JP2022007629A

JP2022007629A - 異常判定装置、異常判定方法、及び異常判定プログラム

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Publication number: JP2022007629A
Application number: JP2020110709A
Authority: JP
Inventors: 徳祥鈴木; Noriyoshi Suzuki; 洪二郎武山; Kojiro Takeyama; 和也下岡; Kazuya Shimooka; 勝彦武藤; Katsuhiko Muto; 朗宮島; Akira Miyajima; 卓宝地; Suguru Hochi
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: JP7479220B2

Abstract

【課題】測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。【解決手段】異常判定装置１００は、移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナ１１０Ａと第２アンテナと１１０Ｂが設置されており、前記第１アンテナ１１０Ａと前記第２アンテナ１１０Ｂとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出する関係算出部１１４と、前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ１１０Ａ又は前記第２アンテナ１１０Ｂの搬送波位相測位の解が異常であると判定する判定部１１６と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、異常判定装置、異常判定方法、及び異常判定プログラムに関する。

人工衛星（以下、「衛星」と略記）から発信される信号を用いて位置推定を行う測位システムであるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）による測位方式のうち、搬送波の位相に基づいて位置を推定する搬送波位相測位がある。搬送波位相測位は、搬送波の変調に基づいて位置を推定するコード測位に比して、高精度であることを特徴とする。

搬送波位相測位の中でも、固定点に設置された基準局と移動受信機（車両）双方の搬送波位相観測値を使って基線解を求める相対測位の一種であるＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic GNSS）は、位置推定の誤差をセンチメートル単位にまで抑制できるので、精密測量等で用いられている。

非特許文献１には、ＲＴＫ－ＧＮＳＳによる位置推定の発明が開示されている。非特許文献１に記載のＲＴＫ－ＧＮＳＳは、基準衛星からの情報に基づく測位計算結果であるフロート解から、通常Lambda法等の計算手法を用いて測位の精度を向上させたフィックス解を算出する。非特許文献１に記載のＲＴＫ－ＧＮＳＳによる位置推定は、複数の衛星から情報を得ているが、衛星からの電波が山又は建物による反射等で生じるマルチパスの影響を完全に排除できていない。よって、その結果、測位誤差が大きくなり、不適切なフィックス解を出力するミスフィックスが生じるおそれがあった。

このような搬送波位相測位の異常、すなわちミスフィックスを検出するための手法がある。

例えば、測位システムにおいて移動体に設置した複数アンテナを用いることで、搬送波位相の異常を検出する手法がある（特許文献１参照）。この手法では、複数アンテナ間で検出される相対搬送波位相（ＲＣＰ）と、推測航法による移動体の向きから予測される相対搬送波位相と比較することで、搬送波位相の異常を検出している。

また、測位システムにおいて移動体に設置した複数アンテナを用いることで、搬送波位相の異常（いわゆるマルチパス）を検出する手法がある（特許文献２参照）。この手法では、複数アンテナ間で検出される搬送波位相差と、推測航法等による移動体の向き、及びアンテナ間の基線長から予測される搬送波位相差と比較し、所定の閾値以上異なる場合に、マルチパスを検出している。

特表２０１６－５３９３２５号公報特開２００８－２９８４４３号公報

高須知二、「ＲＴＫ－ＧＰＳ及びネットワーク型ＲＴＫ－ＧＰＳ測位技術」、ＧＰＳ／ＧＮＳＳシンポジウム２００７、２６７―２７８頁

ＧＮＳＳで搬送波位相情報を用いるのは、搬送波位相測位（干渉測位とも呼ばれる）が必要な場合である。従来のカーナビ等に用いられる測位手法はコード測位と呼ばれ、原理的に1～2ｍの測位精度が性能限界である。一方、搬送波位相測位は、測量等に用いられる手法であり、搬送波位相情報を用いることで精密な距離差を求めることができるため、２～３ｃｍの測位精度が得られる手法である。

従来技術は、測位システムにおいて移動体に設置した複数アンテナを用いることで、搬送波位相の異常（又はマルチパスの影響）を検出する手法である。よって、搬送波位相測位の計算の前の入力データの段階における異常を検出する手法といえる。そのため、搬送波位相の異常が全て正しく検出できれば良いが、異常の検出漏れがある場合、ミスフィックスの発生が必ずしも抑制できない。

