JP2013083532A - 位置情報検出装置および位置情報検出方法 - Google Patents

位置情報検出装置および位置情報検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチパスの影響を受けていないGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことができる位置情報検出装置および位置情報検出方法を提供する。
【解決手段】方法は、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことを目的として、道路の線形を示す道路線形情報に基づいて、道路上の現在位置から当該道路の延在方向に存在するGPS衛星を選択し、選択したGPS衛星から送信されるGPS信号に基づいて、位置情報検出装置の位置情報を検出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、位置情報検出装置および位置情報検出方法に関する。
従来、GPS衛星の電波が建築物等に反射することによって生じるマルチパスの影響を受けていないGPS衛星から位置情報を検出する技術が開発されている。
例えば、特許文献1には、自車両の周辺に存在する建築物の高さ情報に基づいて、自車両とGPS衛星との間が建築物に遮られない位置関係にあるGPS衛星を選択し、GPSによって車両位置を求める技術が開示されている。具体的には、特許文献1には、主要な建築物の位置および高さ情報を含む地図データを用いて、自車両とGPS衛星とを結ぶ線上に建築物が存在するか否かを判定し、自車両との線上に建築物が存在しないGPS衛星が4個以上ある場合に、それらのGPS衛星から受信した位置情報を使用して車両位置を検出する技術が開示されている。
また、特許文献2には、GPS信号を受信中の複数のGPS衛星のうち、仰角が所定角度以上である高仰角衛星からのGPS信号の受信信号レベルに基づいて、GPS受信装置が測位演算に使用するGPS信号を選択する為の閾値を決定し、決定された閾値以上の受信信号レベルのGPS衛星を選択して測位演算に使用する技術が開示されている。
特開平10−253371号公報 特開2003−149315号公報
しかしながら、従来技術(特許文献1〜2等)では、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことができないという問題点を有していた。
例えば、特許文献1では、予め地図データとして建築物の位置および高さ情報を車載記憶装置に格納しておく必要があるため製造コストが高くなり、また、建築物が建て替えられた場合に古いデータに基づいて判定してしまう状況が生じるという問題があった。つまり、特許文献1では、建築物の位置および高さ情報を随時更新する仕組みがないため、最新の地図データを用いて、自車両とGPS衛星とを結ぶ線上に建築物が存在するか否かを正確に判定できず、その結果、測位演算の精度が低くなってしまう場合があるという問題があった。
また、特許文献2では、高仰角衛星が存在しない場合もあり得るため、当該閾値を決定できない状況が生じるという問題があった。また、特許文献2では、高仰角衛星は多くとも2個程度であるため、高仰角衛星からのGPS信号の受信信号レベルが遮蔽物の影響を受けていた場合は、測位演算に用いるGPS衛星を正確に選択できない状況が生じるという問題があった。つまり、特許文献2では、2個程度の少ない高仰角衛星からのGPS信号の受信信号レベルに基づいて測位演算に用いるGPS衛星を判断するため、その結果、測定演算の精度が低くなってしまう場合があるという問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことができる位置情報検出装置および位置情報検出方法を提供することを目的とする。
本発明は、複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する位置情報検出装置であって、道路の線形を示す道路線形情報に基づいて、上記道路上の現在位置から当該道路の延在方向に存在する上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の位置情報を検出することを特徴とする。
本発明の位置情報検出装置は、上記道路線形情報を、上記道路上に設置された電波メディア機器から取得することが好ましい。
本発明の位置情報検出装置は、更に、所定の閾値以上の受信強度を有する上記GPS信号を送信した上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の上記位置情報を検出し、上記所定の閾値は、現在の走行環境に応じて変化することが好ましい。
本発明の位置情報検出装置は、上記GPS衛星から送信される上記GPS信号の受信強度を計測し、計測した上記受信強度に基づいて、上記所定の閾値を選択することが好ましい。
本発明の位置情報検出装置は、予め検出された上記位置情報検出装置の上記位置情報に基づいて、上記所定の閾値を選択することが好ましい。
本発明の位置情報検出装置において、上記走行環境は、市街地または郊外であり、上記所定の閾値は、上記市街地用の第1の閾値または上記郊外用の第2の閾値であり、上記第1の閾値は、上記第2の閾値よりも小さいことが好ましい。
また、本発明は、複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する位置情報検出方法であって、道路の線形を示す道路線形情報に基づいて、上記道路上の現在位置から当該道路の延在方向に存在する上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の位置情報を検出することを特徴とする。
本発明の位置情報検出方法は、上記道路線形情報を、上記道路上に設置された電波メディア機器から取得することが好ましい。
