JP2018520335A - 自動車用gnssリアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機 - Google Patents
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Abstract
第1のアンテナ、第2のアンテナ、プロセッサ、及びメモリを含む装置。第1のアンテナは、GPS衛星に接続するように構成されている。第2のアンテナは、GPS衛星に接続するように構成されている。第1のアンテナは、第2のアンテナから離間して配置される。プロセッサは、命令を実行するように構成されてもよい。メモリは、命令を記憶するように構成されていて、命令は、実行時に、(i)第1のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定される第1の値を計算する工程と、(ii)第2のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定される第2の値を計算する工程と、(iii)第1の値と第2の値との間の差異を分析することによって局所的条件を補償する補正値を決定する工程と、を実施する。
Description
本発明は、全体として、全地球測位システム(GPS)に関し、さらに詳しくは、自動車用GNSSリアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機の実装の方法及び/又は装置に関する。
従来のGPSシステムは一般に、リアルタイムキネマティック(RTK)を使用して、固定の地上観測基準点を提供する。従来のシステムでは、高価なセンサを使用して、標準的なGPSの精度を向上させている。かかるシステムは、農業用途及び土地測量用途でセンチメートルレベルの精度を提供するのに有益である。従来の自動車用全地球的航法衛星システム(GNSS)受信機は、センサベースのデッドレコニング搭載の位置ソリューションを採用し、オンボードジャイロスコープ及び車両コントローラエリアネットワーク(CAN)からのホイールクリックメッセージを使用して屋外条件で最大5メートルの精度を維持する。精度は、群葉地及び市街地では低下する。車両センサは不正確であり、ドリフトを有し、CANからのデータにアクセスするデッドレコニング(DR)技術のレイテンシに依存する。次世代自動車用位置ソリューションは、車線を安全に検知する、及び/又は自動運転をサポートするために、おそらくより高い精度(より精密なGNSS位置ソリューション)を必要とするであろう。従来のシステムは、次世代自動車用位置決定システムの安全かつ広範な使用に必要とされる精度をサポートしていない。
自動車用GNSSリアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機を実装することが好ましいであろう。
本発明は、GPS衛星に接続するように構成されている第1のアンテナに関する態様を包含する。第2のアンテナは、GPS衛星に接続するように構成されていて、第1のアンテナは第2のアンテナから離間して配置される。プロセッサは、命令を実行するように構成されている。メモリは、命令を記憶するように構成されていて、命令は、実行時に、(i)第1のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定された第1の値を計算する工程と、(ii)第2のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定される第2の値を計算する工程と、(iii)第1の値と第2の値との間の差異を分析することによって局所的条件を補償する補正値を決定する工程と、を実施するものである。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、第1のアンテナは第2のアンテナから少なくとも1メートル離間して配置される。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、装置は、通信ポートを更に含む。通信ポートは、補正値を送信するためシリアルバスと通信するように構成されている。いくつかの実施形態では、補正値を送信するためシリアルバスと通信するように構成されている通信ポートを実装していて、シリアルバスは、車両コントローラエリアネットワーク(CAN)バスとして構成されている。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、補正値はデッドレコニングデータと組み合わされる。いくつかの実施形態では、デッドレコニングデータと組み合わされる補正値を実装していて、デッドレコニングデータは、車両センサからのデータに基づいて決定され、車両センサからのデータは、オンボードジャイロスコープデータ及びホイールクリックメッセージのうちの少なくとも1つを備える。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、局所的条件は、ノイズ及び電離層干渉のうちの少なくとも1つを備える。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、装置は更に、地上ユニットからのデータを取得するように更に構成され、補正値は、地上ユニットからのデータに基づいて更に決定される。いくつかの実施形態では、地上ユニットからデータを取得するように構成されていて、装置が地上ユニットからデータを取得できない場合、装置は第1の値及び第2の値に基づいて決定される補正値を使用するように構成されている。いくつかの実施形態では、地上ユニットからデータを取得するように構成されていて、装置は、セルラー接続を使用して地上ユニットからデータを取得するように構成されている。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、補正値はGPS衛星から取得したGPSデータを向上させたものである。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、メモリは更に、補正値が品質検査に合格するかどうかを決定するように構成されている。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、装置は自動車用全地球的航法衛星システム(GNSS)リアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機を実装する。