本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであり、測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる異常判定装置、異常判定方法、及び異常判定プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る異常判定装置は、移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出する関係算出部と、前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する判定部と、を含んで構成されている。

また、本発明に係る異常判定方法は、移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出し、前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する、処理をコンピュータに実行させる。

また、本発明に係る異常判定プログラムは、移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出し、前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する、処理をコンピュータに実行させる。

本発明の異常判定装置、異常判定方法、及び異常判定プログラムによれば、測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

搬送波位相二重差による測位の一例を示した説明図である。第１実施形態に係る異常判定装置の構成の一例を示すブロック図である。第１アンテナ及び第２アンテナの車両における位置関係の一例を示す図である。異常判定において比較対象とする相対位置ベクトルのイメージ図である。測位導出部の構成を示すブロック図である。異常判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。第１実施形態の異常判定装置による異常判定処理の流れを示すフローチャートである。第１実施形態の変形例における異常判定装置の構成例である。第２実施形態のＭＢ－ＲＴＫにより相対位置を求める場合の一例を示す図である。第２実施形態の異常判定装置の構成例である。第２実施形態の異常判定装置による異常判定処理の流れを示すフローチャートである。第３実施形態において、絶対位置の差を用いる態様のイメージ図である。第３実施形態の異常判定装置の構成例である。第３実施形態の相互に相対位置を求める場合の一例を示す図である。第３実施形態の変形例における異常判定装置の構成例である。実験結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

まず、本実施形態において用いる搬送波位相測位について、搬送波位相二重差による測位の原理について説明する。

図１は、搬送波位相二重差による測位の一例を示した説明図である。図１に示したように、地上には固定点に設置された基準局３４と、移動体である車両３６とが存在し、上空には衛星３０と衛星３２とが存在している。図１におけるΦは、搬送波位相観測値である。以下、衛星３０が発信した電波の搬送波位相観測値は「ａ」を、衛星３２が発信した電波の搬送波位相観測値は「ｂ」を各々添付する。また、基準局３４が受信した電波の搬送波位相観測値は「ｕ」を、車両３６が受信した電波の搬送波位相観測値は「ｒ」を各々添付する。

図１に示したように、２つの衛星３０、３２からの電波を各々用いて測位する場合、搬送波位相二重差Φ_ur ^abを、以下のように定義できる。下記式中の上付文字「ａｂ」は衛星３０と衛星３２との間、下付文字「ｕｒ」は観測点である基準局３４と車両３６との間で、各々差をとることを示している。

また、搬送波位相二重差Φ_ur ^abは、下記の観測方程式で表すことができる。

上式中のρは衛星（衛星３０又は衛星３２）と受信機（基準局３４又は車両３６）との間の幾何学距離であり、ｃは光速、ｄｔは受信機の時計誤差、ｄＴは衛星の時計誤差、Ｉは電離層遅延、Ｔは対流圏遅延、λは搬送波の波長、ε_Φは観測誤差を表す。Ｎは搬送波位相バイアスであり、搬送波位相測位ではフィックス解を算出する際に必要な値で、搬送波位相二重差による測位では整数値である。

基準局３４及び車両３６の各受信機で観測値が同時測定されると仮定すると、ｄｔは０となる。また、衛星３０の送信時刻と衛星３２の送信時刻とがほぼ同時で、かつ短時間内では衛星３０、３２の時計は十分安定であることを考慮すると、ｄＴも０となる。その結果、上式は下記のように近似できる。

さらに、基線（基準局３４と車両３６との距離）が十分に短い場合、観測値に含まれる電離層遅延及び対流圏遅延の大きさはほぼ同一になるので、上式のＩ_ur ^ab及びＴ_ur ^abは、各々０とみなすことができる。その結果、搬送波位相二重差Φ_ur ^abは、下記の式（１）のように近似される。