本発明の位置情報検出方法は、更に、所定の閾値以上の受信強度を有する上記GPS信号を送信した上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の上記位置情報を検出し、上記所定の閾値は、現在の走行環境に応じて変化することが好ましい。
本発明の位置情報検出方法は、上記GPS衛星から送信される上記GPS信号の受信強度を計測し、計測した上記受信強度に基づいて、上記所定の閾値を選択することが好ましい。
本発明の位置情報検出方法は、予め検出された上記位置情報検出装置の上記位置情報に基づいて、上記所定の閾値を選択することが好ましい。
本発明によれば、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことができるという効果を奏する。
図1は、本発明にかかる位置情報検出システムの構成の一例を示すブロック図である。 図2は、実施形態1における位置情報検出処理が実行される状況の一例を示す図である。 図3は、本発明にかかる位置情報検出装置の実施形態1における位置情報検出処理の一例を示すフローチャートである。 図4は、実施形態2における受信強度マップの一例を示す図である。 図5は、本発明にかかる位置情報検出装置の実施形態2における位置情報検出処理の一例を示すフローチャートである。 図6は、実施形態2における受信強度マップに基づく閾値選択処理の一例を説明する図である。 図7は、実施形態2における受信強度マップに基づくGPS衛星選択処理の一例を説明する図である。 図8は、実施形態3における位置情報検出処理が実行される状況の一例を示す図である。 図9は、実施形態3における受信強度マップに基づくGPS衛星選択処理の一例を説明する図である。
以下に、本発明にかかる位置情報検出装置および位置情報検出方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
本発明にかかる位置情報検出システムの構成について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明にかかる位置情報検出システムの構成の一例を示すブロック図である。なお、図1において、車両10に搭載されたITS−ECU11(本発明にかかる位置情報検出装置を含む)の処理により、電波メディア機器20およびGPS衛星30−1〜4から取得された情報に基づいて自機の位置情報を検出する例を説明するが、これに限られない。本発明は、利用者が所持する携帯電話等の情報端末に搭載されたCPUの処理により、電波メディア機器20およびGPS衛星30−1〜4から取得された情報に基づいて自機の位置情報を検出する場合にも同様に適用できる。
図1において、符号10は車両であり、符号11はITS(Intelligent Transport System:高度道路交通システム)対応のITS−ECU(電子制御ユニット)であり、符号12は交通状況に関するインフラ情報(本発明にかかる道路線形情報を含む)を受信する電波メディアアンテナ/受信機であり、符号13はGPS信号を受信するGPSアンテナ/受信機であり、符号14は、車両10に搭載された各種センサに接続された伝送路から構成される車両情報網(CAN:Control Area Network)であり、符号15は画像情報を出力するディスプレイであり、符号16は音声情報を出力するスピーカであり、符号17はITS−ECU11の処理に必要な各種データを記憶する記憶部であり、符号20は、車両10の交通状況に関するインフラ情報を配信する道路上に設置された電波メディア機器(すなわち、路側機)であり、符号30−1〜4は、車両10にGPS信号を配信するGPS(Global Positioning System:全地球測位システム)衛星である。なお、本実施形態において、ITS−ECUは、一般的なECUであってもよい。また、図1において、符号11aは道路線形情報受信部であり、符号11bは受信強度計測部であり、符号11cは衛星選択部であり、符号11dは位置情報検出部である。
本発明にかかる位置情報検出システムは、車両10に搭載されたITS−ECU11(本発明にかかる位置情報検出装置を含む)と、道路上に設置された電波メディア機器20およびGPS衛星30−1〜4とが通信を行うことで、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星を選択し、選択されたGPS衛星からの情報に基づいて車両10の位置情報を検出する。なお、図1において、GPS衛星が4個存在する例を説明するが、GPS衛星の個数はこれに限定されない。
ここで、図1において、ITS−ECU11は、車両10に搭載された電子制御ユニットであり、電波メディアアンテナ/受信機12、GPSアンテナ/受信機13、車両情報網14、および、記憶部17等から得られる各種データに基づいて車両10の位置情報を少なくとも含む出力データを生成し、当該出力データをディスプレイ15およびスピーカ16等を介して出力する機能を有する。ここで、ITS−ECU11は、道路線形情報受信部11a、受信強度計測部11b、衛星選択部11c、および、位置情報検出部11dを備える。
ITS−ECU11のうち、道路線形情報受信部11aは、道路上に設置された電波メディア機器20から送信されるインフラ情報に含まれる、当該道路の線形を複数のノードおよび当該ノードを接続するリンクで示す道路線形情報を、電波メディアアンテナ/受信機12を介して受信する道路線形情報受信手段である。ここで、道路線形情報受信部11aは、記憶部17に記憶された地図データから道路線形情報を取得してもよい。
本実施形態において、道路線形情報は、道路の中心線の形状を示す、複数のノードおよび当該ノードを接続するリンクから構成されるネットワークデータである。道路線形情報の各ノードには、ノードの位置を示す緯度経度情報、当該ノードに接続されたリンクを特定するリンク番号、および、当該ノードに接続されたリンクの接続角度情報などが対応付けられている。道路線形情報の各リンクには、当該リンクが接続しているノードを特定するノード番号などが対応付けられている。
