移動体用測位装置
【課題】より正確に移動体の位置を算出すること。
【解決手段】衛星電波を用いて衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、衛星電波から把握される衛星の位置と、位置演算手段又は他の手段により算出された移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、地図データを用いたマップマッチングを行なって移動体の位置を算出するマップマッチング手段とを備え、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合にはマップマッチング手段により算出された移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、満たさない場合にはマップマッチング手段により算出された移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新する移動体用測位装置。
【解決手段】衛星電波を用いて衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、衛星電波から把握される衛星の位置と、位置演算手段又は他の手段により算出された移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、地図データを用いたマップマッチングを行なって移動体の位置を算出するマップマッチング手段とを備え、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合にはマップマッチング手段により算出された移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、満たさない場合にはマップマッチング手段により算出された移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新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、衛星からの信号に基づいて移動体の位置等を測位する移動体用測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衛星からの信号に基づいて移動体の位置を測位する装置が広く用いられている。このような装置及び衛星からなるシステムは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）と称されており、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Galileo、Glonass等がこれに含まれる。移動体の位置は、衛星信号を解析することにより得られる衛星と受信機との距離（疑似距離）を複数衛星について算出し、三角測量の原理によって算出することができる。
【０００３】
こうしたシステムにおける問題の一つに、マルチパスと称されるものがある。これは、建物等によって反射された信号を受信することによって、疑似距離が現実の距離からズレを生じ、結果として装置の現在位置を誤認識するというものである。また、疑似距離は、他の要素によっても誤差が生じるため、その誤差を監視する必要がある。
【０００４】
係る点に鑑み、疑似距離による計測結果と、マップマッチングによる計測結果との差に基づいて誤差を判断するプログラム及び測位回路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）。このプログラム及び測位回路では、捕捉したＧＰＳ信号に基づいて４つの補正衛星の組合せである衛星組合せが抽出され、各衛星組合せそれぞれについて、当該衛星組合せを用いた場合の現在位置が計測される。一方、抽出された衛星組合せのうち、前回最適組合せと判定された衛星組合せが選定組合せとして選定され、当該選定組合せによる計測結果に基づいてマップマッチング処理が行われる。そして、抽出された衛星組合せそれぞれの計測結果と、マップマッチング処理部から入力されたマップマッチング結果である位置情報とに基づいて、マップマッチング結果に最も近接する計測結果となった衛星組合せを今回の最適組合せとして判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０４５８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マップマッチングにより算出される移動体の位置は、疑似距離と同様、信頼性が変動するのが現状である。マップマッチングにより算出される移動体の位置は、マップマッチングにおいて用いられる加速度センサや速度センサの出力誤差等がリンク（地図データにおける道路に相当する）方向に蓄積し、比較的大きいもの（数十［ｍ］程度）となる場合がある。従って、マップマッチングにより算出される移動体の位置と、疑似距離の双方に大きい誤差が生じていた場合、疑似距離の誤差を正確に評価することができないことになる。
【０００７】
上記特許文献１に記載のプログラム及び測位回路では、マップマッチングにより算出される移動体の位置の信頼性変動に関する考慮がなされていない。従って、移動体の位置を正確に算出することができない場合がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、より正確に移動体の位置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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
衛星電波を用いて該衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、
前記衛星電波から把握される衛星の位置と、前記位置演算手段又は他の手段により算出された前記移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、
道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、
前記地図データを用いたマップマッチングを行なって前記移動体の位置を算出するマップマッチング手段と、を備え、
前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、
前記所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新する、
移動体用測位装置である。
【００１０】
この本発明の一態様によれば、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新するため、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【００１１】
なお、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件とは、当該角度が大きい程、これを満たす可能性が高くなる性質の条件である。
【００１２】
本発明の一態様において、
前記衛星電波の搬送波の周波数変化量を算出する周波数変化量算出手段を備え、
前記所定条件を満たさない場合には、前記周波数変化量算出手段により算出された周波数変化量を用いて前記誤差情報を更新するものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様において、
慣性航法によって前記移動体の位置を算出する慣性航法演算部を備え、