また、搬送波位相二重差による測位では、疑似距離二重差Ｐ_ur ^abを、以下のように定義できる。前述の搬送波位相二重差Φ_ur ^abと同様に、下記式中の上付文字「ａｂ」は衛星３０と衛星３２との間、下付文字「ｕｒ」は観測点である基準局３４と車両３６との間で、各々差をとることを示している。

また、疑似距離二重差Ｐ_ur ^abは、下記の観測方程式で表すことができる。下記式中のε_Ｐは観測誤差を表す。

上述のように、基準局３４及び車両３６の各受信機で観測値が同時測定されると仮定すると、ｄｔは０となる。また、衛星３０の送信時刻と衛星３２の送信時刻とがほぼ同時で、かつ短時間内では衛星３０、３２の時計は十分安定であることを考慮すると、ｄＴも０となる。その結果、上式は下記のように近似できる。

さらに、基線が十分に短い場合、上述のように、観測値に含まれる電離層遅延及び対流圏遅延の大きさはほぼ同一になるので、上式のＩ_ur ^ab及びＴ_ur ^abは、各々０とみなすことができる。その結果、疑似距離二重差Ｐ_ur ^abは、下記の式（２）のように近似される。

上述の式（１）、（２）により、疑似距離二重差Ｐ_ur ^abを算出でき、疑似距離二重差Ｐ_ur ^abに基づいて基準局３４から車両３６の相対的な位置を推定できる。

車両３６の位置をｒ_u、搬送波位相バイアスをＮ_iとすると、推定パラメータｘは以下のようになる。
ｘ＝（ｒ_u ^T Ｎ₁ ^T Ｎ₂ ^T）

推定パラメータｘを用いると、車両３６の位置推定は、上記式（１）、（２）で示した搬送波位相二重差Φ_ur ^abの観測方程式及び疑似距離二重差Ｐ_ur ^abの観測方程式の各々は、下記のようになる。
ｙ＝ｈ（ｘ）+ε

上記のｙは二重差観測量ベクトルであり、一例として、下記の式のように定義される。
ｙ＝（Φ₁ ^T Φ₂ ^T Ｐ₁ ^T Ｐ₂ ^T）

さらに観測誤差εの共分散行列Ｒを下記のように定義する。
Ｒ＝Ｅ（εε^T）

以上の観測方程式及び誤差共分散行列を拡張カルマンフィルタ等を用いて観測値により逐次更新する。これにより、ｘの推定値及びｘの共分散行列Ｐを推定でき、推定したｘ、Ｐに基づいて、基準局３４に対する車両３６の相対的な位置の実数推定値であるフロート解を算出する。

フロート解の誤差は相互に大きな相関を持っており、係る相関が搬送波位相バイアスＮの整数解の探索空間を拡大して探索効率を悪化させる。本実施の形態では、既知の手法であるLambda法を用いてフィックス解を算出する。

Lambda法では、最初にＺ変換（無相関化）と呼ぶ変換により上述の探索空間を縮小する。Ｚ変換による処理後は、整数格子点探索と逆Ｚ変換が行われ、フィックス解が算出される。

算出されたフィックス解には信頼性の低い解も含まれる。搬送波位相バイアスＮの整数値である整数バイアスを誤って解いた解をミスフィックス解と呼ぶが、通常ミスフィックス解では測位精度が大きく劣化するので、Ratioテスト等の既知の手法により整数バイアス解の信頼度の検定を行い信頼度の低い解を排除して、フィックス解を出力する。

Ratioテストは、下記式（３）の左辺が検定閾値β（一例として、β＝２～５の固定値）を超えるか否かの判定を行う。

以上が搬送波位相二重差による測位の原理についての説明である。

以下、図面を参照して本発明の各実施形態に係る異常判定装置を詳細に説明する。以下において説明する各実施形態において共通した課題は、２本のアンテナによる搬送波位相測位の結果を用いて異常判定を行うことである。これにより異常を除去して精緻な測位を担保する。

［第１実施形態］
図２は、第１実施形態に係る異常判定装置１００の構成の一例を示すブロック図である。異常判定装置１００は上述の車両３６に搭載されているとする。異常判定装置１００は、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａと、第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂと、第１測位導出部１１２Ａと、第２測位導出部１１２Ｂと、関係算出部１１４と、判定部１１６とを含む。