なお、本実施形態において、電波メディア機器20が交差点の道路上に設定される場合、インフラ情報は、道路線形情報の他、交差点情報、対向車情報、および、歩行者情報のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。交差点情報は、交差点の形状に関する情報、および、当該交差点の信号に関する情報のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。交差点の形状は、例えば、十字路、T字路、Y字路、スクランブル交差点、ロータリー交差点などを含んでいてもよい。また、交差点の信号は、例えば、青信号、黄信号、赤信号、青矢印、黄矢印、黄信号の点滅、赤信号の点滅などを含んでいてもよい。対向車情報は、対向車の有無、当該対向車の車速、および、当該対向車の交差点までの到達時間(TTC:Time To Collision)に関する情報のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。歩行者情報は、車両10の右折先または左折先の横断歩道における歩行者の有無、および、自転車の有無に関する情報のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。
また、受信強度計測部11bは、GPS衛星30−1〜4から送信されるGPS信号をGPSアンテナ/受信機13を介して受信し、受信したGPS信号の受信強度を計測する受信強度計測手段である。
また、衛星選択部11cは、道路線形情報受信部11aにより受信した道路線形情報に基づいて、車両10の道路上の現在位置から道路の延在方向に存在するGPS衛星を選択する衛星選択手段である。具体的には、衛星選択部11cは、道路線形情報受信部11aにより受信した道路線形情報に基づいて、車両10の道路上の現在位置に対応するノードに接続されたリンクの延在方向に存在するGPS衛星を選択する。ここで、衛星選択部11cは、所定の閾値以上の受信強度を有するGPS信号を送信したGPS衛星を選択する。所定の閾値は、現在の走行環境に応じて変化する。走行環境は、市街地または郊外を含む。所定の閾値は、市街地用の第1の閾値または郊外用の第2の閾値を含み、第1の閾値は、第2の閾値よりも小さい。また、衛星選択部11cは、受信強度計測部11bにより計測した受信強度に基づいて、走行環境に応じた所定の閾値を選択し、選択した当該閾値以上の受信強度を有するGPS信号を送信したGPS衛星を選択してもよい。また、衛星選択部11cは、予め検出された車両10の位置情報に基づいて、走行環境に応じた所定の閾値を選択し、選択した当該閾値以上の受信強度を有するGPS信号を送信したGPS衛星を選択してもよい。なお、衛星選択部11cの処理の詳細については後述する。
また、位置情報検出部11dは、衛星選択部11cにより選択したGPS衛星から送信されるGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出する位置情報検出手段である。ここで、位置情報検出部11dは、衛星選択部11cによりGPS衛星を選択する前であっても、GPS衛星から送信されるGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出してもよい。位置情報検出部11dは、所定時間ごとまたはインフラ情報を受信時に位置情報を検出してもよい。なお、位置情報検出部11dが位置情報を検出するタイミングはこれに限定されない。
また、図1において、電波メディアアンテナ/受信機12は、路車間通信により電波メディア機器20から配信される交通状況に関するインフラ情報(本発明にかかる道路線形情報を含む)を受信する通信手段である。電波メディアアンテナ/受信機12は、受信したインフラ情報をITS−ECU11に提供する。
GPSアンテナ/受信機13は、GPS衛星30−1〜4から配信されるGPS信号を受信する通信手段である。GPSアンテナ/受信機13は、受信したGPS信号をITS−ECU11に提供する。
車両情報網14は、車両10に搭載された各種センサに接続された伝送路から構成される車載ネットワークである。車両情報網14は、各種センサにて検知される車両10の状態を示す車両状態情報を、ITS−ECU11に提供する。ここで、各種センサは、例えば、方位センサ、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキセンサ、周辺監視センサ、方向指示スイッチなどを含む。
ディスプレイ15は、ITS−ECU11により提供される情報を表示する表示手段である。例えば、ディスプレイ15は、機器メータやナビゲーションを表示するディスプレイであってもよい。スピーカ16は、ITS−ECU11の処理により提供される情報を音声出力する音声出力手段である。
記憶部17は、データを記憶するためのものであり、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはハードディスクなどである。本実施形態において、走行環境(例えば、郊外または市街地等)によって異なる所定の閾値を複数有する、受信強度と衛星の仰角との対応関係を示す受信強度マップ17aを少なくとも記憶する。なお、受信強度マップ17aの詳細については後述する。また、記憶部17は、ナビゲーションに必要な地図データや音声データを記憶していてもよい。なお、地図データは、道路の中心線の形状を示す道路線形情報として、複数のノードおよび当該ノードを接続するリンクから構成されるネットワークデータを含む。
また、図1において、電波メディア機器20は、車両10との路車間通信により高度道路交通システム(ITS)を実現する路側機である。電波メディア機器20は、交差点等の道路上に設置され、交通状況に関するインフラ情報(本発明にかかる道路線形情報を含む)を車両10へ配信する。また、GPS衛星30−1〜4は、所定時間ごとまたは車両10からの要求に応じて車両10にGPS信号を配信する人工衛星である。
