘｕ（ｎ−１）＋ΔＸ，Ｙｕ（ｎ−１）＋ΔＹ，Ｚｕ（ｎ−１）＋ΔＺ） …（３）
【００３５】
ここで、速度ベクトルＶをそのまま用いるのではなく、過去の複数のサンプル回における速度ベクトルに適切な重みを付けて加重平均したものを用いてもよい。
【００３６】
位置演算部３５は、速度ベクトル積算部３３により得られた車両の位置の他に、以下に説明する単独測位によって車両の位置（特に区別せず、（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）と表記する）を算出する。
【００３７】
そして、速度ベクトル積算部３３により得られた車両の位置と、単独測位によって得られた車両の位置を取捨選択、或いは加重平均を求める等して、最終的に車両の位置を出力する。
【００３８】
なお、単独測位では、ビルの谷間やトンネル内、懸架物の下等、衛星からの電波は遮蔽されるような場面において、車両の位置の算出が、不能ないし誤差が大きいものとなるため、速度ベクトルの積算値を用いる意義は大きい。
【００３９】
車両の位置は、前述したように経路案内に用いられる他、種々の車両制御（例えば有料道路の料金所前のシフトダウン制御等）にも用いられる。
【００４０】
位置演算部３５は、まず、ＧＰＳ衛星の位置（以下、「衛星位置」という）を算出する。具体的には、航法メッセージの衛星軌道情報及び現在の時間に基づいて、ＧＰＳ衛星ｉの、ワールド座標系における現在位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）を算出する（符号ｉは、複数の衛星についてこのような演算を行なう中で、ｉ番目の衛星であることを示す）。
【００４１】
ＧＰＳ衛星は、その運動が地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定され、その軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であるため、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで軌道面におけるＧＰＳ衛星の位置が計算できる。そして、ワールド座標系におけるＧＰＳ衛星ｉの位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）は、ＧＰＳ衛星ｉの軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面におけるＧＰＳ衛星ｉの位置を３次元的に回転座標変換することで得られる。
【００４２】
そして、複数のＧＰＳ衛星の位置と、対応する観測擬似距離ρに基づいて、車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を測位する。車両の位置は、３つのＧＰＳ衛星に対して得られる位置及び観測擬似距離ρに基づいて、三角測量の原理で導出される。観測擬似距離ρは、前述のように時計誤差を含んでいるため、４つ目のＧＰＳ衛星に対して得られる観測擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分を除去する。
【００４３】
なお、位置演算部３５の独自の演算機能はこのような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び車両にてそれぞれ得られる観測擬似距離ρの一重位相差や２重位相差等を用いて車両の位置が測位される。
【００４４】
［特徴的な処理］
ところが、速度ベクトルＶを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルＶの誤差等に起因し、これを積算した車両の位置が連続性を失する場合がある。係る速度ベクトルＶの誤差として生じる現象に、絶対速度において定常的に偏差（オフセット）が生じるものが挙げられる。このようなオフセットは、速度ベクトルの算出（その前段階である車両の位置の算出を含む）において観測対象としている衛星が切り替わったときに、異なる値にジャンプすることになり、車両の位置が連続性を失する一因となる。
【００４５】
そこで、本実施例の速度ベクトル積算部３３では、車両が停止状態である状態で、観測対象としている衛星が切り替わったタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
【００４６】
図２は、第１実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
【００４７】
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルＶを算出する（Ｓ１００）。
【００４８】
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する（Ｓ１０２）。「停止状態」とは、例えば車速センサ２０の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ（例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等）により検知されてもよい。
【００４９】
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、補足衛星が切り替わったか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００５０】
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。
【００５１】
補足衛星の切り替わりについては、衛星電波に含まれる衛星番号を示す信号を参照して判定することができる。また、これに限らず。該当日時の「衛星予報」を車載インターネット設備等を介して取得しておき、これを参照してもよい。こうすれば、切り替わりが頻繁に発生することを防止することができ、速度ベクトルＶに比較的大きい誤差が生じるか否かを予測することもできる。
【００５２】
補足衛星が切り替わった場合は、速度ベクトルＶのオフセット修正を行ない（Ｓ１０６）、その後、速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ１０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００５３】
オフセット修正は、例えば、所定時間（Ｓ１０４における一定時間と同じでもよいし、異なってもよい）、補助記憶装置４０に蓄積された速度ベクトルＶの各成分（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルＶの各成分から差し引くことにより行なわれる。
【００５４】
一方、Ｓ１０２とＳ１０４のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ１０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００５５】
