JP2022127977A - 測位端末、情報処理装置、および測位方法 - Google Patents

測位端末、情報処理装置、および測位方法 Download PDF

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Abstract

【課題】屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制する測位端末を提供すること。【解決手段】測位端末は、衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する受信部と、第1信号から取得した第1測位結果と第2信号から取得した第2測位結果との間の距離と、第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、第1測位結果と第2測位結果とのいずれか一方を出力する制御部と、を有する。【選択図】図1

Description

本開示は、測位端末、情報処理装置、および測位方法に関する。
特許文献1には、衛星からの測位信号を用いた測位と、屋外および屋内に設置された信号発生器からのビーコン信号を用いた測位とに基づいて、屋内と屋外との境界において、移動体の位置をシームレスに測位する位置検知システムが開示されている。
特許文献1の移動体は、衛星からの測位信号による測位結果が得られた場合でも、ビーコン信号による測位結果が得られた場合、ビーコン信号による測位結果を、衛星からの測位信号による測位結果より優先して採用する。これは、ビーコン信号による測位結果が、例えば、建物の入り口付近等、屋外と屋内との境界における衛星からの測位信号の測位結果に対し、乱れにくいという特性を考慮している。
なお、衛星からの測位信号による測位結果の測位精度は、例えば、数cmオーダーである。ビーコン信号による測位結果の測位精度は、例えば、数mオーダーである。従って、衛星からの測位信号による測位結果は、一般的にビーコン信号による測位結果より測位精度が高い。
特開2019-132627号公報
上記した通り、特許文献1の移動体は、屋外と屋内との境界において、衛星からの測位信号による測位結果が得られても、ビーコン信号による測位結果を優先して採用する。このため、特許文献1では、衛星からの測位信号が適切に受信されている状態でも、精度の低いビーコン信号による測位結果を採用してしまい、移動体の測位精度が低下するという問題がある。
本開示の非限定的な実施例は、屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる測位端末および情報処理装置の提供に資する。
本開示の一実施例に係る測位端末は、衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する受信部と、前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を出力する制御部と、を有する。
本開示の一実施例に係る測位方法は、衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信し、前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を出力する。
本開示の一実施例に係る情報処理装置は、衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する端末から、前記第1信号と前記第2信号とを受信する受信部と、前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を前記端末に送信する送信部と、を有する。
本開示の一実施例に係る測位方法は、衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する端末から、前記第1信号と前記第2信号とを受信し、前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を前記端末に送信する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータープログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータープログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一実施例によれば、屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる。
本開示の一実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および/または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
実施の形態に係る測位システムの一例を示した図 RTK測位、DR測位、および屋内測位の測位結果が得られる領域例を説明する図 RTK測位結果と屋内測位結果とにおける採用方法の一例を説明する図 DR測位結果と屋内測位結果とにおける採用方法の一例を説明する図 測位端末が受信する信号例を説明する図 測位端末のブロック構成例を示した図 測位端末の動作例を示したフローチャート 測位端末の屋外測位(RTK測位)における動作例を示したフローチャート 測位端末の屋外測位(DR測位)における動作例を示したフローチャート 測位端末の屋内測位における動作例を示したフローチャート 測位端末の統合測位処理の動作例を示したフローチャート 測位端末が通信する信号例を説明する図 演算サーバーのブロック構成例を示した図
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