前記所定条件を満たさず、且つ前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件を満たす場合には、前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より正確に移動体の位置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】疑似距離誤差蓄積部３５が更新する疑似距離誤差テーブル７５のデータ形式の一例である。
【図３】第１実施例の移動体用測位装置１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４】第１実施例の移動体用測位装置１を用いて誤差ρ＃の信頼性αを算出することによる効果を模式的に示すイメージ図である。
【図５】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６】第２実施例の移動体用測位装置１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７】時系列データを格納する疑似距離誤差テーブルのデータ形式の一例である。
【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とは、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、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。なお、以下では移動体が車両であるものとする。
【００１８】
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。
【００１９】
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、ＧＰＳ測位信号受信部２０と、マップマッチング部２５と、リンクによる疑似距離評価部３０と、疑似距離誤差蓄積部３５と、疑似距離補正部４０と、ＧＰＳ測位演算部４５と、地図データ５５が記憶された記憶装置５０と、を備える。なお、ＧＰＳ測位信号受信部２０〜ＧＰＳ測位演算部４５までの構成は、例えば図示しないマイクロコンピュータがプログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。また、回路構成であっても構わないし、それぞれの構成が専用マイクロコンピュータによって実現されても構わない。
【００２０】
ＧＰＳ測位信号受信部２０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。
【００２１】
ＧＰＳ測位信号受信部２０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）。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。
【００２２】
そして、ＧＰＳ測位信号受信部２０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。
【００２３】
ρ＝Ｎ×３００
【００２４】
また、測位信号受信部２０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。
【００２５】
測位信号受信部２０は、疑似距離ρをリンクによる疑似距離評価部３０、疑似距離誤差蓄積部３５、疑似距離補正部４０に出力し、ドップラー周波数変化量Δｆを疑似距離誤差蓄積部３５に出力する。
【００２６】
ところで、疑似距離ρは、前述したマルチパス等の影響により、誤差を含んでいる場合がある。そこで、本実施例では、以下の構成によって疑似距離の補正等を行なっている。
【００２７】
マップマッチング部２５には、加速度センサや車輪速センサ、舵角センサ等の車両センサ６０が接続されている。地図データ５５は、交差点等の座標を示すノードと、ノードを接続するリンクで道路が表現されている。マップマッチング部２５は、ＧＰＳ測位演算部４５が算出した車両位置、及び車両センサ６０の出力を用いて、地図データ５５に含まれるいずれのリンク上を車両が走行しているかを特定し、そのリンクの端点から車両までの距離を算出する。マップマッチング部２５は、車両が走行しているリンク、及び端点からの距離、及びこれらから算出可能な車両位置等の情報を、リンクによる疑似距離評価部３０に出力する。
【００２８】
ここで、上記リンクは、地図データ５５によって確定したデータであるため、マップマッチング部２５が算出する車両位置は、リンクに直交する方向については誤差を生じにくいという性質を有している。反対に、リンクに沿った方向については車両センサ６０の出力誤差が蓄積しやすいため、誤差を生じやすいという性質を有している。車両センサ６０の出力誤差とは、加速度センサや、車速センサに含まれる車輪速センサのバイアス成分を意味する。
【００２９】
リンクによる疑似距離評価部３０は、以下の手法により、疑似距離ρの誤差ρ＃、及びその信頼性αを算出する。
【００３０】
まず、リンクによる疑似距離評価部３０は、捕捉中の各ＧＰＳ衛星ｉについて、車両から見た衛星の向きを示す単位ベクトル（視線ベクトルｅｉ）を算出する。視線ベクトルｅｉは、例えば次式（１）により表される。式中、（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）は車両位置である。車両位置は、ＧＰＳ測位演算部４５の出力を用いてもよいし、他の情報（マップマッチング部２５の算出結果や慣性航法による算出結果）を用いてもよい。
【００３１】
ｅｉ＝（Ｘｕ−Ｘｉ，Ｙｕ−Ｙｉ，Ｚｕ−Ｚｉ）／√｛（Ｘｕ−Ｘｉ）２＋（Ｙｕ−Ｙｉ）２＋（Ｚｕ−Ｚｉ）２｝ …（１）
【００３２】
リンクによる疑似距離評価部３０は、次式（２）によって疑似距離ρの誤差ρ＃を算出する。式中、Ｒは衛星位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）と、マップマッチング部２５が算出した車両位置との間の距離である。また、Δｔは疑似距離ρに含まれる時計誤差であり、最小自乗法等の既存技術によって推定可能である。
【００３３】
ρ＃＝ρ―Ｒ−ｃΔｔ …（２）
【００３４】
そして、リンクによる疑似距離評価部３０は、誤差ρ＃の信頼性αを、上記算出した視線ベクトルｅｉと、車両が走行しているリンクのなす角度θが大きくなるほど、信頼性が高くなるように算出する（例えば、次式（３））。誤差ρ＃の信頼性αを角度θに基づいて算出するのは、前述したように、マップマッチング部２５が算出する車両位置は、リンクに直交する方向については誤差を生じにくく、リンクに沿った方向については誤差を生じやすいからである。すなわち、車両から見た衛星が道路方向に沿った方向に存在する場合、上記Ｒは信頼性が低くなる。一方、車両から見た衛星が車両の真上や道路に直交する方向に存在する場合、道路に沿った方向の誤差は、Ｒの算出に余り影響を与えないのである。
【００３５】
α＝｛（２×θ）／π｝×Ｋ …（３）
但し、０＜θ＜（π／２）、０＜Ｋ＜１
【００３６】
こうして算出された疑似距離ρの誤差ρ＃、及びその信頼性αは、疑似距離誤差蓄積部３５に出力される。
【００３７】
疑似距離誤差蓄積部３５には、疑似距離誤差テーブル７５が記憶された記憶装置７０が接続されている。記憶装置７０は、記憶装置５０と同一であってもよいし、異なってもよい。図２は、疑似距離誤差蓄積部３５が更新する疑似距離誤差テーブル７５のデータ形式の一例である。図示するように、疑似距離誤差テーブル７５は、衛星番号と、疑似距離ρの誤差ρ＃及びその信頼性α、前回リンクによる疑似距離評価部３０が算出した疑似距離ρの誤差ρ＃に基づいて更新した時刻Ｔ、その他の情報が対応づけられて記憶されている。