図３は、車両が停止状態である状態で補足衛星が切り替わった場面における、速度ベクトルＶの絶対値の変化を示す図である。図示するように、衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルＶの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ以降の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００５６】
以上説明した本実施例の移動体用測位装置１によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルＶを算出することができる。
【００５７】
＜第２実施例＞
以下、図面を参照し、本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２について説明する。なお、第１実施例と機能が共通する構成要素については第１実施例と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５８】
［基本構成及び機能］
図４は、本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２のシステム構成例である。移動体用測位装置２は、主要な構成として、ＧＰＳアンテナ１０と、車速センサ２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を有する。
【００５９】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部３１、速度ベクトル算出部３２と、速度ベクトル積算部３３と、位置演算部３５と、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）演算部３７と、を備える。
【００６０】
ＤＯＰ演算部３７は、補足衛星について、ＤＯＰを算出する。ＤＯＰは、ＧＰＳ測位の精度を示す指標値であり、補足衛星の配置によって決定される。具体的には、計測地点とＧＰＳ衛星を結んで形成される立体の体積が大きい程、ＤＯＰは小さくなり、ＤＯＰが小さい程、測位精度が良いことを示す。なお、ＤＯＰ演算部３７は、ＨＤＯＰ（Horizontal DOP）やＶＤＯＰ（Vertical DOP）を算出してもよい。
【００６１】
［特徴的な処理］
本実施例の速度ベクトル積算部３３では、車両が停止状態である状態で、ＤＯＰ演算部３７により算出されるＤＯＰが変化したタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
【００６２】
図５は、第２実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
【００６３】
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルＶを算出する（Ｓ２００）。
【００６４】
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する（Ｓ２０２）。「停止状態」とは、例えば車速センサ２０の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ（例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等）により検知されてもよい。
【００６５】
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、ＤＯＰ演算部３７により算出されるＤＯＰが、前回のリセット時（オフセット修正を行なった時）に比して変化したか否かを判定する（Ｓ２０４）。
【００６６】
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。
【００６７】
ＤＯＰが変化した場合は、速度ベクトルＶのオフセット修正を行ない（Ｓ２０６）、その後、速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ２０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００６８】
オフセット修正は、例えば、所定時間（Ｓ２０４における所定時間と同じでもよいし、異なってもよい）、補助記憶装置４０に蓄積された速度ベクトルＶの各成分（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルＶの各成分から差し引くことにより行なわれる。
【００６９】
一方、Ｓ２０２とＳ２０４のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ２０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００７０】
第２実施例の場合も、ＤＯＰが変化したタイミング、すなわち衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルＶの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ移行の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００７１】
以上説明した本実施例の移動体用測位装置２によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルＶを算出することができる。
【００７２】
＜利用例＞
このように算出される車両の位置は、例えば地図データ上でどの位置を走行しているか、及びその向きが認識され種々の車両制御に用いられる。
【００７３】
例えば有料道路の料金所の手前では、シフトダウン制御や自動制動制御が行なわれる。また、一時停止位置や急カーブの手前では、スピーカーによる注意喚起が行なわれる。地図データは、交差点等を示すノードと、ノードを結ぶリンクによって道路が表現されており、ＧＮＳＳにより算出された車両の位置がリンクにマッチしているか否かが継続的に判定される。
【００７４】
上記実施例では、車両の位置が変化するタイミングが、車両が停止状態であるときに限定されるため、このような車両制御に影響を及ぼす程度が非常に低くなる点で有用である。
【００７５】
また、通常のナビゲーション装置が行なう経路案内においても、測位誤差が小さくなるため、誤った方向に車両を誘導する等の不都合を抑制することができる。
【００７６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、２ 移動体用測位装置
１０ ＧＰＳアンテナ
２０ 車速センサ
３０ ナビゲーション制御用ＥＣＵ
３１ 測位信号受信部
３２ 速度ベクトル算出部
３３ 速度ベクトル積算部
３５ 位置演算部