図1は、実施の形態に係る測位システム1の一例を示した図である。測位システム1は、衛星11と、信号発生器12a,12bと、測位端末(図示せず)と、を有する。図1には、測位システム1の他に、建物A1と、ユーザーU1と、が示してある。測位端末は、ユーザーU1に装着または所持される。ユーザーU1は、例えば、建物A1の屋外と屋内とを行き来する。
衛星11は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)の衛星である。
信号発生器12aは、建物A1の屋外と屋内との境界に設置される。例えば、信号発生器12aは、建物A1の庇に設置されてもよい。すなわち、信号発生器12aは、測位端末が、衛星11からの測位信号と、信号発生器12aからの屋内信号とを受信できる位置に設置される。別言すれば、建物A1の屋外と屋内との境界には、測位端末が、衛星11からの測位信号と、信号発生器12aからの屋内信号とを受信できるエリアが形成される。
信号発生器12bは、建物A1の屋内に設置される。例えば、信号発生器12bは、建物A1の天井に設置されてもよい。信号発生器12aおよび信号発生器12bは、同じ方式または規格の屋内信号を無線送信する。
測位端末は、衛星11から無線送信される測位信号を用いて、測位端末の位置を測位する。例えば、測位端末は、RTK(Real Time Kinematic)法を用いて、測位端末の位置を測位する。
また、測位端末は、DR(Dead Reckoning)法を用いて、測位端末の位置を測位する。例えば、測位端末は、RTK法によってFIX解が得られなくなった場合、直近に得られたFIX解と、加速度センサーまたはジャイロセンサーといったセンサーからのセンサー信号とを用いて、測位端末の位置を測位する。
また、測位端末は、信号発生器12a,12bから無線送信される屋内信号を用いて、測位端末の位置を測位する。
なお、建物A1に設置される信号発生器12a,12bは、例えば、WiFi(登録商標)機器、BLE(登録商標)機器、WiGig(登録商標)機器、またはIMES(Indoor Messaging System)機器であってもよい。すなわち、信号発生器12a,12bは、例えば、WiFi規格、BLE規格、WiGig規格、またはIMESに基づく屋内信号を無線送信してもよい。
以下では、RTK法を用いた測位を、RTK測位と称することがある。DR法を用いた測位を、DR測位と称することがある。信号発生器12a,12bから無線送信される屋内信号を用いた測位を、屋内測位と称することがある。
RTK測位、DR測位、および屋内測位の各測位の特徴例について説明する。RTK測位は、位置の候補であるFloat解のうち確からしい候補をFIX解として決定する。確からしさの評価は、複数の衛星からの信号を用いて行うため、衛星からの信号が遮蔽されたり反射したりする環境では、たとえ屋外であっても、どのFloat解も確からしさが所定の基準値を超えることができず、FIX解を特定できないことがある。そのため、屋外における建物A1の近くでは、例えば、建物A1の壁等による遮蔽等によって、測位結果がFloat解になりやすい。しかし、周囲の環境や衛星の位置によってはこのような環境でも、FIX解が得られる場合もある。ただし、この場合に得られるFIX解は、壁等で反射した信号を衛星から直接送られた信号だと誤認した結果、得られた解であり、誤っている場合もある(このような誤ったFIX解を「誤FIX解」と呼ぶ)。
FIX解の測位精度は、例えば、数cmオーダーである。また、前述の通り、Float解は、複数存在することもあるため、Float解からは測位結果が一つに定まらないが、Float解のうち最も確からしいものを出力したり、複数のFloat解の平均値を出力したりすることで、精度の低い位置を示す値を出力することができる。本明細書では、このようにして出力される仮の位置も特に区別する必要がなければ「Float解」と呼ぶ。このFloat解の測位精度は、建物A1の周囲の条件にもよるが、例えば、数mオーダーである。
DR測位は、直近のFIX解の位置を基準に、センサー信号を用いて、測位端末の位置を測位(推定)する。DR測位による測位結果は、例えば、センサーによる測定誤差等によって誤差が累積し、時間経過により精度が劣化する。
屋内測位には、Wifi規格、BLE規格、WiGig規格、またはIMESなどに基づいた方式がある。屋内測位の測位精度は、各方式において異なるが、概ね数mオーダーである。
図2は、RTK測位、DR測位、および屋内測位の測位結果が得られる領域例を説明する図である。なお、図2に示す領域は、予め定められている領域ではなく、本実施の形態が想定している環境を説明するための模式的な領域の例であり、現実の環境下で特定することは非常に困難であることに注意されたい。図2において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付してある。図2において、ユーザーU1は、屋外から建物A1の屋内に移動する。すなわち、測位端末は、屋外から建物A1の屋内に移動する。
図2の右方向矢印で示す領域A11は、測位端末が、衛星11の測位信号からFIX解を得ることができる領域を示す。以下では、衛星11の測位信号から得たFIX解を、RTK測位結果と称することがある。
図2の左方向矢印で示す領域A12は、測位端末が、信号発生器12a,12bの屋内信号から測位結果を得ることができる領域を示す。以下では、信号発生器12a,12bの屋内信号から得た測位結果を、屋内測位結果と称することがある。
領域A11と領域A12とが重なる、図2の両矢印で示す領域A13では、測位端末は、RTK測位結果と、屋内測位結果との2つの測位結果を得ることができる。別言すれば、測位端末は、領域A13において、衛星11からの測位信号と、信号発生器12a,12bからの屋内信号とを受信できる。測位端末は、後述する方法によって、RTK測位結果と、屋内測位結果とのうち、測位精度が高いと推定される方の測位結果を採用(出力)する。