【００３８】
疑似距離誤差蓄積部３５は、信頼性αに関する判定（すなわち、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定）を行なって、その結果に応じて、マップマッチング部２５により算出された車両位置、或いはドップラー周波数変化量Δｆに基づいて、疑似距離誤差テーブル７５における疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。
【００３９】
具体的には、（Ａ）信頼性αが現在疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値よりも大きい場合、及び（Ｂ）信頼性αが現在記憶されている値よりも小さいが閾値βよりは大きく、且つ時刻Ｔが所定時間以上前である場合には、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃（及びその信頼性α）を更新すべきであると判断する。
【００４０】
更に、リンク上を車両が走行していることの確からしさを確認するために、以下の条件を加える。例えば、（Ｃ）リンクの両端点から所定距離以上離れている場合、及び（Ｄ）リンクの端点から所定距離以内であるが、隣接するリンクが分岐しておらず、且つ走行中のリンクとのなす角度が所定角度以内である。
【００４１】
上記（Ａ）又は（Ｂ）を満たし、且つ上記（Ｃ）又は（Ｄ）を満たす場合は、上式（２）に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。
【００４２】
一方、上記（Ａ）、（Ｂ）のいずれも満たさない場合、及び上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれも満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆの積分値と疑似距離ρの乖離を、疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値に加算して疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。次式（４）は、この場合の誤差ρ＃を算出するための式である。この場合、信頼性αは更新しない。
【００４３】
ρ＃＝Δρ−（Δｆの積分値） …（４）
【００４４】
図３は、本実施例の移動体用測位装置１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。
【００４５】
以下の処理を、捕捉中の各衛星について実行する。
【００４６】
まず、前述した（Ａ）、（Ｂ）のいずれか一方を満たすこと、のような信頼性αに関する第１の所定条件（角度θに関する条件）を満たすか否かを判定する（Ｓ１００）。
【００４７】
第１の所定条件を満たす場合は、更に、上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれか一方を満たすこと、のような当該リンクを走行していることの確からしさを確認するための第２の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００４８】
第１の所定条件、及び第２の所定条件を満たす場合は、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃（及びその信頼性α）を更新する（Ｓ１０４）。
【００４９】
一方、第１の所定条件、及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆの積分値と疑似距離ρの乖離を、疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値に加算して疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ１０６）。
【００５０】
疑似距離誤差蓄積部３５により更新された疑似距離ρの誤差ρ＃は、疑似距離補正部４０に出力される。疑似距離補正部４０は、測位信号受信部２０から入力された疑似距離ρに誤差ρ＃を差し引いてＧＰＳ測位演算部４５に出力する。
【００５１】
ＧＰＳ測位演算部４５では、複数のＧＰＳ衛星の位置と、対応する擬似距離ρに基づいて、車両位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を算出する。車両位置は、３つのＧＰＳ衛星に対して得られる位置及び擬似距離ρに基づいて、三角測量の原理で導出される。擬似距離ρは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。
【００５２】
なお、上記説明した第１及び第２の所定条件が、特許請求の範囲における「前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件」に相当する。
【００５３】
図４は、本実施例の移動体用測位装置１を用いて誤差ρ＃の信頼性αを算出することによる効果を模式的に示すイメージ図である。
【００５４】
図示するように、衛星１を車両から見た方向がリンクに対して大きい角度を有するタイミングで、衛星１に関する誤差ρ＃の信頼性αが高く算出される。これに伴い、衛星１について誤差ρ＃及び信頼性αの更新がなされる。他方、衛星２や３に関しては誤差ρ＃は更新されない。
【００５５】
その後、車両の走行に応じて、衛星２や３を車両から見た方向がリンクに対して大きい角度を有することになると、衛星２や３について誤差ρ＃及び信頼性αの更新がなされる。このタイミングでは衛星１については角度が小さくなっているため誤差ρ＃及び信頼性αの更新はなされないが、前回更新された値に、ドップラー周波数変化量Δｆを用いた誤差が蓄積された値が用いられる。すなわち、以前に更新された値が引き継がれることになる。
【００５６】
換言すると、各衛星について好適なタイミングで、マップマッチング部２５が算出する車両位置に応じた距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃が採用されることになり、その後は、次に好適なタイミングに至るまでの間、以前に更新された値が引き継がれることになる。従って、漏れの少ない誤差ρ＃の更新が可能となる。
【００５７】
以上説明した本実施例に係る移動体用測位装置１によれば、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定を行なって、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく距離Ｒを採用するか否かを決定しているため、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の採否を適切に決定することができる。
【００５８】
従って、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の信頼性αが高い場合にはこれを用いて疑似距離ρを補正し、信頼性αが低い場合にはドップラー周波数変化量Δｆを用いて疑似距離ρを補正するため、疑似距離ρの精度を向上させることができる。
【００５９】
この結果、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【００６０】
＜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
移動体用測位装置２は、第１実施例の移動体用測位装置１と同様、ＧＰＳに適用される装置である。本実施例においても、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。
