移動体間干渉測位システム、装置及び方法
【課題】3台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム等の提供。
【解決手段】本発明は、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、前記3台以上の移動体のうちから、基準車両として機能すべき一台の移動体を決定する基準車両決定手段と、前記基準車両決定手段により決定された基準車両として機能すべき移動体(以下、基準移動体という)に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、前記3台以上の移動体のうちから、基準車両として機能すべき一台の移動体を決定する基準車両決定手段と、前記基準車両決定手段により決定された基準車両として機能すべき移動体(以下、基準移動体という)に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、周辺の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位システム、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、近接車両でのGPS電波伝搬時間のデータと自車でのGPS電波伝搬時間のデータとの差分を求めると共に、これにより求められた3個以上のGPS電波伝搬時間差分値と未知数となる相対位置との関係式を連立させて解くことによって自車を基準とした近接車両の相対位置を求める、GPS電波伝搬時間差分による相対位置算出手段と、を備えたことを特徴とする車車間通信による相対位置算出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平10−148665号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、従来では、上記特許文献1に記載されるように、GPSデータを用いて2台の移動体間の相対位置を特定する方法は各種提案されているが、3台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合について考慮されていなかった。
【0004】
ここで、3台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、2台の移動体間で行う場合と方法と同様の態様で、各車両間でそれぞれ測位を行うと、通信負荷や演算負荷が増大するのみならず、複数の車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまうという問題がある。例えば3台の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、各車両において周辺の2台の車両との相対位置をそれぞれ測位すると、全体として見ると効率が悪く、また、基準となる車両が各車両において異なりうることに起因して、各車両で把握される車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまう。
【0005】
そこで、本発明は、3台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、第1の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも1台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする。
【0008】
第3の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0009】
第4の発明は、第3の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の1台の移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0010】
第5の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0011】
第6の発明は、第5の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0012】
第7の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0013】
第8の発明は、第7の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0014】
第9の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0015】
第10の発明は、第9の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0016】
第11の発明は、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
前記3台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の2台以上の移動体に送信する送信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする。
【0017】
第12の発明は、移動体間干渉測位システムに関し、互いに通信可能な3台以上の移動体のうちから1台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記3台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする。
【0018】
第13の発明は、移動体間干渉測位システムに関し、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、
前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする。
【0019】
第14の発明は、第13の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記測位手段は、前記他の移動体のそれぞれに設けられ、前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段は、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位することを特徴とする。
【0020】
第15の発明は、第14の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記3台以上の移動体のうちの、自身の移動体以外の移動体に送信する送信手段を備えることを特徴とする。
【0021】
第16の発明は、第13の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記基準移動体に対する一の他の移動体の相対位置を干渉測位する前記測位手段は、前記基準移動体、及び、該一の他の移動体のいずれか一方のみに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、3台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【0024】
図1は、本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とGPS(Global Positioning System)の全体的な構成を示すシステム構成図である。図1に示すように、GPSは、地球周りを周回するGPS衛星10を備える。
【0025】
GPS衛星10は、航法メッセージを地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するGPS衛星10に関する軌道情報、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搬送波(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。
【0026】
尚、現在、24個のGPS衛星10が高度約20,000kmの上空で地球を一周しており、各4個のGPS衛星10が55度ずつ傾いた6つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも5個以上のGPS衛星10が観測可能である。
【0027】
車両20は、基準車両として機能する車両であり、以下では、基準車両ともいう。非基準車両30は、車両20(基準車両)に対する相対位置が測位される対象の車両であり、以下では、非基準車両ともいう。
【0028】
ここで、注意すべきこととして、基準車両は、後述の如く各種の状況に応じて決定されるので、ある車両が、基準車両となるときがあれば、非基準車両となるときがありうる。従って、ある車両が、基準車両となるときは、車両20と称され、非基準車両となるときは、非基準車両30と称される。本発明は、非基準車両30が2台以上存在するときに好適であるので、以下では、非基準車両30が2台以上存在し、1台の基準車両20を含めて、全体で3台以上の車両が存在する車両グループを想定する。
【0029】
尚、車両は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、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。
【0030】
図2は、車両20と非基準車両30の主要構成を示す図である。車両20には、GPS受信機22及び車車間通信機24が設けられる。また、非基準車両30には、GPS受信機32及び車車間通信機34が設けられる。
【0031】
GPS受信機22、32内には、その周波数がGPS衛星10の搬送周波数と一致する発振器(図示せず)が内蔵されている。GPS受信機22、32は、GPSアンテナ22a、32aを介してGPS衛星10から受信した電波(衛星信号)を中間周波数に変換後、GPS受信機22、32内で発生させたC/Aコードを用いてC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。
【0032】
GPS受信機22は、GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、時刻tにおける搬送波位相の積算値Φik(t)を計測する。位相積算値Φikは、L1波及びL2波(周波数:1227.6MHz)の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。
Φik(t)=Θik(t)−Θik(t−τk)+Nik+εik(t) 式(1)
尚、位相積算値Φikについて、添え字i(=1,2,・・・)は、GPS衛星10iに割り当てられた番号を示し、添え字kは基準車両側での積算値であることを示す。Nikは、整数値バイアスを示し、εikは、ノイズ(誤差)を表わす。
【0033】
また、GPS受信機22は、GPS衛星10iからの各搬送波に乗せられるC/Aコードに基づいて、擬似距離ρikを計測する。
ρik(t)=c・τk+bk 式(2)
ここで、cは光速であり、bkは、クロックバイアスとも称され、GPS受信機22内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【0034】
車両20は、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを車車間通信機24により非基準車両30に送信する。
【0035】
GPS受信機32は、同様に、GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φiuを計測する。位相積算値Φiuは、L1波及びL2波の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。尚、位相積算値Φiuについて、添え字i(=1,2,・・・)は、GPS衛星10iに割り当てられた番号を示し、添え字uは非基準車両30側での積算値であることを示す。位相積算値Φiuは、同様に、次式に示すように、搬送波受信時刻tでの発振器の位相Θiu(t)と、GPS衛星10iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θiu(t−τ)との差として得られる。
Φiu(t)=Θiu(t)−Θiu(t−τu)+Niu+εiu(t) 式(3)
ここで、τuは、GPS衛星10からGPS受信機32までのトラベル時間を示し、εiuは、ノイズ(誤差)を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、GPS受信機32は、搬送波位相の1波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φiu(t)には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスNiuが導入される。
【0036】
また、GPS受信機32は、GPS衛星10iからの各搬送波に乗せられるC/Aコードに基づいて、擬似距離ρiuを計測する。ここで計測される擬似距離ρiuは、以下のように距離誤差等の誤差を含んでいる。
ρiu(t)=c・τu+bu 式(4)
ここで、buは、クロックバイアスとも称され、GPS受信機32内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【0037】
また、GPS受信機32は、上述の計測を行う他、図3を参照して後述する各種処理を行う。
【0038】
車車間通信機24、34は、以下で後述する各種の情報のやり取りのため、互いに双方向通信を行うように構成されている。本例では、基準車両20の車車間通信機24は、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを、非基準車両30の車車間通信機34に無線通信網を介して送信する。以下では、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikのデータを総称して「観測データ」ともいい、位相積算値Φikのデータを、L1波及びL2波のそれぞれに対応して、それぞれ「L1データ」及び「L2データ」ともいい、擬似距離ρikのデータを「C/Aデータ」ともいう。また、本例では、非基準車両30の車車間通信機34は、非基準車両30で測位した測位結果(即ち、後述の車両20に対する非基準車両30の相対位置)を、基準車両20の車車間通信機24及び他の非基準車両30の車車間通信機34に無線通信網を介して送信する。また、本例では、基準車両20の車車間通信機24と非基準車両30の車車間通信機34と間で、必要に応じてその他の情報(例えば後述の走行状態を示す情報や単独測位結果を表す情報)が送受される。
【0039】
図3は、本実施例の車両20,30においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。尚、車両30側の構成において、受信部40及び測位結果送信部42は、車車間通信機34により実現され、実数解算出部44、整数解算出部46及びFIX判定部48は、GPS受信機32により実現されるが、GPS受信機32に接続される他のマイクロコンピューター等により実現されてもよい。