[実施形態1]
実施形態1では、図2および図3を参照し、上述した構成のITS−ECU11で行われる道路線形情報に基づく位置情報検出処理について説明する。ここで、図2は、実施形態1における位置情報検出処理が実行される状況の一例を示す図である。また、図3は、本発明にかかる位置情報検出装置の実施形態1における位置情報検出処理の一例を示すフローチャートである。
図2に示すように、車両10は、交差点の道路70上の概中央部分に位置し、道路線形情報60は、交差点の道路70の中心線の形状(すなわち、道路70の線形)を表している。図2の例において、道路線形情報60は、5個のノード61a〜61eと各ノード61a〜61eを接続する4本のリンク62a〜62dで、交差点の道路70の中心線の形状を表している。例えば、交差点の中央に位置するノード61aには、上下左右方向へ4本のリンク62a〜62dが接続されており、各リンク62a〜62dの先にそれぞれ次のノード61b〜61eが接続されている。図2において、電波メディア機器20は、図2の交差点の左下部分に設置されている。また、図2の交差点の左上部分にはGPS衛星の電波を遮蔽する遮蔽物として建築物50が存在し、同様に、右上部分には建築物51、右下部分には建築物52が存在する。図2に示す状況において、車両10と建築物50〜52とGPS衛星30−1〜3との位置関係を考慮すると、車両10の道路70上の現在位置に対応するノード61aに接続されたリンク62a〜62dの延在方向には建築物50〜52が存在せず見通しが良いため、車両10は、当該延在方向に存在するGPS衛星30−1およびGPS衛星30−2からGPS信号を建築物50〜52に遮蔽されることなく受信可能である。つまり、車両10がGPS衛星30−1およびGPS衛星30−2からGPS信号を受信する場合、マルチパスの影響を受けないため、車両10のITC−ECU11にて検出される位置情報の誤差が少なくなる。一方、GPS衛星30−3については、当該GPS衛星30−3と車両10との間に建築物52が存在するため、GPS衛星30−3から車両10に向けて送信されるGPS信号は建築物52に遮蔽されてしまう。つまり、車両10がGPS衛星30−3からGPS信号を受信する場合、マルチパスの影響を受けてしまうため、車両10のITC−ECU11にて検出される位置情報の誤差が大きくなる。
以下、上述の図2の状況においてITC−EUC11にて実行される実施形態1の位置情報検出処理の詳細を、図3のフローチャートに沿って説明する。
図3に示すように、ITS−ECU11の位置情報検出部11dは、受信可能なGPS衛星から送信されるGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出する(ステップSA1)。例えば、上述の図2に示す状況において、位置情報検出部11dは、交差点に進入する前の任意の位置(例えば、図2のノード61dの位置)にて、受信可能なGPS衛星から送信されるGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出する。
そして、ITS−ECU11の道路線形情報受信部11aは、ステップSA1にて位置情報検出部11dの処理により車両10の位置情報を検出した後、車両10が走行中の道路70上に設置された電波メディア機器20から送信されるインフラ情報に含まれる、当該道路70の線形を示す道路線形情報60を、電波メディアアンテナ/受信機12を介して受信したか否かを判定する(ステップSA2)。ここで、道路線形情報60は、電波メディア機器20が設置された道路70の中心線の形状を示す、複数のノードおよび当該ノードを接続するリンクから構成されるネットワークデータである。
そして、ITS−ECU11は、ステップSA2にて道路線形情報受信部11aの処理により道路線形情報60を受信したと判定された場合(ステップSA2:Yes)、車両10の位置を道路70の線形(すなわち、道路70の中央線)上にマッチングさせる補正処理を行う(ステップSA3)。ここで、補正処理は、例えば、ステップSA1にて位置情報検出部11dにより予め取得された位置情報および各種センサ(方位センサ、車速センサ等)などにより検出した車両10の位置を、記憶部17に記憶された地図データを用いて補正するマップマッチングを実現する処理である。例えば、上述の図2に示す状況において、ITS−ECU11は、交差点に進入した位置(例えば、図2のノード61aの位置)上に車両10の現在位置を特定する。
一方、ITS−ECU11は、ステップSA2にて道路線形情報受信部11aの処理により道路線形情報60を受信しなかった場合(ステップSA2:No)、ステップSA1の処理の直前に戻り、道路線形情報60を受信したと判定されるまでステップSA1〜SA2の処理を繰り返す。
そして、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、GPS衛星30−1〜3からGPSアンテナ/受信機13を介してGPS信号を受信し、受信した各GPS信号から特定される各GPS衛星30−1〜3の位置が、ステップSA2にて道路線形情報受信部11aの処理により受信した道路線形情報60が示す道路70の延在方向に存在するか否かを判定する(ステップSA4)。具体的には、衛星選択部11cは、ステップSA3にてITS−ECU11の処理により特定された車両10の道路70上の現在位置に対応するノード(図2において、ノード61a)に接続されたリンク(図2において、ノード61aに接続された4本のリンク62a〜62d)の延在方向(図2において、車両10の現在位置を基準に、前方方向、右方向、後方方向、左方向の四方向)に、GPS衛星30−1〜3が存在するか否かを判定する。
