走行位置検知装置
【課題】移動体の位置の検出精度を向上させる。
【解決手段】ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸および三角形状の板であるフレームを有する。走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。フレームは、一頂点付近を回動軸が貫通して平板方向が回動軸の軸方向に対して直交するように回動軸に取り付けられる。移動体５が傾斜した場合には、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレームおよび回動軸を介して移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動する。
【解決手段】ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸および三角形状の板であるフレームを有する。走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。フレームは、一頂点付近を回動軸が貫通して平板方向が回動軸の軸方向に対して直交するように回動軸に取り付けられる。移動体５が傾斜した場合には、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレームおよび回動軸を介して移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜する移動体の走行位置を検出する走行位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車やオートバイ、人間などの移動体の走行位置を監視するための移動体監視システムが構築されている。
【０００３】
具体的には、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地上的測位システム）衛星の電波を受信する走行位置検知装置が移動体に搭載され、ＧＰＳ衛星から受信した電波に基づいて装置本体の位置データが求められる。この位置データが通信手段を介して無線基地局に送信されることにより移動体監視システムが構築される。
【０００４】
例えば特許文献１に開示される位置情報管理システムにおいては、ＧＰＳ測位装置、ジャイロセンサや加速度センサからなる方向検出装置、携帯電話回線やＰＨＳ回線などを用いた通信手段および電波マーカーを用いた自律測位手段などを有している。
【特許文献１】特開平１０−２８１８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
移動体の一種であるオートバイは直線では車体が路面に対して垂直な姿勢で走行を行うが、カーブを曲がる際には車体を大きく傾けて曲がる特徴がある。このため、カーブでは移動体に搭載されたＧＰＳ電波受信アンテナも傾斜してしまい当該ＧＰＳ電波受信アンテナの指向性が変化してしまうので捕捉しているＧＰＳ衛星が変化してしまう。また、指向性の変化に伴ってＧＰＳ電波受信アンテナが周辺や道路から反射した電波も受信してしまうので精度が大幅に低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、移動体の位置の検出精度を向上させることが可能になる走行位置検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係わる走行位置検知装置は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星データを受信するＧＰＳ電波受信アンテナと、移動体に取り付けられて、移動体が移動方向と直交する方向に傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナの受信面がＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向を向くように当該ＧＰＳ電波受信アンテナを移動体に対し移動方向と直交する方向に回動させる回動機構とを備え、ＧＰＳ電波受信アンテナにより受信したＧＰＳ衛星データに基づいて装置本体の位置を示すＧＰＳ位置データを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動体の位置の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の構成を示す模式図である。なお本実施形態においては、移動体５としてオートバイを例にとって説明する。また、複数のＧＰＳ衛星７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが地上に向けてＧＰＳ衛星データを発信しており、走行位置検知装置１０はＧＰＳを利用可能となっている。なお衛星の個数は単なる例示であり４個に限られるものではない。
【００１０】
走行位置検知装置１０は移動体５に搭載されて当該移動体５の走行位置を検知する。ここでは、走行位置検知装置１０は、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１とＧＰＳ位置測位処理部１２、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５、加速度修正部１６、自律位置測位処理部１７、接地位置算出部１８、傾斜装置２１、傾斜速度センサ２２とを備える。
【００１１】
また、ＧＰＳ位置測位処理部１２、加速度修正部１６、自律位置測位処理部１７、接地位置算出部１８は中央演算処理部２０に組み込まれる。記憶装置１９は、例えば不揮発性メモリなどの記憶媒体である。
【００１２】
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１は、ＧＰＳ衛星７Ａ〜７Ｄが発信するＧＰＳ衛星データを受信する。なおＧＰＳ衛星データには時間や衛星軌道などを示す情報が含まれる。ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が受信したＧＰＳ衛星データは、ＧＰＳ位置測位処理部１２に送出される。
【００１３】
ＧＰＳ位置測位処理部１２は、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が受信したＧＰＳ衛星データに基づいて、走行位置検知装置１０の位置を示すＧＰＳ位置データを一定時間毎に算出する。具体的には、ＧＰＳ位置測位処理部１２は、ＧＰＳ衛星データをもとに走行位置検知装置１０の設置位置の緯度経度データを生成し、当該緯度経度のデータをＸ軸とＹ軸とからなる２次元座標の位置データに変換することによりＧＰＳ位置データを算出する。また、ＧＰＳ位置測位処理部１２は求めたＧＰＳ位置データを自律位置測位処理部１７および接地位置算出部１８に送出する。
【００１４】
３次元加速度センサ１３は、装置本体の３次元的な加速度を示す加速度データを検出し、当該検出した加速度データを加速度修正部１６に送出する。
【００１５】
傾斜センサ１５は、装置本体の路面Ｒに対する傾きを示す傾斜データを検出する。傾斜センサ１５は例えばロータリエンコーダである。また、傾斜センサ１５は、ロータリエンコーダに限らず回転角度を計測できるセンサであれば他のセンサであってもよい。また傾斜センサ１５は、検出した傾斜データを加速度修正部１６と接地位置算出部１８とに送出する。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５の概念を示す図である。図３は、本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５のＧＰＳ位置データの計測誤差を説明するための図である。図４は、本発明の実施形態における３次元加速度センサ１３の計測軸の修正を説明するための図である。
加速度修正部１６は、傾斜センサ１５により検出された傾斜データに基づいて３次元加速度データを修正した修正加速度データを算出する。
【００１７】
移動体であるオートバイは直線では車体が路面に対して垂直な姿勢で走行する。一方、図２に示すように、バンクなど傾斜を持った道路を移動体５が走行する場合、３次元加速度センサ１３の計測軸は、その移動体５の傾きにあわせて傾く。
【００１８】