【0040】
図3に示すように、基準車両としての車両20においては、所定の周期毎に、観測されたL1データ、L2データ及びC/Aデータからなる観測データの送信データが生成され、車車間通信機24により非基準車両30に供給される。また、車両20においては、所定の周期毎に、車両20の位置が測位され、その測位位置が非基準車両30に供給される。この測位は、例えば観測されたC/Aデータを用いる単独測位により実現されてもよい。C/Aデータを用いる単独測位方法は広く知られているので説明を省略する。
【0041】
非基準車両30においては、受信部40において、所定の周期毎に、基準車両側から観測データが受信される。また、GPS受信機32において、非基準車両30側の位相積算値Φiu(L1データ、L2データ)及び擬似距離ρiu(C/Aデータ)が取得される。これらの基準車両側の観測データと非基準車両30側の観測データは、各データはGPS時刻やPSS信号等を利用して同期が取られてよい。
【0042】
実数解算出部44においては、観測データの二重位相差を観測量とし非基準車両30の位置と整数値バイアスの2重位相差とを状態変数として、最小二乗法により、車両20に対する非基準車両30の相対位置が測位される。例えば、下記の手順で非基準車両30の位置が測位されてもよい。以下では、説明の簡略化のため、位相積算値について、L1波のみを用いる場合を説明するが、L2波の位相積算値も用いる場合、L2波の位相積算値を、L1波の位相積算値と同様の態様で、追加すればよい。
【0043】
先ず、ペアリングされた2つのGPS衛星10j、10h(i=j、h、但し、j≠h)に関する位相積算値の2重位相差は、次式となる。
Φjhku=(Φjk(t)−Φju(t))−(Φhk(t)−Φhu(t)) 式(5)
一方、位相積算値の2重位相差Φjhkuは、(GPS衛星10iとGPS受信機22若しくは32との距離)=(搬送波の波長L)×(位相積算値)という物理的な意味合いから、次のようになる。
【0044】
【数1】
ここで、式(6)における[Xk(t)、Yk(t)、Zk(t)]は、時刻tにおける基準車両20のワールド座標系における座標値であり、[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]は、時刻tにおける非基準車両30の座標値(未知)であり、[Xj(t)、Yj(t)、Zj(t)]及び[Xh(t)、Yh(t)、Zh(t)]は、時刻tにおける各GPS衛星10j、10hの座標値である。Njhkuは、整数値バイアスの2重位相差である(即ち、Njhku=(Njk−Nju)−(Nhk−Nhu))。尚、時刻tは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【0045】
また、時刻tにおける2つのGPS衛星10j、10h(i=j、h、但し、j≠h)に関する擬似距離の2重位相差は、次式となる。
ρjhku=(ρjk(t)−ρju(t))−(ρhk(t)−ρhu(t)) 式(7)
擬似距離の2重位相差ρjhkuは、次のように表せる。
【0046】
【数2】
ここで、式(8)における[Xk(t)、Yk(t)、Zk(t)]、[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]、[Xj(t)、Yj(t)、Zj(t)]及び[Xh(t)、Yh(t)、Zh(t)]は、上記式(6)と同様である。また、時刻tは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【0047】
観測量Zと状態変数ηの関係は、次の線形モデルで表現される。
Z=H(i)・η+V 式(9)
ここで、Vは観測雑音を示す。ηは、状態変数を表わし、非基準車両30の座標値(未知)及び整数値バイアスの2重位相差である。例えばペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、η=[Xu、Yu、Zu、N12ku、N13ku、N14ku、N15ku]Tである(Tは転置を表す)。式(9)の観測量Zは、位相積算値の2重位相差Φjhku(上記式(5)参照)及び擬似距離の2重位相差ρjhku(上記式(7)参照)である。例えば、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、Z=[Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku、ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku]Tである。上記式(9)の観測方程式は線形であるが、式(6)及び式(8)では、観測量Zは、状態変数Xu、Yu及びZuに関して非線形であるため、式(6)及び式(8)の各項が状態変数Xu、Yu及びZuのそれぞれで偏微分され、上記式(9)の観測行列Hが求められる。例えば、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、以下のように、観測行列Hは、以下の通りである。
【0048】
【数3】
ここで、数8のH1は、観測量Z1=[Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku]Tとした場合の観測行列であり、数8のH2は、観測量Z2=[ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku]Tとした場合の観測行列であり、観測行列Hは、2つの観測行列H1、H2が組み込まれた形となる。
【0049】
上記式(9)から、数3の観測行列Hを用いて最小二乗法で解くと、以下の通りηの実数解(フロート解)が得られる。
η=(HT・H)−1・HT・Z 式(10)
尚、基準車両20に対する非基準車両30の相対位置が重要であるので、この実数解の導出で用いられる基準車両20の座標値[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]は、例えば基準車両20から観測データと共に送られる単独測位結果の値であってもよい。
【0050】
整数解算出部46においては、実数解算出部44で算出された整数値バイアスの実数解(フロート解)に基づいて、整数値バイアスの整数解が算出される。例えば、実数解算出部44で算出された実数解に対して最も誤差の小さい整数解(即ち、波数)を第1候補として求め、次に誤差の小さい整数解を第2候補として求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するLAMBDA法が使用されてよい。或いは、LAMBDA法に代えて、他の整数最小二乗法や簡易の四捨五入により整数解を導出してもよい。
【0051】
FIX判定部48においては、整数解算出部46で導出された整数解をFIX解とするか否かが判定される。即ち、整数解算出部46で導出された整数解の信頼性を判断し、信頼性が高い整数解が得られた場合には、当該整数解をFIXして、以後、当該整数解を用いたRTK測位により測位結果を出力していく。このとき、基準車両20に対する非基準車両30の相対位置が測位結果として出力される。この測位結果(基準車両20に対する非基準車両30の相対位置)は、測位結果送信部42により基準車両20及び他の非基準車両30に送信され、基準車両20及び他の非基準車両30でも利用される。
【0052】
尚、整数解の信頼性の判定方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、レシオテストを適用して、整数解の信頼性が判定されてもよい。例えば、レシオテストの一例として、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組であり、それぞれ4つの整数値バイアスの実数解(n12、n13、n14、n15)、整数値バイアスの整数解の第1候補(N121、N131、N141、N151)及び第2候補(N122、N132、N142、N152)が算出される場合を想定する。このとき、レシオRは、以下に示すように、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第1候補との間の距離(ノルム)と、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第2候補との間の距離との間の比である。
R={(n12−N122)2+(n13−N132)2+(n14−N142)2+(n15−N152)2}/{(n12−N121)2+(n13−N131)2+(n14−N141)2+(n15−N151)2} 式(11)
レシオRは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの整数解の第1候補の信頼度が高いことを表す。従って、適切な所定の閾値αを設定して、レシオRが所定の閾値αよりも大きい場合に、整数解の信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの整数解の第1候補を採用することとしてよい。
【0053】
次に、図4を参照して、本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念を説明する。
【0054】
図4は、一例として、互いの相対位置を必要とする4台の車両A,B,C,Dからなる車両グループが存在する状況を概念的に示す図である。本実施例では、このような3台以上の車両からなる一の車両グループにおいて、一台の特定の車両が基準車両として決定される。基準車両の決定方法は、任意であるが、好ましい決定方法については後述する。ここでは、車両Cが基準車両に決定されることとする。この場合、車両Cは、上述の基準車両20の機能を実現し、他の車両A,B,Dは、上述の非基準車両30の機能を実現する。具体的には、図3を参照して上述したように、車両Cは、他の車両A,B,Dに対して、車両Cで観測された観測データを送信(ブロードキャスト)する。そして、他の車両A,B,Dのそれぞれにおいては、車両Cからの観測データと、自身の観測データとを用いて、車両Cに対する自身の車両の相対位置を測位する。そして、他の車両A,B,Dのそれぞれにおいては、自身の測位結果を、他の全ての車両(車両Cを含む)に送信(ブロードキャスト)する。これにより、車両Cに対する車両Aの位置(即ちベクトルCA)、車両Cに対する車両Bの位置(即ちベクトルCB)、及び、車両Cに対する車両Dの位置(即ちベクトルCD)が、全ての車両A,B,C,Dにおいて把握可能となる。従って、例えば車両Dにおいて、例えば車両Aとの相対位置を特定するために、車両Aで測位されたベクトルCAと、自身で測位したベクトルCDとを用いて、車両Aと車両Dの間の相対位置を導出することができる。
【0055】
ここで、本実施例による移動体間干渉測位システムの有用性を説明するために、各車両間で無秩序に干渉測位を行う比較例としてのシステムと対比する。各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば図4に示す状況の車両Aにおいては、車両B,C,Dから観測データを受信し、車両B,C,Dのそれぞれとの相対位置を干渉測位する必要があるのに対して、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、車両Aにおいては、車両Cのみから観測データを受信し、車両Cとの相対位置だけ干渉測位すればよく、演算負荷及び通信負荷が大幅に低減される。尚、通信負荷について、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、例えば車両Aは、自身の測位結果を他の車両に送信(ブロードキャスト)し、他の車両の測位結果を受信する必要があるが、車両B,Dからのデータ量の多い観測データを受信する必要がないので、全体として通信負荷は低減される。また、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば車両Aにおいては、例えば車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Aを基準として把握するが、車両Dにおいては、車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Dを基準として把握する。この結果、車両Aと車両Dにおいて基準とする車両が異なることに起因して、車両Bと車両Cの相対位置関係が、車両Aと車両Dの間で異なって把握される場合がある(即ち車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが不能である)。これに対して、本実施例によれば、例えば車両Aにおいては、例えば車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Cを基準として把握し、車両Dにおいては、車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Cを基準として把握するので、車両Aと車両Dにおいて基準とする車両Cが共通であり、車両Bと車両Cの相対位置関係が、車両Aと車両Dの間で異なって把握される場合がない。
【0056】
このように、本実施例によれば、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムとは対照的に、非常に効率的な態様で演算負荷及び通信負荷を低減することができ、また、基準車両も一台であることから、車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが可能となる。
【0057】
尚、図4に示した例は、4台の車両からなる車両グループにおいて、各車両間の相対位置を特定するものであるが、3台若しくは5台以上の車両グループの各車両間でも同様である。また、2グループ以上の車両グループが形成される場合は、それぞれのグループ内で、1台の基準車両が決定されればよい。また、ある車両が、2グループ以上の車両グループに属していてもよい。また、例えば図4に示す例において、例えば車両Bは、特に他の車両との相対位置を把握する必要がないが、他の車両に協力するために車両グループに属するものであってもよい。
【0058】
次に、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい実現例を、基準車両決定アルゴリズムの幾つかの好ましい例と関連して説明する。以下では、理解の容易化のための都合上、図4に示した状況と関連付けて説明を行い、原則的に車両Aを自車として説明する。
【0059】
図5は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第1の実現例を示すフローチャートである。図5に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図5に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。尚、各車両においては、各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0060】