上述の装置態様のいくつかの実施形態では、第1のモジュールは、少なくとも第1のアンテナを実装し、第2のモジュールは少なくとも第2のアンテナを実装し、第1のモジュール及び第2のモジュールのうちの少なくとも1つはプロセッサ及びメモリを実装する。いくつかの実施形態では、少なくとも第1のアンテナを実装する第1のモジュールと、少なくとも第2のアンテナを実装する第2のモジュールと、を実装していて、第1のモジュールは、親モジュールとして指定され、第2のモジュールは子モジュールとして指定され、子モジュールはGPS衛星から第2の値を受信して、電子バスを介して第2の値を親モジュールへ送信するように構成されていて、親モジュールはGPS衛星から第1の値を受信し、電子バスから第2の値を受信し、補正値を計算し、電子バスを介して補正値を送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、親モジュールとして指定された第1のモジュールと、子モジュールとして指定された第2のモジュールと、を実装していて、第1のモジュール及び第2のモジュールは、親モジュール及び子モジュールとしての指定を交換するように更に構成されている。
本発明は、第1のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定される第1の値を計算することに関する方法を包含する。第2のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定する第2の値を計算し、第1のアンテナは第2のアンテナから離間して配置される。第1の値と第2の値との差異を分析することによって、局所的条件を補償するために補正値を決定し、補正値は車両の位置データに適用される。
本発明の目的、特徴、及び利点は、自動車用GNSSリアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機を提供することを含む。この受信機は、(i)車両に使用されてもよく、(ii)現在のGNSS及び車両ベースセンサを使用するよりも正確なGNSS位置ソリューションを提供してもよく、(iii)デュアルRTKタイプのGPS受信機を実装してもよく、(iv)自動車用CANバス及び/又は電子ネットワークに送信してもよく、(v)ノイズ及び電離層干渉障害の影響を差し引くことによって位置データの精度を向上させてもよく、及び/又は(vi)より正確なGNSS位置ソリューションを提供するためデッドレコニングと組み合わせてもよい。
本発明のこれら及びその他の目的、特徴、及び利点は、以下の発明を実施するための形態及び添付の特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。
図1を参照すると、本発明の実施形態によるシステム50の図が示されている。システム50は全体として、複数の車両52a〜52n、衛星56、及び基地局58を含む。車両52a〜52nはそれぞれ、複数の装置(すなわちモジュール又は回路)100a〜100nのうちの少なくとも2つを含む(明瞭にするため、システム50は、装置100a〜100nのうちの1つを有する車両52a〜52nを示している)。車両52a〜52nのそれぞれにおける2つ以上のモジュール100a〜100nの配置は、図2に関連してより詳細に説明される。モジュール100aは、図3に関連してより詳細に説明される。
車両52a〜52nのそれぞれは、衛星56に接続された状態のものが示されている。例えば、車両52a〜52n内のモジュール100a〜100nはそれぞれ、衛星56に接続してもよい。衛星56への接続は、GPS型接続を介して実装されてもよい。それぞれの車両52a〜52nのモジュール100a〜100nのうち、少なくとも2つを接続すると、モジュール100a〜100nが、GNSS位置ソリューションの補正値を計算可能となってもよい。
それぞれの車両52a〜52nはまた、基地局58に接続するように構成されてもよい。全体として、基地局58は、セルラーの基地局、ユーザーが設置する固定基地局、又は別のタイプの固定基地局などの固定基地局として実装されてもよい。基地局58への接続は、セルラーネットワーク接続(例えば、3G、4G LTEなど)、Wi−Fi接続、GPSタイプ接続、及び/又は別のタイプの接続を介して実装されてもよい。基地局58への接続タイプは、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
例えば、車両52aのモジュール100aは、基地局58から補正値及び/又は位置データを受信してもよい。基地局58がモジュール100aの使用可能範囲にない場合(例えば、基地局58が25kmの距離を超えている、補正値が品質及び/又は信頼性検査に合格しない、など)、補正値は、車両52a内のモジュール100a〜100nのうちの別の1つを使用して計算してもよい。
モジュール100a〜100nは、それぞれの車両52a〜52n内に配置された状態のものが示されている。モジュール100a〜100nは、単一ユニット(例えば、設置されたデバイス及び/又はモジュール)及び/又は分散型ユニットとして実装されてもよい。例えば、モジュール100a〜100nの様々な構成要素は、車両52a〜52n内及びその上の様々な場所に実装されてもよく、電子ネットワークによって接続されてもよい。電子ネットワークは、デジタル信号の形式で情報の共有を可能にする構成要素(例えば、シリアルバス、配線及び/又はインターフェイスによって接続された電子バス、無線インターフェイスなど)のうちの1つ又は2つ以上を接続する。いくつかの実施形態では、モジュール100a〜100nは、車両100a〜100nのインフォテインメントモジュール内に実装されてもよい。車両52a〜52n内及び/又はその上のモジュール100a〜100nの位置は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
図2を参照すると、本発明の実施形態によるシステム50’の図が示されている。システム50’は、車両52aのより詳細な図を示している。車両52aは、モジュール100a及びモジュール100a’を備えるように示されている。モジュール100a及び/又は100a’は、モジュール100a〜100nと同様であってもよい。車両52a内に実装された複数のモジュール100a〜100nは、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