そして、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSA4にて道路70の延在方向にGPS衛星が存在すると判定した場合(ステップSA4:Yes)、道路70の延在方向に存在するGPS衛星30−1およびGPS衛星30−2を、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星として選択する(ステップSA5)。具体的には、衛星選択部11cは、図2の例において、ステップSA3にて特定された車両10の道路70上の現在位置に対応するノード(図2において、ノード61a)に接続されたリンク(図2において、ノード61aに接続された前方方向のリンク62aと右方向の62b)の延在方向に存在すると判定されたGPS衛星30−1およびGPS衛星30−2を、ステップSA7の測位演算処理により位置情報を検出する際に使用するマルチパスの影響を受けていないGPS衛星として選択する。その後、ステップSA7の処理へ移行する。
一方、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSA4にて道路70の延在方向にGPS衛星が存在しないと判定した場合(ステップSA4:No)、道路70の延在方向に存在しないGPS衛星30−3を、マルチパスの影響を受けているGPS衛星として除外する(ステップSA6)。つまり、衛星選択部11cは、図2の例において、ステップSA3にて特定された車両10の道路70上の現在位置に対応するノード(図2において、ノード61a)に接続されたリンク(図2において、ノード61aに接続された4本のリンク62a〜62d)の延在方向に存在しないGPS衛星30−3を、ステップSA7の測位演算処理により位置情報を検出する際に使用しないマルチパスの影響を受けているGPS衛星として除外する。その後、ステップSA7の処理へ移行する。
本実施形態において、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、上述のステップSA4〜ステップSA6の処理を、GPS信号を受信可能なGPS衛星の個数分、繰り返しまたは並行して実行することで、次のステップSA7の処理に用いるGPS衛星を選択する。
そして、ITS−ECU11の位置情報検出部11dは、ステップSA5にて衛星選択部11cの処理により選択したGPS衛星30−1およびGPS30−2から送信されるGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出する(ステップSA7)。つまり、位置情報検出部11dは、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星30−1およびGPS30−2から送信されるGPS信号を使用して、測位演算処理を行うことで車両10の現在位置を示す位置情報を検出する。その後、位置情報検出処理を終了する。
そして、ITS−ECU11は、本位置情報検出処理を終了後、検出された車両10の位置情報に基づいて、車両10の運転者に対しナビゲーションを実行する。例えば、ITS−ECU11は、検出された車両10の位置情報、電波メディア機器20から送信されるインフラ情報、および、記憶部17に記憶された地図データ等を用いて、ナビゲーションを実行するための画像情報および/または音声情報を生成する。そして、ITS−ECU11は、生成された画像情報および/または音声情報を、ディスプレイ15および/またはスピーカ16を介して出力することで、ナビゲーションを実行する。ここで、ITS−ECU11は、検出された車両10の位置情報を用いて、車両10と、車両10の周辺に存在する物体(例えば、歩行者、対向車、障害物等)との衝突を回避するよう車両制御を実行してもよい。
以上説明したように、実施形態1によれば、ITS−ECU11は、道路上に設置された電波メディア機器20から送信される、当該道路の線形を複数のノードおよび当該ノードを接続するリンクで示す道路線形情報に基づいて、自車両10の道路上の現在位置に対応するノードに接続されたリンクの延在方向に存在するGPS衛星を選択し、選択したGPS衛星から送信されるGPS信号に基づいて、車両10の位置情報を検出する。これにより、実施形態1によれば、電波メディア機器20から送信される道路線形情報を随時受信して、最新かつ正確な道路の線形を示すデータを取得することができる。したがって、実施形態1によれば、この道路線形情報に基づいてGPS衛星の選択を行うため、高い確率でマルチパスの影響を受けていないGPS衛星を選択することができ、これらのGPS衛星を用いて正確に測位演算を実施することができる。その結果、実施形態1によれば、車両10の現在位置を示す位置情報を高精度に検出することができる。このように、実施形態1によれば、位置情報検出処理の誤差が少なくなるGPS衛星のみ用いて測位演算を行うことで現在位置の測位精度を確保することができる。
また、実施形態1によれば、道路が延在する方向には、GPS衛星と位置情報検出装置の間を遮る物体(建物や木など)が存在しないため、道路線形情報のみを利用してマルチパスの無いGPS信号に基づいた位置情報の検出が可能となり、製造コストを抑制することも可能である。また、実施形態1によれば、道路線形情報を車載記憶装置に格納する必要が無いため、記憶装置の容量を小さく抑えることができる。
なお、実施形態1では、ITS−ECU11が道路線形情報を電波メディア機器20から受信して取得する例について説明したが、ITS−ECU11は、道路線形情報を記憶部7に記憶された地図データから取得してもよい。具体的には、上述の図3のステップSA2において、道路線形情報受信部11aは、ステップSA1にて位置情報検出部11dの処理により車両10の位置情報を検出した後、車両10が走行中の道路70に対応する道路線形情報60を、記憶部17に記憶された地図データから取得してもよい。これにより、本発明は、マルチパスの無いGPS衛星を選択する際、従来技術(特許文献1等)のように周辺建築物の高さ情報を利用せずに、道路延在方向に存在するマルチパスの無いGPS選択することができるので、地図データの製造コストを抑制できる。また、本発明は、従来技術のように衛星の仰角や周辺建築物の高さ情報に基づいて遮断の無いGPS衛星を選択せずに、単に道路延在方向に存在するGPS衛星を選択するため、遮蔽判定の演算処理負荷を軽減できる。