ステップ500では、自車(車両A)の走行状態が、自車の車載センサから把握される。尚、自車の走行状態は、自車の車速センサから把握されてよいし、自車のトランスミッションの出力軸の回転数等から把握されてもよいし、その他、自車位置の単独測位結果の履歴から把握されてもよい。尚、自車の走行状態は、周辺の他車(他の車両B,C,D)での利用のために(後述のステップ502参照)、必要に応じて周辺の他車にブロードキャストされる。
【0061】
ステップ502では、他車の走行状態が把握される。他車の走行状態は、上記ステップ500に関連して他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよいし、或いは、前回の測位周期までの相対位置関係から自車の走行状態を差し引いて把握されてもよい。
【0062】
ステップ504では、上記ステップ500及び502で得た情報に基づいて、停止している車両が自車であるか否かが判定される。停止している車両が自車である場合には、ステップ506に進み、停止している車両が自車でない場合には、ステップ510に進む。
【0063】
ステップ506では、停止している自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。尚、上記ステップ504の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。尚、このような基準車両の決定ルール(以下で説明するものも同様)は、基準車両が2台以上にならないように各車両で共有化される。
【0064】
ステップ508では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0065】
ステップ510では、停止していない自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、停止している他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。尚、今回の測位周期で停止している車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。
【0066】
ステップ512では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0067】
ステップ514では、上記ステップ512で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0068】
ステップ516では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ514参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0069】
ステップ518では、上記ステップ516で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更にステップ512の自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0070】
以上の図5に示す処理によれば、停車状態にある車両を基準車両として他の車両の相対位置が干渉測位される。例えば、交差点などで停止している車両が基準車両として機能する。これにより、位置が固定された車両を基準車両とすることができるので、固定位置の基地局を利用する通常のRTK測位と同様の干渉測位を実現することができる。この結果、干渉測位演算で得られる整数解がFIXしやすくなり、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0071】
図6は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第2の実現例を示すフローチャートである。図6に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図6に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0072】
ステップ600では、自車で観測可能なGPS衛星10(可視衛星)の衛星番号を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。尚、観測可能なGPS衛星10とは、所定強度以上の受信強度で電波を受信できるGPS衛星10として定義されてもよい。
【0073】
ステップ602では、他車で観測可能なGPS衛星10の衛星番号が把握される。他車で観測可能なGPS衛星10の衛星番号は、上記ステップ600に関連して他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよい。
【0074】
ステップ604では、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車(他の車両B,C,D)のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ基準車両となったと仮定したときに周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最も多くなるか否かを判定する。ここで、共通衛星とは、自車と他車の双方で観測可能なGPS衛星10である。測位に必要な最小限度数は、一般的な基準衛星を用いて測位する構成では、5である。例えば、自車Aが、他の車両B,C,Dのそれぞれに対して、それぞれ、5,6,7個の共通衛星を有し、これらの合計(=18)が、他車が基準車両となったと仮定したときの同合計よりも大きい場合は、本ステップ604で肯定判定される。本ステップ604で肯定判定された場合は、ステップ606に進み、否定判定された場合は、ステップ610に進む。
【0075】
ステップ606では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。
【0076】
ステップ608では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0077】
ステップ610では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ604の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。
【0078】
ステップ612では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0079】
ステップ614では、上記ステップ612で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0080】
ステップ616では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ614参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0081】
ステップ618では、上記ステップ616で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0082】
以上の図6に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が測位に必要な最小限度数以上あり且つ周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が最も多い車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、全ての車両間での相対位置の把握が可能となり、また、共通衛星の数が最も多い車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0083】
図7は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第3の実現例を示すフローチャートである。図7に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図7に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0084】
ステップ700では、周辺の他車(他の車両B,C,D)の概略位置が把握される。周辺の他車の概略位置は、前回測位周期での干渉測位結果(相対位置関係)に基づいて把握されてもよいし、他車からブロードキャストされたデータ(L/Aデータや、それぞれの車両での単独測位結果)に基づいて把握されてもよい。
【0085】
ステップ702では、現在の衛星配置から誤差楕円を作成する。衛星配置は、自車で現在観測可能な全てのGPS衛星10に係る衛星配置であってもよいし、或いは、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車(他の車両B,C,D)のそれぞれとの関係で共通衛星となるGPS衛星10に係る衛星配置であってもよい。この場合、周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星が異なる場合は、誤差楕円は、共通衛星毎に作成されてもよい。誤差楕円の作成方法は多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、自車の真の2次元位置を(x(t)、y(t))とし、単独測位結果に基づく自車の同2次元位置を(x’(t)、y’(t))とすると、測位誤差ΔP(t)は、以下の通り表せる。
【0086】
【数4】
測位誤差の共分散行列は、以下の通りとなる。
【0087】
【数5】
このとき、誤差楕円は、以下の通り表せる。
【0088】
【数6】
これは、マハラノビス距離Dとなる領域を示しており、(x’、y’)を中心とする楕円となる。ここで、左辺を展開して出てくる項、2σxy(x−x’)(y−y’)は楕円の回転を表し、誤差楕円の短軸方向を特定するために用いられる。尚、誤差楕円は、その他、例えば特開2002−328157号で開示されるような方法で算出されてもよい。
【0089】
ここで、衛星配置からの誤差楕円は、図8に概念的に示すように、衛星配置が横長であるときは、縦長の楕円となり、短軸方向の方が長軸方向よりも誤差が生じ難い。従って、短軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行う方が、長軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行うよりも測位精度が向上することが分かる。
【0090】
図7に戻り、ステップ704では、周辺の他車(他の車両B,C,D)との関係で自車が誤差楕円の短軸方向に並んでいるか否かを判定する。なお、短軸方向に並んでいるとは、必ずしも短軸方向に一直線に並んでいることを意味せず、例えば長軸方向のオフセット量が所定値より小さい場合にも短軸方向に並んでいると看做すことができる。例えば図9に示すような状況(図4に示す状況と異なる)のように、自車(車両A)が他の車両B,Dと共に誤差楕円の短軸方向に並んでいる場合には、本ステップ704は肯定判定となる。本ステップ704で肯定判定された場合には、ステップ706に進み、否定判定された場合には、ステップ708に進む。
【0091】
ステップ706では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。ここで、上記ステップ704の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。或いは、上記ステップ704の条件を満たす各車両において、自車に対する周辺の各他車の長軸方向のオフセット量を合計し、当該合計値が最も小さい車両が基準車両とされてもよい。
【0092】
ステップ708では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0093】
ステップ710では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記ステップ704の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。尚、今回の測位周期で上記ステップ704の条件を満たす車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。
【0094】
ステップ712では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0095】
ステップ714では、上記ステップ712で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0096】
ステップ716では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ714参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0097】
ステップ718では、上記ステップ716で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0098】
以上の図7に示す処理によれば、衛星配置から誤差楕円を求め、誤差楕円の短軸方向に並んだ車両のいずれかが基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、誤差が出難い短軸方向の車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0099】
なお、図7に示す処理によれば、図9に示すような状況では、車両A,B,Dのいずれかが基準車両として決定される。これにより、車両Cとの関係では誤差が出やすくなるものの、車両A,B,Dの各車両間で誤差が出難くなり、精度の高い干渉測位を実現することができる。尚、対照的に、図9に示すような状況で、車両Cが基準車両として決定されると、車両Cと車両A,B,Dのいずれとの関係でも誤差が出やすくなり、測位精度が悪化する。
【0100】
図10は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第4の実現例を示すフローチャートである。図10に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図10に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0101】
ステップ1000では、GPS衛星10からの電波を受信できているか否かを判定する。GPS衛星10からの電波を受信できている間は、連続受信時間をカウントアップし(ステップ1001)、受信が途切れた場合には、連続受信時間をゼロにリセットする(ステップ1002)。尚、連続受信時間は、測位に用いる全てのGPS衛星10からの電波を受信できている連続受信時間を表すものであってもよい。
【0102】
ステップ1003では、現在の連続受信時間を周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0103】
