JP6534128B2 - Position detection device, position detection system and position detection method - Google Patents
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Description
本発明は、位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法に関するものである。 The present invention relates to a position detection device, a position detection system, and a position detection method.
従来、車両用ナビゲーション装置、携帯電話機、スマートフォン等の可搬装置においては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信器を含む位置検出装置を備え、地球を周回するＧＰＳ衛星からの信号を受信し、現在位置を検出して表示画面等に出力するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, portable devices such as navigation devices for vehicles, mobile phones, and smartphones are provided with a position detection device including a GPS (Global Positioning System) receiver, receive signals from GPS satellites orbiting the earth, and Is detected and output on a display screen or the like.
しかし、可搬装置を有する車両や人物が都市部や山間部を通過する際には、ＧＰＳ衛星が発信する電波は、高層ビル等の構造物や樹木、地形等による遮蔽（へい）、反射、回折、散乱等の影響を受け、様々なパスを経由してＧＰＳ受信器に到達することとなる。つまり、都市部や山間部では、ＧＰＳ受信器がマルチパスの影響を受けることとなるので、位置検出装置は、正確な現在位置を出力することができなくなる。 However, when a vehicle or person with a portable device passes through an urban area or a mountain area, the radio waves transmitted by the GPS satellites are shielded by high-rise buildings or other structures, trees, terrain, etc., reflections, Under the influence of diffraction, scattering, etc., it will reach the GPS receiver via various paths. That is, in a city area or a mountain area, since the GPS receiver is affected by multipath, the position detection device can not output an accurate current position.
そこで、補正によってマルチパスの影響を排除して、現在位置を正確に検出する位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。 Therefore, there has been proposed a position detection apparatus that accurately detects the current position by eliminating the influence of multipath by correction (for example, see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、前記従来の位置検出装置では、通常は、ＧＰＳ衛星からの信号によって検出した現在位置をそのまま出力し、マルチパスを発生させる構造物の存在が地図情報によって判明した場合にのみ、検出した現在位置を補正し、補正後の現在位置を出力するようになっている。つまり、ＧＰＳ衛星からの信号によって検出した現在位置である初期位置が概ね正しいと想定し、必要に応じて、マルチパスの影響を排除する補正を初期位置に対して行うようになっている。 However, in the conventional position detection device, the current position detected by the signal from the GPS satellite is normally output as it is, and the current detected only when the existence of the structure causing the multipath is found by the map information The position is corrected, and the corrected current position is output. In other words, it is assumed that the initial position, which is the current position detected by the signal from the GPS satellite, is almost correct, and correction for eliminating the influence of multipath is performed on the initial position as necessary.
そのため、例えば、比較的開けた場所に存在する１棟の高層ビルの脇（わき）を通過するような場合には、マルチパスの影響を排除した正確な現在位置を出力し得るとしても、例えば、大都会における高層ビルの谷間のような場所においては、ＧＰＳ衛星が発信する電波が多数の高層ビルによって複雑な影響を受けるので、ＧＰＳ衛星からの信号によって検出した現在位置である初期位置が概ね正しいとの想定がそもそも成立しないため、このような初期位置に対して補正を行っても、正しい現在位置を得ることができない。 Therefore, for example, when passing through a side of a single high-rise building existing in a relatively open place, even if it is possible to output an accurate current position excluding the influence of multipath, for example, In places such as the valleys of tall buildings in large cities, since radio waves transmitted by GPS satellites are complicatedly affected by many tall buildings, the initial position, which is the current position detected by signals from GPS satellites, is approximately Since the assumption of correctness does not hold in the first place, even if correction is performed on such an initial position, the correct current position can not be obtained.
本発明は、前記従来の位置検出装置の問題点を解決して、測位衛星からの電波伝播がＬＯＳ（Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）であるかＮＬＯＳ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）であるかを判定し、測位衛星からの衛星信号によって算出した擬似距離に基づいて現在位置を決定することにより、構造物、地形等によって測位衛星からの衛星信号が複雑な影響を受ける環境下であっても、短時間で、かつ、低コストで安定的に正確な現在位置を決定して出力することができる位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional position detection device, and determines whether radio wave propagation from a positioning satellite is LOS (Line-of-Sight) or NLOS (Non-Line-of-Sight). Even in an environment where the satellite signal from the positioning satellite is complicatedly affected by the structure, topography, etc., by determining and determining the current position based on the pseudorange calculated by the satellite signal from the positioning satellite, An object of the present invention is to provide a position detection device, a position detection system, and a position detection method capable of determining and outputting an accurate current position stably in a short time and at low cost.
そのために、本発明の位置検出装置においては、測位衛星からの衛星信号を受信し、該衛星信号に基づき、前記測位衛星までの擬似距離を算出する受信ユニットと、３次元地図情報及びレイトレーシング（Ｒａｙ−Ｔｒａｃｉｎｇ）法を用い、前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する測位ユニットとを有し、該測位ユニットは、前記受信ユニットが算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定する。 Therefore, in the position detection device of the present invention, a reception unit that receives a satellite signal from a positioning satellite and calculates a pseudorange to the positioning satellite based on the satellite signal, three-dimensional map information and ray tracing ( Whether the radio wave propagation from the positioning satellite is LOS or NLOS is determined using the Ray-Tracing method, and if it is NLOS, the radio wave propagation from the positioning satellite is not used, and the radio wave propagation is LOS possess a positioning unit for determining the current position based on the pseudo distance to the positioning satellite is, the positioning unit calculates the initial position based on the pseudorange the receiving unit is calculated, the three-dimensional map information and A plurality of first search points are set around the initial position using a ray tracing method, and pseudo distances from the respective first search points to the positioning satellite are calculated, and the pseudo The first candidate position is selected from the plurality of first search points based on the distance, the plurality of second search points are set around the selected first candidate position, and the radio wave propagation is LOS from each second search point. Calculating a pseudo distance up to only the positioning satellite, and selecting a second candidate position from the plurality of second search points based on the pseudo distance, and the distance to the initial position is small enough to satisfy a predetermined condition The current position is determined based on the second candidate position .
本発明の更に他の位置検出装置においては、さらに、前記測位ユニットは、前記第２探索点の設定、該第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離の算出、及び、前記第２候補位置の選択を複数回繰り返す。 In still another position detection device according to the present invention, the positioning unit further includes setting of the second search point, calculation of a pseudorange from the second search point to only a positioning satellite whose radio wave propagation is LOS, and The selection of the second candidate position is repeated a plurality of times.
本発明の更に他の位置検出装置においては、さらに、前記測位ユニットは、前記初期位置の周囲にメッシュを設定し、該メッシュの格子点を第１探索点に設定し、各第１探索点から各測位衛星までの擬似距離であって、３次元地図情報とレイトレーシング法とによって推定したＮＬＯＳ反射パス遅延距離を含む探索点擬似距離を算出し、該探索点擬似距離に基づいて評価位置を算出し、該評価位置と前記初期位置との距離が閾値以下である第１探索点を第１候補位置として選択する。 In still another position detection apparatus according to the present invention, the positioning unit further sets a mesh around the initial position, sets a grid point of the mesh as a first search point, and starts from each first search point. A pseudo point distance to each positioning satellite, which is a pseudo point distance including NLOS reflection path delay distance estimated by the three-dimensional map information and the ray tracing method, is calculated, and an evaluation position is calculated based on the pseudo point distance Then, a first search point whose distance between the evaluation position and the initial position is equal to or less than a threshold is selected as a first candidate position.
本発明の更に他の位置検出装置においては、さらに、前記測位ユニットは、前記初期位置の周囲に複数の第１探索点をランダムに設定し、各第１探索点から各測位衛星までの擬似距離であって、３次元地図情報とレイトレーシング法とによって推定したＮＬＯＳ反射パス遅延距離を含む探索点擬似距離を算出し、該探索点擬似距離に基づいて第１候補位置を選択する。 In still another position detection device according to the present invention, the positioning unit sets a plurality of first search points at random around the initial position, and a pseudo distance from each first search point to each positioning satellite. That is, a search point pseudo distance including NLOS reflection path delay distance estimated by the three-dimensional map information and the ray tracing method is calculated, and a first candidate position is selected based on the search point pseudo distance.