ここで、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａ、及び第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂは同様の構成により実現され、共通する機能についてはＧＮＳＳ受信機１１０として説明する。また第１測位導出部１１２Ａ、及び第２測位導出部１１２Ｂは同様の構成により実現され、共通する機能については測位導出部１１２として説明する。

ＧＮＳＳ受信機１１０は、衛星からの電波を受信する。ＧＮＳＳ受信機１１０は、衛星からの電波を受信するアンテナ及び受信回路である。第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａは第１アンテナを含み、第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂは第２アンテナを含む。

図３は、第１アンテナ及び第２アンテナの車両３６における位置関係の一例を示す図である。図３に示すように第１アンテナ及び第２アンテナは車両３６の前方及び後方にある程度の距離を離した配置で設置されている。また、本実施形態においては第１アンテナ及び第２アンテナの設置位置を既知としており、各アンテナの設置位置からアンテナ間距離も既知であるとする。

ここで２本のアンテナを用いた異常判定の原理的な説明をする。図４は、異常判定において比較対象とする相対位置ベクトルのイメージ図である。図４に示すように、１．車両上の既知のアンテナ配置に基づく相対位置ベクトル１、及び２．各アンテナの測位計算結果に基づく相対位置ベクトル２を比較することを考える。この場合、仮に測位結果がミスフィックスであったとすれば、相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２とが乖離していると想定される。よって両者の差（この場合、相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２との差）が大きい場合にミスフィックスの可能性が高いため、すなわち測位結果が異常であると判定する。

次に測位導出部１１２について説明する。図５は、測位導出部１１２の構成を示すブロック図である。図５に示すように、測位導出部１１２は、補正情報取得部１００２と、衛星判定選択部１００４と、搬送波位相測位計算部１００６とを含む。測位導出部１１２は、ＧＮＳＳ受信機１１０から電波を受信して測位処理を行い、導出したフィックス解をアンテナの自己位置の測位結果として出力する。以下、フィックス解及び測位結果は同義である。また、本実施形態では、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａ及び第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂで同時に行った観測を組として扱う。同時に観測された情報に基づき測位導出部１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ）による測位結果を導出し、第１アンテナの第１測位結果（第１位置）、及び第２アンテナの第２測位結果（第２位置）の組を出力する。以下、第１アンテナの位置を第１位置、第２アンテナの位置を第２位置と表す。

補正情報取得部１００２は、基準局からの補正情報を取得する。衛星判定選択部１００４は、マルチパスやその他誤差要因の影響が大きい衛星を排除して衛星を選択する構成である。一例として、衛星判定選択部１００４は、衛星からの電波が地形又は建物等で反射して生じたマルチパスとみなされる電波について、当該電波を発信した衛星は測位から排除し、それ以外の衛星を選択する。マルチパスとみなされる電波とは、例えば、ＧＮＳＳ受信機１１０で電波を受信した衛星に対する仰角が所定の仰角値よりも小さい場合又は受信した電波のＳＮ比が所定値よりも小さい場合の電波である。

搬送波位相測位計算部１００６は、衛星判定選択部１００４で選択した衛星からの電波と基準局からの補正情報とを用いて測位の解であるフィックス解を算出し、フィックス解を出力する。フィックス解は上述した原理の導出によりフロート解を算出し、フロート解を用いてフィックス解を算出すればよい。以上が測位導出部１１２の説明である。

測位導出部１１２で測位した、第１アンテナ及び第２アンテナに対応するフィックス解の組が出力される。当該組に対応するフィックス解とは、つまり第１アンテナの搬送波位相測位の第１測位結果、及び第２アンテナの搬送波位相測位の第２測位結果である。また、フィックス解は測位結果における位置を示す。すなわち、第１アンテナについて測位された第１位置、第２アンテナについて測位された第２位置である。本実施形態では、第２アンテナは異常判定用として扱い、第１アンテナのフィックス解を最終的な出力として出力可否を判定する。