ステップ1004では、周辺の他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされる他車の連続受信時間(ステップ1003参照)と、自車の連続受信時間とを比較する。
【0104】
ステップ1005では、自車の連続受信時間が他車の連続受信時間に比べて最大であるか否かを判定する。自車の連続受信時間が最大である場合は、ステップ1006に進み、自車の連続受信時間が最大で無い場合は、ステップ1010に進む。
【0105】
ステップ1006では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。
【0106】
ステップ1008では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0107】
ステップ1010では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ1004の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。
【0108】
ステップ1012では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0109】
ステップ1014では、上記ステップ1012で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0110】
ステップ1016では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ1014参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0111】
ステップ1018では、上記ステップ1016で受信した測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0112】
以上の図10に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係でGPS電波の連続受信時間が最大となる車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。ここで、図11(A)に示す車両Aのように、GPS電波の連続受信時間が長い車両では、図11(B)に示すように、縦軸の擬似距離相当量(擬似距離自体又は擬似距離から擬似距離変化量を差し引いた値)はキャリア(搬送波)によるスムージング(フィルタリング)により滑らかになり観測データ(特にC/Aデータ)に含まれる雑音成分に影響が減少する。他方、例えば図11(A)に示す車両Bのように、GPS電波の遮断がある場合には、フィルタリングが初期化されることにより雑音成分の影響が遮断毎に大きくなる。従って、図10に示す処理によれば、GPS電波の連続受信時間が最大となる車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0113】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0114】
例えば、上述した実施例では、好ましい実施例として、基準車両以外の非基準車両で干渉測位を行っているが、非基準車両で行われていた一部又は全部の干渉測位演算が基準車両で実行されてもよい。例えば、図4に示す状況で、基準車両が車両Cである場合、相対位置CAの干渉測位が基準車両及び車両Cのいずれか一方のみで実行され、相対位置CBの干渉測位が基準車両及び車両Bのいずれか一方のみで実行され、相対位置CDの干渉測位が基準車両及び車両Bのいずれか一方のみで実行されることとしてもよい。この場合も、干渉測位を行った車両がその干渉測位結果を他の車両にブロードキャストすることで、上述の実施例と同様、干渉測位結果を各車両間で共有することができ、測位負荷及び通信負荷を抑えて高精度な干渉測位結果を得ることができる。尚、全部の干渉測位演算が基準車両で実行される場合、即ち、例えば、図4に示す状況で、相対位置CAの干渉測位が基準車両Cのみで実行され、相対位置CBの干渉測位が基準車両Cのみで実行され、相対位置CDの干渉測位が基準車両Cのみで実行される場合には、基準車両の演算負荷が大きくなるもの、非基準車両での演算負荷が低減され、全体のシステムとしては、上述の実施例と同様の効果が奏される。尚、この場合、車両Cから干渉測位結果が他の車両にブロードキャストされることで、上述の実施例と同様、全車両において全体として整合性の取れた相対位置関係を把握することができる。
【0115】
また、上述した実施例では、基準車両の決定は、自律的なシステムを実現するために、車両グループに属する各車両でそれぞれ実行されているが、車両グループ内のある特定の車両(好ましくは、1台であるが、2台以上も可)で実行されてもよいし、車両グループに属さない第3の車両若しくは路側設備(センターサーバーを含む)で実行されてもよい。この場合、基準車両の決定を直接的に実行しない車両では、他の車両若しくは第3の車両又は路側設備からの情報(基準車両の決定結果)に基づいて、基準車両を決定(把握)する。
【0116】
また、上述した実施例では、好ましい実施例として、瞬時測位法により整数値バイアスの実数解を求めているが、整数値バイアスの実数解の算出方法は、多種多様であり、上述の方法以外の他の方法が採用されてもよい。例えば、擬似距離の2重位相差ρjhkuを用いずに、位相積算値の2重位相差Φjhkuだけを用いる方法も可能である。また、GPS受信機22、32が、GPS衛星10から発射されるL1波及びL2波(周波数:1227.6MHz)の双方を受信可能な2周波受信機である場合には、L2波に対する位相積算値の2重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。また、他の帯域の搬送波(例えば、今後追加が予定されているL5帯の電波)に対する位相積算値の2重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。同様に、擬似距離の2重位相差ρjhkuについても、C/Aコード以外の同様のPRNコード(擬似雑音符号)(例えば、Pコード等)に基づく擬似距離の1重又は2重位相差ρjhkuが、追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。上述した整数値バイアスの実数解の算出方法では、上述の如く2重位相差を取ることでGPS受信機22,32内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、一重位相差を取る構成であってもよい。また、上述の方法では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。また、その他の例として、最小二乗法に代えて、カルマンフィルタを用いてもよい。この場合、前回エポックでの推定(測位)結果が今回エポックの推定結果に影響を及ぼさないように、状態変数や誤差共分散行列の初期化をエポック毎に行う瞬時測位を実現してもよいし、状態変数や誤差共分散行列の初期化を行うことなく、通常的なカルマンフィルタの適用によりエポック毎に状態変数や誤差共分散行列を更新(引継ぎ)することとしてもよい。また、車両30の移動に起因した車両特有の動的状態量を考慮するため、車両30に搭載される車両センサ(車速センサや加速度センサ等)に基づく車両の移動速度等の動的状態量を既知入力として、カルマンフィルタに導入してもよい。また、車両30の移動履歴から該車両30の現時刻の状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入してもよい。この場合、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度(加速度の微分値)のような車両30の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。例えば、車両30の速度vを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成して、カルマンフィルタに導入してもよい。
【0117】
また、上述の実施例では、GPSに本発明が適用された例を示したが、本発明は、GPS以外の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS (Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0118】
【図1】本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とGPSの全体的な構成を示すシステム構成図である。
【図2】車両に搭載される移動体間干渉測位装置30の主要構成の一例を示す図である。
【図3】本実施例の車両20,30においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。
【図4】本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念の説明図である。
【図5】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第1の実現例を示すフローチャートである。
【図6】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第2の実現例を示すフローチャートである。
【図7】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第3の実現例を示すフローチャートである。
【図8】天頂から見たときの誤差楕円と衛星配置の関係の一例を概念的に示す図である。
【図9】誤差楕円と基準車両の決定態様の関係の一例を概念的に示す図である。
【図10】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第4の実現例を示すフローチャートである。
【図11】GPS電波の連続受信時間と走行環境との関係、及び、連続受信時間の相違によるスムージング結果の差異を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0119】
10 GPS衛星
20 車両(基準車両)
22 基準車両側GPS受信機
24 基準車両側車車間通信機
30 車両(非基準車両)
32 非基準車両側GPS受信機
34 非基準車両側車車間通信機
40 受信部
42 測位結果送信部
44 実数解算出部
46 整数解算出部
48 FIX判定部
【技術分野】
【0001】
本発明は、周辺の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位システム、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、近接車両でのGPS電波伝搬時間のデータと自車でのGPS電波伝搬時間のデータとの差分を求めると共に、これにより求められた3個以上のGPS電波伝搬時間差分値と未知数となる相対位置との関係式を連立させて解くことによって自車を基準とした近接車両の相対位置を求める、GPS電波伝搬時間差分による相対位置算出手段と、を備えたことを特徴とする車車間通信による相対位置算出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平10−148665号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、従来では、上記特許文献1に記載されるように、GPSデータを用いて2台の移動体間の相対位置を特定する方法は各種提案されているが、3台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合について考慮されていなかった。
【0004】
ここで、3台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、2台の移動体間で行う場合と方法と同様の態様で、各車両間でそれぞれ測位を行うと、通信負荷や演算負荷が増大するのみならず、複数の車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまうという問題がある。例えば3台の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、各車両において周辺の2台の車両との相対位置をそれぞれ測位すると、全体として見ると効率が悪く、また、基準となる車両が各車両において異なりうることに起因して、各車両で把握される車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまう。
【0005】
そこで、本発明は、3台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、第1の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも1台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする。
【0008】
第3の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0009】
第4の発明は、第3の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の1台の移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0010】
第5の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0011】
第6の発明は、第5の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0012】
第7の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0013】
第8の発明は、第7の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0014】
第9の発明は、第1又は2の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。
【0015】
第10の発明は、第9の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。
【0016】
第11の発明は、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
前記3台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の2台以上の移動体に送信する送信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする。
【0017】
第12の発明は、移動体間干渉測位システムに関し、互いに通信可能な3台以上の移動体のうちから1台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記3台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする。