また、実施形態1では、車両10が交差点に位置する状況を一例に説明したが、これに限られず、車両10が交差点以外の道路に位置する状況であってもよい。また、マルチパスを生じさせる遮蔽物の一例として建築物を例に挙げたが、これに限られず、遮蔽物は、木、岩、山等であってもよい。
〔実施形態2〕
実施形態2では、図4〜図7を参照し、上述した構成のITS−ECU11で行われる受信強度マップ17aに基づく位置情報検出処理について説明する。ここで、図4は、実施形態2における受信強度マップ17aの一例を示す図である。また、図5は、本発明にかかる位置情報検出装置の実施形態2における位置情報検出処理の一例を示すフローチャートである。また、図6は、実施形態2における受信強度マップ17aに基づく閾値選択処理の一例を説明する図である。また、図7は、実施形態2における受信強度マップ17aに基づくGPS衛星選択処理の一例を説明する図である。
図4に示すように、実施形態2において用いられる受信強度マップ17aは、郊外用の閾値a(第2の閾値)および市街地用の閾値b(第1の閾値)を有し、受信強度(dBm)と衛星の仰角(deg)との対応関係を示している。ここで、郊外用の閾値aは、予め郊外において取得されたGPS信号の受信強度(図4において三角印のプロット)の平均値から決定される。また、市街地用の閾値bは、予め市街地において取得されたGPS信号の受信強度(図4においてバツ印のプロット)の平均値から決定される。図4に示すように、GPS衛星の仰角と、受信強度の間には対応関係があり、仰角が高いほど受信強度が高く、仰角が低いほど受信強度が低くなっている。また、GPS衛星から送信されるGPS信号(衛星電波)を遮蔽する建築物等の遮蔽物の多い市街地における受信強度(図4においてバツ印のプロット)と、遮蔽物が少ない郊外における受信強度(図4において三角印のプロット)とを比較すると、市街地の受信強度は、郊外の受信強度よりも相対的に低くなっている。これに伴い、市街地用の閾値bは、郊外用の閾値aより小さくなっている。これは、遮蔽物による影響が要因の1つとして考えられる。
以下、上述の図4の受信強度マップ17aを用いて、ITC−EUC11にて実行される実施形態2の位置情報検出処理の詳細を、図5のフローチャートに沿って説明する。なお、実施形態2では、GPS衛星が4個存在する例を説明するが、GPS衛星の個数はこれに限定されない。また、走行環境の一例として、建築物等の遮蔽物が少ない郊外と、遮蔽物が多い市街地とを例に説明するが、走行環境はこれに限られない。
図5に示すように、ITS−ECU11の受信強度計測部11bは、GPS衛星30−1〜4から送信される各GPS信号をGPSアンテナ/受信機13を介して受信し、受信した各GPS信号の受信強度を計測する(ステップSB1)。
そして、ITS−ECU11は、ステップSB1にて受信強度計測部11bの処理により計測されたGPS衛星30−1〜4にそれぞれ対応する受信強度を、受信強度マップ17a上にプロットする(ステップSB2)。
本実施形態において、ITS−ECU11は、上述のステップSB1およびステップSB2の処理を、GPS信号を受信可能なGPS衛星の個数分、繰り返しまたは並行して実行することで、次のステップSB3の閾値選択処理に必要な各GPS衛星の受信強度を受信強度マップ17a上にプロットする。
そして、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSB2にて各GPS衛星の受信強度がプロットされた受信強度マップ17aに基づいて、次のGPS衛星選択処理に用いる閾値を選択する(ステップSB3)。
ここで、図6を参照し、ステップSB3においてITS−ECU11の衛星選択部11cの処理により実行される受信強度マップ17aに基づく閾値選択処理の一例について説明する。図6に示すように、計測されたGPS衛星30−1〜4にそれぞれ対応する各受信強度(図6において、丸印のプロット)は、市街地用の閾値b付近(図6において(i)が示す領域)に集まっている。つまり、車両10の現在の走行環境は、遮蔽物が多い市街地であることがわかる。この場合、衛星選択部11cは、次のGPS衛星選択処理(ステップSB4〜ステップB6)に用いる閾値として、車両10の現在の走行環境に適した市街地用の閾値bを選択する。
再び図5に戻り、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSB3にて選択した市街地用の閾値bを用いて、ステップSB1にて受信強度計測部11bの処理により計測された各GPS衛星30−1〜4にそれぞれ対応する各受信強度が、閾値b以上であるか否かを判定する(ステップSB4)。
ここで、図7を参照し、ステップSB4において衛星選択部11cの処理により実行される受信強度マップ17aに基づくGPS衛星選択処理の一例について説明する。図7に示すように、計測されたGPS衛星30−4に対応する受信強度(図7において、左端の丸印のプロット)は、市街地用の閾値bと同等である。また、GPS衛星30−1に対応する受信強度(図7において、左端から2番目の丸印のプロット)は、市街地用の閾値b以上である。また、GPS衛星30−3に対応する受信強度(図7において、右端から2番目の丸印のプロット)は、市街地用の閾値b未満である。また、GPS衛星30−2に対応する受信強度(図7において、右端の丸印のプロット)は、市街地用の閾値b以上である。つまり、GPS衛星30−3を除く、GPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−4から送信される受信強度は、市街地用の閾値b以上であることがわかる。この場合、衛星選択部11cは、GPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−4にそれぞれ対応する各受信強度については、閾値b以上であると判定する(ステップSB4:Yes)。一方、衛星選択部11cは、GPS衛星30−3に対応する受信強度については、閾値b未満であると判定する(ステップSB4:No)。