ところが、計測される加速度は、装置本体に設置した３次元加速度センサ１３を基準にしたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への加速度である。それゆえ、この加速度を用いて位置計測を行なうと、図３に示すように、ＧＰＳ測位で使用される緯度経度の表示方式における位置とのズレが生じる。
【００１９】
そこで、加速度修正部１６により、前述したズレを修正した修正加速度データを算出する。詳しくは、加速度修正部１６は、傾斜センサ１５から得られた移動体５の傾斜データに基づいて、加速度センサ１３により検出された加速度データをＧＰＳ測位の表示形式の座標に変換する。この変換は、図４に示すように３次元加速度センサ１３の計測軸を仮想的に修正することを意味する。すなわち、傾斜センサ１５が角度θの傾きを検知した場合には、角度θだけ修正した計測軸が設定されることなる。
【００２０】
このような修正加速度データを求めることにより、移動体５が傾斜を持った道路を走行する場合やカーブを傾いて走行する場合でも測位誤差を抑えることができる。また、アップダウンのある道路を移動体が走行する場合はＸ軸方向の加速度の修正をすることにより測位誤差を抑えることができる。また、Ｚ軸方向の加速度の修正も同様に可能である。なお、ここでは一例として傾斜センサ１５により検出した傾斜データを用いて加速度データを修正しているが、その他のセンサから得られた移動体５の傾斜データを用いて加速度データの修正を行ってもよい。
【００２１】
自律位置測位処理部１７は、ＧＰＳ位置測位処理部１２から受け取ったＧＰＳ位置データと、傾斜速度センサ２２から受け取った傾斜速度データと、加速度修正部１６から受け取った修正加速度データとに基づいて自律位置データを算出し、当該算出した自律位置データを接地位置算出部１８に送出する。
【００２２】
図５は、本発明の実施形態におけるＧＰＳ位置データと自律位置データとの軌跡を説明するための図である。
具体的には、自律位置測位処理部１７は、ＧＰＳ位置測位処理部１２により前回のＧＰＳ位置データが算出されてから新たなＧＰＳ位置データが算出されるまでの間、修正加速度データと傾斜速度データとに基づいて移動体５の旋回半径を判定し、前回の位置データ（ＧＰＳ位置データまたは後述する自律位置データ）および旋回半径をもとに装置本体の新たな位置を示す自律位置データを一定時間毎に算出する。これにより、図５に示したマル印であるＧＰＳ位置データの軌跡に、図５に示したバツ印である自律位置データの軌跡を補足することができるので、移動体５の位置を高精度に求めることができる。
【００２３】
接地位置算出部１８は、ＧＰＳ位置データおよび自律位置データに対して傾斜データにより路面Ｒの傾きを補正することで移動体５の接地位置を示す接地位置データを算出し、当該算出した接地位置データを記憶装置１９に送出する。
【００２４】
図６は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の設置位置と移動体５の接地位置とのズレを説明するための図である。
接地位置データを算出するのは、オートバイ等の移動体５が傾斜のある場所を走行する場合や移動体５が車体を傾けてカーブを曲がる場合に、ＧＰＳで計測したＧＰＳ位置データで示される位置と実際の走行位置との間に誤差が生じるからである。補足すると、ＧＰＳ測位では、装置本体の鉛直下向きの位置の緯度経度のデータを計測する。しかし、移動体５が傾斜のある場所を走行する場合やカーブを走行する場合には、図６に示すように、ＧＰＳ測位による計測位置である移動体５における装置本体の設置位置と、移動体５であるオートバイのタイヤが実際に接地している位置とに図５に示した距離Ｔのズレが生じる。例えば、移動体であるオートバイが道路を曲がる際に車体が大きく傾くために当該車体が道路からはみ出していても車輪は接地している場合がある。
【００２５】
そこで、傾斜センサ１５からの傾斜データおよび移動体５における装置本体の設置位置を示すデータから移動体５の接地位置、ここではオートバイのタイヤの接地位置を求め、当該求めた接地位置を移動体５の位置とみなすことにより、傾斜のある場所等であっても移動体５の位置を正確に検知できるようにしている。
【００２６】
記憶装置１９は、接地位置算出部１８から送出された接地位置データを算出時刻と関連付けて記憶する。
【００２７】
傾斜装置２１は、移動体５が移動方向に直交する方向に傾斜しても、重力に従って、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面がＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向である天頂方向を向くように移動体５に対してＧＰＳ電波受信アンテナ１１の向きを傾斜させる回動機構である。
【００２８】
また、傾斜速度センサ２２は、傾斜装置２１によるＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜速度を検出し、当該検出した速度の情報を自律位置測位処理部１７に送出する。
【００２９】
ＧＰＳの受信電波を用いた移動体の位置の解析精度を向上する方法として、処理過程で位置の予測を行なう方法が採られるが、オートバイのように速い速度から急激な旋回が可能な移動体では予測補正の結果と実際の位置との間に大きなずれが発生してしまう。自動車のカーナビ等では３次元ジャイロや加速度センサまたは速度パルスを用いて補正を行うことで位置の解析精度を向上させるが、オートバイのように傾くことで旋回し、かつ、旋回半径が傾きの角度やハンドルの舵角だけでは計測できない移動体では補正ができないのでカーブでは位置検出の精度が低下していた。
【００３０】
自律位置測位処理部１７は、３次元加速度センサ１３からの加速度データおよび傾斜速度センサ２２からの傾斜速度の情報をもとに車両である移動体５の旋回半径を判定して自律位置の補正を行うことで位置検出の精度向上を行なう機能を有する。なお、加速度で示される方向のみでは旋回半径の判定はできないので傾斜速度を確認して移動体５が旋回中であるかを判定している。
【００３１】
図７は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例の外観を示す図である。
図７に示した例では、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸３１および三角形状の板であるフレーム３２を有する。走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸３１が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。フレーム３２は、一頂点付近を回動軸３１が貫通して平板方向が回動軸３１の軸方向に対して直交するように回動軸３１に取り付けられ、回動軸３１を中心に移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動可能になっている。
【００３２】
フレーム３２のうち回動軸３１の取り付け箇所付近の頂点からみた底辺部分にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１が当該ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が前述した底辺部分の方向に沿うように取り付けられる。
【００３３】
移動体５が傾いていない場合には、重力に従って、フレーム３２の底辺部分の方向および当該フレーム３２に当該取り付けられたＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになっている。
【００３４】
また、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレーム３２および回動軸３１を介して移動体５の移動方向に直交した方向に回動するようになっている。
【００３５】
また、回動軸３１にはダンパが設けられる。ダンパを設けることで、移動体５が速い動きで傾いた場合の傾斜装置２１のフレーム３２およびＧＰＳ電波受信アンテナ１１の回動速度を減衰させる。よって移動体５が傾く速度が速い場合に、フレーム３２およびＧＰＳ電波受信アンテナ１１が大きく振られて振り子運動が発生することを防止している。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例の外観を示す図である。