モジュール100aは、車両52aの後端部に示されている。モジュール100a’は、車両52aの前端部に示されている。車両52a内のモジュール100a〜100nの位置は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。全体として、モジュール100a及びモジュール100a’(又は、モジュール100a及び100a’のアンテナ)は、数メートル離間している。例えば、モジュール100a及び100a’のアンテナは、少なくとも1メートル離間していてもよい。モジュール100a及び100a’は、衛星56への異なる角度の接続を提供するように十分に離間された状態のものが示されている。モジュール100aとモジュール100a’との間の異なる角度及び/又は距離により、衛星56は、車両52a用のモジュール100a及び100a’に異なるGNSSデータを提供できるようにしてもよい。
モジュール100a及び/又は100a’は、デュアルRTKタイプのGPS受信機を実装してもよい。モジュール100a及び100a’を数メートル離間させることで、GNSSデータの精度を向上させてもよい。例えば、モジュール100a及び100a’によって受信されたGNSSデータは、位置決定ソリューションからのノイズ及び電離層障害の影響を差し引く(例えば、補正値を適用する)ために使用されてもよい。補正された位置決定ソリューションは、デッドレコニング情報と組み合わされてもよい。一実施例では、デッドレコニングはモジュール100及び/又は100a’によって実施されてもよい。他の例では、モジュール100a及び/又は100a’は、電子ネットワーク(例えば、自動車用CANバス)に補正した位置決定ソリューションを送信するように構成されてもよい。モジュール100a及び/又は100a’は、付加的な地上のRTK GPSソリューション(例えば、基地局58)に接続するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、モジュール100a及び100a’は、親子(例えば、マスタースレーブ)関係を有するように構成されてもよい。例えば、モジュール100aは親モジュールであってもよく、モジュール100a’は子モジュールであってもよい。親モジュール100aは、子モジュール100a’よりも多くの機能を提供するように構成されてもよい。例えば、子モジュール100a’は、衛星56と通信し、受信したGNSSデータを親モジュール100aに伝達するように構成されてもよい。親モジュール100aは、衛星56と通信し、衛星56及び/又は子モジュール100a’からGNSSデータを受信するように構成されてもよい。
親モジュール100aは、衛星56から受信したGNSSデータの補正値として、子モジュール100a’からのGNSSデータを使用してもよい。いくつかの実施形態では、親モジュール100aは、より高度な機能及び/又はより多くの構成要素と共に実装されてもよい。例えば、親モジュール100aは、子モジュール100a’よりも多くのメモリを有してもよく、及び/又は、親モジュール100aは、子モジュール100a’よりも多くの処理電力を有するプロセッサと共に実装されてもよい。全体として、モジュール100a及び100a’は、少なくとも、1つのアンテナを有するように実装される。例えば、親モジュール100aは、全機能を提供してもよく(例えば、補正値を決定するように構成されたメモリ及びプロセッサなど)、子モジュール100a’はアンテナとして実装されてもよい。
いくつかの実施形態では、モジュール100a及び100a’は、親モジュールの機能と子モジュールの機能と、を交代させてもよい。例えば、モジュール100a及び100a’は、子機能と親機能とを切り換えられるように、同様の機能及び/又は同様の構成要素と共に実装されてもよい。一実施例では、モジュール100aが親モードになり、計算を実施されてもよく、その一方、モジュール100a’は子モードになり、衛星56と通信してもよい。この例を続けると、モジュール100aはその後、子モードに切り換えられて、衛星56と通信してもよく、その一方、モジュール100a’が親モードになって、計算を実施してもよい。
機能のタイプを交代させることで、処理に費やす時間量、及び/又は、モジュール100a及び100a’のそれぞれで消費される電力量を減少させてもよい。別の実施形態では、モジュール100a及び/又は100a’は、車両52aの動きに基づいて機能を交代させてもよい。例えば、モジュール100aは、車両52aが動いている間に計算を実施し、車両52aが静止している間に衛星56と通信するように構成されてもよく、その一方で、モジュール100a’は反対の方法で動作するように構成されてもよい。
図3を参照すると、モジュール100a(又は100a’)の図が示されている。装置100aは、全体として、ブロック(又は回路)102、ブロック(又は回路)104、ブロック(又は回路)106、及び/又はブロック(又は回路)108を含む。回路102は、プロセッサを実装してもよい。回路104は、アンテナを実装してもよい。回路106は、メモリを実装してもよい。回路108は、通信ポートを実装してもよい。他のブロック(又は回路)を実装してもよい(例えば、クロック回路、I/Oポート、電源コネクタなど)。例えば、ブロック(又は回路)114は、フィルタを実装した状態のものが示されている。モジュール100a’は、全体として、同様の構成要素を備える。いくつかの実施形態では、モジュール100a’は、示されている構成要素のサブセットを含んでよい。
プロセッサ102は、記憶されたコンピュータ読み取り可能な命令(例えば、メモリ106に記憶された命令110)を実行するように構成されてよい。プロセッサ102は、記憶された命令110に基づいて1つ又は2つ以上の工程を実施してもよい。例えば、プロセッサ102によって実行/実施される工程の1つは、アンテナ104とGPS衛星56との間の接続を介して測定される値(例えば、補正値及び/又は位置データ)を計算してもよい。他の実施例では、プロセッサ102によって実行/実施される工程の1つは、他のモジュール100a’のアンテナ104とGPS衛星56との間の接続を介して測定される値(例えば、補正値及び/又は位置データ)を計算してもよい。更に他の実施例では、プロセッサ102によって実行/実施される工程の1つは、モジュール100a及びモジュール100a’によって測定される値間の差異を分析することによって、局所的条件を補償するために補正値を決定してもよい。プロセッサ102によって実行される命令及び/又は実施される命令の順番は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。プロセッサ102は、アンテナ104、メモリ106、及び/又は通信ポート108に対してデータを送受信しているものが示されている。