【0018】
第13の発明は、移動体間干渉測位システムに関し、互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、
前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする。
【0019】
第14の発明は、第13の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記測位手段は、前記他の移動体のそれぞれに設けられ、前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段は、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位することを特徴とする。
【0020】
第15の発明は、第14の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記3台以上の移動体のうちの、自身の移動体以外の移動体に送信する送信手段を備えることを特徴とする。
【0021】
第16の発明は、第13の発明に係る移動体間干渉測位システムにおいて、
前記基準移動体に対する一の他の移動体の相対位置を干渉測位する前記測位手段は、前記基準移動体、及び、該一の他の移動体のいずれか一方のみに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、3台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【0024】
図1は、本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とGPS(Global Positioning System)の全体的な構成を示すシステム構成図である。図1に示すように、GPSは、地球周りを周回するGPS衛星10を備える。
【0025】
GPS衛星10は、航法メッセージを地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するGPS衛星10に関する軌道情報、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搬送波(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。
【0026】
尚、現在、24個のGPS衛星10が高度約20,000kmの上空で地球を一周しており、各4個のGPS衛星10が55度ずつ傾いた6つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも5個以上のGPS衛星10が観測可能である。
【0027】
車両20は、基準車両として機能する車両であり、以下では、基準車両ともいう。非基準車両30は、車両20(基準車両)に対する相対位置が測位される対象の車両であり、以下では、非基準車両ともいう。
【0028】
ここで、注意すべきこととして、基準車両は、後述の如く各種の状況に応じて決定されるので、ある車両が、基準車両となるときがあれば、非基準車両となるときがありうる。従って、ある車両が、基準車両となるときは、車両20と称され、非基準車両となるときは、非基準車両30と称される。本発明は、非基準車両30が2台以上存在するときに好適であるので、以下では、非基準車両30が2台以上存在し、1台の基準車両20を含めて、全体で3台以上の車両が存在する車両グループを想定する。
【0029】
尚、車両は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、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。
【0030】
図2は、車両20と非基準車両30の主要構成を示す図である。車両20には、GPS受信機22及び車車間通信機24が設けられる。また、非基準車両30には、GPS受信機32及び車車間通信機34が設けられる。
【0031】
GPS受信機22、32内には、その周波数がGPS衛星10の搬送周波数と一致する発振器(図示せず)が内蔵されている。GPS受信機22、32は、GPSアンテナ22a、32aを介してGPS衛星10から受信した電波(衛星信号)を中間周波数に変換後、GPS受信機22、32内で発生させたC/Aコードを用いてC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。
【0032】
GPS受信機22は、GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、時刻tにおける搬送波位相の積算値Φik(t)を計測する。位相積算値Φikは、L1波及びL2波(周波数:1227.6MHz)の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。
Φik(t)=Θik(t)−Θik(t−τk)+Nik+εik(t) 式(1)
尚、位相積算値Φikについて、添え字i(=1,2,・・・)は、GPS衛星10iに割り当てられた番号を示し、添え字kは基準車両側での積算値であることを示す。Nikは、整数値バイアスを示し、εikは、ノイズ(誤差)を表わす。
【0033】
また、GPS受信機22は、GPS衛星10iからの各搬送波に乗せられるC/Aコードに基づいて、擬似距離ρikを計測する。
ρik(t)=c・τk+bk 式(2)
ここで、cは光速であり、bkは、クロックバイアスとも称され、GPS受信機22内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【0034】
車両20は、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを車車間通信機24により非基準車両30に送信する。
【0035】
GPS受信機32は、同様に、GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φiuを計測する。位相積算値Φiuは、L1波及びL2波の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。尚、位相積算値Φiuについて、添え字i(=1,2,・・・)は、GPS衛星10iに割り当てられた番号を示し、添え字uは非基準車両30側での積算値であることを示す。位相積算値Φiuは、同様に、次式に示すように、搬送波受信時刻tでの発振器の位相Θiu(t)と、GPS衛星10iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θiu(t−τ)との差として得られる。
Φiu(t)=Θiu(t)−Θiu(t−τu)+Niu+εiu(t) 式(3)
ここで、τuは、GPS衛星10からGPS受信機32までのトラベル時間を示し、εiuは、ノイズ(誤差)を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、GPS受信機32は、搬送波位相の1波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φiu(t)には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスNiuが導入される。
【0036】
また、GPS受信機32は、GPS衛星10iからの各搬送波に乗せられるC/Aコードに基づいて、擬似距離ρiuを計測する。ここで計測される擬似距離ρiuは、以下のように距離誤差等の誤差を含んでいる。
ρiu(t)=c・τu+bu 式(4)
ここで、buは、クロックバイアスとも称され、GPS受信機32内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【0037】
また、GPS受信機32は、上述の計測を行う他、図3を参照して後述する各種処理を行う。
【0038】
車車間通信機24、34は、以下で後述する各種の情報のやり取りのため、互いに双方向通信を行うように構成されている。本例では、基準車両20の車車間通信機24は、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを、非基準車両30の車車間通信機34に無線通信網を介して送信する。以下では、GPS受信機22で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikのデータを総称して「観測データ」ともいい、位相積算値Φikのデータを、L1波及びL2波のそれぞれに対応して、それぞれ「L1データ」及び「L2データ」ともいい、擬似距離ρikのデータを「C/Aデータ」ともいう。また、本例では、非基準車両30の車車間通信機34は、非基準車両30で測位した測位結果(即ち、後述の車両20に対する非基準車両30の相対位置)を、基準車両20の車車間通信機24及び他の非基準車両30の車車間通信機34に無線通信網を介して送信する。また、本例では、基準車両20の車車間通信機24と非基準車両30の車車間通信機34と間で、必要に応じてその他の情報(例えば後述の走行状態を示す情報や単独測位結果を表す情報)が送受される。
【0039】
図3は、本実施例の車両20,30においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。尚、車両30側の構成において、受信部40及び測位結果送信部42は、車車間通信機34により実現され、実数解算出部44、整数解算出部46及びFIX判定部48は、GPS受信機32により実現されるが、GPS受信機32に接続される他のマイクロコンピューター等により実現されてもよい。
【0040】
図3に示すように、基準車両としての車両20においては、所定の周期毎に、観測されたL1データ、L2データ及びC/Aデータからなる観測データの送信データが生成され、車車間通信機24により非基準車両30に供給される。また、車両20においては、所定の周期毎に、車両20の位置が測位され、その測位位置が非基準車両30に供給される。この測位は、例えば観測されたC/Aデータを用いる単独測位により実現されてもよい。C/Aデータを用いる単独測位方法は広く知られているので説明を省略する。
【0041】
非基準車両30においては、受信部40において、所定の周期毎に、基準車両側から観測データが受信される。また、GPS受信機32において、非基準車両30側の位相積算値Φiu(L1データ、L2データ)及び擬似距離ρiu(C/Aデータ)が取得される。これらの基準車両側の観測データと非基準車両30側の観測データは、各データはGPS時刻やPSS信号等を利用して同期が取られてよい。
【0042】
実数解算出部44においては、観測データの二重位相差を観測量とし非基準車両30の位置と整数値バイアスの2重位相差とを状態変数として、最小二乗法により、車両20に対する非基準車両30の相対位置が測位される。例えば、下記の手順で非基準車両30の位置が測位されてもよい。以下では、説明の簡略化のため、位相積算値について、L1波のみを用いる場合を説明するが、L2波の位相積算値も用いる場合、L2波の位相積算値を、L1波の位相積算値と同様の態様で、追加すればよい。
【0043】
先ず、ペアリングされた2つのGPS衛星10j、10h(i=j、h、但し、j≠h)に関する位相積算値の2重位相差は、次式となる。
Φjhku=(Φjk(t)−Φju(t))−(Φhk(t)−Φhu(t)) 式(5)
一方、位相積算値の2重位相差Φjhkuは、(GPS衛星10iとGPS受信機22若しくは32との距離)=(搬送波の波長L)×(位相積算値)という物理的な意味合いから、次のようになる。
【0044】
【数1】
ここで、式(6)における[Xk(t)、Yk(t)、Zk(t)]は、時刻tにおける基準車両20のワールド座標系における座標値であり、[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]は、時刻tにおける非基準車両30の座標値(未知)であり、[Xj(t)、Yj(t)、Zj(t)]及び[Xh(t)、Yh(t)、Zh(t)]は、時刻tにおける各GPS衛星10j、10hの座標値である。Njhkuは、整数値バイアスの2重位相差である(即ち、Njhku=(Njk−Nju)−(Nhk−Nhu))。尚、時刻tは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【0045】
また、時刻tにおける2つのGPS衛星10j、10h(i=j、h、但し、j≠h)に関する擬似距離の2重位相差は、次式となる。
ρjhku=(ρjk(t)−ρju(t))−(ρhk(t)−ρhu(t)) 式(7)
擬似距離の2重位相差ρjhkuは、次のように表せる。
【0046】
【数2】
ここで、式(8)における[Xk(t)、Yk(t)、Zk(t)]、[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]、[Xj(t)、Yj(t)、Zj(t)]及び[Xh(t)、Yh(t)、Zh(t)]は、上記式(6)と同様である。また、時刻tは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【0047】
観測量Zと状態変数ηの関係は、次の線形モデルで表現される。
Z=H(i)・η+V 式(9)
ここで、Vは観測雑音を示す。ηは、状態変数を表わし、非基準車両30の座標値(未知)及び整数値バイアスの2重位相差である。例えばペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、η=[Xu、Yu、Zu、N12ku、N13ku、N14ku、N15ku]Tである(Tは転置を表す)。式(9)の観測量Zは、位相積算値の2重位相差Φjhku(上記式(5)参照)及び擬似距離の2重位相差ρjhku(上記式(7)参照)である。例えば、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、Z=[Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku、ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku]Tである。上記式(9)の観測方程式は線形であるが、式(6)及び式(8)では、観測量Zは、状態変数Xu、Yu及びZuに関して非線形であるため、式(6)及び式(8)の各項が状態変数Xu、Yu及びZuのそれぞれで偏微分され、上記式(9)の観測行列Hが求められる。例えば、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組である場合、以下のように、観測行列Hは、以下の通りである。
【0048】
【数3】
ここで、数8のH1は、観測量Z1=[Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku]Tとした場合の観測行列であり、数8のH2は、観測量Z2=[ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku]Tとした場合の観測行列であり、観測行列Hは、2つの観測行列H1、H2が組み込まれた形となる。