関係算出部１１４は、移動体上のアンテナ配置に基づいて相対位置ベクトル１を、第１アンテナの搬送波位相測位結果及び第２アンテナの搬送波位相測位結果に基づいて相対位置ベクトル２を算出する。相対位置ベクトル１は車両上のアンテナ配置に基づいて取得する。車両の向きが不明の場合、ベクトルの向きは未知だがベクトルの大きさは既知である。

判定部１１６は、関係算出部１１４で算出した相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２との差を算出し、差が閾値以上であるか否かを判定する。ここで算出する差は相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２とのノルム差である。差が閾値以上であると判定された場合には、ミスフィックスとして測位結果を出力しない。差が閾値以下であると判定された場合には、第１測位解（第１アンテナのフィックス解）を測位結果として出力する。

図６は、異常判定装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。図６に示すように、異常判定装置１００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１３、ストレージ１４、入力部１５、表示部１６及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７を有する。各構成は、バス１９を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又はストレージ１４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又はストレージ１４に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ１２又はストレージ１４には、異常判定プログラムが格納されている。

ＲＯＭ１２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ１３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１４は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の記憶装置により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。

入力部１５は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。

表示部１６は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部１６は、タッチパネル方式を採用して、入力部１５として機能してもよい。

通信インタフェース１７は、端末等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。以上が、異常判定装置１００のハードウェア構成の説明である。なお、以降の各実施形態においてもハードウェア構成は同様であるため説明は省略する。

次に、本発明の実施形態に係る異常判定装置１００の作用について説明する。

図７は、異常判定装置１００による異常判定処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２又はストレージ１４から異常判定プログラムを読み出して、ＲＡＭ１３に展開して実行することにより、異常判定処理が行なわれる。異常判定処理では、ＣＰＵ１１が異常判定装置１００の各部として処理を実行する。

ステップＳ１００では、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａ及び第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂのそれぞれが、衛星の電波の観測結果を取得する。

ステップＳ１０２では、それぞれのフィックス解として、第１測位導出部１１２Ａが、第１アンテナの搬送波位相測位の第１測位結果、第２測位導出部１１２Ｂが、第２アンテナの搬送波位相測位の第２測位結果を導出する。衛星の選択は、衛星判定選択部１００４が、衛星からの電波が地形又は建物等で反射して生じたマルチパスとみなされる電波及びその他誤差要因の影響が大きいとみなされる電波について、当該電波を発信した衛星は測位から排除し、それ以外の衛星を選択する。フィックス解は、搬送波位相測位計算部１００６が、衛星判定選択部１００４で選択した衛星からの電波と基準局からの補正情報とを用いて算出する。

ステップＳ１０４では、関係算出部１１４が、第１アンテナの第１測位結果（第１位置）、及び第２アンテナの第２測位結果（第２位置）の組に基づいて相対位置ベクトル２を算出する。なお、関係算出部１１４において、相対位置ベクトル１は車両上のアンテナ配置に基づいて取得している。相対位置ベクトル１は当該ステップで取得してもよいし、予め取得しておいてもよい。

ステップＳ１０６では、判定部１１６が、相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２との差を算出する。

ステップＳ１０８では、判定部１１６が、ステップＳ１０６で算出した差が閾値以上であるか否かを判定し、差が閾値以上でない場合にはステップＳ１１０で第１測位結果を測位結果として出力し、差が閾値以上である場合は測位結果を出力しないで処理を終了する。

以上説明したように、第１実施形態に係る異常判定装置によれば、測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

［第１実施形態の変形例］
次に第１実施形態の変形例について説明する。第１実施形態の手法の変形として、ＭＢ(Moving Baseline)－ＲＴＫの補正情報を用いる場合について説明する。ＭＢ－ＲＴＫは、補正情報を用いて相対位置を求めるための搬送波位相測位の手法である。なお、第１実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように第１実施形態の変形例の構成は、第１実施形態の構成に対して、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａ側からＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第２測位導出部１１２Ｂに出力し、位置を推定する点が異なっている。

第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａは、観測結果を出力しつつ、ＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第２測位導出部１１２Ｂに出力する。