プロセッサ102は、マイクロコントローラ及び/又はGPSチップセットとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサは処理機能を実装する結合(例えば、統合)チップセット及びGPSチップセットであってもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ102は、2つの別個の回路(例えば、マイクロコントローラ及びGPSチップセット)から構成されてもよい。プロセッサ102の設計及び/又はプロセッサ102の様々な構成要素の機能は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
アンテナ104は、セルラーネットワーク(例えば、基地局58に潜在的な接続オプションを提供する)及び/又はGPSネットワーク(例えば、衛星56)の両方に接続できるデュアルバンドアンテナとして実装されてもよい。他の実施例では、アンテナ104は、2つのアンテナとして実装されてもよい。例えば、1つのアンテナが基地局58に接続するように特別に設計されてもよく、その一方で、他のアンテナは、GPSネットワーク56に接続するように最適化されているものとして実装されてもよい。アンテナ104は、個別のアンテナモジュール及び/又はデュアルバンドアンテナモジュールとして実装されてもよい。
メモリ106は、ブロック(又は回路)110及びブロック(又は回路)112を備えてよい。ブロック110は、コンピュータ読み取り可能な命令(例えば、プロセッサ102によって読み取り可能な命令)を記憶してもよい。ブロック112は、車両位置データを記憶してもよい。例えば、車両位置データ112は、様々なデータセット120a〜120nを記憶してもよい。データセットの例は、位置座標120a、ID番号120b、タイムスタンプ120c、補正値120d、デッドレコニングデータ120e、及び/又は他のデータ120nであってもよい。
位置座標120aは、GPS衛星56からモジュール100aによって取得された位置データを記憶してもよい。GPS衛星56は、位置データ精度の特定の解像度を提供してもよい。いくつかの実施形態では、位置座標120aは、特定の用途(例えば、車線検知、自動運転など)に十分な精度を提供できない場合がある。補正値120dを使用することで、位置座標120aの精度を向上させてもよい。いくつかの実施形態では、位置座標120aは、フィルタ114によって計算されてもよい。
ID番号120bは、車両52a〜52nの識別情報及び/又はそれぞれの車両52a〜52nのそれぞれのモジュール100a〜100nの識別情報を決定するのに使用されてもよい(例えば、車両52a内のモジュール100aの識別情報及びモジュール100a’の識別情報)。ID番号120bは、それぞれの車両52a〜52n及び/又はそれぞれのモジュール100a〜100nの識別システムを提供してもよい。例えば、ID番号120bは、モジュール100a〜100nそれぞれが、どのモジュールに対して通信するかを認識できるようにしてよい。
タイムスタンプ120cは、車両位置データ112の経過時間を決定するために使用されてもよい。例えば、タイムスタンプ120cは、車両位置データ112が信頼できる又は信頼できないと見なすべきかどうかを決定するために使用されてもよい。タイムスタンプ120cは、モジュール100a〜100nが車両位置データ112を更新するときに更新されてもよい。例えば、タイムスタンプ120cは、協定世界時(UTC)及び/又は現地時間での時刻を記録してもよい。タイムスタンプ120cの実装は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
補正値120dは、位置座標120aの精度を高める(例えば、向上させる)ために使用されてもよい。補正データ120dは、位置座標120aに対するリアルタイム精度補正を実装してもよい。補正データ120dは、位置座標120aの精度に影響し得る局所的条件を考慮する(例えば、補償する)ために使用されてもよい。一実施例では、モジュール100aの補正値120dは、モジュール100a’によって提供されてもよい。他の実施例では、モジュール100a’は、追加の位置座標120aを提供してもよく、モジュール100aのプロセッサ102は、モジュール100aによって計算される位置座標120aと、モジュール100a’によって計算される位置座標120aと、に基づいて補正値120dを計算してもよい。いくつかの実施形態では、補正値120dは、基地局58から受信されてもよい。
デッドレコニングデータ120eは、過去及び/又は現在の情報を記憶するために使用されてもよく、これにより、車両52aで移動する位置を決定する。例えば、デッドレコニングデータ120eは、車両52aの以前決定された位置を記憶してもよい(例えば、推定速度、推定移動時間、推定場所など)。以前決定された位置は、車両52aの現在位置の決定を助けるために使用されてよい。いくつかの実施形態では、デッドレコニングデータ120eは、車両52aのセンサからのデータ(例えば、オンボードジャイロスコープ及び/又はホイールクリックメッセージ)に基づいて決定されてもよい。デッドレコニングデータ120eを決定するための実装及び/又は記憶された情報は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
通信ポート108は、モジュール100aが外部デバイス及び/又はモジュール(例えば、モジュール100a’)と通信することを可能にしてもよい。例えば、モジュール100aは、外部電子バス70に接続された状態のものが示されている。いくつかの実施形態では、電子バス70は、車両CANバスとして実装されてもよい。電子バス70は、電子有線ネットワーク及び/又は無線ネットワークとして実装されてもよい。全体として、電子バス70は、車両52aの1つ又は2つ以上の構成要素を接続してもよく、これにより、デジタル信号の形態での情報の共有を可能にする。
通信ポート108は、モジュール100aが、車両52aの様々なインフラストラクチャと車両位置データ112を共有することを可能にしてもよい。通信ポート108は、モジュール100aが、車両52aのセンサから情報(例えば、デッドレコニングデータ120eを決定するために使用されるオンボードジャイロスコープデータ及び/又はホイールクリックメッセージ)を受信することを可能にしてもよい。通信ポート108は、モジュール100aが、モジュール100a’と通信することを可能にしてもよく、これにより、複数のGNSSデータ値を決定する及び/又は補正値120dを決定する。例えば、モジュール100aからの情報は、ドライバへの表示用インフォテインメントデバイスに伝達され得る。別の例では、ポータブルコンピューティングデバイス(例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ、スマートウォッチなど)への無線接続(例えば、Wi−Fi、Bluetooth(登録商標)、セルラーなど)は、モジュール100aからの情報がユーザーに表示されることを可能にしてもよい。