図８に示した例では、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸４１、支持板４２、第１アーム４３、第２アーム４４および錘４５が組み合わされてなる。この例ではＧＰＳ電波受信アンテナ１１側からアーム４３，４４が伸ばされて錘４５が吊り下げられる構造となっている。
【００３７】
具体的には、走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸４１が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。支持板４２は、当該支持板４２の中央部分を回動軸４１が貫通して平板方向が回動軸４１の軸方向に対して直交するように回動軸４１に取り付けられ、回動軸４１を中心に移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動可能になっている。支持板４２の上部にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１が当該ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が支持板４２の平板方向に沿うように載置される。なお、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信機能および支持板４２の支持機能をともに有する一体物を用いても良い。
【００３８】
第１アーム４３の一端部は支持板４２の一端部に回動可能に固定される。また、第２アーム４４の一端部は支持板４２の他端部に回動可能に固定される。
錘４５は棒状の錘であり、錘４５の一端部は第１アーム４３の他端部に回動可能に固定される。また、錘４５の他端部は第２アーム４４の他端部に回動可能に固定される。錘４５の重量はＧＰＳ電波受信アンテナ１１の重量より重い。
【００３９】
移動体５が傾いていない場合には、重力に従って、支持板４２の平板方向および錘４５の平板方向は水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになっている。
【００４０】
また、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くように、移動体５の傾斜にしたがって錘４５が第１アームおよび第２アームとともにＧＰＳ電波受信アンテナ１１の支持板４２に対し移動体５の移動方向に直交した方向に回動するようになっている。
【００４１】
図９は、一般的な取り付け形態のＧＰＳ電波受信アンテナ１１を説明するための図である。
図１０は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例を用いた場合の受信時における概念を示す図である。
図１１は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例を用いた場合の受信時における概念を示す図である。
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１は図９に示すように平面形状であるので、傾斜のある場所を移動体５が走行する場合や車体を傾けてコーナーを通過する場合には、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１も同じように傾斜角の方向に傾くことになる。そうすると、図９に示すように仰角が高くなってしまい、それまで捕捉していたＧＰＳ衛星７ＣのＧＰＳ衛星データをロストする事態が起こりうる。これにより、測位精度が低下もしくは不能になる。
【００４２】
しかし、図７で説明したように、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレーム３２および回動軸３１を介して移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、図１０に示したように移動体５が傾いてもＧＰＳ電波受信アンテナ１１が天頂方向を向くことになる。それゆえ捕捉しているＧＰＳ衛星、ここではＧＰＳ衛星７Ｃをロストすることがなくなる。
【００４３】
また、図８で説明したように、移動体５が傾斜した場合でも支持板４２の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、錘４５が第１アームおよび第２アームとともに移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、図１１に示したように移動体５が急激に傾いた場合には、錘４５がＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２よりも先に回動して、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２はゆっくり回動する。
【００４４】
例えば、移動体５が当該移動体５の正面からみて左側に急激に傾斜した場合には、錘４５が移動体５の正面からみて右側に移動してからＧＰＳ電波受信アンテナ１１は回動軸４１を中心に回転して受信面が天頂方向を向き、移動体５の傾きが安定すると、錘４５の平板方向は図１１（Ａ）に示すように支持板４２の平板方向に平行になる。
【００４５】
移動体５がゆっくり傾いた場合にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２は錘４５の回動と同期してゆっくり回動するので、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面は重力に従って天頂方向を向くことになる。よって、捕捉しているＧＰＳ衛星７Ｃをロストすることがなくなる。
【００４６】
次に、図１に示した構成の走行位置検知装置１０の動作について説明する。
図１２は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の処理動作の一例を示すフローチャートである。
始めに、走行位置検知装置１０の本体電源がＯＮ状態になると（ステップＳ１）、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がＧＰＳ衛星データの受信を開始する（ステップＳ２）。
【００４７】
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がＧＰＳ衛星データを受信すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５、傾斜速度センサ２２のそれぞれがデータ計測を開始する（ステップＳ３）。
【００４８】
ここで、位置データは予め設定された算出周期毎に算出される。それゆえ、位置データを算出している時間を算出周期で割ると算出回数ｉとなり、算出回数ｉから位置データに対応する時刻を求めることができる。なお初期の算出回数ｉは便宜上１に設定される（ステップＳ４）。
【００４９】
次に、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が最新のＧＰＳ衛星データを受信した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、装置本体の位置を示す位置データとしてＧＰＳ位置データが算出される。具体的には、ＧＰＳ位置測位処理部１２により緯度経度データが生成される（ステップＳ６）。そして、緯度経度データは、Ｘ軸とＹ軸とからなる２次元座標の座標データに変換される（ステップＳ７）。これによりＧＰＳ位置データが求められる。
【００５０】
一方、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が最新のＧＰＳ衛星データを受信しなかった場合（ステップＳ５のＮＯ）、装置本体の位置データとして自律位置データが算出される。具体的には、まず、３次元加速度センサ１３により加速度データが検出される（ステップＳ８）。検出された加速度データは、加速度修正部１６により修正加速度データに修正される（ステップＳ９）。
【００５１】