第２測位導出部１１２Ｂは、ＭＢ－ＲＴＫの補正情報に基づいて第１アンテナの位置から見た第２アンテナの相対位置を算出する。図９は、ＭＢ－ＲＴＫにより相対位置を求める場合の一例を示す図である。図９に示すように、第１アンテナの位置から見た第２アンテナの相対位置を推定するため、相対位置ベクトル２が直接求められる。

関係算出部１１４は、第２測位導出部１１２Ｂから得られる第１アンテナの位置から見た第２アンテナの相対位置を相対位置ベクトル２とする。

作用については、第２測位導出部１１２Ｂ及び関係算出部１１４について変形例の処理に置き換えればよい。

以上説明したように、第１実施形態の変形例に係る異常判定装置によれば、補正情報を用いて、測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は推測航法等による姿勢情報も加えて判定に用いる場合の例である。なお、第１実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。図１０に示すように第２実施形態の構成は、各種センサによる姿勢推定を行う点が第１実施形態と異なっている。

異常判定装置２００は、第１実施形態の構成に加えて、各種センサ２１０と、姿勢推定装置２１２とを更に含んでいる。

各種センサ２１０は、車速センサ、ヨーレートセンサ等の複合センサである。

姿勢推定部２１２は、各種センサ２１０の検出結果を用いて車両３６の車体の姿勢情報として方位、ピッチ角、及びロール角等を推定する。

関係算出部１１４は、アンテナ配置情報に姿勢情報を加えることで、相対位置ベクトル１の方位角やピッチ角を算出できる。推測航法等による方位を用いることで相対位置ベクトル１の方位を求めることができる。また、推測航法等によるピッチ角及びロール角を用いることで相対位置ベクトル１のピッチ角を求めることができる。相対位置ベクトル２は第１実施形態と同様に算出する。

判定部１１６は、関係算出部１１４で算出した相対位置ベクトル１、及び相対位置ベクトル２から相対位置関係の差を示す値を算出し、差を示す値が閾値以上であるか否かを判定する。差を示す値としては、大きさの差、方位角の差、ピッチ角の差、ベクトル差等を用いることができる。ベクトル差は距離（ユークリッド距離、マハラノビス距離等）で算出すればよい。それぞれの項目ごとに閾値を定めておき、閾値以上である項目がある場合に差を示す値が閾値以上と判定するようにしてもよい。また、項目の組み合わせに条件を定めておき、条件に従って閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、大きさの差が閾値以上であり、かつ、方位差が閾値以上であれば、最終的な判定として差を示す値が閾値以上と判定する等である。

作用については、図１１に示すように姿勢情報の推定するステップ２００を加えて、関係算出部１１４及び判定部１１６の処理について本実施形態の処理に置き換えればよい。

以上説明したように、第２実施形態に係る異常判定装置によれば、推測航法等を用いて、測位における位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態はアンテナ間の距離を既知とせずに異常判定を行う場合の例である。なお、第１実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、第３実施形態では絶対位置の差を用いる。図１３は、第３実施形態の構成の一例を示す図である。図１３に示すように、異常判定装置３００の第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂ側からＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第１測位導出部１１２Ａに出力する点が第１実施形態と異なっている。

なお、第１測位導出部１１２Ａにより測位した第１位置についてのフィックス解を、判定される対象として用いる。

第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂは、観測結果を出力しつつ、ＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第１測位導出部１１２Ａに出力する。

第１測位導出部１１２Ａは、基準局からの補正情報に基づくＲＴＫ－ＧＮＳＳによって第１アンテナ位置１のフィックス解を測位しつつ、ＭＢ－ＲＴＫの補正情報に基づいて第２アンテナから見た第１アンテナの相対位置を導出する。第２測位導出部１１２Ｂは、基準局からの補正情報に基づくＲＴＫ－ＧＮＳＳによって第２位置のフィックス解を導出して、補正情報を含めて第１測位導出部１１２Ａへ出力する。第１測位導出部１１２Ａは、は、ＭＢ－ＲＴＫの補正情報に基づく第２位置と相対位置から第１アンテナ位置２を導出する。