モジュール100a〜100nのそれぞれは、位置座標120a、ID番号120b、データの経過時間(例えば、タイムスタンプ120cなど、データが最後に更新されたとき)、補正値120d、及び/又は他のデータ120nなど、位置及び/又はブロードキャストデータ(例えば、通信ポート108経由)を計算するように構成されてもよい。通信ポート108による通信の方法及び/又は送信されるデータのタイプは、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
フィルタ114は、線形2次予測を実施するように構成されてもよい。例えば、フィルタ114は、カルマンフィルタを実装してもよい。全体として、フィルタ114は、統計的に最適な推定を行うために入力データに対して再帰的に動作してもよい。例えば、フィルタ114は、位置座標120aを計算する及び/又は位置座標120aの精度を推定するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ114は、個別のモジュールとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ114は、メモリ106の一部(例えば、記憶された命令110)として実装されてもよい。フィルタ114の実装は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
局所的条件は、位置座標120aの決定に影響を及ぼし得る、任意のタイプの干渉及び/又は要因であってもよい。局所的条件は、位置座標120aの信頼性を低下させてもよい。例えば、局所的条件は、電離層干渉、ノイズ、密集した都市部によって生じる信号劣化、高層ビルによって生じる信号劣化などに起因してもよい。局所的条件のタイプ及び/又は原因は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
いくつかの実施形態では、モジュール100a及びモジュール100a’(又は、モジュール100a及びモジュール100a’のアンテナ104)は、約1メートル離間して配置してもよい。モジュール100a及び100a’は、電子バス70経由でデータ(例えば、車両位置データ112)を共有してもよい。モジュール100a及び/又はモジュール100a’は、補正値120dを決定してもよい。一実施例では、モジュール100a及び/又はモジュール100a’は、基地局58などの地上システムから補正値120dを受信してもよい。他の実施例では、モジュール100a及び/又はモジュール100a’は、1つ又は2つ以上の補正値120dを計算してもよい。補正値120dは、より精度の高いGNSS位置ソリューションを決定するために適用されてもよい。2つのモジュール100a及び100a’を実装することにより、車両52a内でのGNSS位置ソリューションの決定が自律的になってもよい。例えば、車両52aの外側のいずれの通信も、従来の単一GPS受信機によって決定される位置ソリューションに対して、GNSS位置ソリューションの精度を向上させるために必要とされなくてもよい。
図4を参照すると、方法(又はプロセス)200が示されている。方法200は、モジュール100a(又は100a’)の計算部分の動作であってもよい。方法200は全体として、工程(又は状態)202、工程(又は状態)204、工程(又は状態)206、決定工程(又は状態)208、工程(又は状態)210、工程(又は状態)212、工程(又は状態)214、工程(又は状態)216、工程(又は状態)218、及び工程(又は状態)220を含む。
状態202は、方法200の開始状態であってもよい。次に、状態204は、GNSS(例えば、GPS衛星56)に接続してもよい。状態206は、衛星56からのGPSデータ(例えば、位置座標120a)を、車両52aからのセンサデータ(例えば、オンボードジャイロスコープデータ及び/又はホイールクリックメッセージ)と組み合わせてもよい。次に、方法200は、決定状態208に進んでもよい。
決定状態208は、使用可能な地上ユニット(例えば、基地局58など)が存在するかどうかを決定してもよい。存在する場合、方法200は、状態210に進んでもよい。存在しない場合、方法200は、状態214に進んでもよい。状態210は、地上ユニット58からのデータ(例えば、位置データ120a及び/又は補正値120d)を受信してもよい。次に、状態212は、基地局58が使用可能な範囲内である場合に、地上RTK補正を適用してもよい。次に、方法200は、状態216に進んでもよい。
状態214は、車両52aに配置された両方のRTK受信機(例えば、モジュール100a及び100a’)から計算されたデータに基づいて、補正値120dを適用してもよい。次に、方法200は、状態216に進んでもよい。状態216は、デッドレコニングを使用して(例えば、デッドレコニングデータ120eに基づいて)、車両52aの位置を推定してもよい。状態218は、車両52aの位置を電子ネットワーク/バス70に送信してもよい。次に、方法200は、状態220で終了してもよい。
図5を参照すると、方法(又はプロセス)300が示されている。方法300は、モジュール100a(又は100a’)の補正部分の動作であってもよい。方法300は全体として、工程(又は状態)302、工程(又は状態)304、工程(又は状態)306、工程(又は状態)308、決定工程(又は状態)310、工程(又は状態)312、工程(又は状態)314、工程(又は状態)316、決定工程(又は状態)318、工程(又は状態)320、工程(又は状態)322、工程(又は状態)324、及び工程(又は状態)326を含む。
状態302は、方法300を開始してもよい。状態304は、GNSS(例えば、GPS衛星56)に接続してもよい。次に、状態306では、モジュール100aが衛星56からGPSデータ(例えば、位置座標120a)を受信してもよい。状態308では、モジュール100aが、通信ポート108で他のアンテナ(例えば、モジュール100a’のアンテナ104)からのデータを走査してもよい。次に、方法300は、決定状態310に進んでもよい。