【００６１】
図５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、第１実施例の移動体用測位装置１が有する構成に加え、慣性航法演算部８０と、慣性航法による疑似距離評価部８５と、を有する。
【００６２】
慣性航法演算部８０は、慣性航法により車両位置を算出する。慣性航法による車両位置の測位方法は、多種多様であり、如何なる方法であってもよい。例えば車両位置は、加速度センサの出力値に、姿勢変換、重力補正、コリオリ力補正を行って２回積分し、当該２回積分により得られる移動距離を、車両位置の前回値に加算することで導出されてよい。
【００６３】
慣性航法による疑似距離評価部８５は、慣性航法によって算出された車両位置の採否に関する判定を行なう。例えば、（Ｅ）ＧＰＳ衛星からの電波が建物やトンネル等によって遮断されてから所定時間以上経過している（すなわち慣性航法による演算時間が長すぎる）場合、（Ｆ）車両センサ６０の初期化（バイアス確定等）がまだ完了していない場合には、慣性航法によって算出された車両位置の信頼性が低いため、これを採用しないものと決定する。
【００６４】
図６は、第２実施例の移動体用測位装置１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。
【００６５】
以下の処理を、捕捉中の各衛星について実行する。
【００６６】
まず、前述した（Ｅ）、（Ｆ）の双方を満たすことのような、慣性航法によって算出された車両位置に関する第３の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２００）。
【００６７】
Ｓ２００においていずれの判定が行われた場合も、信頼性αに関する第１の所定条件（換言すると、角度θに関する所定条件）を満たすか否かを判定し（Ｓ２０２又はＳ２０６）、第１の所定条件を満たす場合は、更に、上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれか一方を満たすこと、のような当該リンクを走行していることの確からしさを確認するための第２の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２０４、２０８）。
【００６８】
第１ないし第３の所定条件の全てを満たす場合は、慣性航法によって算出された車両位置と、マップマッチング部２５により算出された車両位置のいずれか一方に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新し、信頼性αを更新する（Ｓ２１０）。なお、これらの平均を求める等してもよい。
【００６９】
第１及び第２の所定条件を満たすが第３の所定条件を満たさない場合は、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新し、信頼性αを更新する（Ｓ２１２）。
【００７０】
第３の所定条件を満たすが、第１及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさない場合は、慣性航法によって算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ２１４）。
【００７１】
第１及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさず、且つ第３の所定条件を満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆに基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ２１６）。本処理に関しては第１実施例と同様である。
【００７２】
なお、上記説明した第３の所定条件が、特許請求の範囲における「前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件」に相当する。
【００７３】
以上説明した本実施例に係る移動体用測位装置２では、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定を行って、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく距離Ｒを採用するか否かを決定しているため、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の採否を適切に決定することができる点については第１実施例と同様である。
【００７４】
第２実施例では、更に、慣性航法に基づいて算出される車両位置を算出し、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく誤差ρ＃の信頼性が低い場合には、慣性航法に基づいて算出される車両位置に基づいて誤差ρ＃を更新するため、疑似距離ρの精度を更に向上させることができる。
【００７５】
この結果、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【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。
【００７７】
例えば、疑似距離補正部４０及びＧＰＳ測位演算部４５では、単に誤差ρ＃を差し引いて補正後の疑似距離ρを算出するだけでなく、誤差ρ＃の大きい衛星を除外して車両位置の算出を行なうものとしてもよい。
【００７８】
また、複数の衛星についての誤差ρ＃の大きさを総合的に判断し、車両位置の誤差の大きさを推定することもできる。この場合、車両位置の誤差の大きさに応じて車両制御（カーブ手前の自動減速制御等）に用いるか否かを決定するものとしてもよい。
【００７９】
また、図７に示すように、時系列データを格納する疑似距離誤差テーブルを備えるものとしてもよい。こうすれば、フィルタを用いること等によって異常値を除外することが可能となり、より高精度に車両位置を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
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】
【００８１】
１、２ 移動体用測位装置
１０ ＧＰＳアンテナ
２０ ＧＰＳ測位信号受信部
２５ マップマッチング部
３０ リンクによる疑似距離評価部
３５ 疑似距離誤差蓄積部
４０ 疑似距離補正部
４５ ＧＰＳ測位演算部
５０ 記憶装置
５５ 地図データ
６０ 車両センサ
７０ 記憶装置
７５ 疑似距離誤差テーブル
８０ 慣性航法演算部
８５ 慣性航法による疑似距離評価部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星からの信号に基づいて移動体の位置等を測位する移動体用測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衛星からの信号に基づいて移動体の位置を測位する装置が広く用いられている。このような装置及び衛星からなるシステムは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）と称されており、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Galileo、Glonass等がこれに含まれる。移動体の位置は、衛星信号を解析することにより得られる衛星と受信機との距離（疑似距離）を複数衛星について算出し、三角測量の原理によって算出することができる。
【０００３】