関係算出部１１４は、相対位置ベクトル１を第１アンテナ位置１から第２位置とし、第２アンテナから見た第１アンテナの相対位置を相対位置ベクトル２とした場合、相対位置ベクトル２の起点が第２アンテナの測位結果となることから、第１アンテナ位置２は相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２との和の位置になる。そのため、判定部１１６は、第１アンテナ位置１と第１アンテナ位置２との絶対位置の差で判定すればよい。

作用については、第１実施形態で図７について説明した処理を、第１測位導出部１１２Ａ及び関係算出部１１４について第３実施形態の処理に置き換えればよい。

以上説明したように、第３実施形態に係る異常判定装置によれば、測位における絶対位置の位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

［第３実施形態の変形例］
次に第３実施形態の変形例について説明する。なお、第３実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。図１４に示すように、第３実施形態の変形例では相互の相対位置ベクトルを用いる。図１５に示すように第３実施形態の変形例の構成は、第３実施形態の構成に対して、相互に補正情報を用いて測位結果の導出を行う。すなわち、第１ＧＮＳＳ受信機１１０Ａ側からＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第２測位導出部１１２Ｂに出力すると共に、第２ＧＮＳＳ受信機１１０Ｂ側からＭＢ－ＲＴＫの基準局側としての補正情報を第１測位導出部１１２Ａに出力する。

第１測位導出部１１２Ａは、基準局からの補正情報に基づくＲＴＫ－ＧＮＳＳによって第１アンテナ位置のフィックス解を測位しつつ、ＭＢ－ＲＴＫの補正情報に基づいて第２アンテナから見た第１アンテナの相対位置ベクトル１を導出する。この時、第２アンテナ側は必ずしもＲＴＫ―ＧＮＳＳを行う必要はなくコード測位でも動作可能である。

第２測位導出部１１２Ｂは、ＭＢ－ＲＴＫの補正情報に基づいて第１アンテナから見た第２アンテナの相対位置ベクトル２を導出する。

関係算出部１１４は、第１アンテナから見た第２アンテナの相対位置ベクトル１と第２アンテナから見た第１アンテナの相対位置ベクトル２を２種類の相対位置関係として出力する。

判定部１１６は、関係算出部１１４から出力された相対位置ベクトル１と相対位置ベクトル２との和が閾値以上であるか否かを判定する。閾値以下である場合は、第１アンテナ位置のフィックス解を測位結果として出力する。閾値以上である場合は、ミスフィックスとして判定して測位結果を出力しない。

作用については、第１実施形態で図７について説明した処理を、第１測位導出部１１２Ａ、第２測位導出部１１２Ｂ、関係算出部１１４、及び判定部１１６について第３実施形態の変形例の処理に置き換えればよい。

以上説明したように、第３実施形態の変形例に係る異常判定装置によれば、測位における相互の相対位置ベクトルの和を用いて、位置関係の誤差が大きな解を排除して測位精度を担保することができる。

［実験例］
以上、説明した各実施形態に係る実験例について説明する。図１６は、実験結果の一例を示す図である。図１６の上段のグラフは、１ｍ近い測位誤差をもつミスフィックスが発生していることを示している。中段のグラフは、本発明の第１実施形態の手法を用いてミスフィックス判定を行った場合の一例である。判定閾値は３ｃｍとした。グラフの正しいフィックス解の左上部に存在していた大きな測位誤差をもつミスフィックスが排除されていることがわかる。下段のグラフは、本発明の第２実施形態の手法を更に用いてミスフィックス判定を行った場合の一例である。推測航法による車体の方位を使用した水平面の相対位置ベクトル差の大きさを用いて判定を行い、判定閾値は３ｃｍとした。正しいフィックス解の周辺にあった比較的小さな測位誤差のミスフィックスも一部排除され、測位誤差が改善されていることがわかる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、車両の前方及び後方にアンテナを配置する場合を例に説明したが、アンテナの配置はこれに限定されるものではなく、左右、斜め等の配置であってもよい。

また、３つ以上のアンテナを使用する場合、２つずつのアンテナの各組で上記判定処理を行えばよい。また、各判定処理を複数組み合わせてもよい。

また測位結果の導出、位置関係を示す値の算出、及び判定の各処理について各実施形態を組み合わせてもよい。

また、第２実施形態における各種センサにおいて、方位を、地磁気センサ、地図とのマッチング等により求めるようにしてもよい。

また、位置関係を示す値を用いる場合を例に説明したが、これにＧＮＳＳドップラーによる速度ベクトルの差分を用いることもできる。この場合、車体の回転運動成分を慣性センサによる推測航法（ヨーレート等）で取得し、相対速度ベクトル差を求めるようにすればよい。