再び図5に戻り、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSB4:Yesの場合、GPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−3を、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星として選択する(ステップSB5)。つまり、衛星選択部11cは、ステップSB7の測位演算処理により位置情報を検出する際に使用するGPS衛星として、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−4を選択する。その後、ステップSB7の処理へ移行する。
一方、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、ステップSB4:Noの場合、GPS衛星30−3を、マルチパスの影響を受けているGPS衛星として除外する(ステップSB6)。つまり、衛星選択部11cは、ステップSB7の測位演算処理により位置情報を検出する際に使用しないGPS衛星として、マルチパスの影響を受けているGPS衛星30−3を除外する。その後、ステップSB7の処理へ移行する。
本実施形態において、ITS−ECU11の衛星選択部11cは、上述のステップSB4〜ステップSB6の処理を、GPS信号を受信可能なGPS衛星の個数分、繰り返しまたは並行して実行することで、次のステップSB7の処理に用いるGPS衛星を選択する。
そして、ITS−ECU11の位置情報検出部11dは、ステップSB5にて衛星選択部11cの処理により選択したGPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−4から送信されるGPS信号を、GPSアンテナ/受信機13を介して受信し、受信したGPS信号を用いて測位演算することで、車両10の位置情報を検出する(ステップSB7)。つまり、位置情報検出部11dは、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星30−1、GPS衛星30−2、および、GPS衛星30−4から送信されるGPS信号を使用して、測位演算処理を行うことで車両10の現在位置を示す位置情報を検出する。その後、位置情報検出処理を終了する。
そして、ITS−ECU11は、本位置情報検出処理を終了後、検出された車両10の位置情報に基づいて、車両10の運転者に対しナビゲーションを実行する。例えば、ITS−ECU11は、検出された車両10の位置情報、電波メディア機器20から送信されるインフラ情報、および、記憶部17に記憶された地図データ等を用いて、ナビゲーションを実行するための画像情報および/または音声情報を生成する。そして、ITS−ECU11は、生成された画像情報および/または音声情報を、ディスプレイ15および/またはスピーカ16を介して出力することで、ナビゲーションを実行する。ここで、ITS−ECU11は、検出された車両10の位置情報を用いて、車両10と、車両10の周辺に存在する物体(例えば、歩行者、対向車、障害物等)との衝突を回避するよう車両制御を実行してもよい。
以上説明したように、実施形態2では、ITS−ECU11は、GPS衛星から送信されるGPS信号の受信強度を計測し、計測した受信強度に基づいて現在の走行環境に応じた所定の閾値を選択し、選択した当該閾値以上の受信強度を有するGPS信号を送信したGPS衛星を選択し、選択したGPS衛星から送信されるGPS信号を受信して車両10の位置情報を検出する。これにより、GPS衛星の受信信号の強度は車両10の走行環境(郊外または市街地等)によって、同じ仰角の衛星でも強度が異なるものの、実施形態2によれば、走行環境に適した受信強度マップの閾値を選択できる。したがって、実施形態2によれば、この閾値を用いてGPS衛星の選択を行うため、遮蔽物が多く電波強度の弱い地域に自機がある場合でも、高い確率でマルチパスの影響を受けていないGPS衛星を選択することができ、これらのGPS衛星を用いて正確に測位演算を実施することができる。このように、実施形態2では、遮蔽物が多く、電波強度の弱い領域に自機があるときであっても、マルチパスの無いGPS信号を検出することが可能となる。
なお、実施形態2では、ITS−ECU11がGPS衛星から送信されるGPS信号の受信強度を計測し、計測した受信強度に基づいて、走行環境に応じた所定の閾値を選択する例について説明したが、ITS−ECU11は、予め検出された車両10の位置情報に基づいて、走行環境に応じた所定の閾値を選択してもよい。具体的には、上述の図5のステップSB3において、衛星選択部11cは、予め検出された車両10の位置情報に基づいて、記憶部7に記憶された地図データを参照しつつ、車両10の現在の走行環境が市街地または郊外であるかを判定してもよい。そして、衛星選択部11cは、走行環境が市街地であると判定した場合は、市街地用の閾値bを選択し、走行環境が郊外であると判定した場合は、郊外用の閾値aを選択してもよい。このように、本発明は、GPS信号の受信強度、または、車両10の走行位置に基づいて、現在の走行環境(市街地または郊外等)に応じた所定の閾値を選択することができる。これにより、本発明は、車両10の走行環境に適した閾値に基づいて正確にマルチパスの無いGPS衛星の情報を用いて正確に測位演算を行うことができる。