こうしたシステムにおける問題の一つに、マルチパスと称されるものがある。これは、建物等によって反射された信号を受信することによって、疑似距離が現実の距離からズレを生じ、結果として装置の現在位置を誤認識するというものである。また、疑似距離は、他の要素によっても誤差が生じるため、その誤差を監視する必要がある。
【０００４】
係る点に鑑み、疑似距離による計測結果と、マップマッチングによる計測結果との差に基づいて誤差を判断するプログラム及び測位回路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）。このプログラム及び測位回路では、捕捉したＧＰＳ信号に基づいて４つの補正衛星の組合せである衛星組合せが抽出され、各衛星組合せそれぞれについて、当該衛星組合せを用いた場合の現在位置が計測される。一方、抽出された衛星組合せのうち、前回最適組合せと判定された衛星組合せが選定組合せとして選定され、当該選定組合せによる計測結果に基づいてマップマッチング処理が行われる。そして、抽出された衛星組合せそれぞれの計測結果と、マップマッチング処理部から入力されたマップマッチング結果である位置情報とに基づいて、マップマッチング結果に最も近接する計測結果となった衛星組合せを今回の最適組合せとして判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０４５８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マップマッチングにより算出される移動体の位置は、疑似距離と同様、信頼性が変動するのが現状である。マップマッチングにより算出される移動体の位置は、マップマッチングにおいて用いられる加速度センサや速度センサの出力誤差等がリンク（地図データにおける道路に相当する）方向に蓄積し、比較的大きいもの（数十［ｍ］程度）となる場合がある。従って、マップマッチングにより算出される移動体の位置と、疑似距離の双方に大きい誤差が生じていた場合、疑似距離の誤差を正確に評価することができないことになる。
【０００７】
上記特許文献１に記載のプログラム及び測位回路では、マップマッチングにより算出される移動体の位置の信頼性変動に関する考慮がなされていない。従って、移動体の位置を正確に算出することができない場合がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、より正確に移動体の位置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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
衛星電波を用いて該衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、
前記衛星電波から把握される衛星の位置と、前記位置演算手段又は他の手段により算出された前記移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、
道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、
前記地図データを用いたマップマッチングを行なって前記移動体の位置を算出するマップマッチング手段と、を備え、
前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、
前記所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新する、
移動体用測位装置である。
【００１０】
この本発明の一態様によれば、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新するため、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【００１１】
なお、視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルとマップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件とは、当該角度が大きい程、これを満たす可能性が高くなる性質の条件である。
【００１２】
本発明の一態様において、
前記衛星電波の搬送波の周波数変化量を算出する周波数変化量算出手段を備え、
前記所定条件を満たさない場合には、前記周波数変化量算出手段により算出された周波数変化量を用いて前記誤差情報を更新するものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様において、
慣性航法によって前記移動体の位置を算出する慣性航法演算部を備え、
前記所定条件を満たさず、且つ前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件を満たす場合には、前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より正確に移動体の位置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】疑似距離誤差蓄積部３５が更新する疑似距離誤差テーブル７５のデータ形式の一例である。
【図３】第１実施例の移動体用測位装置１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４】第１実施例の移動体用測位装置１を用いて誤差ρ＃の信頼性αを算出することによる効果を模式的に示すイメージ図である。
【図５】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６】第２実施例の移動体用測位装置１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７】時系列データを格納する疑似距離誤差テーブルのデータ形式の一例である。
【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とは、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、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。なお、以下では移動体が車両であるものとする。
【００１８】
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。
【００１９】
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、ＧＰＳ測位信号受信部２０と、マップマッチング部２５と、リンクによる疑似距離評価部３０と、疑似距離誤差蓄積部３５と、疑似距離補正部４０と、ＧＰＳ測位演算部４５と、地図データ５５が記憶された記憶装置５０と、を備える。なお、ＧＰＳ測位信号受信部２０〜ＧＰＳ測位演算部４５までの構成は、例えば図示しないマイクロコンピュータがプログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。また、回路構成であっても構わないし、それぞれの構成が専用マイクロコンピュータによって実現されても構わない。
【００２０】
ＧＰＳ測位信号受信部２０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。
【００２１】
ＧＰＳ測位信号受信部２０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）。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。