本発明の位置検出システムにおいては、測位衛星からの衛星信号を受信し、該衛星信号に基づき、前記測位衛星までの擬似距離を算出する受信ユニットを備える位置検出装置と、該位置検出装置と通信可能に接続されたサーバとを有する位置検出システムであって、前記サーバは、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する測位ユニットであって、前記受信ユニットが算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定する測位ユニットを備え、決定した現在位置を前記位置検出装置に送信する。 In the position detection system according to the present invention, a position detection device including a reception unit that receives a satellite signal from a positioning satellite and calculates a pseudorange to the positioning satellite based on the satellite signal, and communication with the position detection device A location detection system having a server connected to the network, wherein the server uses three-dimensional map information and a ray tracing method to determine whether radio wave propagation from the positioning satellite is LOS or NLOS And NLOS, it is a positioning unit that determines the current position based on the pseudorange to the positioning satellite whose radio wave propagation is LOS without using radio wave propagation from the positioning satellite, and the reception unit calculates The initial position is calculated based on the calculated pseudo distance, and a plurality of first search points are set around the initial position using three-dimensional map information and a ray tracing method. Calculating a pseudo distance from each of the first search points to the positioning satellite, selecting a first candidate position from among the plurality of first search points based on the pseudo distance, and surrounding the selected first candidate position A plurality of second search points are set, and pseudo distances from each second search point to only positioning satellites whose radio wave propagation is LOS are calculated, and a second of the plurality of second search points is calculated based on the pseudo distances. And a positioning unit for selecting a candidate position and determining a current position based on a second candidate position where the distance to the initial position is small enough to satisfy a predetermined condition, and transmits the determined current position to the position detection device.
本発明の位置検出方法においては、測位衛星からの衛星信号を受信し、該衛星信号に基づき、前記測位衛星までの擬似距離を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する位置検出方法であって、前記擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定する。 In the position detection method of the present invention, the satellite signal from the positioning satellite is received, the pseudorange to the positioning satellite is calculated based on the satellite signal, and the three-dimensional map information and the ray tracing method are used. Whether the radio wave propagation from LOS is LOS or NLOS is determined, and if it is NLOS, the radio wave propagation from the positioning satellite is not used, and the radio wave propagation is based on the pseudo distance to the positioning satellite whose LOS is LOS A position detection method for determining a current position , wherein an initial position is calculated based on the pseudo distance, and a plurality of first search points are set around the initial position using three-dimensional map information and a ray tracing method. Calculating a pseudo distance from each of the first search points to the positioning satellite, selecting a first candidate position from among the plurality of first search points based on the pseudo distance, and surrounding the selected first candidate position Multiple The second search point is set, the pseudo distance from each second search point to only the positioning satellite whose radio wave propagation is LOS is calculated, and the second candidate is selected from among the plurality of second search points based on the pseudo distance. The position is selected, and the current position is determined based on the second candidate position so small that the distance from the initial position satisfies a predetermined condition .
本発明によれば、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する。これにより、構造物、地形等によって測位衛星からの衛星信号が複雑な影響を受ける環境下であっても、短時間で、かつ、低コストで安定的に正確な現在位置を決定して出力することができる。 According to the present invention, it is determined whether radio wave propagation from a positioning satellite is LOS or NLOS using three-dimensional map information and a ray tracing method, and in the case of NLOS, radio wave propagation from the positioning satellite is The current position is determined based on the pseudorange to the positioning satellite whose radio wave propagation is LOS without using. As a result, even in an environment where satellite signals from positioning satellites are complicatedly affected by structures, terrain, etc., a stable, accurate current position can be determined and output quickly, at low cost. be able to.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の第１の実施の形態における位置検出システムの構成を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における３次元地図を示す図である。なお、図２において、（ａ）は２次元地図、（ｂ）は（ａ）に対応する３次元地図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a position detection system in a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional map in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, (a) is a two-dimensional map, and (b) is a three-dimensional map corresponding to (a).
図において、１１は本実施の形態における位置検出システムの位置検出装置であり、位置検出システムのサーバとしての情報提供サーバ３１と通信可能に接続されている。該情報提供サーバ３１は、例えば、地図情報、道路情報、天気情報等の各種情報を配信する図示されない情報センタに配設されたサーバであって、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記憶装置、通信インターフェイス等を備えるコンピュータである。 In the figure, reference numeral 11 denotes a position detection device of the position detection system in the present embodiment, which is communicably connected to an information providing server 31 as a server of the position detection system. The information providing server 31 is a server disposed at an information center (not shown) that distributes various information such as map information, road information, weather information, etc., and includes an arithmetic device such as a CPU and an MPU, a semiconductor memory, and a magnetic It is a computer provided with a storage device such as a disk and an optical disk, a communication interface and the like.
そして、前記位置検出装置１１は、人物が携帯したり、自動車等の車両に装着したりして搬送することが可能な可搬装置であって、後述される測位衛星４１からの信号を受信し、現在位置を検出して表示装置の表示画面等に出力することができる装置であれば、いかなる種類の装置であってもよく、例えば、携帯電話機やスマートフォンであるが、携帯情報端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ：個人用携帯情報端末）、小型パーソナルコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、携帯ゲーム機、車両用ナビゲーション装置等いかなるものであってもよい。なお、前記位置検出装置１１は、一種のコンピュータであって、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示装置、キーボード、ジョイスティック、十字キー、押しボタン、タッチパネル等の入力装置、前記表示装置を制御する表示制御装置、及び、通信インターフェイス等の送受信装置を備える。 The position detection device 11 is a portable device that can be carried by a person or attached to a vehicle such as a car, and receives a signal from a positioning satellite 41 described later. Any device that can detect the current position and output it on the display screen of the display device may be any type of device, for example, a mobile phone or a smartphone, but a portable information terminal, a PDA ( Personal Digital Assistant: A personal digital assistant, a small personal computer, a wearable computer, a portable game machine, a navigation device for a vehicle, and the like. The position detection device 11 is a type of computer, and includes a CPU, an arithmetic device such as an MPU, a storage device such as a semiconductor memory, a liquid crystal display, an LED (Light Emitting Diode) display, a CRT (Cathode Ray Tube), etc. An input device such as a display device, a keyboard, a joystick, an arrow key, a push button, and a touch panel, a display control device that controls the display device, and a transmission / reception device such as a communication interface.
また、前記位置検出装置１１は、機能の観点から、図に示されるように、受信ユニット１２、測位ユニット２１及び通信部１７を備える。 Further, the position detection device 11 includes a receiving unit 12, a positioning unit 21 and a communication unit 17 as shown in the figure from the viewpoint of functions.
前記受信ユニット１２は、例えば、市販されているＧＰＳ受信器と同様のものであり、測位衛星４１から送信された衛星信号を受信する受信部１３と、該受信部１３が受信したすべての測位衛星４１からの衛星信号に基づき、測位衛星４１の位置と位置検出装置１１の位置との間の擬似距離を算出して出力する擬似距離算出部１４と、測位衛星４１から送信された衛星信号を受信するためのアンテナ１５とを含んでいる。なお、前記測位衛星４１は、具体的には、地球を周回するＧＰＳ衛星であるが、中国のＣＯＭＰＡＳＳシステム、欧州のＧＡＬＩＬＥＯシステム、日本のＱｕａｓｉ−Ｚｅｎｉｔｈ衛星システム等の測位衛星４１を含んでいてもよい。また、前記受信ユニット１２は、受信部１３が受信した測位衛星４１の位置等の情報及び擬似距離算出部１４が算出した擬似距離等の情報を所定の時間間隔（例えば、１秒毎）で出力する。 The receiving unit 12 is, for example, the same as a commercially available GPS receiver, and includes a receiving unit 13 for receiving satellite signals transmitted from the positioning satellite 41 and all positioning satellites received by the receiving unit 13. Based on the satellite signal from 41, the pseudo distance calculation unit 14 which calculates and outputs the pseudo distance between the position of the positioning satellite 41 and the position of the position detection device 11, and the satellite signal transmitted from the positioning satellite 41 is received And an antenna 15 for the purpose. The positioning satellite 41 is specifically a GPS satellite orbiting the earth, but may also include positioning satellites 41 such as the COMPASS system in China, the GALILEO system in Europe, and the Quasi-Zenith satellite system in Japan. Good. Further, the receiving unit 12 outputs the information such as the position of the positioning satellite 41 received by the receiving unit 13 and the information such as the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculating unit 14 at predetermined time intervals (for example, every one second) Do.