決定状態310は、他のアンテナが使用可能かどうかを決定してもよい。使用可能でない場合、方法300は、状態312に進んでもよい。使用可能である場合、方法300は、状態316に進んでもよい。状態312は、デッドレコニングを使用して(例えば、デッドレコニングデータ120eに基づいて)、車両52aの位置を推定してもよい。次に、状態314は、補正フラグを設定せずに車両52aの位置を電子バス70に送信してもよい。次に、方法300は、状態326に進んでもよい。
状態316は、他のアンテナ(例えば、モジュール100a’のアンテナ104)から補正値120dを受信してもよい。次に、決定状態318は、補正値120dが品質検査に合格するかどうかを決定してもよい。合格しない場合、方法300は、状態312に進んでもよい。合格する場合、方法300は、状態320に進んでもよい。状態320は、補正値120dを適用(例えば、位置座標120aから補正値120dを差し引き)してもよい。次に状態322は、デッドレコニングを使用して(例えば、デッドレコニングデータ120e及び/又は補正値120dによって補正された位置座標120aに基づいて)、車両52aの位置を推定してもよい。状態324は、補正フラグを設定した状態で車両52aの位置を電子バス70に送信してもよい。次に、方法300は、状態326に進んでもよい。状態326は、方法300を終了してもよい。
補正フラグは、GPSデータが補正されているかどうかを示すために実装(例えば、モジュール100a及び/又は100a’によって電子バス70に送信されたデータに付加)されてもよい。補正フラグは、インジケータ(例えば、論理高位ビット、論理低位ビット、命令、信号など)として実装されてもよい。補正フラグは、位置座標120aが補正値120dを使用して補正されているかどうかを示してもよい。一実施例では、補正フラグが設定されている場合、モジュール100a及び/又は100a’によって伝達される位置座標120aを使用する他の構成要素は、位置座標120aが改善された精度を有する(例えば、補正値120dが適用されている)と見なしてもよい。他の実施例では、補正フラグが設定されていない場合、モジュール100a及び/又は100a’によって伝達される位置座標120aを使用する他の構成要素は、位置座標120aが改善された精度を有しない(例えば、補正値120dが適用されていない)と見なしてもよい。いくつかの実施形態では、補正値120dが基地局58から受信された場合に補正フラグは設定されてもよく、補正値120dがモジュール100a〜100nによって計算された場合に補正フラグは設定されなくてもよい。いくつかの実施形態では、複数タイプの補正フラグが存在してもよい。例えば、ある補正フラグは、補正値120dが基地局58から受信された場合に設定されてもよく、他のタイプの補正フラグは、補正値120dがモジュール100a〜100nによって計算された場合に設定されてもよい。
いくつかの実施形態では、特定の特徴は、補正フラグの状態に依存してもよく、補正フラグが設定されていない場合は特徴が無効にされてもよい。例えば、補正値が設定されていないとき、自動運転は使用不可になってもよい。いくつかの実施形態では、補正フラグが設定されていない場合、モジュール100a〜100nは、GPSデータ(例えば、衛星56から取得した位置座標120a)を使用し続けてもよい。ただし、モジュール100a〜100nは、補正値が設定されていない場合に、位置精度に関する一部の機能(例えば、車両52a〜52nの機能)を妨げてもよい(例えば、シャットダウン、無効化)。補正フラグの実装は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
品質検査は、補正値120dが信頼できるか否かを決定してもよい。いくつかの実施形態では、補正値120dの品質検査は、モジュール100a及び/又は100a’によって提供される車両位置データ112に基づいてもよい。いくつかの実施形態では、モジュール100aは、固定基地局58に接続してもよい。固定基地局58から受信した位置データは、正しいもの(例えば、品質検査に合格する)と見なしてもよい。いくつかの実施形態では、モジュール100aは、他方のモジュール100a’からの車両位置データ112を検査(例えば、品質検査を実行)してもよい。例えば、品質検査は、衛星56に接続しているときの最小許容ノイズ及び/又は干渉に基づいてもよい。他の実施例では、品質検査は、モジュール100a及び100a’から受信したデータのタイムスタンプ120cに基づいてもよい。タイムスタンプ120cが所定の閾値より古い場合、補正データ120dは使用するには古すぎる可能性がある(例えば、信頼性が低いと見なされる)。データが品質検査に合格するかどうかを判断するために検査されるデータのタイプ及び/又は使用される閾値は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
図6を参照すると、方法(又はプロセス)400が示されている。方法400は、モジュール100a(又は100a’)の親機能及び子機能の動作であってもよい。方法400は全体として、工程(又は状態)402、工程(又は状態)404、工程(又は状態)406、工程(又は状態)408、工程(又は状態)410、工程(又は状態)412、工程(又は状態)414、工程(又は状態)416、決定工程(又は状態)418、及び工程(又は状態)420を含む。
状態402は、方法400を開始してもよい。状態404では、子モジュール100a’は、GNSS(例えば、衛星56)からデータを受信してもよい。状態406では、親モジュール100aは、GNSS(例えば、衛星56)からデータを受信してもよい。次に、状態408では、子モジュール100a’は電子バス70を経由してデータを親モジュール100aに送信してもよい。状態410では、親モジュール100aは、衛星56及び/又は子モジュール100a’からのデータを処理してもよい。次に、状態412では、親モジュール100aは、補正値120dを計算してもよい。
状態414では、親モジュール100aが、デッドレコニングを使用して(例えば、デッドレコニングデータ120eに基づいて)、車両52aの位置を推定し、補正値120dを適用してもよい。状態416では、親モジュール100aが、決定された車両52aの位置を電子バス70に送信してもよい。次に、方法400は、決定状態418に進んでもよい。決定状態418は、モジュール100a及び100a’が機能を交換すべきかどうかを決定してもよい。交換すべきでない場合、方法400は、状態404に戻ってもよい。交換すべきである場合、方法400は、状態420に進んでもよい。状態420では、子モジュール100a’及び親モジュール100aが指定を交換してもよい(例えば、親モジュール100aが子モジュール100a’として指定され、及び/又はその機能を実施し、子モジュール100a’が親モジュール100aとして指定され、及び/又はその機能を実施する)。
