JP2008157823A - 測位方法及び測位装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測位装置2は、平面内で規定した絶対座標系における座標位置を既知位置に配置された少なくとも3台の電波発信器の少なくとも一つについて直接波と反射波を共に設定し、直接波と反射波との別を考慮して前記電波発信器を3つ選択して組にし、各組毎に、各電波発信器からの電波の到来方位を用いて求めた座標位置から既知の電波発信器を見込むときの各電波発信器の存在方位を求めるとともに、到来方位と存在方位とを照合して到来方位と存在方位とが整合すると判定された直接波と反射波との別を考慮した電波発信器の組から得られた座標位置を採用する測位アルゴリズム処理部25を有する。
【選択図】図1
Description
(実施形態1)
図3は、本実施形態の測位方法を用いた測位システムの概念的な構成を示しており、図示するように、測位を行う対象空間(対象平面)について規定した絶対座標系O−XYの座標位置として自己位置を検出する。具体的には、絶対座標系O−XYにおける座標位置が既知である3台の電波発信器1(11〜13)から測位装置2に電波が到来する方位をそれぞれ検出し、各電波発信器1からの電波の到来方位と各電波発信器1(11〜13)の既知の座標位置とに基づいて、絶対座標系O−XYにおける測位装置2の座標位置を検出する。測位装置2において各電波発信器11〜13からの電波を区別するために、各電波発信器11〜13から送信する電波はそれぞれ異なる周波数に設定される。
これらを数2の式に代入して変形すると、
xc=x1+(y2−y1)tan(T2C−T21)となる。
xc=x1−(y2−y1)cotA、同様にして、yc=y1+(x2−x1)cotAと表せる。
三点PC,P,PDは一直線上にあるから、PCPの方向角をTC0で表すと、数2のようになる。
P1,P2,P3, φ1b,φ2,φ3⇒x1b23,y1b23,θ1b23
測位結果:Pt(xt,yt) (t=1a23,1b23)
電波発信器座標:Pi(xi,yi) (i=1,2,3)
を用いると、測位位置P_tから見た電波発信器P_iの方位(θt,i)は数8で示すようになる。
θt,i=θt+θi
が成り立つため、tに含まれる全てのi(t=1a23,1b23ならi=1a,2,3、t=1b23なら i=1b,2,3)で上式が成立すれば、そのtの組み合わせは正しい測位結果とし、少なくとも一つのiで上式が不成立なら、そのtは間違った測位結果として除去する。つまり測位アルゴリズム処理部25の異常測位結果除去の機能が働くことになる。
(実施形態2)
本実施形態では測位アルゴリズム処理部25が上述のアルゴリズムによって判定処理を行った結果、複数個の測定結果で正しいと判定されるような場合に、スペクトルピークの大きさによって前記座標位置を採用する組の決定を行う点に特徴がある。
(実施形態3)
ところで、実施形態1の方法では、表7のように複数の到来方向推定角が比較的近いときには、表8のように複数個の測位結果が除去されずに残るような場合が生じる。そこで、本実施形態では、ジャイロセンサ、地磁気センサなどの方位を検知する方位センサ26(図2参照)を付設して、この方位センサ26から正しいアンテナ21の姿勢(向いている方向)のデータを測位アルゴリズム処理部25で取得し、照合することで、除去されずに残った複数の測位結果のうち正しいものを判定するようにした点に特徴がある。
(実施形態4)
本実施形態では、図7に示すような時系列的なスペクトルデータを測位アルゴリズム処理部25で履歴を記録し、突然現れたり消えたりする到来角はマルチパスの可能性が高いとして優先度を下げる(マルチパス波だと認識をする)処理を行う機能を持たせてある点に特徴がある。
(実施形態5)
本実施形態では、測位アルゴリズム処理部25において、叙述のCapon法と,
相関行列の固有値・固有ベクトルを用いるMUSIC法とを用いて測位結果を選定するようにしたものである。つまりMUSIC法に必要な波数推定に、Capon法での閾値以上のスペクトル波数を使用するようにしたものである。尚MUSIC法は既知のものであるので、ここでの説明は省略する。
(実施形態6)
本実施形態では、実施形態5のように複数のアルゴリズムで求められた各電波到来方位角の差が閾値以内に収まる角度を用いて測位に用いる角度の組を決定するCapon法を用いて到来方向推定を行った結果、図10に示すようにφ1a,φ1b,φ1cにスペクトルピークが得られたとすると、そのとき、Capon法で得られたスペクトルピークの値に対して閾値L分に相当する角度範囲を設定し、次にMUSIC法を用いて到来方向推定し、その結果からその角度範囲内に入らなかった到来方向推定角に関しては、正しく到来方向推定できていないものとして、測位に用いる候補には挙げないようにする機能を測位アルゴリズム処理部25に設けた点に特徴がある。