また、傾斜速度センサ２２により傾斜装置２１の傾斜速度が検出され、移動体の旋回半径が判定される（ステップＳ１１）。次に、前回の位置データを基点として、旋回半径を反映させた位置を自律位置データとして求める（ステップＳ１２）。
【００５２】
続いて、ＧＰＳ位置データあるいは自律位置データに対して傾斜データによる路面Ｒの傾きを補正して、移動体５の接地位置データが接地位置算出部１８により算出される（ステップＳ１３）。
次に、算出された接地位置データが、現在の位置データとして記憶装置１９に記憶される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００５３】
そして、装置本体の電源がＯＦＦ状態に切り替わるまで、上述したステップＳ５〜Ｓ１４までの処理が繰り返される（ステップＳ１６のＮＯ）。この際、算出回数ｉは１ずつインクリメントされることになる（ステップＳ１７）。
【００５４】
以上説明したように、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０は、移動体５の傾斜に伴ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１が移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、移動体５が傾斜した場合でも、重力にしたがってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになる。よって、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が捕捉しているＧＰＳ衛星をロストすることを防止できる。
【００５５】
加えて、走行位置検知装置１０は、メインの測位をＧＰＳ測位で行ない、ＧＰＳ衛星が捕捉できない環境下で測位する場合やＧＰＳ測位を補間する場合に、加速度データおよび傾斜データに基づいて自律測位を行なう。
【００５６】
なお、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５において、計測データが得られなかったり、不適切なデータが計測されたりすると、自律位置データには誤差が含まれる場合がある。このような場合でも、走行位置検知装置１０においては、ＧＰＳ位置データが算出される度に自律測位データの基点が書き換えられるので、自律測位で誤差が発生したとしてもＧＰＳ測位が行なわれる度に、その誤差がクリアされることになる。また、道路上または路側に位置データを発する位置データ通知装置を設置し、その位置データ通知装置から受信した位置データに基づいて自律位置データの誤差をクリアすることもできる。
【００５７】
また、本実施形態における走行位置検知装置１０は、加速度修正部１６や接地位置算出部１８を備えているので、移動体５が斜面を走行している場合でも加速度やタイヤの接地位置を正しく得ることができるので、走行するエリアや車種に関わらず正確な位置測位を行なうことができる。
【００５８】
なお、ＧＰＳ測位は常に行なわれており、移動体５が建物に入った場合には、その建物の入り口の位置データを無線基地局に伝送する。また、建物の中での位置検知を行なう場合は、ＧＰＳ測位ができないため、自律測位による位置検知を行なうことになる。また、走行位置検知装置１０からの自律位置データを受信する無線通信装置を建物内の各部屋に設置すれば、その無線通信装置の識別番号から人間がどの部屋にいるのかを判定することも可能である。
【００５９】
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５の概念を示す図。
【図３】本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５のＧＰＳ位置データの計測誤差を説明するための図。
【図４】本発明の実施形態における３次元加速度センサ１３の計測軸の修正を説明するための図。
【図５】本発明の実施形態におけるＧＰＳ位置データと自律位置データとの軌跡を説明するための図。
【図６】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の設置位置と移動体５の接地位置とのズレを説明するための図。
【図７】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例の外観を示す図。
【図８】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例の外観を示す図。
【図９】一般的な取り付け形態のＧＰＳ電波受信アンテナ１１を説明するための図。
【図１０】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例を用いた場合の受信時における概念を示す図。
【図１１】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例を用いた場合の受信時における概念を示す図。
【図１２】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の処理動作の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６１】
５…移動体、７Ａ〜７Ｄ…ＧＰＳ衛星、１０…走行位置検知装置、１１…ＧＰＳ電波受信アンテナ、１２…ＧＰＳ位置測位処理部、１３…３次元加速度センサ、１５…傾斜センサ、１６…加速度修正部、１７…自律位置測位処理部、１８…接地位置算出部、１９…記憶装置、２０…中央演算処理部、２１…傾斜装置、２２…傾斜速度センサ、３１，４１…回動軸、３２…フレーム、４２…支持板、４３…第１アーム、４４…第２アーム、４５…錘。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜する移動体の走行位置を検出する走行位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車やオートバイ、人間などの移動体の走行位置を監視するための移動体監視システムが構築されている。
【０００３】
具体的には、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地上的測位システム）衛星の電波を受信する走行位置検知装置が移動体に搭載され、ＧＰＳ衛星から受信した電波に基づいて装置本体の位置データが求められる。この位置データが通信手段を介して無線基地局に送信されることにより移動体監視システムが構築される。
【０００４】
例えば特許文献１に開示される位置情報管理システムにおいては、ＧＰＳ測位装置、ジャイロセンサや加速度センサからなる方向検出装置、携帯電話回線やＰＨＳ回線などを用いた通信手段および電波マーカーを用いた自律測位手段などを有している。
【特許文献１】特開平１０−２８１８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
移動体の一種であるオートバイは直線では車体が路面に対して垂直な姿勢で走行を行うが、カーブを曲がる際には車体を大きく傾けて曲がる特徴がある。このため、カーブでは移動体に搭載されたＧＰＳ電波受信アンテナも傾斜してしまい当該ＧＰＳ電波受信アンテナの指向性が変化してしまうので捕捉しているＧＰＳ衛星が変化してしまう。また、指向性の変化に伴ってＧＰＳ電波受信アンテナが周辺や道路から反射した電波も受信してしまうので精度が大幅に低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、移動体の位置の検出精度を向上させることが可能になる走行位置検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係わる走行位置検知装置は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星データを受信するＧＰＳ電波受信アンテナと、移動体に取り付けられて、移動体が移動方向と直交する方向に傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナの受信面がＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向を向くように当該ＧＰＳ電波受信アンテナを移動体に対し移動方向と直交する方向に回動させる回動機構とを備え、ＧＰＳ電波受信アンテナにより受信したＧＰＳ衛星データに基づいて装置本体の位置を示すＧＰＳ位置データを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動体の位置の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の構成を示す模式図である。なお本実施形態においては、移動体５としてオートバイを例にとって説明する。また、複数のＧＰＳ衛星７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが地上に向けてＧＰＳ衛星データを発信しており、走行位置検知装置１０はＧＰＳを利用可能となっている。なお衛星の個数は単なる例示であり４個に限られるものではない。