いくつかの実施形態では、親モジュール100a及び子モジュール100a’は、観測される局所的条件に基づいて機能を交換(例えば、指定を変更)してもよい。一実施例では、子モジュール100a’が親モジュール100aよりも空の視界がよい(例えば、衛星56に接続したときの干渉及び/又はノイズが少ない)場合、モジュール100a及び100a’は機能を交換してもよい。例えば、フィルタ114を使用してもよく、これにより、位置座標120aを計算する及び/又はモジュール100a及び100a’それぞれによって受信される位置座標120aの精度を推定し、モジュール100a及び100a’のどちらが衛星56とのより良い接続を有するかを決定する。モジュール100a及び100a’のどちらがより良い接続を有するかを決定する、及び/又は指定(例えば機能)を交換するタイミングを決定する方法は、特定の実装の設計基準に従って変更されてもよい。
モジュール100a〜100nは、位置データ(例えば、それぞれの車両52a〜52nの位置)を計算するように構成されてもよい。位置データの計算は、位置座標120a及び/又は座標値120dに基づいてもよい。プロセッサ102は、位置データを決定するための計算を実行するように構成されてもよい。例えば、アンテナ104は、複数のGPS衛星に接続するように構成されてもよい。他の実施例では、モジュール100a〜100nは、複数のGPS衛星に接続するために個別のアンテナを実装してもよい。アンテナ104は、GPS衛星からデータを受信してもよく、位置座標120aを決定するための計算が実施されてもよい。局所的条件に起因する干渉が推定されてもよい。補正値120dは、局所的条件に起因する推定干渉をキャンセルするために使用されてもよい。
モジュール100a〜100nは、GPS/GNSS衛星システムの位置データの正確さを向上させるために使用されてもよい。モジュール100a〜100nは、固定基準デバイス(例えば、基地局58)及び/又は第2のモジュール(例えば、モジュール100a’)からの位相波及び搬送波を使用するように構成されてもよく、これにより、リアルタイム補正及び/又は強化を提供して、位置ソリューションを決定する。
モジュール100a〜100nは、車両位置データ112を電子バス70に公開するように実装されてもよい。例えば、車両位置データ112は、ナビゲーション及び/又は自動緊急救急サービスなどの複数の構成要素で使用可能にされてもよい。車両位置データ112は、緯度、経度及び高度、対地速度情報、時間情報、及び/又は進行方向を含んでよい。例えば、緊急呼び出し(例えば、eCall)がトリガされると(例えば、衝突の検知及び/又はエアバッグの展開による)、車両位置データ112が送信されてもよい。他の実施例では、車両位置データ112は、コンパス方位に変換され、電子バス70に公開されてもよい。コンパス方位及び/又は位置情報は、インフォテインメントモジュール及び/又はユーザーデバイスに表示されてもよい。
モジュール100a〜100nは、自動車環境で動作するように設計されたRTKシステムを組み合わせてもよい。モジュール100a〜100nは、より精度の高いソリューションを自動車ネットワークに提供してもよい。モジュール100a〜100nによって決定される位置ソリューションは、自律的であってもよい。
当業者には明らかであるように、図4〜図6で実施される機能は、本明細書の教示に従ってプログラムされた、従来の汎用プロセッサ、デジタルコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、RISC(縮小命令セットコンピュータ)プロセッサ、CISC(複雑命令セットコンピュータ)プロセッサ、SIMD(単一命令多重データ)プロセッサ、信号プロセッサ、中央演算処理装置(CPU)、演算論理回路(ALU)、ビデオデジタル信号プロセッサ(VDSP)及び/又は類似の計算機のうちの1つ又は2つ以上を使用して実装されてもよい。同じく当業者には明らかであるように、適切なソフトウェア、ファームウェア、コード化、ルーチン、命令、オペコード、マイクロコード、及び/又はプログラムモジュールは、本開示の教示に基づいて習熟したプログラマによって容易に準備されてもよい。ソフトウェアは全体として、マシン実装のプロセッサのうちの1つ又は2つ以上によって、1つ又は複数の媒体から実行されてもよい。
本明細書に記載されているように、本発明はまた、ASIC(特定用途向け集積回路)、Platform ASIC、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、PLD(プログラマブル論理デバイス)、CPLD(複合プログラマブル論理デバイス)、シーオブゲート、RFIC(無線周波数用集積回路)、ASSP(特定業務用標準製品)、1つ若しくは2つ以上のモノリシック集積回路、1つ又は2つ以上のチップ、又はフリップチップモジュール及び/又はマルチチップモジュールとして配置されたダイの準備によって、あるいは、従来の構成要素回路の適切なネットワークを相互接続することによって実装されてもよく、その改良例は当業者には容易に明らかになるだろう。
このように、本発明はまた、本発明に従って1つ又は2つ以上のプロセス又は方法を実施するように、マシンをプログラムするために使用され得る命令を含む、1つ又は2つ以上の記憶媒体及び/又は1つ若しくは2つ以上の送信媒体であり得るコンピュータ製品を含んでもよい。周辺回路の動作に加えて、マシンによるコンピュータ製品に含まれる命令の実行は、入力データを、記憶媒体上の1つ又は2つ以上のファイル、及び/又は、聴覚及び/若しくは視覚的描写などの物理対象又は実体を表す1つ又は2つ以上の出力信号に変換してもよい。記憶媒体としては、限定するものではないが、フロッピーディスク、ハードドライブ、磁気ディスク、光ディスク、CD−ROM、DVD、及び光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、及びROM(読み取り専用メモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、EPROM(消去可能プログラマブルROM)、EEPROM(電気的消去可能プログラマブルROM)、UVPROM(紫外線消去型プログラマブルROM)、フラッシュメモリ、磁気カード、光カード、及び/又は電子命令の記憶に適した任意のタイプの媒体などの回路を含んでもよい。