(実施形態7)
上述の実施形態7ではCapon法による到来方向推定角度(3つ)とMUSIC法による到来方向推定角度(3つ)が一致していたが、実際には一致しないことも考えられる。一致しないのは、例えば以下のような場合である。
(実施形態8)
本実施形態では、測位エリアのマップ(図12参照)を例えば内部メモリ20bに予め記憶させ、例えば実施形態1の方法において結果算出された現在位置が想定外の場合には測位結果の除去を行う処理を行う機能を測位アルゴリズム処理部25に持たせた点に特徴がある。
記載したマップを持たせ、測位結果として、この進入できないエリア内の座標が測位結果として計算されたとすれば、その測位結果は選定する際の優先順位を下げる処理を行う。
21 アンテナ
21a アンテナ素子
21b 基台
22 アンテナ信号処理回路部
23 電波到来方向推定処理部
24 発信器座標記憶部
25 測位アルゴリズム処理部
Claims (8)
- 平面内で規定した絶対座標系における座標位置を既知位置に配置された少なくとも3台の電波発信器からの電波の到来方位を用いて検出する測位方法であって、
前記電波発信器の少なくとも一つについて直接波と反射波を共に設定し、直接波と反射波との別を考慮して前記電波発信器を3つ選択して組にし、各組毎に、各電波発信器からの電波の到来方位を用いて求めた座標位置から既知の電波発信器を見込むときの各電波発信器の存在方位を求めるとともに、到来方位と存在方位とを照合して到来方位と存在方位とが整合すると判定された直接波と反射波との別を考慮した電波発信器の組から得られた座標位置を採用することを特徴とする測位方法。 - 電波の到来方位から電波発信器の存在方位を推定する際に、ビームサーチ法を用いるものであり、整合すると判定された組が複数となった場合に、ビームサーチ法を用いたときに算出されたスペクトルのピーク値の大きさに基づいて、複数の組から前記座標位置を採用する組を決定することを特徴とする請求項1記載の測位方法。
- 現在位置についての情報を取得するセンサを備え、整合すると判定された組が複数となった場合に、センサにより得られた現在位置についての情報に基づいて、複数の組から前記座標位置を採用する組を決定することを特徴とする請求項1記載の測位方法。
- 電波の到来方位から電波発信器の存在方位を推定する際に、スペクトルを算出するものであり、前記スペクトルの時系列の履歴を記憶して、整合すると判定された組が複数となった場合に、継続的に存在するスペクトルを用いた測位結果について優先して選択することを特徴とする請求項1記載の測位方法。
- 電波の到来方位から電波発信器の存在方位を推定する際に、Capon法で得たスペクトルのピーク値が所定値以上となるものの数を到来波数としてMUSIC法を用いることを特徴とする請求項1記載の測位方法。
- 電波の到来方位から電波発信器の存在方位を推定する際に、Capon法とMUSIC法で求められた各電波到来方位角の差が閾値以内に収まる到来角を測位に用いることを請求項1記載の特徴とする測位方法。
- 整合すると判定された組が複数となった場合に、測位エリアの地図に基づいて存在不可領域の測位結果を削除することを特徴とする請求項1記載の測位方法。
- 平面内で規定した絶対座標系における座標位置を既知位置に配置された3台以上の電波発信器からの電波の到来方位を用いて検出する測位装置であって、電波発信器からの電波を受信しアレイ応答ベクトルを出力するアンテナと、アレイ応答ベクトルを用いてアンテナ座標系における電波の到来方位を推定する電波到来方位推定部と、絶対座標系における電波発信器の位置を記憶した発信器座標記憶部と、電波到来方位推定部で推定した電波の到来方位と発信器座標記憶部が記憶している電波発信器の座標位置とを用いて絶対座標系における座標位置を求める測位アルゴリズム処理部とを備え、電波発信器の少なくとも一つについて直接波と反射波を共に設定し、直接波と反射波との別を考慮して前記電波発信器を3つ選択して組にし、各組毎に、各電波発信器からの電波の到来方位を用いて求めた座標位置から既知の電波発信器を見込むときの各電波発信器の存在方位を求めるとともに、到来方位と存在方位とを照合して到来方位と存在方位とが整合すると判定された直接波と反射波との別を考慮した電波発信器の組から得られた座標位置を採用することを特徴とする測位装置。
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