４０ 補助記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星電波を用いて移動体の位置や速度を算出する移動体用測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；ＧＰＳ（Global Positioning System）やGalileo、Glonass等を含む）を構成する装置であって、搬送波周波数の変化量に基づいて移動体の速度ベクトルを算出する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
移動体の速度ベクトルは、その向きによって移動体の方位（進行方向）を特定することができ、その積算値を用いて移動体の位置変化を算出することもできる。速度ベクトルの積算値を用いて移動体の位置変化を算出する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、補正後速度ベクトルの前回値と今回値を平均し、平滑化して用いている。また、移動体の位置についても同様に平滑化して用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５０４６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＧＮＳＳにおける速度ベクトルを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルの誤差等に起因し、これを積算した移動体の位置が連続性を失する場合がある。上記特許文献２に記載の装置の如く平滑化処理を行なったとしても、種々の車両制御に用いられる程度の連続性や信頼性を得るのは困難である。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
【０００８】
ここで、「停止状態」とは、単に車速が零である状態であってもよいし、車速が零である状態がある程度の時間経過した状態であってもよい。
【０００９】
この本発明の第１の態様によれば、補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ以降の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００１０】
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてＤＯＰ（Dilution Of Precision）を算出するＤＯＰ算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記ＤＯＰ算出手段により算出されたＤＯＰが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置である。
【００１２】
この本発明の第２の態様によれば、ＤＯＰが変化した、すなわち補足している衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルの絶対値が零にリセットされるため、それ移行の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、速度ベクトルの絶対値のオフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００１３】
従って、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルを算出することが可能な移動体用測位装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１のシステム構成例である。
【図２】第１実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】車両が停止状態である状態で補足衛星が切り替わった場面における、速度ベクトルＶの絶対値の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２のシステム構成例である。
【図５】第２実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れ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】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１７】
＜第１実施例＞
以下、図面を参照し、本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１について説明する。移動体用測位装置１は、ＧＮＳＳに適用される装置である。ＧＮＳＳは、衛星からの信号を用いて移動体に搭載された測位装置が移動体の位置を測位する測位システムであり、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Galileo、Glonass等の衛星を用いた測位システムを含む。以下の説明ではＧＰＳを基本構成として説明するが、本発明は、ＧＰＳに限らずあらゆるＧＮＳＳに広く適用可能である。移動体は、車両、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
【００１８】
なお、以下ではＧＮＳＳの一例として、ＧＰＳに適用されるものとして説明する。また、移動体が車両であるものとする。
【００１９】
ＧＰＳ衛星は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送している。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。なお、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００２０】
［基本構成及び機能］
図１は、本発明の第１実施例に係る移動体用測位装置１のシステム構成例である。移動体用測位装置１は、主要な構成として、ＧＰＳアンテナ１０と、車速センサ２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を有する。
【００２１】
車速センサ２０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピュータからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピュータが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して出力する。
【００２２】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の補助記憶装置４０やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
【００２３】
また、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部３１、速度ベクトル算出部３２と、速度ベクトル積算部３３と、位置演算部３５と、を備える。
