JP2017219412A - 測位サーバ、移動体、測位システム、測位方法、及び測位プログラム - Google Patents
測位サーバ、移動体、測位システム、測位方法、及び測位プログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
移動体が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した移動体測位情報と、電子基準点が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報とを受信する通信装置と、
前記移動体測位情報と前記基準点測位情報とに基づいて、前記移動体の正確な位置を表す真の座標を算出する演算装置とを備えた。
***構成の説明***
図1を用いて、本実施の形態に係る測位システム10の構成について説明する。
図1に示すように、測位システム10は、測位衛星110、測位補強衛星120、移動体130、電子基準点140、測位サーバ150、衛星地上局160を備える。
移動体130は、自律的に飛行して移動する飛行体である。本実施の形態では、移動体130は、ドローンや飛行機である。移動体130は、飛行体以外の移動体、具体的には自動車やトラック等の車両、船等でもよい。なお、船の場合は固定が必要である。
移動体130は、通信装置31、測位受信機32、移動装置33を備える。移動装置33は、IMU333(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)を備える。
測位受信機32は、測位衛星110からの測位信号111を受信する。測位受信機32は、測位衛星110から受信した測位信号111に基づいて、移動体130(自己)の正確な位置を表す真の座標133の算出に用いられる測位情報を移動体測位情報131として生成する。
移動装置33は、移動体130の移動、停止を制御する。例えば、移動装置33は、移動先座標132と測位信号111とに基づいて、移動先座標132までの移動を制御する。また、移動装置33は、測位対象物体170の近傍に移動体130を停止させる。移動装置33は、移動体130の向き、姿勢を検出するIMU333を備える。
測位サーバ150は、コンピュータであり、通信装置51、演算装置52、及び記憶装置53を備える。
通信装置51は、移動体130が測位衛星110から受信した測位信号111に基づいて算出した移動体測位情報131と、電子基準点140が測位衛星110から受信した測位信号111に基づいて算出した基準点測位情報141とを受信する。なお、通信装置51は、少なくとも3つの電子基準点140の各々の基準点測位情報141を受信する。また、後述する演算装置52で演算した測位対象補強情報152を、衛星地上局160及び測位補強衛星120を介して測位対象物体170に送信する。測位対象補強情報152は、測位対象物体170が測位衛星110の測位信号111に基づき算出した自己の位置情報の誤差を補正するための情報である。また、この誤差は、電離層遅延量、対流圏遅延量、衛星クロック誤差、及び衛星軌道誤差等により生じる座標の誤差である。
通信装置51は、レシーバとトランスミッタとを備える。具体的には、通信装置51は通信チップまたはNIC(Network Interface Card)である。
記憶装置53は、補助記憶装置とメモリを有する。補助記憶装置は、具体的には、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、又は、HDD(Hard
Disk Drive)である。メモリは、具体的には、RAM(Random Access Memory)である。
なお、測位システム10及び測位サーバ150は、測位対象物体170に提供する測位対象補強情報152を生成する補強情報生成システム及び補強情報生成サーバともいう。
補助記憶装置には、演算装置52の機能を実現する測位プログラム520が記憶されている。この測位プログラム520は、メモリにロードされ、演算装置52に読み込まれ、演算装置52によって実行される。補助記憶装置には、OS(Operating System)も記憶されている。OSの少なくとも一部がメモリにロードされ、演算装置52はOSを実行しながら、測位サーバ150の機能を実現する測位プログラム520を実行する。測位プログラム520は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD(Digital Versatile Disc)といった可搬記録媒体に記憶されてもよい。
図4を用いて、本実施の形態に係る測位システム10の測位方法510及び測位処理S100について説明する。
測位処理S100は、移動体処理S10と測位サーバ処理S20とを有する。
移動体処理S10において、移動体130は、測位衛星110からの測位信号111を受信し、受信した測位信号111に基づいて、自己の正確な位置を表す真の座標133の算出に用いる移動体測位情報131を生成する。
測位サーバ処理S20は、受信処理S21と演算処理S22と有する。受信処理S21において、測位サーバ150は、移動体130から移動体測位情報131を受信すると共に、電子基準点140が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報141を受信する。また、演算処理S22において、測位サーバ150は、移動体測位情報131と基準点測位情報141とに基づいて、移動体130の真の座標133を算出する。