【００２２】
そして、ＧＰＳ測位信号受信部２０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。
【００２３】
ρ＝Ｎ×３００
【００２４】
また、測位信号受信部２０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。
【００２５】
測位信号受信部２０は、疑似距離ρをリンクによる疑似距離評価部３０、疑似距離誤差蓄積部３５、疑似距離補正部４０に出力し、ドップラー周波数変化量Δｆを疑似距離誤差蓄積部３５に出力する。
【００２６】
ところで、疑似距離ρは、前述したマルチパス等の影響により、誤差を含んでいる場合がある。そこで、本実施例では、以下の構成によって疑似距離の補正等を行なっている。
【００２７】
マップマッチング部２５には、加速度センサや車輪速センサ、舵角センサ等の車両センサ６０が接続されている。地図データ５５は、交差点等の座標を示すノードと、ノードを接続するリンクで道路が表現されている。マップマッチング部２５は、ＧＰＳ測位演算部４５が算出した車両位置、及び車両センサ６０の出力を用いて、地図データ５５に含まれるいずれのリンク上を車両が走行しているかを特定し、そのリンクの端点から車両までの距離を算出する。マップマッチング部２５は、車両が走行しているリンク、及び端点からの距離、及びこれらから算出可能な車両位置等の情報を、リンクによる疑似距離評価部３０に出力する。
【００２８】
ここで、上記リンクは、地図データ５５によって確定したデータであるため、マップマッチング部２５が算出する車両位置は、リンクに直交する方向については誤差を生じにくいという性質を有している。反対に、リンクに沿った方向については車両センサ６０の出力誤差が蓄積しやすいため、誤差を生じやすいという性質を有している。車両センサ６０の出力誤差とは、加速度センサや、車速センサに含まれる車輪速センサのバイアス成分を意味する。
【００２９】
リンクによる疑似距離評価部３０は、以下の手法により、疑似距離ρの誤差ρ＃、及びその信頼性αを算出する。
【００３０】
まず、リンクによる疑似距離評価部３０は、捕捉中の各ＧＰＳ衛星ｉについて、車両から見た衛星の向きを示す単位ベクトル（視線ベクトルｅｉ）を算出する。視線ベクトルｅｉは、例えば次式（１）により表される。式中、（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）は車両位置である。車両位置は、ＧＰＳ測位演算部４５の出力を用いてもよいし、他の情報（マップマッチング部２５の算出結果や慣性航法による算出結果）を用いてもよい。
【００３１】
ｅｉ＝（Ｘｕ−Ｘｉ，Ｙｕ−Ｙｉ，Ｚｕ−Ｚｉ）／√｛（Ｘｕ−Ｘｉ）２＋（Ｙｕ−Ｙｉ）２＋（Ｚｕ−Ｚｉ）２｝ …（１）
【００３２】
リンクによる疑似距離評価部３０は、次式（２）によって疑似距離ρの誤差ρ＃を算出する。式中、Ｒは衛星位置（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）と、マップマッチング部２５が算出した車両位置との間の距離である。また、Δｔは疑似距離ρに含まれる時計誤差であり、最小自乗法等の既存技術によって推定可能である。
【００３３】
ρ＃＝ρ―Ｒ−ｃΔｔ …（２）
【００３４】
そして、リンクによる疑似距離評価部３０は、誤差ρ＃の信頼性αを、上記算出した視線ベクトルｅｉと、車両が走行しているリンクのなす角度θが大きくなるほど、信頼性が高くなるように算出する（例えば、次式（３））。誤差ρ＃の信頼性αを角度θに基づいて算出するのは、前述したように、マップマッチング部２５が算出する車両位置は、リンクに直交する方向については誤差を生じにくく、リンクに沿った方向については誤差を生じやすいからである。すなわち、車両から見た衛星が道路方向に沿った方向に存在する場合、上記Ｒは信頼性が低くなる。一方、車両から見た衛星が車両の真上や道路に直交する方向に存在する場合、道路に沿った方向の誤差は、Ｒの算出に余り影響を与えないのである。
【００３５】
α＝｛（２×θ）／π｝×Ｋ …（３）
但し、０＜θ＜（π／２）、０＜Ｋ＜１
【００３６】
こうして算出された疑似距離ρの誤差ρ＃、及びその信頼性αは、疑似距離誤差蓄積部３５に出力される。
【００３７】
疑似距離誤差蓄積部３５には、疑似距離誤差テーブル７５が記憶された記憶装置７０が接続されている。記憶装置７０は、記憶装置５０と同一であってもよいし、異なってもよい。図２は、疑似距離誤差蓄積部３５が更新する疑似距離誤差テーブル７５のデータ形式の一例である。図示するように、疑似距離誤差テーブル７５は、衛星番号と、疑似距離ρの誤差ρ＃及びその信頼性α、前回リンクによる疑似距離評価部３０が算出した疑似距離ρの誤差ρ＃に基づいて更新した時刻Ｔ、その他の情報が対応づけられて記憶されている。
【００３８】
疑似距離誤差蓄積部３５は、信頼性αに関する判定（すなわち、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定）を行なって、その結果に応じて、マップマッチング部２５により算出された車両位置、或いはドップラー周波数変化量Δｆに基づいて、疑似距離誤差テーブル７５における疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。
【００３９】
具体的には、（Ａ）信頼性αが現在疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値よりも大きい場合、及び（Ｂ）信頼性αが現在記憶されている値よりも小さいが閾値βよりは大きく、且つ時刻Ｔが所定時間以上前である場合には、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃（及びその信頼性α）を更新すべきであると判断する。
【００４０】
更に、リンク上を車両が走行していることの確からしさを確認するために、以下の条件を加える。例えば、（Ｃ）リンクの両端点から所定距離以上離れている場合、及び（Ｄ）リンクの端点から所定距離以内であるが、隣接するリンクが分岐しておらず、且つ走行中のリンクとのなす角度が所定角度以内である。
【００４１】
上記（Ａ）又は（Ｂ）を満たし、且つ上記（Ｃ）又は（Ｄ）を満たす場合は、上式（２）に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。
【００４２】
一方、上記（Ａ）、（Ｂ）のいずれも満たさない場合、及び上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれも満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆの積分値と疑似距離ρの乖離を、疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値に加算して疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する。次式（４）は、この場合の誤差ρ＃を算出するための式である。この場合、信頼性αは更新しない。
【００４３】
ρ＃＝Δρ−（Δｆの積分値） …（４）
【００４４】
図３は、本実施例の移動体用測位装置１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。
【００４５】
以下の処理を、捕捉中の各衛星について実行する。
【００４６】
まず、前述した（Ａ）、（Ｂ）のいずれか一方を満たすこと、のような信頼性αに関する第１の所定条件（角度θに関する条件）を満たすか否かを判定する（Ｓ１００）。
【００４７】