【００１０】
走行位置検知装置１０は移動体５に搭載されて当該移動体５の走行位置を検知する。ここでは、走行位置検知装置１０は、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１とＧＰＳ位置測位処理部１２、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５、加速度修正部１６、自律位置測位処理部１７、接地位置算出部１８、傾斜装置２１、傾斜速度センサ２２とを備える。
【００１１】
また、ＧＰＳ位置測位処理部１２、加速度修正部１６、自律位置測位処理部１７、接地位置算出部１８は中央演算処理部２０に組み込まれる。記憶装置１９は、例えば不揮発性メモリなどの記憶媒体である。
【００１２】
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１は、ＧＰＳ衛星７Ａ〜７Ｄが発信するＧＰＳ衛星データを受信する。なおＧＰＳ衛星データには時間や衛星軌道などを示す情報が含まれる。ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が受信したＧＰＳ衛星データは、ＧＰＳ位置測位処理部１２に送出される。
【００１３】
ＧＰＳ位置測位処理部１２は、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が受信したＧＰＳ衛星データに基づいて、走行位置検知装置１０の位置を示すＧＰＳ位置データを一定時間毎に算出する。具体的には、ＧＰＳ位置測位処理部１２は、ＧＰＳ衛星データをもとに走行位置検知装置１０の設置位置の緯度経度データを生成し、当該緯度経度のデータをＸ軸とＹ軸とからなる２次元座標の位置データに変換することによりＧＰＳ位置データを算出する。また、ＧＰＳ位置測位処理部１２は求めたＧＰＳ位置データを自律位置測位処理部１７および接地位置算出部１８に送出する。
【００１４】
３次元加速度センサ１３は、装置本体の３次元的な加速度を示す加速度データを検出し、当該検出した加速度データを加速度修正部１６に送出する。
【００１５】
傾斜センサ１５は、装置本体の路面Ｒに対する傾きを示す傾斜データを検出する。傾斜センサ１５は例えばロータリエンコーダである。また、傾斜センサ１５は、ロータリエンコーダに限らず回転角度を計測できるセンサであれば他のセンサであってもよい。また傾斜センサ１５は、検出した傾斜データを加速度修正部１６と接地位置算出部１８とに送出する。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５の概念を示す図である。図３は、本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５のＧＰＳ位置データの計測誤差を説明するための図である。図４は、本発明の実施形態における３次元加速度センサ１３の計測軸の修正を説明するための図である。
加速度修正部１６は、傾斜センサ１５により検出された傾斜データに基づいて３次元加速度データを修正した修正加速度データを算出する。
【００１７】
移動体であるオートバイは直線では車体が路面に対して垂直な姿勢で走行する。一方、図２に示すように、バンクなど傾斜を持った道路を移動体５が走行する場合、３次元加速度センサ１３の計測軸は、その移動体５の傾きにあわせて傾く。
【００１８】
ところが、計測される加速度は、装置本体に設置した３次元加速度センサ１３を基準にしたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への加速度である。それゆえ、この加速度を用いて位置計測を行なうと、図３に示すように、ＧＰＳ測位で使用される緯度経度の表示方式における位置とのズレが生じる。
【００１９】
そこで、加速度修正部１６により、前述したズレを修正した修正加速度データを算出する。詳しくは、加速度修正部１６は、傾斜センサ１５から得られた移動体５の傾斜データに基づいて、加速度センサ１３により検出された加速度データをＧＰＳ測位の表示形式の座標に変換する。この変換は、図４に示すように３次元加速度センサ１３の計測軸を仮想的に修正することを意味する。すなわち、傾斜センサ１５が角度θの傾きを検知した場合には、角度θだけ修正した計測軸が設定されることなる。
【００２０】
このような修正加速度データを求めることにより、移動体５が傾斜を持った道路を走行する場合やカーブを傾いて走行する場合でも測位誤差を抑えることができる。また、アップダウンのある道路を移動体が走行する場合はＸ軸方向の加速度の修正をすることにより測位誤差を抑えることができる。また、Ｚ軸方向の加速度の修正も同様に可能である。なお、ここでは一例として傾斜センサ１５により検出した傾斜データを用いて加速度データを修正しているが、その他のセンサから得られた移動体５の傾斜データを用いて加速度データの修正を行ってもよい。
【００２１】
自律位置測位処理部１７は、ＧＰＳ位置測位処理部１２から受け取ったＧＰＳ位置データと、傾斜速度センサ２２から受け取った傾斜速度データと、加速度修正部１６から受け取った修正加速度データとに基づいて自律位置データを算出し、当該算出した自律位置データを接地位置算出部１８に送出する。
【００２２】
図５は、本発明の実施形態におけるＧＰＳ位置データと自律位置データとの軌跡を説明するための図である。
具体的には、自律位置測位処理部１７は、ＧＰＳ位置測位処理部１２により前回のＧＰＳ位置データが算出されてから新たなＧＰＳ位置データが算出されるまでの間、修正加速度データと傾斜速度データとに基づいて移動体５の旋回半径を判定し、前回の位置データ（ＧＰＳ位置データまたは後述する自律位置データ）および旋回半径をもとに装置本体の新たな位置を示す自律位置データを一定時間毎に算出する。これにより、図５に示したマル印であるＧＰＳ位置データの軌跡に、図５に示したバツ印である自律位置データの軌跡を補足することができるので、移動体５の位置を高精度に求めることができる。
【００２３】
接地位置算出部１８は、ＧＰＳ位置データおよび自律位置データに対して傾斜データにより路面Ｒの傾きを補正することで移動体５の接地位置を示す接地位置データを算出し、当該算出した接地位置データを記憶装置１９に送出する。
【００２４】
図６は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の設置位置と移動体５の接地位置とのズレを説明するための図である。
接地位置データを算出するのは、オートバイ等の移動体５が傾斜のある場所を走行する場合や移動体５が車体を傾けてカーブを曲がる場合に、ＧＰＳで計測したＧＰＳ位置データで示される位置と実際の走行位置との間に誤差が生じるからである。補足すると、ＧＰＳ測位では、装置本体の鉛直下向きの位置の緯度経度のデータを計測する。しかし、移動体５が傾斜のある場所を走行する場合やカーブを走行する場合には、図６に示すように、ＧＰＳ測位による計測位置である移動体５における装置本体の設置位置と、移動体５であるオートバイのタイヤが実際に接地している位置とに図５に示した距離Ｔのズレが生じる。例えば、移動体であるオートバイが道路を曲がる際に車体が大きく傾くために当該車体が道路からはみ出していても車輪は接地している場合がある。
【００２５】
そこで、傾斜センサ１５からの傾斜データおよび移動体５における装置本体の設置位置を示すデータから移動体５の接地位置、ここではオートバイのタイヤの接地位置を求め、当該求めた接地位置を移動体５の位置とみなすことにより、傾斜のある場所等であっても移動体５の位置を正確に検知できるようにしている。