測位端末は、RTK測位結果(FIX解)が得られなくなると、直近に採用したRTK測位結果と、センサー信号とからDR測位に基づいて、測位結果を算出する。例えば、測位端末は、RTK測位結果を得ることができる領域A11(または領域A13)を超え、RTK測位結果が得られなくなると、DR測位に基づいて、測位結果を算出する。
従って、測位端末は、RTK測位結果を得ることができる領域A11(または領域A13)を超えると、DR測位に基づく測位結果と、屋内測位結果との2つの測位結果を得ることができる。
測位端末は、後述する方法によって、DR測位に基づく測位結果と、屋内測位結果とのうち、測位精度が高いと推定される方の測位結果を採用する。以下では、DR測位によって得た測位結果を、DR測位結果と称することがある。
図3は、RTK測位結果と屋内測位結果とにおける採用方法の一例を説明する図である。図3の黒丸で示す屋内測位結果A21は、測位端末が、信号発生器12a,12bの屋内信号から算出した屋内測位結果を示す。
図3の点線円で示す屋内測位誤差A22は、屋内測位結果の誤差を示す。屋内測位誤差A22は、予め決まった値であり、例えば、屋内測位に適用する各方式、各規格、または信号発生器12a,12bの性能によって異なる。図3の例において、屋内測位結果A21の屋内測位誤差A22は、「d」である。なお、屋内測位誤差A22は、屋内測位の測位精度と捉えてもよい。
図3の白丸および四角で示すRTK測位結果A23,A24は、測位端末が、衛星11からの測位信号から算出したRTK測位結果(FIX解)を示す。
ここで、各測位の特徴例で説明したように、建物A1近傍では、RTK測位によってFIX解が得られる場合があるが、誤FIX解が含まれる場合がある。すなわち、図3に示した領域A13では、RTK測位によってFIX解が得られるが、誤FIX解が含まれる場合がある。
そこで、測位端末は、RTK測位結果と、屋内測位結果とが得られる場合、2つの測位結果の距離「x」を算出し、屋内測位誤差「d」と比較する。測位端末は、算出した距離「x」が、屋内測位誤差「d」より小さい場合(x<d)、RTK測位結果は誤FIX解の可能性が低いと推定(判定)し、RTK測位結果を採用する。一方、測位端末は、算出した距離「x」が、屋内測位誤差「d」以上の場合(x≧d)、RTK測位結果は誤FIX解の可能性が高いと推定し、屋内測位結果を採用する。
例えば、測位端末は、図3に示すように、屋内測位結果A21と、RTK測位結果A23とを算出したとする。屋内測位結果A21と、RTK測位結果A23との距離は、図3に示すように、x1(x1<d)とする。この場合、測位端末は、RTK測位結果は誤FIX解の可能性が低いと判断し、屋内測位結果A21より測位精度が高いRTK測位結果A23を採用する。
これに対し、例えば、測位端末は、図3に示すように、屋内測位結果A21と、RTK測位結果A24とを算出したとする。屋内測位結果A21と、RTK測位結果A24との距離は、図3に示すように、x2(x2>d)とする。この場合、測位端末は、RTK測位結果は誤FIX解の可能性が高いと判断し、屋内測位結果A21を採用する。
なお、測位端末は、図2で説明したように、RTK測位結果を得ることができる領域A11(または領域A13)を超えると、直近に採用したRTK測位結果(FIX解)と、センサー信号とに基づいてDR測位を行い、DR測位結果を算出する。測位端末は、算出したDR測位結果と、屋内測位結果とのうち、測位精度が高いと推定される方の測位結果を採用する。
図4は、DR測位結果と屋内測位結果とにおける採用方法の一例を説明する図である。図4の時刻t0は、測位端末がDR測位を開始した時刻を示す。図4の時刻t1は、現在時刻(例えば、測位端末がDR測位結果を算出する時刻)を示す。時間「tDR」は、測位端末がDR測位を開始した時刻「t0」から、現在時刻「t1」までの時間を示す。
ここで、各測位の特徴例で説明したように、DR測位結果は、時間経過によって誤差が累積する。
そこで、測位端末は、DR測位結果と、屋内測位結果とが得られる場合、DR測位を開始した時刻から、現在時刻までの時間「tDR」におけるDR累積誤差を算出(推定)し、屋内測位誤差「d」と比較する。測位端末は、算出したDR累積誤差が、屋内測位誤差「d」より小さい場合、DR測位結果は屋内測位結果より誤差が少ない(測位精度が高い)と推定し、DR測位結果を採用する。一方、測位端末は、算出したDR累積誤差が、屋内測位誤差「d」以上の場合、DR測位結果は屋内測位結果より誤差が多い(測位精度が低い)と推定し、屋内測位結果を採用する。
例えば、DR累積誤差の単位時間当たりの誤差量を「a」とする。ここで、現実の環境では、DR累積誤差の単位時間当たりの誤差量は一定値ではないが、本実施の形態では説明を簡単にするため、「a」であるものとする。なお、現実の環境では、例えば、過去のDR累積誤差の平均値や、DR測位に用いる各種センサーの特性から、単位時間当たりの誤差量「a」と推定することができる。測位端末は、誤差量「a」に、DR測位を開始した時刻から、現在時刻までの時間「tDR」を乗算し、DR測位を開始してから現在時刻までのDR累積誤差「eDR」を算出する。
測位端末は、算出したDR累積誤差「eDR」が、屋内測位誤差「d」より小さい場合、DR測位結果は屋内測位結果より誤差が少ないと判断し、DR測位結果を採用する。これに対し、測位端末は、算出したDR累積誤差「eDR」が、屋内測位誤差「d」以上の場合、DR測位結果は屋内測位結果より誤差が多いと判断し、屋内測位結果を採用する。
なお、DR累積誤差の単位時間当たりの誤差量「a」は、例えば、センサーの測定誤差等から予め求めておく。
図5は、ユーザーU1に装着または所持される測位端末13が受信する信号例を説明する図である。図5において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付してある。
図5に示すように、測位端末13は、衛星11からの測位信号を受信する。また、測位端末13は、配信サーバー14から基準局データを受信する。