なお、上記各実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した異常判定処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、異常判定処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

また、上記各実施形態では、異常判定処理のプログラムがＲＯＭまたはストレージに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｋＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）メモリ等の非一時的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

１００、２００、３００異常判定装置
１１０ＧＮＳＳ受信機
１１０Ａ第１ＧＮＳＳ受信機
１１０Ｂ第２ＧＮＳＳ受信機
１１２測位導出部
１１２Ａ第１測位導出部
１１２Ｂ第２測位導出部
１１４関係算出部
１１６判定部
２１０各種センサ
２１２姿勢推定部
１００２補正情報取得部
１００４衛星判定選択部
１００６搬送波位相測位計算部

Claims

移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出する関係算出部と、
前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する判定部と、
を含む異常判定装置。
前記関係算出部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係を算出する手法の一つとして、
前記第１アンテナの搬送波位相測位の結果と前記第２アンテナの搬送波位相測位の結果との相対位置ベクトルを算出する請求項１に記載の異常判定装置。
前記関係算出部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係を算出する手法として、
前記第１アンテナと第２アンテナとの移動体上の設置位置を既知とした相対位置ベクトル１と、前記第１アンテナの搬送波位相測位の結果と前記第２アンテナの搬送波位相測位の結果との相対位置ベクトル２とを算出し、
前記判定部は、前記相対位置関係の差を示す値として、前記相対位置ベクトル１と前記相対位置ベクトル２とのノルム差を算出し、判定を行う請求項１に記載の異常判定装置。
センサを用いて前記移動体の姿勢情報を推定する姿勢推定部を更に含み、
前記関係算出部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係を算出する手法として、前記姿勢情報を既知とした前記第１アンテナと前記第２アンテナとの移動体上の設置位置から相対位置ベクトル１を、搬送波位相測位を用いて相対位置ベクトル２を算出し、
前記判定部は、前記相対位置ベクトル１と前記相対位置ベクトル２との差を示す値として、ノルム差、角度差、又はベクトル差を用いて、判定を行う請求項１に記載の異常判定装置。
前記関係算出部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係を算出する手法として、
前記第１アンテナの搬送波位相測位の結果と前記第２アンテナの搬送波位相測位の結果との相対位置ベクトル１を、前記第１アンテナからの補正情報を用いた搬送波位相測位により前記第１アンテナから前記第２アンテナへの相対位置ベクトル２又は前記第２アンテナからの補正情報を用いた搬送波位相測位により前記第２アンテナから前記第１アンテナへの相対位置ベクトル２を算出し、
前記判定部は、前記相対位置ベクトル１と前記相対位置ベクトル２との差又は和を前記相対位置関係の差を示す値として、判定を行う請求項１に記載の異常判定装置。
前記関係算出部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係を算出する手法として、
前記第１アンテナからの補正情報を用いた搬送波位相測位により前記第１アンテナから前記第２アンテナへの相対位置ベクトル１を、前記第２アンテナからの補正情報を用いた搬送波位相測位により前記第２アンテナから前記第１アンテナへの相対位置ベクトル２を算出し、
前記判定部は、前記相対位置ベクトル１と前記相対位置ベクトル２との和を前記相対位置関係の差を示す値として、判定を行う請求項１に記載の異常判定装置。
移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出し、
前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する、
処理をコンピュータに実行させる異常判定方法。
移動体に衛星からの電波を受信する第１アンテナと第２アンテナとが設置されており、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの相対位置関係として、予め定めた搬送波位相測位を用いた手法を含む複数の異なる手法により、複数の相対位置関係を算出し、
前記複数の相対位置関係の差を示す値を算出し、前記差を示す値が閾値を超える場合に、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナの搬送波位相測位の解が異常であると判定する、
処理をコンピュータに実行させる異常判定プログラム。