前記測位ユニット２１は、位置検出装置１１の位置を算出する位置算出部２２と、該位置算出部２２の算出した位置の周辺に存在する複数の位置を探索する周辺探索部２３と、位置検出装置１１の位置から測位衛星４１までの電波伝播に生じ得るマルチパスに含まれるＮＬＯＳ反射パスの遅延距離を推定するマルチパス推定部としてのＮＬＯＳ反射パス推定部２４と、前記周辺探索部２３が探索した位置に基づいて候補位置を選択する候補位置選択部２５と、該候補位置選択部２５が選択した候補位置に基づいて位置検出装置１１の現在位置を決定して出力する現在位置決定部としての出力決定部２６と、３次元地図情報を含む地図情報を記憶して格納する地図データベース２７とを含んでいる。 The positioning unit 21 calculates a position of the position detection device 11, a position calculation unit 22, a periphery search unit 23 for searching a plurality of positions around the position calculated by the position calculation unit 22, and a position detection device The NLOS reflection path estimation unit 24 as a multipath estimation unit for estimating the delay distance of the NLOS reflection path included in the multipath that may occur in the radio wave propagation from the position 11 to the positioning satellite 41 and the periphery search unit 23 searched Output as a candidate position selection unit 25 which selects a candidate position based on the position, and a current position determination unit which determines and outputs the current position of the position detection device 11 based on the candidate position selected by the candidate position selection unit 25 A determination unit 26 and a map database 27 storing and storing map information including three-dimensional map information are included.
具体的には、前記位置算出部２２は、受信ユニット１２が出力した測位衛星４１の位置と擬似距離とを用いて位置検出装置１１の位置を算出する。なお、前記位置算出部２２は、初期位置算出部としても機能し、当初に算出した位置検出装置１１の位置を初期位置として出力する。そして、前記ＮＬＯＳ反射パス推定部２４は、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いてＮＬＯＳ反射パス遅延距離を推定する。また、前記候補位置選択部２５は、前記周辺探索部２３が探索した位置における擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて選択した位置を候補位置とする。なお、前記候補位置選択部２５は、位置算出部２２が算出した位置検出装置１１の位置との距離が所定値以内の位置を、候補位置として選択することもできる。さらに、前記出力決定部２６は、位置算出部２２が算出した位置検出装置１１の位置との距離が所定値以内の候補位置に基づいて位置検出装置１１の現在位置を決定して出力する。 Specifically, the position calculation unit 22 calculates the position of the position detection device 11 using the position of the positioning satellite 41 output from the receiving unit 12 and the pseudo distance. The position calculation unit 22 also functions as an initial position calculation unit, and outputs the position of the position detection device 11 initially calculated as an initial position. Then, the NLOS reflection path estimation unit 24 estimates the NLOS reflection path delay distance using the three-dimensional map information and the ray tracing method. Further, the candidate position selection unit 25 calculates a pseudo distance at the position searched by the periphery search unit 23, and sets the position selected based on the pseudo distance as a candidate position. The candidate position selection unit 25 can also select a position within a predetermined distance from the position detection device 11 calculated by the position calculation unit 22 as a candidate position. Further, the output determination unit 26 determines and outputs the current position of the position detection device 11 based on the candidate position whose distance from the position detection device 11 calculated by the position calculation unit 22 is within a predetermined value.
なお、３次元地図情報は、例えば、高層ビル等の構造物の高さを含むものであることが望ましい。このような３次元地図情報は、市販されているものであってもよいし、いかなる種類のものであってもよいが、本実施の形態においては、本発明の発明者が作成した３次元地図情報を使用した場合について説明する。具体的には、２次元地図情報から構造物や道路の形状を含む２次元座標の情報を取得し、該情報と高度の情報とを組み合わせることによって、前記３次元地図情報を作成した。なお、前記２次元地図情報としてはオープンストリートマップ（Ｏｐｅｎ Ｓｔｒｅｅｔ Ｍａｐ：ＯＳＭ）を使用し、数値表層モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）としては朝日航洋株式会社のｇｏｏｄ−３Ｄ（Ｒ）を使用した。また、数値標高モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）は、水平方向１〔ｍ〕のメッシュ毎の情報であり、その正確度は水平方向５０〔ｃｍ〕及び鉛直方向１５〔ｃｍ〕である。 The three-dimensional map information preferably includes, for example, the height of a structure such as a high-rise building. Such three-dimensional map information may be commercially available, or may be of any type, but in the present embodiment, a three-dimensional map created by the inventor of the present invention The case of using information will be described. Specifically, information of two-dimensional coordinates including the shape of a structure or a road is acquired from two-dimensional map information, and the three-dimensional map information is created by combining the information and information of altitude. In addition, Open Street Map (Open Street Map: OSM) was used as said two-dimensional map information, and good 3D (R) of Asahi Kayo Corp. was used as a numerical surface layer model (Digital Surface Model). A digital elevation model (Digital Elevation Model) is information of each mesh in the horizontal direction 1 [m], and its accuracy is 50 cm in the horizontal direction and 15 [cm] in the vertical direction.
図２（ａ）は、東京都内のある場所（具体的には、東京都千代田区内における神田錦町三丁目と一ツ橋二丁目との境界を走る白山通りにおける一ツ橋交差点近傍）の２次元地図を示し、図２（ｂ）は、本発明の発明者が作成した図２（ａ）の２次元地図に対応する３次元地図である。該３次元地図には、構造物の３次元情報が含まれている。 Fig. 2 (a) shows a two-dimensional map of a certain place in Tokyo (specifically, the vicinity of the Hitotsubashi intersection in Hakusan-dori, which runs the boundary between Kanda Nishikicho 3-chome and Hitotsubashi 2-chome in Chiyoda-ku, Tokyo) FIG. 2 (b) is a three-dimensional map corresponding to the two-dimensional map of FIG. 2 (a) created by the inventor of the present invention. The three-dimensional map contains three-dimensional information of the structure.
前記通信部１７は、例えば、市販されている通信モジュールと同様のものであり、有線又は無線の公衆通信回線網、専用通信回線網、携帯電話回線網、インターネット等の通信回線網を通して、情報提供サーバ３１と通信を行う。そして、位置検出装置１１は、前記通信部１７を介して情報提供サーバ３１と通信を行うことによって、例えば、位置検出装置１１の位置を含む地域乃至所望の地域の２次元地図情報、３次元地図情報等の地図情報や、道路情報、天気情報等の各種情報を取得することができる。したがって、前記地図データベース２７には、多量の地図情報を格納しておく必要はなく、必要な地域の地図情報のみを随時情報提供サーバ３１から取得して格納しておけばよい。なお、情報提供サーバ３１との通信速度が十分に速い場合には、地図データベース２７を省略することもできる。また、測位ユニット２１が出力した位置検出装置１１の現在位置を情報提供サーバ３１に送信することもできる。もっとも、必要がなければ、情報提供サーバ３１を省略することもできる。 The communication unit 17 is, for example, the same as a commercially available communication module, and provides information through a wired or wireless public communication network, a dedicated communication network, a mobile telephone network, a communication network such as the Internet, etc. It communicates with the server 31. Then, the position detection device 11 communicates with the information providing server 31 through the communication unit 17 to, for example, two-dimensional map information of a region including the position of the position detection device 11 or a desired region, a three-dimensional map Map information such as information, road information, various information such as weather information can be acquired. Therefore, it is not necessary to store a large amount of map information in the map database 27, and only map information of a necessary area may be obtained from the information providing server 31 and stored as needed. When the communication speed with the information providing server 31 is sufficiently fast, the map database 27 can be omitted. The current position of the position detection device 11 output by the positioning unit 21 can also be transmitted to the information providing server 31. However, the information providing server 31 can be omitted if it is not necessary.