配信サーバー14は、例えば、RTK測位で用いる基準局データの配信サービスを行うサーバーである。測位端末13は、例えば、携帯無線ネットワークといった無線ネットワークを介して、配信サーバー14から基準局データを受信し、受信した基準局データを用いて、衛星11からの測位信号を補正する。基準局データは、補正データと称されてもよい。
配信サーバー14は、例えば、測位端末13の近傍の電子基準点における基準局データを配信してもよい。ここで、電子基準点とは、配信サーバー14を含むシステムにおける、基準局データに対応する基準局である。電子基準点は、例えば、現実に設置されている基準局であってもよいし、現実に設置されている基準局から得た情報を基に位置と補正データとが推測された仮想的な基準局であってもよい。すなわち、配信サーバー14から配信される基準局データは、この電子基準点の位置に対応する基準局データであってもよい。
配信サーバー14は、例えば、政府機関または企業が運営する基準局データ配信サービスのサーバーであってもよい。また、配信サーバー14が配信する基準局データは、配信者が測量を行って調べた基準局の位置と、その基準局が受信した衛星信号とを用いて生成されるものであってもよい。商用化されている基準局データ配信サービスは、様々なものが知られているため、詳細な説明は省略する。
測位端末13は、信号発生器12a,12bからの屋内信号を受信する。測位端末13が、例えば、WiFi規格、BLE規格、またはWiGi規格に基づく測位を行う場合、信号発生器12a,12bから無線送信される屋内信号は、ビーコン信号であってもよい。測位端末13は、例えば、ビーコン信号の受信強度、ビーコン信号の到来方向、またはビーコン信号を用いた3点測位によって、測位端末13を測位してもよい。
また、測位端末13が、例えば、IMESに基づく測位を行う場合、信号発生器12a,12bから無線送信される屋内信号は、GNSS衛星と同様のプロトコルに基づいた信号であってもよい。測位端末13は、例えば、信号発生器12a,12bに設定された緯度および経度を含む位置情報を読み取って、測位端末13を測位してもよい。
図6は、測位端末13のブロック構成例を示した図である。図6に示すように、測位端末13は、プロセッサー21と、記憶部22と、出力部23と、衛星信号受信部24と、通信部25と、屋内信号受信部26と、センサー部27と、を有する。
プロセッサー21は、測位端末13全体を制御する。プロセッサー21は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはDSP(Digital Signal Processing)といったプロセッサーであってもよい。
記憶部22には、プロセッサー21が各部を制御するためのプログラムが記憶される。また、記憶部22には、プロセッサー21が計算処理を行うためのデータ、または、プロセッサー21が各部を制御するためのデータが記憶される。記憶部22は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、およびHDD(Hard Disk Drive)といった記憶装置であってもよい。
出力部23は、プロセッサー21から出力されるデータを、例えば、表示装置または外部メモリといった出力装置に出力する。例えば、出力部23は、プロセッサー21が算出または採用した測位結果を、表示装置または外部メモリといった出力装置に出力する。
衛星信号受信部24は、衛星11からの測位信号を受信する。衛星信号受信部24は、受信した測位信号を復調して、プロセッサー21に出力する。
通信部25は、例えば、携帯無線ネットワークといった無線ネットワークを介して、配信サーバー14と通信する。
屋内信号受信部26は、信号発生器12a,12bからの屋内信号を受信する。屋内信号受信部26は、受信した屋内信号を復調して、プロセッサー21に出力する。
センサー部27は、例えば、加速度センサーまたはジャイロセンサーといったセンサーである。センサー部27は、計測した物理量を電気信号に変換し、プロセッサー21に出力する。
図7は、測位端末13の動作例を示したフローチャートである。測位端末13は、例えば、図7に示すフローチャートの処理を、所定の周期で繰り返し実行する。
測位端末13は、屋外測位を行う(S1)。例えば、測位端末13は、衛星11からの測位信号を用いたRTK測位を行う。また、測位端末13は、直近のRTK測位結果と、センサー部27からのセンサー信号とを用いたDR測位とを行う。
なお、RTK測位による屋外測位の処理は、図8のフローチャートを用いて詳述する。また、DR測位による屋外測位の処理は、図9のフローチャートを用いて詳述する。
測位端末13は、屋内測位を行う(S2)。例えば、測位端末13は、信号発生器12a,12bからの屋内信号を用いた屋内測位を行う。なお、屋内測位の処理は、図10のフローチャートを用いて詳述する。
測位端末13は、S2の屋内測位によって、屋内測位結果が得られたか否かを判定する(S3)。
測位端末13は、S3にて、屋内測位結果が得られなかったと判定した場合(S3の「N」)、屋外測位結果(RTK測位結果)を出力装置に出力する(S4)。なお、測位端末13は、例えば、信号発生器12a,12bの屋内信号が届かない屋外に位置している場合、屋内測位結果が得られなかったと判定する。そして、測位端末13は、例えば、屋外にて得られたRTK測位結果を出力装置に出力する。
測位端末13は、S1の屋外測位によって取得した屋外測位結果が、RTK測位結果(FIX解)およびDR測位結果のいずれか一方であるか否かを判定する(S5)。
測位端末13は、S5にて、RTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方の屋外測位結果が得られなかったと判定した場合(S5の「N」)、S2の屋内測位によって得た屋内測位結果を出力装置に出力する(S6)。