【００２６】
記憶装置１９は、接地位置算出部１８から送出された接地位置データを算出時刻と関連付けて記憶する。
【００２７】
傾斜装置２１は、移動体５が移動方向に直交する方向に傾斜しても、重力に従って、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面がＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向である天頂方向を向くように移動体５に対してＧＰＳ電波受信アンテナ１１の向きを傾斜させる回動機構である。
【００２８】
また、傾斜速度センサ２２は、傾斜装置２１によるＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜速度を検出し、当該検出した速度の情報を自律位置測位処理部１７に送出する。
【００２９】
ＧＰＳの受信電波を用いた移動体の位置の解析精度を向上する方法として、処理過程で位置の予測を行なう方法が採られるが、オートバイのように速い速度から急激な旋回が可能な移動体では予測補正の結果と実際の位置との間に大きなずれが発生してしまう。自動車のカーナビ等では３次元ジャイロや加速度センサまたは速度パルスを用いて補正を行うことで位置の解析精度を向上させるが、オートバイのように傾くことで旋回し、かつ、旋回半径が傾きの角度やハンドルの舵角だけでは計測できない移動体では補正ができないのでカーブでは位置検出の精度が低下していた。
【００３０】
自律位置測位処理部１７は、３次元加速度センサ１３からの加速度データおよび傾斜速度センサ２２からの傾斜速度の情報をもとに車両である移動体５の旋回半径を判定して自律位置の補正を行うことで位置検出の精度向上を行なう機能を有する。なお、加速度で示される方向のみでは旋回半径の判定はできないので傾斜速度を確認して移動体５が旋回中であるかを判定している。
【００３１】
図７は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例の外観を示す図である。
図７に示した例では、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸３１および三角形状の板であるフレーム３２を有する。走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸３１が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。フレーム３２は、一頂点付近を回動軸３１が貫通して平板方向が回動軸３１の軸方向に対して直交するように回動軸３１に取り付けられ、回動軸３１を中心に移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動可能になっている。
【００３２】
フレーム３２のうち回動軸３１の取り付け箇所付近の頂点からみた底辺部分にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１が当該ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が前述した底辺部分の方向に沿うように取り付けられる。
【００３３】
移動体５が傾いていない場合には、重力に従って、フレーム３２の底辺部分の方向および当該フレーム３２に当該取り付けられたＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになっている。
【００３４】
また、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレーム３２および回動軸３１を介して移動体５の移動方向に直交した方向に回動するようになっている。
【００３５】
また、回動軸３１にはダンパが設けられる。ダンパを設けることで、移動体５が速い動きで傾いた場合の傾斜装置２１のフレーム３２およびＧＰＳ電波受信アンテナ１１の回動速度を減衰させる。よって移動体５が傾く速度が速い場合に、フレーム３２およびＧＰＳ電波受信アンテナ１１が大きく振られて振り子運動が発生することを防止している。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例の外観を示す図である。
図８に示した例では、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の傾斜装置２１は、回動軸４１、支持板４２、第１アーム４３、第２アーム４４および錘４５が組み合わされてなる。この例ではＧＰＳ電波受信アンテナ１１側からアーム４３，４４が伸ばされて錘４５が吊り下げられる構造となっている。
【００３７】
具体的には、走行位置検知装置１０の装置本体には、回動軸４１が装置本体を貫通して移動体５の移動方向に軸方向が沿うように取り付けられる。支持板４２は、当該支持板４２の中央部分を回動軸４１が貫通して平板方向が回動軸４１の軸方向に対して直交するように回動軸４１に取り付けられ、回動軸４１を中心に移動体５に対して当該移動体５の移動方向に直交した方向に回動可能になっている。支持板４２の上部にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１が当該ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が支持板４２の平板方向に沿うように載置される。なお、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信機能および支持板４２の支持機能をともに有する一体物を用いても良い。
【００３８】
第１アーム４３の一端部は支持板４２の一端部に回動可能に固定される。また、第２アーム４４の一端部は支持板４２の他端部に回動可能に固定される。
錘４５は棒状の錘であり、錘４５の一端部は第１アーム４３の他端部に回動可能に固定される。また、錘４５の他端部は第２アーム４４の他端部に回動可能に固定される。錘４５の重量はＧＰＳ電波受信アンテナ１１の重量より重い。
【００３９】
移動体５が傾いていない場合には、重力に従って、支持板４２の平板方向および錘４５の平板方向は水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになっている。
【００４０】
また、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くように、移動体５の傾斜にしたがって錘４５が第１アームおよび第２アームとともにＧＰＳ電波受信アンテナ１１の支持板４２に対し移動体５の移動方向に直交した方向に回動するようになっている。
【００４１】
図９は、一般的な取り付け形態のＧＰＳ電波受信アンテナ１１を説明するための図である。
図１０は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例を用いた場合の受信時における概念を示す図である。
図１１は、本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例を用いた場合の受信時における概念を示す図である。
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１は図９に示すように平面形状であるので、傾斜のある場所を移動体５が走行する場合や車体を傾けてコーナーを通過する場合には、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１も同じように傾斜角の方向に傾くことになる。そうすると、図９に示すように仰角が高くなってしまい、それまで捕捉していたＧＰＳ衛星７ＣのＧＰＳ衛星データをロストする事態が起こりうる。これにより、測位精度が低下もしくは不能になる。
【００４２】
しかし、図７で説明したように、移動体５が傾斜した場合でもＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がフレーム３２および回動軸３１を介して移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、図１０に示したように移動体５が傾いてもＧＰＳ電波受信アンテナ１１が天頂方向を向くことになる。それゆえ捕捉しているＧＰＳ衛星、ここではＧＰＳ衛星７Ｃをロストすることがなくなる。