次に、前記構成の位置検出装置１１の動作について説明する。まず、３次元地図情報を使用したレイトレーシング法について説明する。 Next, the operation of the position detection device 11 configured as described above will be described. First, a ray tracing method using three-dimensional map information will be described.
図３は本発明の第１の実施の形態におけるマルチパスを計算するレイトレーシングシミュレーションの例を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるマルチパスを検出する方法を説明する図である。なお、図４において、（ａ）はＬＯＳパスを示す図、（ｂ）はＮＬＯＳ反射パスを示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of ray tracing simulation for calculating multipaths in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining a method of detecting multipaths in the first embodiment of the present invention It is. In FIG. 4, (a) shows a LOS path, and (b) shows an NLOS reflection path.
レイトレーシング法は、元来、コンピュータグラフィックの分野において、光の経路をトレースすることによって物体の像を作り出すために用いられた技法であるが、現在では、電波伝播をシミュレートするためにも用いられる。そして、レイトレーシング法を用いて、位置検出装置１１の位置から測位衛星４１までの間に構造物が存在するか否かを確認する技術は、既に提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
本実施の形態において、測位衛星４１からの電波伝播のシミュレーションは、レイトレーシング法と図３に示されるような３次元地図とを用いて行われる。図３は、図２に示される地域内の一部の３次元地図である。また、図４は、測位衛星４１からの電波伝播が建物４２の表面４３に反射される状態の模式図であり、測位衛星４１からの電波伝播のマルチパスがどのように検出されるかを示している。 In the present embodiment, simulation of radio wave propagation from the positioning satellite 41 is performed using a ray tracing method and a three-dimensional map as shown in FIG. FIG. 3 is a partial three-dimensional map in the area shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view of a state in which radio wave propagation from the positioning satellite 41 is reflected to the surface 43 of the building 42, and shows how multipath of radio wave propagation from the positioning satellite 41 is detected. ing.
図において、４４は、建物４２の表面４３を含む平面であり、４１’は、平面４４に対する測位衛星４１の鏡像であり、線４５は、位置検出装置１１の現在位置からの視野内にある測位衛星４１、すなわち、ＬＯＳである測位衛星４１からの電波伝播であるＬＯＳパス（直接パス）を示し、線４６は、建物４２の表面４３で反射したＬＯＳである測位衛星４１からの電波伝播である反射パスを示し、線４７は、位置検出装置１１の現在位置からの視野内にない測位衛星４１、すなわち、ＮＬＯＳである測位衛星４１からの電波伝播であるＮＬＯＳ反射パスを示している。なお、ＮＬＯＳである測位衛星４１からの電波伝播に直接パスはあり得ない。 In the figure, 44 is a plane including the surface 43 of the building 42, 41 'is a mirror image of the positioning satellite 41 with respect to the plane 44, and the line 45 is in the field of view from the current position of the position detection device 11. The satellite 41, that is, the LOS path (direct path) which is radio wave propagation from the positioning satellite 41 which is LOS is shown, and the line 46 is the radio wave propagation from the positioning satellite 41 which is LOS reflected on the surface 43 of the building 42 A reflection path is shown, and a line 47 shows an NLOS reflection path which is radio wave propagation from the positioning satellite 41 which is not within the field of view from the current position of the position detection device 11, that is, the positioning satellite 41 which is NLOS. There is no direct path for radio wave propagation from the positioning satellite 41 which is NLOS.
本実施の形態において用いたレイトレーシング法は、イメージング法と称される方法である。また、建物４２の表面４３は鏡面であるものと仮定し、反射パスは反射の法則に従うものと仮定した。そして、測位衛星４１からの電波伝播のマルチパスを見出すためには、まず、建物４２の表面４３に対する測位衛星４１の鏡像４１’の位置が算出され、続いて、鏡像４１’とアンテナ１５とを結ぶ線分が建物４２の表面４３と交差するか否かが判断される。そして、交差する場合には、測位衛星４１及びアンテナ１５の位置と建物４２の表面４３上の反射点との間に障害物が存在するか否かが検討される。さらに、障害物が存在しない場合には、測位衛星４１からの電波伝播は、反射パスであると判断される。図４（ｂ）に示されるように、測位衛星４１とアンテナ１５の位置との間に建物４２等の障害物が存在する場合には、測位衛星４１からの電波伝播はＮＬＯＳ反射パスであると判断される。 The ray tracing method used in the present embodiment is a method called an imaging method. Also, it was assumed that the surface 43 of the building 42 is a mirror surface, and that the reflection path follows the law of reflection. Then, in order to find the multipath of radio wave propagation from the positioning satellite 41, first, the position of the mirror image 41 'of the positioning satellite 41 with respect to the surface 43 of the building 42 is calculated, and then the mirror image 41' and the antenna 15 are It is determined whether the connecting line segment intersects the surface 43 of the building 42 or not. Then, in the case of intersection, it is examined whether or not there is an obstacle between the positions of the positioning satellite 41 and the antenna 15 and the reflection point on the surface 43 of the building 42. Furthermore, when no obstacle exists, the radio wave propagation from the positioning satellite 41 is determined to be a reflection path. As shown in FIG. 4B, when there is an obstacle such as a building 42 between the positioning satellite 41 and the position of the antenna 15, it is assumed that the radio wave propagation from the positioning satellite 41 is an NLOS reflection path. It is judged.
次に、測位衛星４１の位置と擬似距離とを用いて位置検出装置１１の位置を検出する原理について説明する。なお、測位衛星４１はＧＰＳ衛星であるものとして説明する。 Next, the principle of detecting the position of the position detection device 11 using the position of the positioning satellite 41 and the pseudo distance will be described. The positioning satellite 41 is described as a GPS satellite.
次に、マルチパスの影響を考慮して現在位置を検出する第１の方法について説明する。 Next, a first method of detecting the current position in consideration of the influence of multipath will be described.
図５は本発明の第１の実施の形態における第１の方法によって検出された現在位置の軌跡を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the locus of the current position detected by the first method in the first embodiment of the present invention.
擬似距離の生データは、信号の伝播時間に光の速度を乗じることによって得られるが、信号の伝播時間には各種のエラーが含まれているので、擬似距離は修正される必要がある。ｎ番目の測位衛星４１について算出された擬似距離Ｒn は、次の式（２）で表される。
Ｒn ＝ρn ＋ｃ（δｔr −δＴn ）＋Ｉn ＋Ｔn ＋εn ・・・式（２）
ここで、ρn は、ｎ番目の測位衛星４１までの幾何学的距離、δＴn は、衛星時計のＧＰＳ時系からの遅れ、Ｉは、電離層による遅延距離、Ｔは、対流圏による遅延距離、εは、マルチパス、受信ユニット１２のノイズ及びアンテナ１５の遅れに起因するエラーである。
Raw pseudo distance data can be obtained by multiplying the signal propagation time by the speed of light, but since the signal propagation time includes various errors, the pseudo distance needs to be corrected. The pseudorange R n calculated for the nth positioning satellite 41 is expressed by the following equation (2).
R n = ρ n + c (δt r −δT n ) + In n + T n + ε n (2)
Here, n n is the geometrical distance to the n-th positioning satellite 41, δT n is the delay from the GPS time system of the satellite clock, I is the delay distance by the ionosphere, T is the delay distance by the troposphere, ε is an error due to multipath, noise of the receiving unit 12 and a delay of the antenna 15.