【0049】
上記式(9)から、数3の観測行列Hを用いて最小二乗法で解くと、以下の通りηの実数解(フロート解)が得られる。
η=(HT・H)−1・HT・Z 式(10)
尚、基準車両20に対する非基準車両30の相対位置が重要であるので、この実数解の導出で用いられる基準車両20の座標値[Xu(t)、Yu(t)、Zu(t)]は、例えば基準車両20から観測データと共に送られる単独測位結果の値であってもよい。
【0050】
整数解算出部46においては、実数解算出部44で算出された整数値バイアスの実数解(フロート解)に基づいて、整数値バイアスの整数解が算出される。例えば、実数解算出部44で算出された実数解に対して最も誤差の小さい整数解(即ち、波数)を第1候補として求め、次に誤差の小さい整数解を第2候補として求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するLAMBDA法が使用されてよい。或いは、LAMBDA法に代えて、他の整数最小二乗法や簡易の四捨五入により整数解を導出してもよい。
【0051】
FIX判定部48においては、整数解算出部46で導出された整数解をFIX解とするか否かが判定される。即ち、整数解算出部46で導出された整数解の信頼性を判断し、信頼性が高い整数解が得られた場合には、当該整数解をFIXして、以後、当該整数解を用いたRTK測位により測位結果を出力していく。このとき、基準車両20に対する非基準車両30の相対位置が測位結果として出力される。この測位結果(基準車両20に対する非基準車両30の相対位置)は、測位結果送信部42により基準車両20及び他の非基準車両30に送信され、基準車両20及び他の非基準車両30でも利用される。
【0052】
尚、整数解の信頼性の判定方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、レシオテストを適用して、整数解の信頼性が判定されてもよい。例えば、レシオテストの一例として、ペアリングされたGPS衛星10のペア(j、h)が(1,2)、(1,3)、(1,4)及び(1,5)の4組であり、それぞれ4つの整数値バイアスの実数解(n12、n13、n14、n15)、整数値バイアスの整数解の第1候補(N121、N131、N141、N151)及び第2候補(N122、N132、N142、N152)が算出される場合を想定する。このとき、レシオRは、以下に示すように、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第1候補との間の距離(ノルム)と、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第2候補との間の距離との間の比である。
R={(n12−N122)2+(n13−N132)2+(n14−N142)2+(n15−N152)2}/{(n12−N121)2+(n13−N131)2+(n14−N141)2+(n15−N151)2} 式(11)
レシオRは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの整数解の第1候補の信頼度が高いことを表す。従って、適切な所定の閾値αを設定して、レシオRが所定の閾値αよりも大きい場合に、整数解の信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの整数解の第1候補を採用することとしてよい。
【0053】
次に、図4を参照して、本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念を説明する。
【0054】
図4は、一例として、互いの相対位置を必要とする4台の車両A,B,C,Dからなる車両グループが存在する状況を概念的に示す図である。本実施例では、このような3台以上の車両からなる一の車両グループにおいて、一台の特定の車両が基準車両として決定される。基準車両の決定方法は、任意であるが、好ましい決定方法については後述する。ここでは、車両Cが基準車両に決定されることとする。この場合、車両Cは、上述の基準車両20の機能を実現し、他の車両A,B,Dは、上述の非基準車両30の機能を実現する。具体的には、図3を参照して上述したように、車両Cは、他の車両A,B,Dに対して、車両Cで観測された観測データを送信(ブロードキャスト)する。そして、他の車両A,B,Dのそれぞれにおいては、車両Cからの観測データと、自身の観測データとを用いて、車両Cに対する自身の車両の相対位置を測位する。そして、他の車両A,B,Dのそれぞれにおいては、自身の測位結果を、他の全ての車両(車両Cを含む)に送信(ブロードキャスト)する。これにより、車両Cに対する車両Aの位置(即ちベクトルCA)、車両Cに対する車両Bの位置(即ちベクトルCB)、及び、車両Cに対する車両Dの位置(即ちベクトルCD)が、全ての車両A,B,C,Dにおいて把握可能となる。従って、例えば車両Dにおいて、例えば車両Aとの相対位置を特定するために、車両Aで測位されたベクトルCAと、自身で測位したベクトルCDとを用いて、車両Aと車両Dの間の相対位置を導出することができる。
【0055】
ここで、本実施例による移動体間干渉測位システムの有用性を説明するために、各車両間で無秩序に干渉測位を行う比較例としてのシステムと対比する。各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば図4に示す状況の車両Aにおいては、車両B,C,Dから観測データを受信し、車両B,C,Dのそれぞれとの相対位置を干渉測位する必要があるのに対して、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、車両Aにおいては、車両Cのみから観測データを受信し、車両Cとの相対位置だけ干渉測位すればよく、演算負荷及び通信負荷が大幅に低減される。尚、通信負荷について、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、例えば車両Aは、自身の測位結果を他の車両に送信(ブロードキャスト)し、他の車両の測位結果を受信する必要があるが、車両B,Dからのデータ量の多い観測データを受信する必要がないので、全体として通信負荷は低減される。また、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば車両Aにおいては、例えば車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Aを基準として把握するが、車両Dにおいては、車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Dを基準として把握する。この結果、車両Aと車両Dにおいて基準とする車両が異なることに起因して、車両Bと車両Cの相対位置関係が、車両Aと車両Dの間で異なって把握される場合がある(即ち車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが不能である)。これに対して、本実施例によれば、例えば車両Aにおいては、例えば車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Cを基準として把握し、車両Dにおいては、車両Bと車両Cの相対位置関係を車両Cを基準として把握するので、車両Aと車両Dにおいて基準とする車両Cが共通であり、車両Bと車両Cの相対位置関係が、車両Aと車両Dの間で異なって把握される場合がない。
【0056】
このように、本実施例によれば、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムとは対照的に、非常に効率的な態様で演算負荷及び通信負荷を低減することができ、また、基準車両も一台であることから、車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが可能となる。
【0057】
尚、図4に示した例は、4台の車両からなる車両グループにおいて、各車両間の相対位置を特定するものであるが、3台若しくは5台以上の車両グループの各車両間でも同様である。また、2グループ以上の車両グループが形成される場合は、それぞれのグループ内で、1台の基準車両が決定されればよい。また、ある車両が、2グループ以上の車両グループに属していてもよい。また、例えば図4に示す例において、例えば車両Bは、特に他の車両との相対位置を把握する必要がないが、他の車両に協力するために車両グループに属するものであってもよい。
【0058】
次に、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい実現例を、基準車両決定アルゴリズムの幾つかの好ましい例と関連して説明する。以下では、理解の容易化のための都合上、図4に示した状況と関連付けて説明を行い、原則的に車両Aを自車として説明する。
【0059】
図5は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第1の実現例を示すフローチャートである。図5に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図5に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。尚、各車両においては、各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0060】
ステップ500では、自車(車両A)の走行状態が、自車の車載センサから把握される。尚、自車の走行状態は、自車の車速センサから把握されてよいし、自車のトランスミッションの出力軸の回転数等から把握されてもよいし、その他、自車位置の単独測位結果の履歴から把握されてもよい。尚、自車の走行状態は、周辺の他車(他の車両B,C,D)での利用のために(後述のステップ502参照)、必要に応じて周辺の他車にブロードキャストされる。
【0061】
ステップ502では、他車の走行状態が把握される。他車の走行状態は、上記ステップ500に関連して他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよいし、或いは、前回の測位周期までの相対位置関係から自車の走行状態を差し引いて把握されてもよい。
【0062】
ステップ504では、上記ステップ500及び502で得た情報に基づいて、停止している車両が自車であるか否かが判定される。停止している車両が自車である場合には、ステップ506に進み、停止している車両が自車でない場合には、ステップ510に進む。
【0063】
ステップ506では、停止している自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。尚、上記ステップ504の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。尚、このような基準車両の決定ルール(以下で説明するものも同様)は、基準車両が2台以上にならないように各車両で共有化される。
【0064】
ステップ508では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0065】
ステップ510では、停止していない自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、停止している他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。尚、今回の測位周期で停止している車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。
【0066】
ステップ512では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0067】
ステップ514では、上記ステップ512で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0068】
ステップ516では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ514参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0069】
ステップ518では、上記ステップ516で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更にステップ512の自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0070】
以上の図5に示す処理によれば、停車状態にある車両を基準車両として他の車両の相対位置が干渉測位される。例えば、交差点などで停止している車両が基準車両として機能する。これにより、位置が固定された車両を基準車両とすることができるので、固定位置の基地局を利用する通常のRTK測位と同様の干渉測位を実現することができる。この結果、干渉測位演算で得られる整数解がFIXしやすくなり、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0071】
図6は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第2の実現例を示すフローチャートである。図6に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図6に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0072】
ステップ600では、自車で観測可能なGPS衛星10(可視衛星)の衛星番号を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。尚、観測可能なGPS衛星10とは、所定強度以上の受信強度で電波を受信できるGPS衛星10として定義されてもよい。
【0073】
ステップ602では、他車で観測可能なGPS衛星10の衛星番号が把握される。他車で観測可能なGPS衛星10の衛星番号は、上記ステップ600に関連して他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよい。
【0074】
ステップ604では、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車(他の車両B,C,D)のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ基準車両となったと仮定したときに周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最も多くなるか否かを判定する。ここで、共通衛星とは、自車と他車の双方で観測可能なGPS衛星10である。測位に必要な最小限度数は、一般的な基準衛星を用いて測位する構成では、5である。例えば、自車Aが、他の車両B,C,Dのそれぞれに対して、それぞれ、5,6,7個の共通衛星を有し、これらの合計(=18)が、他車が基準車両となったと仮定したときの同合計よりも大きい場合は、本ステップ604で肯定判定される。本ステップ604で肯定判定された場合は、ステップ606に進み、否定判定された場合は、ステップ610に進む。