【００２４】
なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に複数の機能ブロックを実現する部分が含まれていてもよい。また、車載ナビゲーション装置が通常有する機能である、目的地検索機能や推奨経路生成機能、経路案内機能（ナビゲーション表示機能及び音声案内機能）等については説明を省略する。
【００２５】
測位信号受信部３１は、ＧＰＳアンテナ１０が受信した信号について、内部で発生させたレプリカＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行ない、航法メッセージを取り出す。Ｃ／Ａコード同期の方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、ＤＬＬ（Delay―Locked Loop）を用いて、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法であってよい。
【００２６】
測位信号受信部３１は、ＧＰＳ衛星と車両（正確には移動体用測位装置１）との間の擬似距離ρを算出する。擬似距離ρは、時計誤差（クロックバイアス）や電波伝搬速度変化による誤差を含んでいる。擬似距離ρは、例えば次式（１）により算出される。式中、Ｎは、ＧＰＳ衛星と車両との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコードの位相及び移動体位置測位装置１内部の受信機時計に基づいて算出される。なお、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。
【００２７】
ρ＝Ｎ×３００ …（１）
【００２８】
また、測位信号受信部３１は、衛星信号の搬送波位相を測定する機能を備え、内部で発生させたレプリカキャリアを用いて、ドップラーシフトした受信搬送波のドップラー周波数変化量Δｆを測定する。ドップラー周波数変化量Δｆは、レプリカキャリアの周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆｃ（1575.42ＭＨz）の差分（＝ｆｒ−ｆｃ）として測定される。係る機能は、レプリカキャリアを用いてキャリア相関値を演算して受信キャリアを追尾するＰＬＬ（Phase-Locked Loop）により実現されてよい。
【００２９】
なお、測位信号受信部３１は、電波強度が低い衛星については自動的に除外して観測データを出力する機能等を有してよい。
【００３０】
速度ベクトル算出部３２は、ドップラー周波数変化量ΔｆとＧＰＳ衛星の速度ベクトルＶｉに基づいて、車両の速度ベクトルＶを算出する。具体的には、まずドップラー周波数変化量Δｆに基づいて、ＧＰＳ衛星ｉと車両との間の相対速度ベクトル（Ｖ−Ｖ１）を、例えば次式（２）を用いて算出する。式中、ＧＰＳ衛星ｉの位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）は、後述する位置演算部３５により算出されたものを用いる。一方、車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）については、位置演算部３５により算出されたものを用いてもよいし、速度ベクトル積算部２４により算出されたものを用いてもよい。
【００３１】
Δｆ＝ｆｃ×｛（Ｖ−Ｖ１）・（Ｘｕ−Ｘｉ，Ｙｕ−Ｙｉ，Ｚｕ−Ｚｉ）／√｛（Ｘｕ−Ｘｉ）２＋（Ｙｕ−Ｙｉ）２＋（Ｚｕ−Ｚｉ）２｝ …（２）
【００３２】
そして、ＧＰＳ衛星ｉと車両の相対速度ベクトル（Ｖ−Ｖ１）と、ＧＰＳ衛星ｉの速度ベクトルＶｉとの差分ベクトル（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）を、車両の速度ベクトルＶとして算出する。Ｖｎ、Ｖｅ、Ｖｈは、それぞれローカル座標系における南北方向、東西方向、鉛直方向の速度を示す。ＧＰＳ衛星ｉの速度ベクトルＶｉは、今回の衛星位置から前回の衛星位置を差し引いて、測位演算周期で除すことにより求められる。
【００３３】
速度ベクトル積算部３３は、速度ベクトルＶにサンプル間隔ΔＴを乗じて、当該サンプリング回における車両の位置変化（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を算出する。そして、繰り返しこのような処理を行なう中で、前回に把握された車両の位置（Ｘｕ（ｎ−１），Ｙｕ（ｎ−１），Ｚｕ（ｎ−１））に、係る車両の位置変化を加算して、今回の車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を算出する（次式（３）参照）。速度ベクトルＶは、現在から過去に遡って所定サンプル回数のものが、補助記憶装置４０に記憶される。
【００３４】
（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）＝（Ｘｕ（ｎ−１）＋ΔＸ，Ｙｕ（ｎ−１）＋ΔＹ，Ｚｕ（ｎ−１）＋ΔＺ） …（３）
【００３５】
ここで、速度ベクトルＶをそのまま用いるのではなく、過去の複数のサンプル回における速度ベクトルに適切な重みを付けて加重平均したものを用いてもよい。
【００３６】
位置演算部３５は、速度ベクトル積算部３３により得られた車両の位置の他に、以下に説明する単独測位によって車両の位置（特に区別せず、（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）と表記する）を算出する。
【００３７】
そして、速度ベクトル積算部３３により得られた車両の位置と、単独測位によって得られた車両の位置を取捨選択、或いは加重平均を求める等して、最終的に車両の位置を出力する。
【００３８】
なお、単独測位では、ビルの谷間やトンネル内、懸架物の下等、衛星からの電波は遮蔽されるような場面において、車両の位置の算出が、不能ないし誤差が大きいものとなるため、速度ベクトルの積算値を用いる意義は大きい。
【００３９】
車両の位置は、前述したように経路案内に用いられる他、種々の車両制御（例えば有料道路の料金所前のシフトダウン制御等）にも用いられる。
【００４０】
位置演算部３５は、まず、ＧＰＳ衛星の位置（以下、「衛星位置」という）を算出する。具体的には、航法メッセージの衛星軌道情報及び現在の時間に基づいて、ＧＰＳ衛星ｉの、ワールド座標系における現在位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）を算出する（符号ｉは、複数の衛星についてこのような演算を行なう中で、ｉ番目の衛星であることを示す）。
【００４１】