なお、衛星時計のＧＰＳ時系からの遅れは、放送暦によって計算された値を用いて修正される。また、電離層による遅延距離は、Ｋｌｏｂｕｃｈａｒモデルによって修正され、対流圏による遅延距離は、Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎモデルによって修正される。残りのエラーは、マルチパスのエラー及び受信ユニット１２のノイズのエラーである。 The delay from the GPS time system of the satellite clock is corrected using the value calculated by the broadcast calendar. Also, the ionospheric delay distance is corrected by the Klobuchar model, and the troposphere delay distance is corrected by the Saastamoinen model. The remaining errors are multipath errors and noise errors of the receiving unit 12.
ここで、ノイズが無視し得る程度に小さいとすると、マルチパスのエラーのみを除去すればよいことが分かる。そして、マルチパスのエラーは、レイトレーシング法と図３に示されるような３次元地図とを用いた電波伝播のシミュレーションに基づく推定によって除去することができる。 Here, if noise is small enough to be neglected, it is understood that it is sufficient to remove only the multipath error. And, the error of the multipath can be removed by the estimation based on the simulation of the radio wave propagation using the ray tracing method and the three-dimensional map as shown in FIG.
そして、本発明の発明者は、このような第１の方法によって位置を検出する実験を図２に示される場所で行った。実験に使用した受信器は、表１に示されるようなデータを出力するＧＰＳ受信器である。 Then, the inventor of the present invention conducted an experiment for detecting the position by such a first method at the place shown in FIG. The receiver used for the experiment is a GPS receiver that outputs data as shown in Table 1.
また、図５には、地図上にプロットされた実験の結果が示されている。なお、図５に示される地図は、図２の幅方向中央付近を少し傾斜して上下方向に走る通りの近傍を拡大した３次元地図である。図５において、白抜きの太い直線５１は、道路上を発明者が前記ＧＰＳ受信器を所持して移動した実際の経路である。また、複数の丸印５２は、前記ＧＰＳ受信器の出力に基づき、第１の方法によって検出した位置の軌跡を示している。さらに、複数の三角印５３は、前記ＧＰＳ受信器が出力した位置の軌跡を示している。 Also, FIG. 5 shows the results of the experiments plotted on the map. The map shown in FIG. 5 is a three-dimensional map in which the vicinity of the street running in the up and down direction is enlarged with a slight inclination near the center in the width direction of FIG. 2. In FIG. 5, a white thick straight line 51 is an actual route traveled by the inventor carrying the GPS receiver on the road. In addition, a plurality of circles 52 indicate the locus of the position detected by the first method based on the output of the GPS receiver. Furthermore, a plurality of triangle marks 53 indicate the locus of the position output by the GPS receiver.
なお、前記ＧＰＳ受信器の出力は、軌跡をスムーズにするために、何らかのフィルタを適用している、と推定される。そのため、本実験においては、第１の方法によって検出した位置に対しても、パーティクルフィルタを適用した。 In addition, it is estimated that the output of the said GPS receiver is applying some filter in order to smooth a locus | trajectory. Therefore, in this experiment, the particle filter was applied also to the position detected by the first method.
図５から明らかなように、丸印５２で示される軌跡は、三角印５３で示される軌跡と比較して、完全に一致してはいないものの、誤差の大きさ、傾向等において、同様の性質を示している。 As apparent from FIG. 5, the locus indicated by the circle 52 is similar to the locus indicated by the triangle 53, although not completely coincident, in the magnitude and tendency of the error, etc. Is shown.
次に、マルチパスの影響を考慮して現在位置を検出する第２の方法について説明する。 Next, a second method of detecting the current position in consideration of the influence of multipath will be described.
図６は本発明の第１の実施の形態における第２の方法による１段目のメッシュの格子点を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における第２の方法による２段目のメッシュの格子点を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における第２の方法によって検出された現在位置の軌跡を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the grid points of the first stage mesh according to the second method in the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a second stage according to the second method in the first embodiment of the present invention FIG. 8 is a view showing grid points of the mesh of the eye, and FIG. 8 is a view showing a locus of the current position detected by the second method in the first embodiment of the present invention.
第２の方法は、前記式（１）の解を求めて検出した位置を初期位置とし、該初期位置の周辺の複数位置における擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて検出した位置を候補位置とし、前記初期位置との距離が所定値以内の候補位置に基づいて現在位置を検出する方法である。そして、本実施の形態における位置検出装置１１は、第２の方法によって現在位置を検出する。 In the second method, the position detected by finding the solution of the equation (1) is set as an initial position, pseudo distances at a plurality of positions around the initial position are calculated, and positions detected based on the pseudo distance are candidates. It is a method of detecting a current position based on a candidate position which is a position and the distance to the initial position is within a predetermined value. And the position detection apparatus 11 in this Embodiment detects a present position by a 2nd method.
図８には、出力決定部２６が出力した出力位置、すなわち、位置検出装置１１の現在位置を地図上にプロットした結果が示されている。なお、図８に示される地図は、図５とほぼ同一の範囲を示す３次元地図である。図８において、白抜きの太い直線５１は、道路上を発明者が位置検出装置１１を所持して移動した実際の経路である。また、複数の四角印５４は、出力決定部２６が出力した位置検出装置１１の現在位置の軌跡である。なお、複数の丸印５２は、第１の方法によって検出した位置の軌跡であって、参考のために示されている。また、前記四角印５４及び丸印５２は、パーティクルフィルタを適用して得られたものである。 The result of having plotted on the map the output position which the output determination part 26 output, ie, the present position of the position detection apparatus 11, is shown by FIG. In addition, the map shown by FIG. 8 is a three-dimensional map which shows the range substantially the same as FIG. In FIG. 8, a white thick straight line 51 is an actual route traveled by the inventor with the position detection device 11 on the road. Further, the plurality of square marks 54 is a locus of the current position of the position detection device 11 output by the output determination unit 26. A plurality of circles 52 are loci of positions detected by the first method and are shown for reference. The square marks 54 and the round marks 52 are obtained by applying a particle filter.
図８から明らかなように、四角印５４で示される軌跡は、丸印５２で示される軌跡と比較して、実際の経路にかなり接近していることが分かる。 As apparent from FIG. 8, it can be seen that the trajectory indicated by the square mark 54 is much closer to the actual path as compared with the locus indicated by the circle symbol 52.
なお、本実施の形態においては、初期位置の周囲に設定した１段目のメッシュの格子点を第１探索点とし、該第１探索点に基づいて算出した第１評価位置と初期位置との空間距離が第１閾値以下となる第１探索点を第１候補位置として求め、該第１候補位置の周囲に設定した２段目のメッシュの格子点を第２探索点とし、該第２探索点に基づいて算出した第２評価位置と初期位置との空間距離が第２閾値以下となる第２探索点を第２候補位置として求め、該第２候補位置に基づいて出力位置を決定する例について説明したが、第２候補位置を求めることなく、第１候補位置に基づいて出力位置を決定することもできる。換言すると、メッシュを設定し、該メッシュの格子点を探索点とし、該探索点のうちから選択した候補位置を求める工程は、必ずしも、２回繰り返して行われる必要はなく、１回のみであってもよいし、また、必要があれば、３回以上繰り返して行われてもよい。つまり、メッシュを設定し、該メッシュの格子点を探索点とし、該探索点のうちから選択した候補位置を求める工程は、１回であってもよいし、複数回繰り返して行われてもよい。 In the present embodiment, the grid points of the first stage mesh set around the initial position are set as the first search point, and the first evaluation position calculated based on the first search point and the initial position A first search point for which the spatial distance is equal to or less than a first threshold is determined as a first candidate position, and a grid point of a second-stage mesh set around the first candidate position is set as a second search point. Example of determining a second search position where the spatial distance between the second evaluation position calculated based on the points and the initial position is equal to or less than a second threshold as a second candidate position, and determining an output position based on the second candidate position However, the output position can also be determined based on the first candidate position without determining the second candidate position. In other words, the step of setting the mesh, setting the grid point of the mesh as the search point, and finding the candidate position selected from the search points does not necessarily need to be repeated twice, but only once. It may be performed three or more times if necessary. That is, the step of setting a mesh, setting the grid point of the mesh as a search point, and finding a candidate position selected from among the search points may be performed once or may be repeated several times. .