【００４３】
また、図８で説明したように、移動体５が傾斜した場合でも支持板４２の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が重力に従って天頂方向を向くように、錘４５が第１アームおよび第２アームとともに移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、図１１に示したように移動体５が急激に傾いた場合には、錘４５がＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２よりも先に回動して、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２はゆっくり回動する。
【００４４】
例えば、移動体５が当該移動体５の正面からみて左側に急激に傾斜した場合には、錘４５が移動体５の正面からみて右側に移動してからＧＰＳ電波受信アンテナ１１は回動軸４１を中心に回転して受信面が天頂方向を向き、移動体５の傾きが安定すると、錘４５の平板方向は図１１（Ａ）に示すように支持板４２の平板方向に平行になる。
【００４５】
移動体５がゆっくり傾いた場合にはＧＰＳ電波受信アンテナ１１や支持板４２は錘４５の回動と同期してゆっくり回動するので、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面は重力に従って天頂方向を向くことになる。よって、捕捉しているＧＰＳ衛星７Ｃをロストすることがなくなる。
【００４６】
次に、図１に示した構成の走行位置検知装置１０の動作について説明する。
図１２は、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の処理動作の一例を示すフローチャートである。
始めに、走行位置検知装置１０の本体電源がＯＮ状態になると（ステップＳ１）、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がＧＰＳ衛星データの受信を開始する（ステップＳ２）。
【００４７】
ＧＰＳ電波受信アンテナ１１がＧＰＳ衛星データを受信すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５、傾斜速度センサ２２のそれぞれがデータ計測を開始する（ステップＳ３）。
【００４８】
ここで、位置データは予め設定された算出周期毎に算出される。それゆえ、位置データを算出している時間を算出周期で割ると算出回数ｉとなり、算出回数ｉから位置データに対応する時刻を求めることができる。なお初期の算出回数ｉは便宜上１に設定される（ステップＳ４）。
【００４９】
次に、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が最新のＧＰＳ衛星データを受信した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、装置本体の位置を示す位置データとしてＧＰＳ位置データが算出される。具体的には、ＧＰＳ位置測位処理部１２により緯度経度データが生成される（ステップＳ６）。そして、緯度経度データは、Ｘ軸とＹ軸とからなる２次元座標の座標データに変換される（ステップＳ７）。これによりＧＰＳ位置データが求められる。
【００５０】
一方、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が最新のＧＰＳ衛星データを受信しなかった場合（ステップＳ５のＮＯ）、装置本体の位置データとして自律位置データが算出される。具体的には、まず、３次元加速度センサ１３により加速度データが検出される（ステップＳ８）。検出された加速度データは、加速度修正部１６により修正加速度データに修正される（ステップＳ９）。
【００５１】
また、傾斜速度センサ２２により傾斜装置２１の傾斜速度が検出され、移動体の旋回半径が判定される（ステップＳ１１）。次に、前回の位置データを基点として、旋回半径を反映させた位置を自律位置データとして求める（ステップＳ１２）。
【００５２】
続いて、ＧＰＳ位置データあるいは自律位置データに対して傾斜データによる路面Ｒの傾きを補正して、移動体５の接地位置データが接地位置算出部１８により算出される（ステップＳ１３）。
次に、算出された接地位置データが、現在の位置データとして記憶装置１９に記憶される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００５３】
そして、装置本体の電源がＯＦＦ状態に切り替わるまで、上述したステップＳ５〜Ｓ１４までの処理が繰り返される（ステップＳ１６のＮＯ）。この際、算出回数ｉは１ずつインクリメントされることになる（ステップＳ１７）。
【００５４】
以上説明したように、本発明の実施形態における走行位置検知装置１０は、移動体５の傾斜に伴ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１が移動体５の移動方向に直交した方向に回動する構成であれば、移動体５が傾斜した場合でも、重力にしたがってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の平板方向が水平方向に沿ってＧＰＳ電波受信アンテナ１１の受信面が天頂方向を向くようになる。よって、ＧＰＳ電波受信アンテナ１１が捕捉しているＧＰＳ衛星をロストすることを防止できる。
【００５５】
加えて、走行位置検知装置１０は、メインの測位をＧＰＳ測位で行ない、ＧＰＳ衛星が捕捉できない環境下で測位する場合やＧＰＳ測位を補間する場合に、加速度データおよび傾斜データに基づいて自律測位を行なう。
【００５６】
なお、３次元加速度センサ１３、傾斜センサ１５において、計測データが得られなかったり、不適切なデータが計測されたりすると、自律位置データには誤差が含まれる場合がある。このような場合でも、走行位置検知装置１０においては、ＧＰＳ位置データが算出される度に自律測位データの基点が書き換えられるので、自律測位で誤差が発生したとしてもＧＰＳ測位が行なわれる度に、その誤差がクリアされることになる。また、道路上または路側に位置データを発する位置データ通知装置を設置し、その位置データ通知装置から受信した位置データに基づいて自律位置データの誤差をクリアすることもできる。
【００５７】
また、本実施形態における走行位置検知装置１０は、加速度修正部１６や接地位置算出部１８を備えているので、移動体５が斜面を走行している場合でも加速度やタイヤの接地位置を正しく得ることができるので、走行するエリアや車種に関わらず正確な位置測位を行なうことができる。
【００５８】
なお、ＧＰＳ測位は常に行なわれており、移動体５が建物に入った場合には、その建物の入り口の位置データを無線基地局に伝送する。また、建物の中での位置検知を行なう場合は、ＧＰＳ測位ができないため、自律測位による位置検知を行なうことになる。また、走行位置検知装置１０からの自律位置データを受信する無線通信装置を建物内の各部屋に設置すれば、その無線通信装置の識別番号から人間がどの部屋にいるのかを判定することも可能である。
【００５９】
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５の概念を示す図。
【図３】本発明の実施形態における、傾斜面を走行する移動体５のＧＰＳ位置データの計測誤差を説明するための図。
【図４】本発明の実施形態における３次元加速度センサ１３の計測軸の修正を説明するための図。
【図５】本発明の実施形態におけるＧＰＳ位置データと自律位置データとの軌跡を説明するための図。
【図６】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の設置位置と移動体５の接地位置とのズレを説明するための図。
【図７】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例の外観を示す図。
【図８】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例の外観を示す図。
【図９】一般的な取り付け形態のＧＰＳ電波受信アンテナ１１を説明するための図。
【図１０】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第１の例を用いた場合の受信時における概念を示す図。