ＧＰＳ衛星は、その運動が地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定され、その軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であるため、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで軌道面におけるＧＰＳ衛星の位置が計算できる。そして、ワールド座標系におけるＧＰＳ衛星ｉの位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）は、ＧＰＳ衛星ｉの軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面におけるＧＰＳ衛星ｉの位置を３次元的に回転座標変換することで得られる。
【００４２】
そして、複数のＧＰＳ衛星の位置と、対応する観測擬似距離ρに基づいて、車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を測位する。車両の位置は、３つのＧＰＳ衛星に対して得られる位置及び観測擬似距離ρに基づいて、三角測量の原理で導出される。観測擬似距離ρは、前述のように時計誤差を含んでいるため、４つ目のＧＰＳ衛星に対して得られる観測擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分を除去する。
【００４３】
なお、位置演算部３５の独自の演算機能はこのような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び車両にてそれぞれ得られる観測擬似距離ρの一重位相差や２重位相差等を用いて車両の位置が測位される。
【００４４】
［特徴的な処理］
ところが、速度ベクトルＶを用いて移動体の位置を求める場合、速度ベクトルＶの誤差等に起因し、これを積算した車両の位置が連続性を失する場合がある。係る速度ベクトルＶの誤差として生じる現象に、絶対速度において定常的に偏差（オフセット）が生じるものが挙げられる。このようなオフセットは、速度ベクトルの算出（その前段階である車両の位置の算出を含む）において観測対象としている衛星が切り替わったときに、異なる値にジャンプすることになり、車両の位置が連続性を失する一因となる。
【００４５】
そこで、本実施例の速度ベクトル積算部３３では、車両が停止状態である状態で、観測対象としている衛星が切り替わったタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
【００４６】
図２は、第１実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
【００４７】
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルＶを算出する（Ｓ１００）。
【００４８】
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する（Ｓ１０２）。「停止状態」とは、例えば車速センサ２０の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ（例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等）により検知されてもよい。
【００４９】
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、補足衛星が切り替わったか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００５０】
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。
【００５１】
補足衛星の切り替わりについては、衛星電波に含まれる衛星番号を示す信号を参照して判定することができる。また、これに限らず。該当日時の「衛星予報」を車載インターネット設備等を介して取得しておき、これを参照してもよい。こうすれば、切り替わりが頻繁に発生することを防止することができ、速度ベクトルＶに比較的大きい誤差が生じるか否かを予測することもできる。
【００５２】
補足衛星が切り替わった場合は、速度ベクトルＶのオフセット修正を行ない（Ｓ１０６）、その後、速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ１０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００５３】
オフセット修正は、例えば、所定時間（Ｓ１０４における一定時間と同じでもよいし、異なってもよい）、補助記憶装置４０に蓄積された速度ベクトルＶの各成分（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルＶの各成分から差し引くことにより行なわれる。
【００５４】
一方、Ｓ１０２とＳ１０４のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ１０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００５５】
図３は、車両が停止状態である状態で補足衛星が切り替わった場面における、速度ベクトルＶの絶対値の変化を示す図である。図示するように、衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルＶの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ以降の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００５６】
以上説明した本実施例の移動体用測位装置１によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルＶを算出することができる。
【００５７】
＜第２実施例＞
以下、図面を参照し、本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２について説明する。なお、第１実施例と機能が共通する構成要素については第１実施例と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５８】
［基本構成及び機能］
図４は、本発明の第２実施例に係る移動体用測位装置２のシステム構成例である。移動体用測位装置２は、主要な構成として、ＧＰＳアンテナ１０と、車速センサ２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を有する。
【００５９】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、測位信号受信部３１、速度ベクトル算出部３２と、速度ベクトル積算部３３と、位置演算部３５と、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）演算部３７と、を備える。
【００６０】