また、パーティクルフィルタの適用は、適宜省略することもできる。さらに、パーティクルフィルタ以外のフィルタ（例えば、カルマンフィルタ等）を適用することもできる。 Moreover, application of a particle filter can also be omitted suitably. Furthermore, filters other than particle filters (for example, Kalman filter etc.) can also be applied.
このように、本実施の形態において、位置検出装置１１は、測位衛星４１からの衛星信号を受信し、受信した衛星信号に基づき、測位衛星４１までの擬似距離を算出する受信ユニット１２と、受信ユニット１２が算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて初期位置の周辺の複数位置における測位衛星４１までの擬似距離を算出し、算出した擬似距離に基づいて複数位置のうちから候補位置を選択し、初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい候補位置に基づいて現在位置を決定する測位ユニット２１とを有する。 As described above, in the present embodiment, the position detection device 11 receives the satellite signal from the positioning satellite 41 and receives the reception unit 12 that calculates the pseudorange to the positioning satellite 41 based on the received satellite signal, and The initial position is calculated based on the pseudo distance calculated by the unit 12, the pseudo distances to the positioning satellites 41 at a plurality of positions around the initial position are calculated using the three-dimensional map information and the ray tracing method, and the calculated pseudo distance And a positioning unit that selects a candidate position from among the plurality of positions and determines the current position based on the candidate position whose distance to the initial position is small enough to satisfy a predetermined condition.
これにより、構造物、地形等によって測位衛星４１からの衛星信号が複雑な影響を受ける環境下であっても、ＮＬＯＳ反射パスを含むマルチパスの影響を適切に排除して、短時間で、かつ、低コストで安定的に正確な現在位置を決定して出力することができる。 Thereby, even in an environment where the satellite signal from the positioning satellite 41 is complicatedly affected by the structure, topography, etc., the influence of the multipath including the NLOS reflection path is appropriately eliminated in a short time, and Low cost, stable and accurate current position can be determined and output.
さらに、複数位置は、初期位置の周囲に設定されたメッシュの格子点であり、測位ユニット２１は、メッシュを設定し、設定したメッシュの格子点を探索点に設定し、各探索点から各測位衛星４１までの擬似距離であって、３次元地図情報とレイトレーシング法とによって推定したＮＬＯＳ反射パス遅延距離を含む探索点擬似距離を算出し、算出した探索点擬似距離に基づいて評価位置を算出し、算出した評価位置と初期位置との距離が閾値以下である探索点を候補位置として選択する。これにより、受信ユニット１２が算出した擬似距離に基づいて算出した初期位置が概ね正しいとの想定が成立しない場合であっても、初期位置の周囲に設定した探索点のうちから選択し、候補位置に基づいて現在位置を決定することができるので、正確な現在位置を決定して出力することができる。 Furthermore, the plurality of positions are grid points of the mesh set around the initial position, and the positioning unit 21 sets the mesh, sets the grid points of the set mesh as a search point, and measures each position from each search point The pseudo point distance to the satellite 41 is calculated, and the search point pseudo distance including NLOS reflection path delay distance estimated by the three-dimensional map information and the ray tracing method is calculated, and the evaluation position is calculated based on the calculated search point pseudo distance. Then, a search point whose distance between the calculated evaluation position and the initial position is equal to or less than a threshold is selected as a candidate position. As a result, even if the assumption that the initial position calculated based on the pseudo distance calculated by the receiving unit 12 is substantially correct does not hold, the candidate position is selected from among the search points set around the initial position. Since the current position can be determined based on the above, an accurate current position can be determined and output.
さらに、測位ユニット２１は、選択した候補位置の周囲にメッシュを設定し、探索点の設定、探索点擬似距離の算出、評価位置の算出、及び、候補位置の選択を繰り返す。このように、メッシュを設定し、メッシュの格子点を探索点とし、探索点のうちから候補位置を選択する工程を複数回繰り返すので、より適切な候補位置を選択することができ、より正確な現在位置を決定して出力することができる。 Furthermore, the positioning unit 21 sets a mesh around the selected candidate position, and repeats setting of a search point, calculation of a search point pseudo distance, calculation of an evaluation position, and selection of a candidate position. In this manner, the process of setting the mesh, setting the mesh point of the mesh as the search point, and selecting the candidate position from the search points is repeated a plurality of times, so that a more appropriate candidate position can be selected. The current position can be determined and output.
さらに、測位ユニット２１は、選択した候補位置の数が所定数未満である場合、初期位置との距離が最小の候補位置を現在位置に決定し、選択した候補位置の数が所定数以上である場合、初期位置との距離が閾値以下の候補位置を再度選択し、再度選択した候補位置に対して初期位置との距離の逆数で重みを付けた平均値を算出して現在位置を決定する。これにより、正確に現在位置を決定することができる。 Furthermore, when the number of selected candidate positions is less than a predetermined number, the positioning unit 21 determines the candidate position having the shortest distance to the initial position as the current position, and the number of selected candidate positions is equal to or more than the predetermined number. In this case, a candidate position at which the distance from the initial position is less than or equal to the threshold is selected again, and the current position is determined by calculating an average value weighted by the reciprocal of the distance to the initial position. This makes it possible to accurately determine the current position.
さらに、測位ユニット２１は、決定した現在位置にパーティクルフィルタを適用して得られた結果を出力する。これにより、スムーズな現在位置の軌跡を得ることができる。 Furthermore, the positioning unit 21 outputs the result obtained by applying the particle filter to the determined current position. This makes it possible to obtain a smooth locus of the current position.
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.
図９は本発明の第２の実施の形態における第２の方法による探索点を示す図、図１０は本発明の第２の実施の形態における第２の方法によってパーティクルフィルタを適用した際のパーティクルの分布の例を示す図である。なお、図９において、（ａ）〜（ｃ）は、探索点及び評価位置を設定する工程を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a search point according to the second method in the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a particle when the particle filter is applied according to the second method in the second embodiment of the present invention It is a figure which shows the example of distribution of. In addition, in FIG. 9, (a)-(c) is a figure which shows the process of setting a search point and an evaluation position.
本実施の形態において、マルチパスの影響を考慮して現在位置を検出する第２の方法は、前記式（１）の解を求めて検出した位置を初期位置とし、該初期位置の周辺の複数位置における擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて検出した位置を候補位置とし、前記初期位置との距離が所定値以内の候補位置に基づいて現在位置を検出する方法である点において、前記第１の実施の形態と同様であるが、初期位置の周辺の複数位置が、前記第１の実施の形態においては、設定されたメッシュの格子点であるのに対し、ランダムに設定した位置である点で相違する。 In the present embodiment, the second method of detecting the current position in consideration of the influence of multipath is a plurality of positions around the initial position, where the position detected by finding the solution of the equation (1) is an initial position. The pseudo distance at the position is calculated, the position detected based on the pseudo distance is set as a candidate position, and the current position is detected based on the candidate position within a predetermined distance from the initial position. Similar to the first embodiment, a plurality of positions around the initial position are lattice points of the set mesh in the first embodiment, but at randomly set positions. It differs in some respects.
なお、位置検出装置１１の構成及びマルチパスの影響を考慮して現在位置を検出する第１の方法については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The first method of detecting the current position in consideration of the configuration of the position detection device 11 and the influence of multipath is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
なお、その他の点の動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The operation of the other points is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st and 2nd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first and second embodiments will be omitted.
図１１は本発明の第３の実施の形態におけるコリレータが出力する相関波の例を示す図、図１２は本発明の第３の実施の形態における逆相マルチパスである可能性を考慮して検出された現在位置の軌跡を示す図である。なお、図１２において、（ａ）は受信電力が閾値以下でＬＯＳの場合に擬似距離を算出しないときの結果を示す図、（ｂ）は受信電力が閾値以下でＬＯＳの場合に逆相マルチパスである可能性を考慮したときの結果を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the correlation wave output by the correlator in the third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is considered in consideration of the possibility of the antiphase multipath in the third embodiment of the present invention It is a figure which shows the locus | trajectory of the detected present position. In FIG. 12, (a) shows the result when the received power is less than the threshold and LOS is not calculated, and (b) shows the opposite phase multipath when the received power is less than the threshold and LOS. It is a figure which shows the result when the possibility of being is considered.