【0075】
ステップ606では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。
【0076】
ステップ608では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0077】
ステップ610では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ604の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。
【0078】
ステップ612では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0079】
ステップ614では、上記ステップ612で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0080】
ステップ616では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ614参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0081】
ステップ618では、上記ステップ616で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0082】
以上の図6に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が測位に必要な最小限度数以上あり且つ周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が最も多い車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、全ての車両間での相対位置の把握が可能となり、また、共通衛星の数が最も多い車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0083】
図7は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第3の実現例を示すフローチャートである。図7に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図7に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0084】
ステップ700では、周辺の他車(他の車両B,C,D)の概略位置が把握される。周辺の他車の概略位置は、前回測位周期での干渉測位結果(相対位置関係)に基づいて把握されてもよいし、他車からブロードキャストされたデータ(L/Aデータや、それぞれの車両での単独測位結果)に基づいて把握されてもよい。
【0085】
ステップ702では、現在の衛星配置から誤差楕円を作成する。衛星配置は、自車で現在観測可能な全てのGPS衛星10に係る衛星配置であってもよいし、或いは、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車(他の車両B,C,D)のそれぞれとの関係で共通衛星となるGPS衛星10に係る衛星配置であってもよい。この場合、周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星が異なる場合は、誤差楕円は、共通衛星毎に作成されてもよい。誤差楕円の作成方法は多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、自車の真の2次元位置を(x(t)、y(t))とし、単独測位結果に基づく自車の同2次元位置を(x’(t)、y’(t))とすると、測位誤差ΔP(t)は、以下の通り表せる。
【0086】
【数4】
測位誤差の共分散行列は、以下の通りとなる。
【0087】
【数5】
このとき、誤差楕円は、以下の通り表せる。
【0088】
【数6】
これは、マハラノビス距離Dとなる領域を示しており、(x’、y’)を中心とする楕円となる。ここで、左辺を展開して出てくる項、2σxy(x−x’)(y−y’)は楕円の回転を表し、誤差楕円の短軸方向を特定するために用いられる。尚、誤差楕円は、その他、例えば特開2002−328157号で開示されるような方法で算出されてもよい。
【0089】
ここで、衛星配置からの誤差楕円は、図8に概念的に示すように、衛星配置が横長であるときは、縦長の楕円となり、短軸方向の方が長軸方向よりも誤差が生じ難い。従って、短軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行う方が、長軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行うよりも測位精度が向上することが分かる。
【0090】
図7に戻り、ステップ704では、周辺の他車(他の車両B,C,D)との関係で自車が誤差楕円の短軸方向に並んでいるか否かを判定する。なお、短軸方向に並んでいるとは、必ずしも短軸方向に一直線に並んでいることを意味せず、例えば長軸方向のオフセット量が所定値より小さい場合にも短軸方向に並んでいると看做すことができる。例えば図9に示すような状況(図4に示す状況と異なる)のように、自車(車両A)が他の車両B,Dと共に誤差楕円の短軸方向に並んでいる場合には、本ステップ704は肯定判定となる。本ステップ704で肯定判定された場合には、ステップ706に進み、否定判定された場合には、ステップ708に進む。
【0091】
ステップ706では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。ここで、上記ステップ704の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。或いは、上記ステップ704の条件を満たす各車両において、自車に対する周辺の各他車の長軸方向のオフセット量を合計し、当該合計値が最も小さい車両が基準車両とされてもよい。
【0092】
ステップ708では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0093】
ステップ710では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記ステップ704の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。尚、今回の測位周期で上記ステップ704の条件を満たす車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。
【0094】
ステップ712では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0095】
ステップ714では、上記ステップ712で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0096】
ステップ716では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ714参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0097】
ステップ718では、上記ステップ716で受信した干渉測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0098】
以上の図7に示す処理によれば、衛星配置から誤差楕円を求め、誤差楕円の短軸方向に並んだ車両のいずれかが基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、誤差が出難い短軸方向の車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0099】
なお、図7に示す処理によれば、図9に示すような状況では、車両A,B,Dのいずれかが基準車両として決定される。これにより、車両Cとの関係では誤差が出やすくなるものの、車両A,B,Dの各車両間で誤差が出難くなり、精度の高い干渉測位を実現することができる。尚、対照的に、図9に示すような状況で、車両Cが基準車両として決定されると、車両Cと車両A,B,Dのいずれとの関係でも誤差が出やすくなり、測位精度が悪化する。
【0100】
図10は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第4の実現例を示すフローチャートである。図10に示す処理ルーチンは、車両Aにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両B,C,Dにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図10に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム(例えばGPS時刻やPPS信号を利用して)で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のGPS受信機22若しくは32及び車車間通信機24若しくは34が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。
【0101】
ステップ1000では、GPS衛星10からの電波を受信できているか否かを判定する。GPS衛星10からの電波を受信できている間は、連続受信時間をカウントアップし(ステップ1001)、受信が途切れた場合には、連続受信時間をゼロにリセットする(ステップ1002)。尚、連続受信時間は、測位に用いる全てのGPS衛星10からの電波を受信できている連続受信時間を表すものであってもよい。
【0102】
ステップ1003では、現在の連続受信時間を周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0103】
ステップ1004では、周辺の他車(他の車両B,C,D)からブロードキャストされる他車の連続受信時間(ステップ1003参照)と、自車の連続受信時間とを比較する。
【0104】
ステップ1005では、自車の連続受信時間が他車の連続受信時間に比べて最大であるか否かを判定する。自車の連続受信時間が最大である場合は、ステップ1006に進み、自車の連続受信時間が最大で無い場合は、ステップ1010に進む。
【0105】
ステップ1006では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。
【0106】
ステップ1008では、自車で観測された観測データを、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。
【0107】
ステップ1010では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ1004の条件を満たす他車(他の車両B,C,Dのいずれか)が基準車両となる。
【0108】
ステップ1012では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。
【0109】
ステップ1014では、上記ステップ1012で得られた干渉測位結果(即ち、基準車両に対する自車の相対位置)を、周辺の他車(他の車両B,C,D)にブロードキャストする。
【0110】
ステップ1016では、他車からブロードキャストされる相対位置(ステップ1014参照)を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車(他の車両B,C,D)の干渉測位結果(即ち、自車に対する他の車両B,C,Dのそれぞれの相対位置)を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。
【0111】
ステップ1018では、上記ステップ1016で受信した測位結果(及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果)に基づいて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。
【0112】
以上の図10に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係でGPS電波の連続受信時間が最大となる車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。ここで、図11(A)に示す車両Aのように、GPS電波の連続受信時間が長い車両では、図11(B)に示すように、縦軸の擬似距離相当量(擬似距離自体又は擬似距離から擬似距離変化量を差し引いた値)はキャリア(搬送波)によるスムージング(フィルタリング)により滑らかになり観測データ(特にC/Aデータ)に含まれる雑音成分に影響が減少する。他方、例えば図11(A)に示す車両Bのように、GPS電波の遮断がある場合には、フィルタリングが初期化されることにより雑音成分の影響が遮断毎に大きくなる。従って、図10に示す処理によれば、GPS電波の連続受信時間が最大となる車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。
【0113】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0114】
例えば、上述した実施例では、好ましい実施例として、基準車両以外の非基準車両で干渉測位を行っているが、非基準車両で行われていた一部又は全部の干渉測位演算が基準車両で実行されてもよい。例えば、図4に示す状況で、基準車両が車両Cである場合、相対位置CAの干渉測位が基準車両及び車両Cのいずれか一方のみで実行され、相対位置CBの干渉測位が基準車両及び車両Bのいずれか一方のみで実行され、相対位置CDの干渉測位が基準車両及び車両Bのいずれか一方のみで実行されることとしてもよい。この場合も、干渉測位を行った車両がその干渉測位結果を他の車両にブロードキャストすることで、上述の実施例と同様、干渉測位結果を各車両間で共有することができ、測位負荷及び通信負荷を抑えて高精度な干渉測位結果を得ることができる。尚、全部の干渉測位演算が基準車両で実行される場合、即ち、例えば、図4に示す状況で、相対位置CAの干渉測位が基準車両Cのみで実行され、相対位置CBの干渉測位が基準車両Cのみで実行され、相対位置CDの干渉測位が基準車両Cのみで実行される場合には、基準車両の演算負荷が大きくなるもの、非基準車両での演算負荷が低減され、全体のシステムとしては、上述の実施例と同様の効果が奏される。尚、この場合、車両Cから干渉測位結果が他の車両にブロードキャストされることで、上述の実施例と同様、全車両において全体として整合性の取れた相対位置関係を把握することができる。
【0115】
また、上述した実施例では、基準車両の決定は、自律的なシステムを実現するために、車両グループに属する各車両でそれぞれ実行されているが、車両グループ内のある特定の車両(好ましくは、1台であるが、2台以上も可)で実行されてもよいし、車両グループに属さない第3の車両若しくは路側設備(センターサーバーを含む)で実行されてもよい。この場合、基準車両の決定を直接的に実行しない車両では、他の車両若しくは第3の車両又は路側設備からの情報(基準車両の決定結果)に基づいて、基準車両を決定(把握)する。