〔実施形態3〕
実施形態3では、図8および図9を参照し、上述した実施形態1および実施形態2を組み合わせた場合について説明する。ここで、図8は、実施形態3における位置情報検出処理が実行される状況の一例を示す図である。また、図9は、実施形態3における受信強度マップ17aに基づくGPS衛星選択処理の一例を説明する図である。
ここで、図8に示す状況は、GPS衛星30−4を更に含む点以外、上述の図2に示した状況と同様である。図8に示すように、道路70の延在方向に存在するGPS衛星30−1およびGPS衛星30−2以外にも、建築物等の遮蔽物にGPS信号の送信を遮蔽されないGPS衛星30−4が存在する場合がある。この場合、ITS−ECU11は、上述した実施形態1および実施形態2を組み合わせた位置情報検出処理を行うことで、当該GPS衛星30−4についても、測位演算に用いるGPS衛星として選択することができる。例えば、ITS−ECU11は、上述の実施形態1の図3におけるステップSA1〜ステップSA6の処理を実行した後、更に、上述の実施形態2の図5におけるステップSB1〜ステップSB6の処理を実行することで、測位演算に用いるGPS衛星をより多く選択することができる。この場合、図9に示すように、ITS−ECU11は、上述の図5のGPS衛星選択処理を行う際に、GPS衛星30−1およびGPS衛星30−2については、予め道路70の延在方向に存在することが分かっているため、これらのGPS衛星30−1〜2が市街地用の閾値b以上であることを裏付けることができる。したがって、実施形態3によれば、上述した実施形態1および実施形態2を組み合わせた位置情報検出処理を行うことで、マルチパスの影響を受けていないより多くのGPS衛星の情報を用いて、より正確に測位演算を行うことができる。
以上のように、本発明にかかる位置情報検出装置および位置情報検出方法は、情報処理産業において有用であり、特に、マルチパスの影響を受けていないGPS衛星を選択し、選択されたGPS衛星からの情報に基づいて自機の位置情報を検出するための利用に適している。
10 車両
11 ITS−ECU
11a 道路線形情報受信部
11b 受信強度計測部
11c 衛星選択部
11d 位置情報検出部
12 電波メディアアンテナ/受信機
13 GPSアンテナ/受信機
14 車両情報網
15 ディスプレイ
16 スピーカ
17 記憶部
17a 受信強度マップ
20 電波メディア機器
30−1〜4 GPS衛星

Claims (11)

  1. 複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する位置情報検出装置であって、
    道路の線形を示す道路線形情報に基づいて、上記道路上の現在位置から当該道路の延在方向に存在する上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の位置情報を検出することを特徴とする位置情報検出装置。
  2. 請求項1に記載の位置情報検出装置において、
    上記道路線形情報を、上記道路上に設置された電波メディア機器から取得することを特徴とする位置情報検出装置。
  3. 請求項1に記載の位置情報検出装置において、更に、
    所定の閾値以上の受信強度を有する上記GPS信号を送信した上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の上記位置情報を検出し、
    上記所定の閾値は、現在の走行環境に応じて変化することを特徴とする位置情報検出装置。
  4. 請求項3に記載の位置情報検出装置において、
    上記GPS衛星から送信される上記GPS信号の受信強度を計測し、計測した上記受信強度に基づいて、上記所定の閾値を選択することを特徴とする位置情報検出装置。
  5. 請求項3に記載の位置情報検出装置において、
    予め検出された上記位置情報検出装置の上記位置情報に基づいて、上記所定の閾値を選択することを特徴とする位置情報検出装置。
  6. 請求項3に記載の位置情報検出装置において、
    上記走行環境は、市街地または郊外であり、
    上記所定の閾値は、上記市街地用の第1の閾値または上記郊外用の第2の閾値であり、
    上記第1の閾値は、上記第2の閾値よりも小さいことを特徴とする位置情報検出装置。
  7. 複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する位置情報検出方法であって、
    道路の線形を示す道路線形情報に基づいて、上記道路上の現在位置から当該道路の延在方向に存在する上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の位置情報を検出することを特徴とする位置情報検出方法。
  8. 請求項7に記載の位置情報検出方法において、
    上記道路線形情報を、上記道路上に設置された電波メディア機器から取得することを特徴とする位置情報検出方法。
  9. 請求項7に記載の位置情報検出方法において、更に、
    所定の閾値以上の受信強度を有する上記GPS信号を送信した上記GPS衛星を選択し、選択した上記GPS衛星から送信される上記GPS信号に基づいて、上記位置情報検出装置の上記位置情報を検出し、
    上記所定の閾値は、現在の走行環境に応じて変化することを特徴とする位置情報検出方法。
  10. 請求項9に記載の位置情報検出方法において、
    上記GPS衛星から送信される上記GPS信号の受信強度を計測し、計測した上記受信強度に基づいて、上記所定の閾値を選択することを特徴とする位置情報検出方法。
  11. 請求項9に記載の位置情報検出方法において、
    予め検出された上記位置情報検出装置の上記位置情報に基づいて、上記所定の閾値を選択することを特徴とする位置情報検出方法。
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