【図１１】本発明の実施形態における走行位置検知装置に搭載されるＧＰＳ電波受信アンテナの傾斜装置の第２の例を用いた場合の受信時における概念を示す図。
【図１２】本発明の実施形態における走行位置検知装置１０の処理動作の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６１】
５…移動体、７Ａ〜７Ｄ…ＧＰＳ衛星、１０…走行位置検知装置、１１…ＧＰＳ電波受信アンテナ、１２…ＧＰＳ位置測位処理部、１３…３次元加速度センサ、１５…傾斜センサ、１６…加速度修正部、１７…自律位置測位処理部、１８…接地位置算出部、１９…記憶装置、２０…中央演算処理部、２１…傾斜装置、２２…傾斜速度センサ、３１，４１…回動軸、３２…フレーム、４２…支持板、４３…第１アーム、４４…第２アーム、４５…錘。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星データを受信するＧＰＳ電波受信アンテナと、
移動体に取り付けられて、前記移動体が移動方向と直交する方向に傾斜した場合でも前記ＧＰＳ電波受信アンテナの受信面が前記ＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向を向くように当該ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動させる回動機構と、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナにより受信したＧＰＳ衛星データに基づいて装置本体の位置を示すＧＰＳ位置データを算出するＧＰＳ位置測位手段と
を備えたことを特徴とする走行位置検知装置。
【請求項２】
前記回動機構は、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動可能に支持する回動軸、および前記移動体が前記移動方向と直交する方向に傾斜した場合の前記回動軸を介した前記ＧＰＳ電波受信アンテナの回動速度を減衰させる減衰機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項３】
前記回動機構は、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動可能に支持する回動軸、および前記移動体が前記移動方向と直交する方向に傾斜した場合の前記回動軸を介した前記ＧＰＳ電波受信アンテナの回動速度が減衰するように前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動方向と直交する方向に回動可能に前記ＧＰＳ電波受信アンテナ側から吊り下げられる重量物を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項４】
装置本体の加速度データを検出する加速度センサと、
前記移動体が移動方向と直交する方向への傾斜によって前記ＧＰＳ電波受信アンテナが回動して傾斜する速度を検出するための傾斜速度検出センサと、
前記ＧＰＳ位置測位手段により前回のＧＰＳ位置データが算出されてから新たなＧＰＳ位置データが算出されるまでの間、前記傾斜速度検出センサにより検出した速度および前記検出した加速度データに基づいて前記移動体の旋回半径を判定することで前記装置本体の自律位置データを算出する自律位置測位手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項５】
装置本体の加速度データを検出する加速度センサと、
装置本体の路面に対する傾斜データを検出するための傾斜センサと、
前記加速度センサの計測軸を前記傾斜データに基づいて修正することで修正加速度データを算出する加速度修正手段とをさらに備え、
前記自律位置測位手段が前記装置本体の自律位置データの算出の為に用いる加速度データは、前記加速度修正手段により算出した修正加速度データである
ことを特徴とする請求項４に記載の走行位置検知装置。
【請求項６】
装置本体の路面に対する傾斜データを検出するための傾斜センサと、
前記前回のＧＰＳ位置データおよび前記自律位置データに対して前記傾斜データにより路面の傾きを補正して、前記移動体の接地位置データを算出する接地位置算出手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星データを受信するＧＰＳ電波受信アンテナと、
移動体に取り付けられて、前記移動体が移動方向と直交する方向に傾斜した場合でも前記ＧＰＳ電波受信アンテナの受信面が前記ＧＰＳ衛星データを正常に受信可能な方向を向くように当該ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動させる回動機構と、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナにより受信したＧＰＳ衛星データに基づいて装置本体の位置を示すＧＰＳ位置データを算出するＧＰＳ位置測位手段と
を備えたことを特徴とする走行位置検知装置。
【請求項２】
前記回動機構は、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動可能に支持する回動軸、および前記移動体が前記移動方向と直交する方向に傾斜した場合の前記回動軸を介した前記ＧＰＳ電波受信アンテナの回動速度を減衰させる減衰機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項３】
前記回動機構は、
前記ＧＰＳ電波受信アンテナを前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動体に対し前記移動方向と直交する方向に回動可能に支持する回動軸、および前記移動体が前記移動方向と直交する方向に傾斜した場合の前記回動軸を介した前記ＧＰＳ電波受信アンテナの回動速度が減衰するように前記移動体の前記移動方向と直交する方向への傾斜にしたがって前記移動方向と直交する方向に回動可能に前記ＧＰＳ電波受信アンテナ側から吊り下げられる重量物を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項４】
装置本体の加速度データを検出する加速度センサと、
前記移動体が移動方向と直交する方向への傾斜によって前記ＧＰＳ電波受信アンテナが回動して傾斜する速度を検出するための傾斜速度検出センサと、
前記ＧＰＳ位置測位手段により前回のＧＰＳ位置データが算出されてから新たなＧＰＳ位置データが算出されるまでの間、前記傾斜速度検出センサにより検出した速度および前記検出した加速度データに基づいて前記移動体の旋回半径を判定することで前記装置本体の自律位置データを算出する自律位置測位手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【請求項５】
装置本体の加速度データを検出する加速度センサと、
装置本体の路面に対する傾斜データを検出するための傾斜センサと、
前記加速度センサの計測軸を前記傾斜データに基づいて修正することで修正加速度データを算出する加速度修正手段とをさらに備え、
前記自律位置測位手段が前記装置本体の自律位置データの算出の為に用いる加速度データは、前記加速度修正手段により算出した修正加速度データである
ことを特徴とする請求項４に記載の走行位置検知装置。
【請求項６】
装置本体の路面に対する傾斜データを検出するための傾斜センサと、
前記前回のＧＰＳ位置データおよび前記自律位置データに対して前記傾斜データにより路面の傾きを補正して、前記移動体の接地位置データを算出する接地位置算出手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行位置検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１９６３７（Ｐ２０１０−１９６３７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９３２５（Ｐ２００８−１７９３２５）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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