【0116】
また、上述した実施例では、好ましい実施例として、瞬時測位法により整数値バイアスの実数解を求めているが、整数値バイアスの実数解の算出方法は、多種多様であり、上述の方法以外の他の方法が採用されてもよい。例えば、擬似距離の2重位相差ρjhkuを用いずに、位相積算値の2重位相差Φjhkuだけを用いる方法も可能である。また、GPS受信機22、32が、GPS衛星10から発射されるL1波及びL2波(周波数:1227.6MHz)の双方を受信可能な2周波受信機である場合には、L2波に対する位相積算値の2重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。また、他の帯域の搬送波(例えば、今後追加が予定されているL5帯の電波)に対する位相積算値の2重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。同様に、擬似距離の2重位相差ρjhkuについても、C/Aコード以外の同様のPRNコード(擬似雑音符号)(例えば、Pコード等)に基づく擬似距離の1重又は2重位相差ρjhkuが、追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。上述した整数値バイアスの実数解の算出方法では、上述の如く2重位相差を取ることでGPS受信機22,32内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、一重位相差を取る構成であってもよい。また、上述の方法では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。また、その他の例として、最小二乗法に代えて、カルマンフィルタを用いてもよい。この場合、前回エポックでの推定(測位)結果が今回エポックの推定結果に影響を及ぼさないように、状態変数や誤差共分散行列の初期化をエポック毎に行う瞬時測位を実現してもよいし、状態変数や誤差共分散行列の初期化を行うことなく、通常的なカルマンフィルタの適用によりエポック毎に状態変数や誤差共分散行列を更新(引継ぎ)することとしてもよい。また、車両30の移動に起因した車両特有の動的状態量を考慮するため、車両30に搭載される車両センサ(車速センサや加速度センサ等)に基づく車両の移動速度等の動的状態量を既知入力として、カルマンフィルタに導入してもよい。また、車両30の移動履歴から該車両30の現時刻の状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入してもよい。この場合、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度(加速度の微分値)のような車両30の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。例えば、車両30の速度vを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成して、カルマンフィルタに導入してもよい。
【0117】
また、上述の実施例では、GPSに本発明が適用された例を示したが、本発明は、GPS以外の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS (Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0118】
【図1】本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とGPSの全体的な構成を示すシステム構成図である。
【図2】車両に搭載される移動体間干渉測位装置30の主要構成の一例を示す図である。
【図3】本実施例の車両20,30においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。
【図4】本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念の説明図である。
【図5】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第1の実現例を示すフローチャートである。
【図6】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第2の実現例を示すフローチャートである。
【図7】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第3の実現例を示すフローチャートである。
【図8】天頂から見たときの誤差楕円と衛星配置の関係の一例を概念的に示す図である。
【図9】誤差楕円と基準車両の決定態様の関係の一例を概念的に示す図である。
【図10】本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第4の実現例を示すフローチャートである。
【図11】GPS電波の連続受信時間と走行環境との関係、及び、連続受信時間の相違によるスムージング結果の差異を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0119】
10 GPS衛星
20 車両(基準車両)
22 基準車両側GPS受信機
24 基準車両側車車間通信機
30 車両(非基準車両)
32 非基準車両側GPS受信機
34 非基準車両側車車間通信機
40 受信部
42 測位結果送信部
44 実数解算出部
46 整数解算出部
48 FIX判定部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項2】
移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも1台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項3】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項4】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の1台の移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項3に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項5】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項6】
前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項5に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項7】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項8】
前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定する、請求項7に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項9】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項10】
前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項9に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項11】
互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
前記3台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の2台以上の移動体に送信する送信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位方法。
【請求項12】
互いに通信可能な3台以上の移動体のうちから1台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記3台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位システム。
【請求項13】
互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、
前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする、移動体間干渉測位システム。
【請求項14】
前記測位手段は、前記他の移動体のそれぞれに設けられ、前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段は、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する、請求項13に記載の移動体間干渉測位システム。
【請求項15】
前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記3台以上の移動体のうちの、自身の移動体以外の移動体に送信する送信手段を備える、請求項14に記載の移動体間干渉測位システム。
【請求項16】
前記基準移動体に対する一の他の移動体の相対位置を干渉測位する前記測位手段は、前記基準移動体、及び、該一の他の移動体のいずれか一方のみに設けられる、請求項13に記載の移動体間干渉測位システム。
【請求項1】
移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項2】
移動体に搭載され、該移動体の周辺の2台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも1台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項3】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項4】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の1台の移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項3に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項5】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項6】
前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項5に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項7】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項8】
前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定する、請求項7に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項9】
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項1又は2に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項10】
前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項9に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項11】
互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
前記3台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の2台以上の移動体に送信する送信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
前記他の2台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位方法。
【請求項12】
互いに通信可能な3台以上の移動体のうちから1台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記3台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
前記基準移動体以外の2台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位システム。
【請求項13】
互いに通信可能な3台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位システムであって、
前記3台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体に対する他の移動体のそれぞれの相対位置を、前記3台以上の移動体のそれぞれで観測される衛星電波の観測データを用いて、干渉測位する測位手段と、
前記他の移動体の間の相対位置を、前記測位手段の測位結果を用いて特定することを特徴とする、移動体間干渉測位システム。
【請求項14】
前記測位手段は、前記他の移動体のそれぞれに設けられ、前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段は、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する、請求項13に記載の移動体間干渉測位システム。
【請求項15】
前記他の移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記3台以上の移動体のうちの、自身の移動体以外の移動体に送信する送信手段を備える、請求項14に記載の移動体間干渉測位システム。
【請求項16】
前記基準移動体に対する一の他の移動体の相対位置を干渉測位する前記測位手段は、前記基準移動体、及び、該一の他の移動体のいずれか一方のみに設けられる、請求項13に記載の移動体間干渉測位システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−264977(P2009−264977A)
【公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−116309(P2008−116309)
【出願日】平成20年4月25日(2008.4.25)
【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21年11月12日(2009.11.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年4月25日(2008.4.25)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]