第１の所定条件を満たす場合は、更に、上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれか一方を満たすこと、のような当該リンクを走行していることの確からしさを確認するための第２の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００４８】
第１の所定条件、及び第２の所定条件を満たす場合は、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃（及びその信頼性α）を更新する（Ｓ１０４）。
【００４９】
一方、第１の所定条件、及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆの積分値と疑似距離ρの乖離を、疑似距離誤差テーブル７５に記憶されている値に加算して疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ１０６）。
【００５０】
疑似距離誤差蓄積部３５により更新された疑似距離ρの誤差ρ＃は、疑似距離補正部４０に出力される。疑似距離補正部４０は、測位信号受信部２０から入力された疑似距離ρに誤差ρ＃を差し引いてＧＰＳ測位演算部４５に出力する。
【００５１】
ＧＰＳ測位演算部４５では、複数のＧＰＳ衛星の位置と、対応する擬似距離ρに基づいて、車両位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を算出する。車両位置は、３つのＧＰＳ衛星に対して得られる位置及び擬似距離ρに基づいて、三角測量の原理で導出される。擬似距離ρは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。
【００５２】
なお、上記説明した第１及び第２の所定条件が、特許請求の範囲における「前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件」に相当する。
【００５３】
図４は、本実施例の移動体用測位装置１を用いて誤差ρ＃の信頼性αを算出することによる効果を模式的に示すイメージ図である。
【００５４】
図示するように、衛星１を車両から見た方向がリンクに対して大きい角度を有するタイミングで、衛星１に関する誤差ρ＃の信頼性αが高く算出される。これに伴い、衛星１について誤差ρ＃及び信頼性αの更新がなされる。他方、衛星２や３に関しては誤差ρ＃は更新されない。
【００５５】
その後、車両の走行に応じて、衛星２や３を車両から見た方向がリンクに対して大きい角度を有することになると、衛星２や３について誤差ρ＃及び信頼性αの更新がなされる。このタイミングでは衛星１については角度が小さくなっているため誤差ρ＃及び信頼性αの更新はなされないが、前回更新された値に、ドップラー周波数変化量Δｆを用いた誤差が蓄積された値が用いられる。すなわち、以前に更新された値が引き継がれることになる。
【００５６】
換言すると、各衛星について好適なタイミングで、マップマッチング部２５が算出する車両位置に応じた距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃が採用されることになり、その後は、次に好適なタイミングに至るまでの間、以前に更新された値が引き継がれることになる。従って、漏れの少ない誤差ρ＃の更新が可能となる。
【００５７】
以上説明した本実施例に係る移動体用測位装置１によれば、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定を行なって、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく距離Ｒを採用するか否かを決定しているため、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の採否を適切に決定することができる。
【００５８】
従って、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の信頼性αが高い場合にはこれを用いて疑似距離ρを補正し、信頼性αが低い場合にはドップラー周波数変化量Δｆを用いて疑似距離ρを補正するため、疑似距離ρの精度を向上させることができる。
【００５９】
この結果、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【００６０】
＜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
移動体用測位装置２は、第１実施例の移動体用測位装置１と同様、ＧＰＳに適用される装置である。本実施例においても、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。
【００６１】
図５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、第１実施例の移動体用測位装置１が有する構成に加え、慣性航法演算部８０と、慣性航法による疑似距離評価部８５と、を有する。
【００６２】
慣性航法演算部８０は、慣性航法により車両位置を算出する。慣性航法による車両位置の測位方法は、多種多様であり、如何なる方法であってもよい。例えば車両位置は、加速度センサの出力値に、姿勢変換、重力補正、コリオリ力補正を行って２回積分し、当該２回積分により得られる移動距離を、車両位置の前回値に加算することで導出されてよい。
【００６３】
慣性航法による疑似距離評価部８５は、慣性航法によって算出された車両位置の採否に関する判定を行なう。例えば、（Ｅ）ＧＰＳ衛星からの電波が建物やトンネル等によって遮断されてから所定時間以上経過している（すなわち慣性航法による演算時間が長すぎる）場合、（Ｆ）車両センサ６０の初期化（バイアス確定等）がまだ完了していない場合には、慣性航法によって算出された車両位置の信頼性が低いため、これを採用しないものと決定する。
【００６４】
図６は、第２実施例の移動体用測位装置１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。
【００６５】
以下の処理を、捕捉中の各衛星について実行する。
【００６６】
まず、前述した（Ｅ）、（Ｆ）の双方を満たすことのような、慣性航法によって算出された車両位置に関する第３の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２００）。
【００６７】
Ｓ２００においていずれの判定が行われた場合も、信頼性αに関する第１の所定条件（換言すると、角度θに関する所定条件）を満たすか否かを判定し（Ｓ２０２又はＳ２０６）、第１の所定条件を満たす場合は、更に、上記（Ｃ）、（Ｄ）のいずれか一方を満たすこと、のような当該リンクを走行していることの確からしさを確認するための第２の所定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２０４、２０８）。
【００６８】
第１ないし第３の所定条件の全てを満たす場合は、慣性航法によって算出された車両位置と、マップマッチング部２５により算出された車両位置のいずれか一方に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新し、信頼性αを更新する（Ｓ２１０）。なお、これらの平均を求める等してもよい。
【００６９】
第１及び第２の所定条件を満たすが第３の所定条件を満たさない場合は、マップマッチング部２５により算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新し、信頼性αを更新する（Ｓ２１２）。