ステップS101において、通信装置31は、移動先の位置座標を移動先座標132として受信する。本実施の形態では、移動先座標132は測位対象物体170近傍の位置座標であるが、例えば、電子基準点の欠落等により、新たに電子基準点を設置したい場所の位置座標であってもよい。
ステップS102において、測位受信機32は、測位衛星110からの測位信号に基づき、大まかな自己位置を算出する。また、移動装置33は、IMU331により自己の向き、姿勢を算出する。
ステップS103において、移動装置33は、大まかな自己位置、向き、姿勢と、移動先座標132とに基づいて、移動体130を移動先座標132まで移動させる。
ステップS104において、移動装置33は、移動先座標132付近に到達した場合に、移動体130を停止させる。このとき、移動体130は、正確な移動先座標132に停止していなくても良い。
ステップS105において、測位受信機32は、停止した位置において測位衛星110から測位信号111を受信する。測位受信機32は、停止した位置において測位衛星110から測位信号111を繰り返し受信してもよい。測位受信機32は、測位信号111に基づいて、自己の正確な位置を表す真の座標133の算出に用いられる移動体測位情報131を生成する。
ステップS106において、通信装置31は、移動体測位情報131を測位サーバ150に送信する。このとき、通信装置31は、移動体130の識別情報を移動体測位情報131と併せて送信する。
ステップS107において、通信装置51は、移動体130から移動体測位情報131と移動体130を識別する識別情報とを受信する。また、通信装置51は、移動体130の近傍の所定の範囲内にある少なくとも3つの電子基準点140の各々から、基準点測位情報141と各電子基準点140を識別する識別情報と、各電子基準点140の真の基準点座標とを受信する。なお、各電子基準点140の真の基準点座標は、予め測位サーバ150が保持していてもよい。
以下に具体例を用いて、移動体130の真の座標133を算出する方法について説明する。
図7の(a)に示すように、領域R1に固定式基準点b1〜b7が存在し、図7の(b)に示すように、領域R1に可動式基準点a1〜a5を設置するものとする。
例えば、移動体130が可動式基準点a1である場合について説明する。このとき、記憶装置53には、移動体130(可動式基準点a1)の識別情報及び移動体測位情報131と、固定式基準点b1,b2,b7の各々の識別情報及び基準点測位情報141及び真の基準点座標とが記憶されている。演算装置52は、移動体130(可動式基準点a1)の識別情報及び移動体測位情報131と、固定式基準点b1,b2,b7の各々の識別情報及び基準点測位情報141及び真の基準点座標とに基づいて、移動体130(可動式基準点a1)の真の座標133を算出する。
具体的には、演算装置52は、3つの固定式基準点b1,b2,b7の各々における正確な3次元位置(真の基準点座標)、疑似距離、搬送波位相から、3つの固定式基準点b1,b2,b7の各々における移動体補強情報151を生成する。そして、演算装置52は、3つの固定式基準点b1,b2,b7の各々における移動体補強情報151と、移動体130(可動式基準点a1)の疑似距離及び搬送波位相等とを用いて、移動体130(可動式基準点a1)の真の座標133を算出する。
ステップS111において、通信装置51は、衛星地上局160及び測位補強衛星120を介して測位対象物体170に測位対象補強情報152を送信する。
その後、測位対象物体170は、測位対象補強情報152を受信し、測位衛星110の測位信号に基づき算出した自己の位置情報の誤差(電離層遅延量、対流圏遅延量、衛星クロック誤差、及び衛星軌道誤差等)を測位対象補強情報152に基づき補正する。
本実施の形態に係る測位システム10では、移動体を用いた臨時の電子基準点の数を、測位対象物体の存在範囲(電子基準点を補強したい範囲)と必要な測位精度に応じて可変とすることができる。
図8は、欠落した固定式基準点を可動式基準点で補填する方法を示す図である。図8の領域R2は、図7の領域R1より広範囲であるが、領域R2の一部分に図7の実施方法を適用し、順次拡張して、電子基準点を補填した状況を示したものである。
高精度測位のための電子基準点による補強網を構築するには、最初にまず電子基準点を整備する必要があるが、本実施の形態に係る測位システム10によれば、図8に示すように、電子基準点を補填していくことができる。よって、電子基準点が整備されていない地域でも、ドローンのような移動体を暫定的に基準点として扱うことにより、高精度測位のための補強網を構築することができる。また、既存の電子基準点が壊れた場合、災害等により使用できなくなった場合などにも電子基準点を補填できる。
本実施の形態に係る移動体130による可動式基準点は、通常の固定型の基準点と同じ機能及び性能を有し、また、移動型(可動型)であるので、必要に応じて、他の地域での運用も可能である。したがって、本実施の形態に係る測位システム10によれば、トータルコストの削減と、優れた利便性をもたらすことができる。