前記第１及び第２の実施の形態においては、受信電力の強度から推定される測位衛星４１の可視状況との整合性を考慮し、受信電力の強度が弱い場合には測位衛星４１がＬＯＳであり得ないとの前提に基づいて、ある探索点において、受信電力が所定の閾値以下の測位衛星４１がＬＯＳであると認識された場合には、当該探索点から当該測位衛星４１までの擬似距離を算出しないようになっている。 In the first and second embodiments, in consideration of the consistency with the visible state of the positioning satellite 41 estimated from the strength of the received power, the positioning satellite 41 is LOS when the strength of the received power is weak. If a positioning satellite 41 whose received power is less than a predetermined threshold value is recognized as LOS at a certain search point based on the premise that it is impossible, the pseudo distance from the search point to the positioning satellite 41 Is not calculated.
しかしながら、受信電力の強度が弱い場合、測位衛星４１がＮＬＯＳであることの他に、いわゆる逆相マルチパスである可能性が存在する。そこで、本実施の形態においては、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、探索点からの視野内にある測位衛星４１がＬＯＳであり、かつ、前記探索点で観測された擬似距離と３次元地図情報及びレイトレーシング法に基づいて推定される擬似距離とが近い場合には、逆相マルチパスである可能性を考慮する。つまり、受信電力の強度が弱くても、測位衛星４１がＬＯＳである、と判定され得る。観測された擬似距離が推定される擬似距離よりも短い場合には、その可能性が更に高くなる。 However, when the intensity of the received power is weak, there is a possibility that the positioning satellite 41 may be so-called reverse-phase multipath in addition to being NLOS. Therefore, in the present embodiment, using the 3D map information and the ray tracing method, the positioning satellite 41 within the field of view from the search point is LOS, and the pseudo distance and 3D observed at the search point are used. If the map information and the pseudo distance estimated based on the ray tracing method are close, the possibility of the reverse phase multipath is considered. That is, even if the intensity of the received power is weak, it can be determined that the positioning satellite 41 is LOS. If the observed pseudorange is shorter than the estimated pseudorange, then the probability is even higher.
なお、測位衛星４１がＬＯＳである場合でも、受信ユニット１２は、マルチパスの影響を受け、直接パスを伝播した電波の他に反射パスを伝播した電波を受信し得る。そして、逆相マルチパスとは、測位衛星４１から直接パスを伝播して受信ユニット１２によって受信された電波の位相と、反射パスを伝播して受信ユニット１２によって受信された電波の位相とがほぼ１８０度ずれてしまう、すなわち、ほぼ逆相になってしまうマルチパスを意味する。前記受信ユニット１２等のＧＰＳ受信器は、通常、コリレータ（相関器）を備え、微弱電波信号の相関波の波形から真のピークを検出するようになっている。そのため、直接パスを伝播して受信された電波の位相と、反射パスを伝播して受信された電波の位相とがほぼ逆相になると、互いに打ち消し合うので、ピークが低くなり、受信電力の強度が弱くなる。 Even when the positioning satellite 41 is LOS, the receiving unit 12 can receive the radio wave propagated through the reflection path in addition to the radio wave propagated directly through the path under the influence of the multipath. The reverse phase multipath means that the phase of the radio wave directly propagated from the positioning satellite 41 and received by the receiving unit 12 and the phase of the radio wave propagated by the reflected path and received by the receiving unit 12 are approximately the same. It means a multipath that is shifted 180 degrees, that is, almost in reverse phase. The GPS receiver such as the receiving unit 12 is usually provided with a correlator to detect a true peak from the waveform of the correlation wave of the weak radio signal. Therefore, when the phase of the radio wave received by propagating the direct path and the phase of the radio wave received by propagating the reflected path become almost reverse phase, they cancel each other, and the peak becomes low, and the strength of the received power Becomes weak.
したがって、受信電力の強度が弱い場合、前記受信ユニット１２が備える図示されないコリレータが出力する相関波の波形の左右対称性を評価することによって、測位衛星４１がＮＬＯＳであるか、逆相マルチパスであるかを識別することができる。対称性が低ければＮＬＯＳであり、対称性が高ければ逆相マルチパスである、と考えられる。 Therefore, if the strength of the received power is weak, the positioning satellite 41 may be NLOS or reverse phase multipath by evaluating the left-right symmetry of the waveform of the correlation wave output by the not-shown correlator included in the receiving unit 12 It can be identified. It is considered that if the symmetry is low, it is NLOS, and if the symmetry is high, it is antiphase multipath.
なお、マルチパスの影響によって、図１１に示されるように、ＧＰＳ受信器のコリレータが出力する相関波の波形のピークが左右どちらかにずれることは、既に確認されている（例えば、非特許文献２参照。）。図１１において、縦軸は相関値（無次元）を表し、横軸は時間（ｃｈｉｐ：チップ）を表している。なお、１〔ｃｈｉｐ〕は、約３００〔ｍ〕の遅延距離に相当する。
また、探索点の移動軌跡、すなわち、トラッキングと受信電力の強度の時系列データとを併せた判定によって、ＮＬＯＳと考えるよりも逆相マルチパスであると考える方が自然である場合には、例えば、現在までの探索点の位置から推定して、急にＮＬＯＳに変わるはずがないと考えられる場合には、逆相マルチパスであると判定する。 In addition, if it is more natural to consider that it is anti-phase multipath than it is considered as NLOS, by the movement track of the search point, that is, by judgment combining tracking and time series data of strength of received power, for example If it is estimated that the position of the search point up to the present can not be suddenly changed to NLOS, then it is determined to be anti-phase multipath.
そこで、本実施の形態においては、測位衛星４１からの受信電力の強度が弱い場合、測位ユニット２１は、受信ユニット１２が備えるコリレータが出力する相関波の波形に基づき、測位衛星４１からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定する。そして、測位ユニット２１は、相関波の波形の左右対称性が高いときは、測位衛星４１からの電波伝播がＬＯＳであって逆相マルチパスであると判定する。 Therefore, in the present embodiment, when the intensity of the received power from positioning satellite 41 is weak, positioning unit 21 propagates the radio wave from positioning satellite 41 based on the waveform of the correlation wave output by the correlator included in receiving unit 12. Determines whether LOS is LOS or NLOS. Then, when the left-right symmetry of the waveform of the correlation wave is high, the positioning unit 21 determines that the radio wave propagation from the positioning satellite 41 is LOS and is anti-phase multipath.
図１２には、出力決定部２６が出力した出力位置、すなわち、位置検出装置１１の現在位置を地図上にプロットした結果が示されている。図１２（ａ）は、前記第１及び第２の実施の形態のように、受信電力が所定の閾値以下の測位衛星４１がＬＯＳであると認識された探索点を棄却した、すなわち、候補位置として選択せずに、出力位置を算出した場合の結果である。図１２（ｂ）は、受信電力が所定の閾値以下の測位衛星４１がＬＯＳであると認識された探索点も、逆相マルチパスである可能性を考慮し、棄却することなく候補位置として選択し、出力位置を算出した場合の結果である。なお、図１２に示される地図は、図５の中心付近の交差点及びその周辺を示す３次元地図である。 The result of having plotted on the map the output position which the output determination part 26 output, ie, the present position of the position detection apparatus 11, is shown by FIG. FIG. 12A shows that, as in the first and second embodiments, the positioning satellite 41 having received power lower than a predetermined threshold rejected the search point recognized as LOS, that is, the candidate position It is a result at the time of calculating an output position, without selecting as. In FIG. 12B, the search point at which the positioning satellite 41 whose received power is less than or equal to the predetermined threshold is recognized as LOS is also selected as a candidate position without rejection in consideration of the possibility of the reverse phase multipath. And the result when the output position is calculated. In addition, the map shown by FIG. 12 is a three-dimensional map which shows the intersection of center vicinity of FIG. 5, and its periphery.