すなわち、測位端末13は、屋内測位結果を取得し(S3の「Y」)、RTK測位結果およびDR測位結果の両方を取得しなかった場合(S5の「N」)、S2の屋内測位によって得た屋内測位結果を出力装置に出力する。例えば、測位端末13は、衛星11の測位信号を受信できない建物A1の屋内に位置し、かつ、DR測位を終了している場合、屋外測位結果が得られなかったと判定し、S2の屋内測位によって得た屋内測位結果を出力装置に出力する。
測位端末13は、S5にて、RTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方の屋外測位結果が得られたと判定した場合(S5の「Y」)、統合測位処理を行う(S7)。
すなわち、測位端末13は、屋内測位結果を取得し(S3の「Y」)、かつ、RTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方の屋外測位結果を取得した場合(S5の「Y」)、統合測位処理を行う。
なお、統合測位処理は、例えば、S1にてRTK測位結果が取得され、S2にて屋内測位結果が取得された場合、RTK測位結果と、屋内測位結果とのうち、測位精度が高いと推定される方の測位結果を採用し、統合測位結果として出力する処理である。
また、統合測位処理は、例えば、S1にてDR測位結果が取得され、S2にて屋内測位結果が取得された場合、DR測位結果と、屋内測位結果とのうち、測位精度が高いと推定される方の測位結果を採用し、統合測位結果として出力する処理である。統合測位処理は、図11のフローチャートを用いて詳述する。
測位端末13は、S7の統合測位処理にて生成した統合測位結果を出力装置に出力する(S8)。
図8は、測位端末13の屋外測位(RTK測位)における動作例を示したフローチャートである。図8に示すフローチャートは、図7のS1の詳細な動作例を示す。
測位端末13は、衛星11からの測位信号を受信する(S11)。
測位端末13は、配信サーバー14からの基準局データを受信する(S12)。
測位端末13は、S11にて受信した測位信号と、S12にて受信した基準局データとに基づいて、RTK測位解を算出する(S13)。
測位端末13は、S13にて算出したRTK測位解(RTK測位結果)を、屋外測位結果とする(S14)。なお、測位端末13は、S13にてRTK測位解が求まらなかった場合、屋外測位結果を解無しとする。
測位端末13は、S14の屋外測位結果を記憶部22に記憶する(S15)。
図9は、測位端末13の屋外測位(DR測位)における動作例を示したフローチャートである。図9に示すフローチャートは、図7のS1の詳細な動作例を示す。図9のS21~S23の処理は、図8のS11~S13と同様の処理であり、その説明を省略する。
測位端末13は、S23にて算出したRTK測位解の品質がFIX解であるか否かを判定する(S24)。
測位端末13は、S24にて、RTK測位解の品質がFIX解であると判定した場合(S24の「Y」)、FIX解のRTK測位解(RTK測位結果)を屋外測位結果とする(S25)。
測位端末13は、S24にて、RTK測位解の品質がFIX解でないと判定した場合(S24の「N」)、1エポック前の屋外測位結果が、FIX解のRTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方であるか否かを判定する(S26)。
測位端末13は、S26にて、1エポック前の屋外測位結果が、FIX解のRTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方であると判定した場合(S26の「Y」)、センサー部27からセンサー信号を取得する(S27)。
測位端末13は、S27にて取得したセンサー信号から、1エポック分の移動ベクトルを算出する(S28)。
測位端末13は、1エポック前の屋外測位結果に、S28にて算出した移動ベクトルを加算し、その結果(すなわち、DR測位結果)を屋外測位結果とする(S29)。
測位端末13は、S26にて、1エポック前の屋外測位結果が、FIX解のRTK測位結果およびDR測位結果のいずれか一方でないと判定した場合(S26の「N」)、Float解のRTK測位解を屋外測位結果とする(S30)。
測位端末13は、S25,S29,S30の処理で得られた屋外測位結果を記憶部22に記憶する(S31)。
図10は、測位端末13の屋内測位における動作例を示したフローチャートである。図10に示すフローチャートは、図7のS2の詳細な動作例を示す。
測位端末13は、信号発生器12a,12bからの屋内信号を受信する(S41)。
測位端末13は、S41にて受信した屋内信号に基づいて、屋内測位解を算出する(S42)。
測位端末13は、S42にて算出した屋内測位解を屋内測位結果とする(S43)。なお、測位端末13は、S42にて屋内測位解が求まらなかった場合、屋外測位結果を解無しとする。
測位端末13は、S43の屋外測位結果を記憶部22に記憶する(S44)。
図11は、測位端末13の統合測位処理の動作例を示したフローチャートである。図11に示すフローチャートは、図7のS7の詳細な動作例を示す。
測位端末13は、図7のS1の屋外測位によって取得した屋外測位結果の品質が、FIX解(RTK測位結果)であるか否かを判定する(S51)。
測位端末13は、S51にて、屋外測位によって取得した屋外測位結果の品質が、FIX解であると判定した場合(S51の「Y」)、屋外測位によって取得した屋外測位結果(FIX解)と、S2の屋内測位によって取得した屋内測位結果との距離「x」を算出する(S52)。
測位端末13は、S52にて算出した距離「x」が屋内測位誤差「d」より小さいか否かを判定する(S53)。
測位端末13は、S53にて、距離「x」が屋内測位誤差「d」より小さいと判定した場合(S53の「Y」)、図7のS1にて取得した屋外測位結果(FIX解のRTK測位結果)を統合測位結果とする(S54)。
すなわち、測位端末13は、屋外測位結果が、屋内測位結果に対して、屋内測位誤差「d」以上離れていなければ、屋外測位結果は誤FIX解の可能性が低いと推定し、屋内測位結果より測位精度が高い屋外測位結果を採用する。