本発明の要素は、1つ又は2つ以上のデバイス、ユニット、コンポーネント、システム、マシン、及び/又は装置の一部又は全部を形成し得る。装置としては、限定するものではないが、サーバ、ワークステーション、ストレージアレイコントローラ、ストレージシステム、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、パームコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、ポータブル電子デバイス、バッテリ駆動デバイス、セットトップボックス、エンコーダ、デコーダ、トランスコーダ、圧縮器、減圧器、プリプロセッサ、ポストプロセッサ、送信機、受信機、トランシーバ、暗号回路、携帯電話、デジタルカメラ、位置決定及び/又はナビゲーションシステム、医療機器、ヘッドアップディスプレイ、無線デバイス、音声記録、音声記憶及び/又は音声再生デバイス、ビデオ録画、ビデオ記憶、及び/又はビデオ再生デバイス、ゲームプラットフォーム、周辺機器、及び/又はマルチチップモジュールを含んでもよい。本発明の要素は、特定の用途の基準に合わせて他のタイプの装置に実装されてもよいことを、当業者は理解するであろう。
本発明はその好ましい実施形態を参照して特に示され説明されているが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更が加えられてもよいことを理解するであろう。
Claims (15)
- GPS衛星に接続するように構成されている第1のアンテナと、
前記GPS衛星に接続するように構成されている第2のアンテナであって、前記第1のアンテナが前記第2のアンテナから離間して配置されている第2のアンテナと、
命令を実行するように構成されているプロセッサと、
前記命令を記憶するように構成されているメモリと、を備え、
前記命令は、実行時に、(i)前記第1のアンテナと前記GPS衛星との間の接続を介して測定される第1の値を計算する工程と、(ii)前記第2のアンテナと前記GPS衛星との間の接続を介して測定される第2の値を計算する工程と、(iii)前記第1の値と前記第2の値との間の差異を分析することによって局所的条件を補償する補正値を決定する工程と、を実施することを特徴とする装置。 - 前記第1のアンテナは、前記第2のアンテナから少なくとも1メートル離間して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 当該装置は通信ポートをさらに備え、前記通信ポートは、シリアルバスと通信するように構成されていて、前記補正値を送信することを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記シリアルバスは、車両コントローラエリアネットワーク(CAN)バスとして構成されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記補正値は、デッドレコニングデータと組み合わされることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- (i)前記デッドレコニングデータは、車両センサからのデータに基づいて決定され、(ii)前記車両センサからの前記データは、オンボードジャイロスコープデータ及びホイールクリックメッセージのうちの少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- (i)前記装置はさらに、地上ユニットからデータを取得するように構成されていて、(ii)前記補正値はさらに、前記地上ユニットからの前記データに基づいて決定されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記地上ユニットから前記データを取得できない場合に、前記第1の値及び前記第2の値に基づいて決定された前記補正値を使用するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記装置は、セルラー接続を使用して前記地上ユニットから前記データを取得するように構成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の装置。
- 前記メモリはさらに、前記補正値が品質検査に合格するかどうかを決定するように構成されていることを特徴とする請求1から9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、自動車用全地球的航法衛星システムリアルタイムキネマティックデッドレコニング受信機を実装していることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の装置。
- (i)第1のモジュールは、少なくとも前記第1のアンテナを実装し、(ii)第2のモジュールは、少なくとも前記第2のアンテナを実装し、(iii)前記第1のモジュール及び前記第2のモジュールのうちの少なくとも1つは、前記プロセッサ及び前記メモリを実装していることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の装置。
- (i)前記第1のモジュールは、親モジュールとして指定され、(ii)前記第2のモジュールは、子モジュールとして指定され、(iii)前記子モジュールは、(a)前記GPS衛星からの前記第2の値を受信し、(b)前記第2の値を電子バス経由で前記親モジュールに送信するように構成されていて、(iv)前記親モジュールは、(a)前記GPS衛星から前記第1の値を受信し、(b)前記電子バスから前記第2の値を受信し、(c)前記補正値を計算し、(d)前記補正値を前記電子バス経由で送信するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記第1のモジュール及び前記第2のモジュールはさらに、前記親モジュール及び前記子モジュールとしての指定を交換するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 車両の位置データを補正するための方法であって、
第1のアンテナとGPS衛星との間の接続を介して測定される第1の値を計算する工程と、
第2のアンテナと前記GPS衛星との間の接続を介して測定される第2の値を計算する工程であって、前記第1のアンテナは前記第2のアンテナから離間して配置される工程と、
前記第1の値と前記第2の値との差異を分析することによって、局所的条件を補償するための補正値を決定する工程であって、前記補正値は前記車両の前記位置データに適用される工程とを含むことを特徴とする方法。
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