ＤＯＰ演算部３７は、補足衛星について、ＤＯＰを算出する。ＤＯＰは、ＧＰＳ測位の精度を示す指標値であり、補足衛星の配置によって決定される。具体的には、計測地点とＧＰＳ衛星を結んで形成される立体の体積が大きい程、ＤＯＰは小さくなり、ＤＯＰが小さい程、測位精度が良いことを示す。なお、ＤＯＰ演算部３７は、ＨＤＯＰ（Horizontal DOP）やＶＤＯＰ（Vertical DOP）を算出してもよい。
【００６１】
［特徴的な処理］
本実施例の速度ベクトル積算部３３では、車両が停止状態である状態で、ＤＯＰ演算部３７により算出されるＤＯＰが変化したタイミングにおいて、速度ベクトルの絶対値を零にクリアすることにした。
【００６２】
図５は、第２実施例に係るナビゲーション制御用ＥＣＵ３０により実行される、特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
【００６３】
まず、衛星電波を用いて、車両の速度ベクトルＶを算出する（Ｓ２００）。
【００６４】
そして、車両が所定時間以上停止状態にあるか否かを判定する（Ｓ２０２）。「停止状態」とは、例えば車速センサ２０の出力値が所定値未満であることをいうが、他のセンサ（例えば加速度センサ、ジャイロセンサ、カメラセンサ等）により検知されてもよい。
【００６５】
車両が所定時間以上停止状態にある場合は、更に、ＤＯＰ演算部３７により算出されるＤＯＰが、前回のリセット時（オフセット修正を行なった時）に比して変化したか否かを判定する（Ｓ２０４）。
【００６６】
ここで、所定時間は、走行環境や衛星電波の受信状況等に応じて変更可能としてよい。例えば、都心部のビルの谷間等では、受信状態がめまぐるしく変わるため、所定時間を短くし、短時間の停車時でもオフセット修正を行なうようにする。逆に、郊外等では、受信状態が安定するため、所定時間を長くして精度良く確実にオフセット修正を行なう。これにより、目的に応じて、修正頻度と速度ベクトルのバランスをとることができる。
【００６７】
ＤＯＰが変化した場合は、速度ベクトルＶのオフセット修正を行ない（Ｓ２０６）、その後、速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ２０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００６８】
オフセット修正は、例えば、所定時間（Ｓ２０４における所定時間と同じでもよいし、異なってもよい）、補助記憶装置４０に蓄積された速度ベクトルＶの各成分（Ｖｎ，Ｖｅ，Ｖｈ）のそれぞれの平均値を求め、それらの量を、以降に計算された速度ベクトルＶの各成分から差し引くことにより行なわれる。
【００６９】
一方、Ｓ２０２とＳ２０４のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、単に速度ベクトルＶを積算して相対移動量を算出し（Ｓ２０８）、最終的に車両の位置を算出する。
【００７０】
第２実施例の場合も、ＤＯＰが変化したタイミング、すなわち衛星が切り替わったタイミングで速度ベクトルＶの絶対値が零にリセットされる。この結果、それ移行の走行において、速度ベクトルＶの誤差が修正される。また、車両が停止している際に係る修正を行なうため、オフセットが異なる値にジャンプすることによる制御への影響を低減することができる。
【００７１】
以上説明した本実施例の移動体用測位装置２によれば、連続性の低下による制御への影響を低減しつつ誤差を小さくするように、速度ベクトルＶを算出することができる。
【００７２】
＜利用例＞
このように算出される車両の位置は、例えば地図データ上でどの位置を走行しているか、及びその向きが認識され種々の車両制御に用いられる。
【００７３】
例えば有料道路の料金所の手前では、シフトダウン制御や自動制動制御が行なわれる。また、一時停止位置や急カーブの手前では、スピーカーによる注意喚起が行なわれる。地図データは、交差点等を示すノードと、ノードを結ぶリンクによって道路が表現されており、ＧＮＳＳにより算出された車両の位置がリンクにマッチしているか否かが継続的に判定される。
【００７４】
上記実施例では、車両の位置が変化するタイミングが、車両が停止状態であるときに限定されるため、このような車両制御に影響を及ぼす程度が非常に低くなる点で有用である。
【００７５】
また、通常のナビゲーション装置が行なう経路案内においても、測位誤差が小さくなるため、誤った方向に車両を誘導する等の不都合を抑制することができる。
【００７６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、２ 移動体用測位装置
１０ ＧＰＳアンテナ
２０ 車速センサ
３０ ナビゲーション制御用ＥＣＵ
３１ 測位信号受信部
３２ 速度ベクトル算出部
３３ 速度ベクトル積算部
３５ 位置演算部
４０ 補助記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。
【請求項２】
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてＤＯＰ（Dilution Of Precision）を算出するＤＯＰ算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記ＤＯＰ算出手段により算出されたＤＯＰが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。
【請求項１】
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星が切り替わったときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。
【請求項２】
移動体に搭載される移動体用測位装置であって、
複数の衛星から送信される電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電波を用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段が速度ベクトルの算出に用いている衛星についてＤＯＰ（Dilution Of Precision）を算出するＤＯＰ算出手段と、
前記移動体の停止状態を検出するための停止状態検出手段と、を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、前記停止状態検出手段により前記移動体の停止状態が検出された状態で、前記ＤＯＰ算出手段により算出されたＤＯＰが変化したときに、前記速度ベクトルの大きさを零にリセットする処理を行なうことを特徴とする、
移動体用測位装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４３２１６（Ｐ２０１０−２４３２１６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９６００（Ｐ２００９−８９６００）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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