測位端末13は、S53にて、距離「x」が屋内測位誤差「d」より小さくないと判定した場合(S53の「N」)、図7のS2にて取得した屋内測位結果を統合測位結果とする(S55)。
すなわち、測位端末13は、屋外測位結果が、屋内測位結果に対して、屋内測位誤差「d」以上離れていれば、屋外測位結果は誤FIX解の可能性が高いと推定し、屋内測位結果を採用する。
測位端末13は、S51にて、屋外測位によって取得した屋外測位結果の品質が、FIX解でないと判定した場合(S51の「N」)、DR測位を開始してから、現在までの時間「tDR」を算出する(S56)。すなわち、測位端末13は、図7のS1の屋外測位によって取得した屋外測位結果が、DR測位結果であると判定した場合、時間「tDR」を算出する。
測位端末13は、S56にて算出した時間「tDR」と、DR測位の単位時間当たりの誤差量「a」とを乗算し、DR測位を開始してから現在までの間の時間「tDR」におけるDR累積誤差「tDR・a」を算出する(S57)。
測位端末13は、S57にて算出したDR累積誤差「tDR・a」が屋内測位誤差「d」より小さいか否かを判定する(S58)。
測位端末13は、S58にて、DR累積誤差「tDR・a」が屋内測位誤差「d」より小さいと判定した場合(S58の「Y」)、処理をS52に移行する。
すなわち、測位端末13は、屋外測位結果(DR測位結果)の累積誤差が、屋内測位誤差「d」以上でなければ、屋外測位結果(DR測位結果)と、S2の屋内測位によって取得した屋内測位結果との距離「x」を算出する(S52)。そして、測位端末13は、S53~S54の処理を実行する。これは、誤FIX解を起点として、DR測位を実行した場合、DR累積誤差「tDR・a」が屋内測位誤差「d」より小さい場合でも、誤差の大きいDR測位結果が得られる場合があるためである。そこで、測位端末13は、誤FIX解を起点としたDR測位結果を除去するため、S58にて、DR累積誤差「tDR・a」が屋内測位誤差「d」より小さいと判定した場合(S58の「Y」)、処理をS52に移行する。
測位端末13は、S58にて、DR累積誤差「tDR・a」が屋内測位誤差「d」より小さくないと判定した場合(S58の「N」)、図7のS2にて取得した屋内測位結果を統合測位結果とする(S60)。
すなわち、測位端末13は、屋外測位結果(DR測位結果)の累積誤差が、屋内測位誤差「d」以上であれば、屋外測位結果の測位精度は屋内測位結果の測位精度より低いと推定し、屋内測位結果を採用する。
以上説明したように、測位端末13の衛星信号受信部24は、衛星11からの測位信号(第1信号)を受信する。屋内信号受信部26は、信号発生器12a,12bからの屋内信号(第2信号)を受信する。プロセッサー21は、測位信号から取得したRTK測位結果と屋内信号から取得した屋内測位結果との間の距離と、屋内測位結果の測位精度(屋内測位誤差)との比較結果に基づいて、RTK測位結果と屋内測位結果とのいずれか一方を出力する。これにより、測位端末13は、建物A1の屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる。
例えば、測位端末13は、建物A1の屋外と屋内との境界において、信号発生器12a,12bからの屋内信号による屋内測位結果が得られても、その屋内測位結果を直ぐには採用しない。測位端末13は、建物A1の屋外と屋内との境界において、衛星11からの測位信号によるRTK測位結果が得られる場合、RTK測位結果と、屋内測位結果との間の距離が、屋内測位の屋内測位誤差より小さい場合に、屋内測位結果より測位精度が高いRTK測位結果を出力する。これにより、測位端末13は、建物A1の屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる。
なお、この構成では、誤FIX解と屋内測位結果との間の距離が、たまたま屋内測位誤差より小さい場合に誤FIX解が出力されてしまうおそれがある。しかし、屋内測位では、屋内測位誤差の範囲内に測位端末13が存在することまでしか保証できないため、仮に誤FIX解が出力されたとしても屋内測位結果を出力する場合と比べて測位精度が劣化することはない。また、正しいFIX解の精度は屋内測位の精度より高いため、正しいFIX解が出力された場合は屋内測位を上回る精度の位置を出力することができる。したがって、この構成によれば、RTK測位結果が誤FIX解であるか否かにかかわらず、単純に屋内測位結果が得られ次第、屋内測位結果に切り替える構成以上の精度の測位結果を出力することができる。
また、測位端末13のプロセッサー21は、屋内測位結果が得られ、かつ、RTK測位結果が得られなくなった場合、直近のRTK測位結果とセンサー信号とから取得したDR測位結果のDR累積誤差と、屋内測位の屋内測位誤差との比較結果に基づいて、DR測位結果と屋内測位結果とのいずれか一方を出力する。これにより、測位端末13は、建物A1の屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる。
例えば、測位端末13は、屋内測位結果が得られ、かつ、RTK測位結果が得られなくなった場合、直ぐには屋内測位結果を採用しない。測位端末13は、直近のRTK測位結果とセンサー信号とからDR測位結果が得られる場合、DR測位結果のDR累積誤差が屋内測位の屋内測位誤差より小さい場合に、更に、DR測位結果と屋内測位結果との間の距離が、屋内測位の屋内測位誤差より小さい場合に、屋内測位結果より測位精度が高いDR測位結果を出力する。これにより、測位端末13は、誤FIX解を起点としたDR測位結果が出力される可能性を低減しつつ、建物A1の屋外と屋内との境界における測位精度の低下を抑制できる。