本実施の形態では、図7及び図8に示すように、電子基準点を升形状に設置する方式について説明した。電子基準点は70〜100km間隔に設けられていれば、cm級の精度の測位システムを提供することができる。よって、電子基準点の設置位置は、電子基準点が70〜100km間隔に設けられていれば、升形状でなくてもよい。
なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であり、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
Claims (13)
- 移動体が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した移動体測位情報と、電子基準点が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報とを受信する通信装置と、
前記移動体測位情報と前記基準点測位情報とに基づいて、前記移動体の正確な位置を表す真の座標を算出する演算装置と
を備えた測位サーバ。 - 前記演算装置は、
前記基準点測位情報に基づいて、前記移動体測位情報から求められる前記移動体の位置座標を補正する移動体補強情報を算出し、前記移動体補強情報を用いて前記位置座標を補正することにより前記真の座標を算出する請求項1に記載の測位サーバ。 - 前記電子基準点は、少なくとも3つの電子基準点を有し、
前記通信装置は、
前記少なくとも3つの電子基準点の各々の前記基準点測位情報を受信し、
前記演算装置は、
前記少なくとも3つの電子基準点の各々の前記基準点測位情報に基づいて少なくとも3つの移動体補強情報を算出し、前記少なくとも3つの移動体補強情報と、前記移動体測位情報とから前記移動体の前記真の座標を算出する請求項2に記載の測位サーバ。 - 前記移動体は、測位対象物体の近傍に停止し、
前記演算装置は、
前記移動体測位情報と前記真の座標とに基づいて、前記測位対象物体が測位衛星から受信した測位信号に基づいて得られた前記測位対象物体の位置を表す物***置を補正する測位対象補強情報を生成する請求項2または3に記載の測位サーバ。 - 前記通信装置は、
前記移動体測位情報の算出に用いた測位信号の送信元の測位衛星と前記移動体との疑似距離及び搬送波位相を含む前記移動体測位情報と、前記基準点測位情報の算出に用いた測位信号の送信元の測位衛星と前記電子基準点との疑似距離及び搬送波位相を含む前記基準点測位情報とを受信する請求項1から4のいずれか1項に記載の測位サーバ。 - 移動先の位置座標を移動先座標として受信する通信装置と、
測位衛星からの測位信号を受信する測位受信機と、
前記移動先座標と前記測位信号とに基づいて、前記移動先座標までの移動を制御する移動装置と
を備え、
前記測位受信機は、
前記測位信号に基づいて、自己の正確な位置を表す真の座標の算出に用いられる測位情報を移動体測位情報として生成し、
前記通信装置は、
前記測位受信機により生成された前記移動体測位情報を送信する移動体。 - 前記移動体は、車両、船、又は飛行体である請求項6に記載の移動体。
- 前記移動体は、自律的に飛行して移動するドローンである請求項7に記載の移動体。
- 前記測位受信機は、
前記測位衛星と前記移動体との疑似距離及び搬送波位相を含む前記移動体測位情報を生成する請求項6から8のいずれか1項に記載の移動体。 - 移動を制御する移動装置と、測位衛星からの測位信号を受信し、前記測位信号に基づいて、自己の正確な位置を表す真の座標の算出に用いる測位情報を移動体測位情報として生成する測位受信機とを備えた移動体と、
前記移動体から前記移動体測位情報を受信すると共に、電子基準点が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報を受信する通信装置と、前記移動体測位情報と前記基準点測位情報とに基づいて、前記移動体の前記真の座標を算出する演算装置とを備えた測位サーバと
を備えた測位システム。 - 前記移動装置は、測位対象物体の近傍に前記移動体を停止させ、
前記演算装置は、
前記測位対象物体の近傍に停止した前記移動体の前記真の座標を算出し、前記移動体測位情報と前記真の座標とに基づいて、前記測位対象物体が測位衛星から受信した測位信号に基づいて得られた前記測位対象物体の位置を表す物***置を補正する測位対象補強情報を生成する請求項10に記載の測位システム。 - 移動体が、測位衛星からの測位信号を受信し、前記測位信号に基づいて、自己の正確な位置を表す真の座標の算出に用いる測位情報を移動体測位情報として生成し、
測位サーバが、前記移動体から前記移動体測位情報を受信すると共に、電子基準点が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報を受信し、前記移動体測位情報と前記基準点測位情報とに基づいて、前記移動体の前記真の座標を算出する測位方法。 - 移動体が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した移動体測位情報と、電子基準点が測位衛星から受信した測位信号に基づいて算出した基準点測位情報とを受信する受信処理と、
前記移動体測位情報と前記基準点測位情報とに基づいて、前記移動体の正確な位置を表す真の座標を算出する演算処理と
をコンピュータである測位サーバに実行させる測位プログラム。
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