【００７０】
第３の所定条件を満たすが、第１及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさない場合は、慣性航法によって算出された車両位置に基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ２１４）。
【００７１】
第１及び第２の所定条件の少なくとも一方を満たさず、且つ第３の所定条件を満たさない場合は、ドップラー周波数変化量Δｆに基づいて疑似距離ρの誤差ρ＃を更新する（Ｓ２１６）。本処理に関しては第１実施例と同様である。
【００７２】
なお、上記説明した第３の所定条件が、特許請求の範囲における「前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件」に相当する。
【００７３】
以上説明した本実施例に係る移動体用測位装置２では、視線ベクトルｅｉと車両が走行しているリンクのなす角度θに関する判定を行って、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく距離Ｒを採用するか否かを決定しているため、距離Ｒに基づいて算出される疑似距離ρの誤差ρ＃の採否を適切に決定することができる点については第１実施例と同様である。
【００７４】
第２実施例では、更に、慣性航法に基づいて算出される車両位置を算出し、マップマッチング部２５が算出する車両位置に基づく誤差ρ＃の信頼性が低い場合には、慣性航法に基づいて算出される車両位置に基づいて誤差ρ＃を更新するため、疑似距離ρの精度を更に向上させることができる。
【００７５】
この結果、より正確に移動体の位置を算出することができる。
【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。
【００７７】
例えば、疑似距離補正部４０及びＧＰＳ測位演算部４５では、単に誤差ρ＃を差し引いて補正後の疑似距離ρを算出するだけでなく、誤差ρ＃の大きい衛星を除外して車両位置の算出を行なうものとしてもよい。
【００７８】
また、複数の衛星についての誤差ρ＃の大きさを総合的に判断し、車両位置の誤差の大きさを推定することもできる。この場合、車両位置の誤差の大きさに応じて車両制御（カーブ手前の自動減速制御等）に用いるか否かを決定するものとしてもよい。
【００７９】
また、図７に示すように、時系列データを格納する疑似距離誤差テーブルを備えるものとしてもよい。こうすれば、フィルタを用いること等によって異常値を除外することが可能となり、より高精度に車両位置を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
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】
【００８１】
１、２ 移動体用測位装置
１０ ＧＰＳアンテナ
２０ ＧＰＳ測位信号受信部
２５ マップマッチング部
３０ リンクによる疑似距離評価部
３５ 疑似距離誤差蓄積部
４０ 疑似距離補正部
４５ ＧＰＳ測位演算部
５０ 記憶装置
５５ 地図データ
６０ 車両センサ
７０ 記憶装置
７５ 疑似距離誤差テーブル
８０ 慣性航法演算部
８５ 慣性航法による疑似距離評価部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星電波を用いて該衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、
前記衛星電波から把握される衛星の位置と、前記位置演算手段又は他の手段により算出された前記移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、
道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、
前記地図データを用いたマップマッチングを行なって前記移動体の位置を算出するマップマッチング手段と、を備え、
前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、
前記所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新する、
移動体用測位装置。
【請求項２】
前記衛星電波の搬送波の周波数変化量を算出する周波数変化量算出手段を備え、
前記所定条件を満たさない場合には、前記周波数変化量算出手段により算出された周波数変化量を用いて前記誤差情報を更新する、
請求項１に記載の移動体用測位装置。
【請求項３】
慣性航法によって前記移動体の位置を算出する慣性航法演算部を備え、
前記所定条件を満たさず、且つ前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件を満たす場合には、前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新する、
請求項１又は２に記載の移動体用測位装置。
【請求項１】
衛星電波を用いて該衛星と移動体との疑似距離を算出する疑似距離算出手段と、
前記衛星電波から把握される衛星の位置と、前記位置演算手段又は他の手段により算出された前記移動体の位置と、を結ぶ視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、
道路が複数のリンクで表現された地図データを記憶した記憶手段と、
前記地図データを用いたマップマッチングを行なって前記移動体の位置を算出するマップマッチング手段と、を備え、
前記視線ベクトル算出手段により算出された視線ベクトルと前記マップマッチング手段により移動体が存すると推定されたリンクとのなす角度に関する条件を含む所定条件を満たす場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新し、
前記所定条件を満たさない場合には、前記マップマッチング手段により算出された前記移動体の位置以外の情報を用いて誤差情報を更新する、
移動体用測位装置。
【請求項２】
前記衛星電波の搬送波の周波数変化量を算出する周波数変化量算出手段を備え、
前記所定条件を満たさない場合には、前記周波数変化量算出手段により算出された周波数変化量を用いて前記誤差情報を更新する、
請求項１に記載の移動体用測位装置。
【請求項３】
慣性航法によって前記移動体の位置を算出する慣性航法演算部を備え、
前記所定条件を満たさず、且つ前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置の信頼性に関する第２の所定条件を満たす場合には、前記慣性航法演算部により算出された前記移動体の位置に基づいて誤差情報を更新する、
請求項１又は２に記載の移動体用測位装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１０７１０８（Ｐ２０１１−１０７１０８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５６９３（Ｐ２００９−２６５６９３）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【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２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【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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