なお、この構成では、誤FIX解を起点としたDR測位結果でも、たまたま、DR測位結果が出力される条件を満たしてしまう可能性がある。しかし、屋内測位では、屋内測位誤差の範囲内に測位端末13が存在することまでしか保証できないため、仮に誤FIX解を起点としたDR測位結果が出力されたとしても屋内測位結果を出力する場合と比べて測位精度が劣化することはない。また、十分にDR累積誤差が小さければ、正しいFIX解を起点としたDR測位解の精度は屋内測位の精度より高いため、正しいFIX解を起点としたDR測位解が出力された場合は、屋内測位結果を上回る精度の位置を出力することができる。したがって、この構成によれば、DR測位結果が誤FIX解を起点としたものであるか否かにかかわらず、単純に屋内測位結果が得られ次第、屋内測位結果に切り替える構成以上の精度の測位結果を出力することができる。
また、上記では、DR累積誤差が屋内測位の屋内測位誤差より小さいことを、DR測位結果と屋内測位結果との間の距離が、屋内測位の屋内測位誤差より小さいか否かの判定を行う条件としていた。この構成によれば、DR累積誤差が既に十分に大きく、DR測位の起点が誤FIX解であるか否かにかかわらずDR測位結果を信頼しにくい場合に、屋内測位の屋内測位誤差より小さいか否かの判定を行うまでもなく、DR測位結果を採用しないと判断することができる。
なお、上記では、DR累積誤差との比較対象として屋内測位誤差を用いていたが、屋内測位誤差より更に小さい値を比較対象として用いてもよい。このようにすることで、例えば、DR累積誤差の実測値がばらつきやすい場合に、現実のDR累積誤差が計算上のDR累積誤差よりも大きいDR測位結果が出力されてしまう可能性を低減することができる。
また、DR累積誤差との比較対象として屋内測位誤差より大きな値を用いてもよい。このようにすることで、誤FIX解による位置のずれとDR累積誤差による位置のずれが偶然相殺している場合もDR測位結果を出力することができる。更に、DR累積誤差と屋内測位誤差の比較自体を省略して常にDR測位結果と屋内測位結果との差が屋内測位誤差より小さいか否かの判定を行うようにしてもよい。このようにすることで、DR累積誤差との比較対象として屋内測位誤差より大きな値を用いることによって得られる効果に加え、DR累積誤差の計算自体を省略することができる。
(変形例1)
上述の実施の形態では、測位端末13は、DR測位結果のDR累積誤差と、屋内測位の屋内測位誤差とを比較して、DR測位結果と屋内測位結果とのいずれか一方を出力したが(例えば、図11のS58~S60を参照)、これに限られない。例えば、測位端末13は、DR累積誤差が屋内測位の屋内測位誤差を超える時間までの間、DR測位を出力してもよい。
DR累積誤差が屋内測位の屋内測位誤差を超える時間(DR出力時間)は、予め算出され、測位端末13に設定されてもよい。DR出力時間は、例えば、屋内測位の屋内測位誤差「d」を、DR測位の単位時間当たりの誤差量「a」で除算して求まる。測位端末13は、屋内測位結果が得られ、かつ、RTK測位結果が得られなくなった場合、DR測位を開始し、DR出力時間が経過するまでは、DR測位結果を出力する。測位端末13は、DR出力時間が経過すると、屋内測位結果を出力する。
(変形例2)
上述の実施の形態では、測位端末13が、測位端末13を測位したが、これに限られない。演算サーバーが、測位端末13を測位してもよい。
図12は、測位端末13が通信する信号例を説明する図である。図12において、図5と同じ構成要素には同じ符号が付してある。図12には、測位端末13を測位する演算サーバー31が示してある。
測位端末13は、衛星11から受信した測位信号、配信サーバー14から受信した基準局データ、および信号発生器12a,12bから受信した屋内信号を、演算サーバー31に送信する。また、測位端末13は、センサー部27から受信したセンサー信号を、演算サーバー31に送信する。
演算サーバー31は、測位端末13から受信した各信号に基づいて、測位端末13を測位する。演算サーバー31は、上述した測位端末13と同様の処理を実行し、測位端末13を測位する。演算サーバー31は、測位した結果を、測位端末13に送信する。
図13は、演算サーバー31のブロック構成例を示した図である。図13に示すように、演算サーバー31は、プロセッサー41と、記憶部42と、出力部43と、通信部44と、を有する。
プロセッサー41は、演算サーバー31全体を制御する。プロセッサー41は、例えば、CPUまたはDSPといったプロセッサーであってもよい。
記憶部42には、プロセッサー41が各部を制御するためのプログラムが記憶される。また、記憶部42には、プロセッサー41が計算処理を行うためのデータ、または、プロセッサー41が各部を制御するためのデータが記憶される。記憶部42は、RAM、ROM、フラッシュメモリ、およびHDDといった記憶装置であってもよい。
出力部43は、プロセッサー41から出力されるデータを、例えば、表示装置といった出力装置に出力する。例えば、出力部43は、プロセッサー41が算出または採用した測位結果を、表示装置といった出力装置に出力する。
通信部44は、例えば、携帯無線ネットワークといった無線ネットワークを介して、測位端末13と通信する。通信部44は、測位端末13から送信される各種情報を受信する。また、通信部44は、プロセッサー41が算出または採用した測位端末13の測位の結果を、測位端末13に送信する。
演算サーバー31の測位処理は、測位端末13と同様の処理であるため、その詳細な説明を省略する。
(変形例3)
測位端末13は、建物A1の屋内から屋外に移動する場合においては、RTK測位結果(FIX解)が所定のエポック数継続した場合に、RTK測位結果を採用してもよい。これは屋内測位よりもRTK測位の方が精度は高いため、RTK測位結果が誤FIX解である可能性が低いことが推定できれば、敢えて屋内測位の結果を採用する意義は薄いためである。なお、誤FIX解は壁等による信号の反射が特殊な条件を満たした場合のみ発生する。そのため、少し条件が崩れるとRTK測位結果自体の信頼性が下がり、Float解しか得られなくなる可能性が高い。そこで、本変形例では、RTK測位結果(FIX解)が所定のエポック数継続していることを確認することで、誤FIXが発生している可能性が低いことを確認している。
なお、RTK測位結果(FIX解)が所定のエポック数継続する前は、RTK測位結果が誤FIX解である可能性があるため、屋内測位の結果を採用したり、上述した各実施の形態のようにRTK測位結果と屋内測位結果の差と屋内測位誤差との比較に基づいて、どの結果を出力するのか決定したりしてもよい。
(変形例4)
信号発生器12a,12bの設置は、建物A1に限られない。信号発生器12a,12bは、例えば、トンネルや電柱といった構造物に設置されてもよい。
(変形例5)
上述の実施の形態では、補正データを用いる測位手法として、干渉測位(Interference Positioning)法の一種であるRTKを例に説明したが、基準局に相当する装置からの補正データを用いる他の測位手法に応用してもよい。具体的には、RTK以外の干渉測位法や、D-GPSなどへの応用が考えられる。測位手法によって補正データの内容は異なる場合があるが、補正データが基準局の受信する衛星信号を用いるものであれば、正確な測位を実施するために衛星信号の受信品質を担保する必要があることは共通である。従って、上述した実施の形態の構成を応用することで、これらの測位手法においても基準局を容易に設置でき、また、基準局の設置後における測位の品質を安定させることができる。
以上、図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかである。そのような変更例または修正例についても、本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態における各構成要素は任意に組み合わされてよい。
上述の実施の形態においては、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路(circuitry)」、「・・・アッセンブリ」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるLSIとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのLSI又はLSIの組み合わせによって制御されてもよい。LSIは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。LSIはデータの入力と出力を備えてもよい。LSIは、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサー又は専用プロセッサーで実現してもよい。また、LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本開示は、衛星からの信号と、構造物に設置された信号発生器からの屋内信号とを用いて位置を算出する測位システムに有用である。
1 測位システム
11 衛星
12a,12b 信号発生器
13 測位端末
14 配信サーバー
21 プロセッサー
22 記憶部
23 出力部
24 衛星信号受信部
25 通信部
26 屋内信号受信部
27 センサー部
31 演算サーバー
A1 建物
U1 ユーザー
A11~A13 領域
A21 屋内測位結果
A22 屋内測位誤差
A23,A24 RTK測位結果

Claims (9)

  1. 衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する受信部と、
    前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を出力する制御部と、
    を有する測位端末。
  2. 前記制御部は、前記距離が前記測位精度より小さい場合、前記第1測位結果を出力する、
    請求項1に記載の測位端末。
  3. 前記制御部は、前記第2測位結果が得られ、かつ、前記第1測位結果が得られなくなった場合、直近の前記第1測位結果とセンサー信号とに基づいて取得した第3測位結果の累積誤差と、前記測位精度との比較結果に基づいて、前記第3測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を出力する、
    請求項1または2に記載の測位端末。
  4. 前記制御部は、前記累積誤差が前記測位精度より小さい場合、前記第3測位結果を出力する、
    請求項3に記載の測位端末。
  5. 前記制御部は、前記第2測位結果が得られ、かつ、前記第1測位結果が得られなくなった場合、所定時間が経過するまで、直近の前記第1測位結果とセンサー信号とに基づいて取得した第3測位結果を出力する、
    請求項1または2に記載の測位端末。
  6. 前記所定時間は、前記測位精度と前記第3測位結果の単位時間当たりの誤差量とに基づいて決定される、
    請求項5に記載の測位端末。
  7. 衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信し、
    前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を出力する、
    測位方法。
  8. 衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する端末から、前記第1信号と前記第2信号とを受信する受信部と、
    前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を前記端末に送信する送信部と、
    を有する情報処理装置。
  9. 衛星からの第1信号と、構造物に設置された信号発生器からの第2信号とを受信する端末から、前記第1信号と前記第2信号とを受信し、
    前記第1信号に基づいて取得した第1測位結果と前記第2信号に基づいて取得した第2測位結果との間の距離と、前記第2測位結果の測位精度との比較結果に基づいて、前記第1測位結果と前記第2測位結果とのいずれか一方を前記端末に送信する、
    測位方法。
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