図１２において、複数の四角印５８は、道路上を発明者が位置検出装置１１（ＧＰＳ受信器）を所持して移動した実際の移動軌跡である。また、複数の丸印５９は、出力決定部２６が出力した位置検出装置１１の現在位置の軌跡である。 In FIG. 12, a plurality of square marks 58 are actual movement trajectories of the inventor moving on the road with the position detection device 11 (GPS receiver). A plurality of circles 59 is a locus of the current position of the position detection device 11 output by the output determination unit 26.
図１２（ａ）では出力位置として算出することができなかったいくつかの地点が、図１２（ｂ）では算出されていることが分かる。また、数字の上でも、図１２（ａ）の結果では、探索の成功率が７０〔％〕程度であるのに対し、図１２（ｂ）の結果では、探索の成功率が９０〔％〕以上にまで上昇した。 It can be seen that some points which could not be calculated as the output position in FIG. 12 (a) are calculated in FIG. 12 (b). Moreover, although the success rate of the search is about 70% in the result of FIG. 12A, the success rate of the search is 90% in the result of FIG. It rose to above.
なお、位置検出装置１１の構成及びその他の点の動作については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The configuration of the position detection device 11 and the operation of the other points are the same as those of the first and second embodiments, so the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st-3rd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first to third embodiments is also omitted.
図１３−１は本発明の第４の実施の形態における反射波とコリレータが出力する相関波との関係を示す図、図１３−２は本発明の第４の実施の形態における遅延距離とマルチパス誤差との関係を示す図、図１４は本発明の第４の実施の形態におけるマルチパス誤差を補正して検出された現在位置を示す図である。なお、図１３−１において、（ａ）は反射波が同相である場合を示す図、（ｂ）は反射波が逆相である場合を示す図であり、図１３−２において、（ａ）は通常のコリレータの場合を示す図、（ｂ）は複数種類のコリレータを比較した場合を示す図である。 FIG. 13-1 is a diagram showing the relationship between the reflected wave and the correlation wave output by the correlator in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13-2 is the delay distance and the multi in the fourth embodiment of the present invention FIG. 14 is a diagram showing the relationship with the path error, and FIG. 14 is a diagram showing the current position detected by correcting the multipath error in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13A, (a) shows the case where the reflected waves are in phase, and (b) shows the case where the reflected waves are in antiphase, and in FIG. 13-2, (a) These are figures which show the case of a normal correlator, (b) is a figure which shows the case where several types of correlators are compared.
前記第１及び第２の実施の形態においては、受信電力の強度から推定される測位衛星４１の可視状況との整合性を考慮し、受信電力の強度が強い場合には測位衛星４１がＮＬＯＳであり得ないからＬＯＳであるとの前提に基づいて、反射パスを考慮することなく、当該探索点から当該測位衛星４１までの擬似距離を算出するようになっている。 In the first and second embodiments, in consideration of the consistency with the visible state of the positioning satellite 41 estimated from the strength of the received power, the positioning satellite 41 is NLOS when the strength of the received power is strong. Based on the premise that the LOS is impossible, the pseudo distance from the search point to the positioning satellite 41 is calculated without considering the reflection path.
しかしながら、測位衛星４１がＬＯＳである場合でも、受信ユニット１２は、マルチパスの影響を受け、直接パスを伝播した電波の他に反射パスを伝播した電波を受信し得る。そこで、本実施の形態においては、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、測位衛星４１からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＬＯＳである場合には直接パス及び反射パスの両方を含むマルチパスであるか否かを判定し、マルチパスであるときには受信ユニット１２が算出した擬似距離を反射パスの遅延を考慮して補正し、補正した擬似距離に基づいて現在位置を決定する。つまり、測位衛星４１からの受信電力の強度が強い場合、測位ユニット２１は、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて測位衛星４１がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＬＯＳであってマルチパスであるときは、遅延を考慮して擬似距離を補正し、補正した擬似距離に基づいて現在位置を決定する。 However, even when the positioning satellite 41 is LOS, the receiving unit 12 can receive radio waves propagated through the reflection path in addition to radio waves propagated directly through the path due to the influence of multipath. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether radio wave propagation from the positioning satellite 41 is LOS or NLOS by using three-dimensional map information and ray tracing method, and in the case of LOS, direct paths and reflections are determined. It is determined whether or not it is a multipath including both of the paths, and if it is a multipath, the pseudo distance calculated by the receiving unit 12 is corrected in consideration of the delay of the reflection path, and the current position based on the corrected pseudo distance Decide. That is, when the strength of the received power from the positioning satellite 41 is strong, the positioning unit 21 determines whether the positioning satellite 41 is LOS or NLOS using three-dimensional map information and a ray tracing method, and is LOS. In the case of multi-pass, the pseudo distance is corrected in consideration of the delay, and the current position is determined based on the corrected pseudo distance.
なお、測位衛星４１がＮＬＯＳである場合には、前記第１及び第２の実施の形態の場合と同様に、当該測位衛星４１からの電波を測位計算に使用しない。 When the positioning satellite 41 is NLOS, the radio wave from the positioning satellite 41 is not used for positioning calculation, as in the case of the first and second embodiments.
そして、測位衛星４１がＬＯＳである場合には、当該測位衛星４１からの直接波（直接パスを伝播した電波）のみを受信しているのか、又は、直接波のみならず建物の壁面等で反射された反射波（反射パスを伝播した電波）をも受信しているのか、つまり、マルチパスであるのか、を判定する。 When the positioning satellite 41 is LOS, only direct waves (radio waves propagating the direct path) from the positioning satellite 41 are received or reflected not only by direct waves but also by wall surfaces of a building etc. It is determined whether the reflected wave (radio wave which has propagated the reflected path) is also received, that is, whether it is multipath.
ここで、マルチパスであるか否かを判定するためには、２つの方法がある。 Here, there are two methods to determine whether or not it is multipath.
第１の方法は、３次元地図情報及びレイトレーシング法によって電波伝播の経路、すなわち、パスを判定する方法である。この方法では、測位衛星４１から位置検出装置１１乃至受信ユニット１２までに、直接パス及び反射パスの両方が存在すればマルチパスであると判定し、直接パスのみであればマルチパスでないと判定する。 The first method is a method of determining a path of radio wave propagation, that is, a path by three-dimensional map information and a ray tracing method. In this method, if both the direct path and the reflection path exist from the positioning satellite 41 to the position detection device 11 to the receiving unit 12, it is determined that the path is multipath, and if only the path is direct, it is determined that the path is not multipath. .
また、第２の方法は、コリレータが出力する相関波の波形に基づいて判定する方法である。直接波のみが受信される環境において、相関波の波形は、図１３−１で実線で示されるような形状となる。しかし、破線で示されるような反射波も同時に受信すると、出力される相関波の波形は、一点鎖線で示されるように歪（ゆが）んだものとなる。したがって、相関波の波形に基づいて、直接パス及び反射パスの両方を含むマルチパスであるか否かを判定することができる。なお、反射波の直接波に対する位相によって相関波の波形が変化する。すなわち、同相であれば、図１３−１（ａ）に示されるように、右側が膨らみ、逆相であれば、図１３−１（ｂ）に示されるように、右側が凹む。 The second method is a method of determining based on the waveform of the correlation wave output from the correlator. In an environment where only the direct wave is received, the waveform of the correlation wave has a shape as shown by a solid line in FIG. 13-1. However, when the reflected wave as shown by the broken line is also received simultaneously, the waveform of the output correlation wave becomes distorted as shown by the alternate long and short dash line. Therefore, based on the waveform of the correlation wave, it can be determined whether or not it is multipath including both the direct path and the reflection path. In addition, the waveform of a correlation wave changes with the phases with respect to the direct wave of a reflected wave. That is, if the phase is the same, the right side bulges as shown in FIG. 13-1 (a), and if the phase is the opposite phase, the right side dents as shown in FIG. 13-1 (b).
本発明の発明者は、第１の方法を採用して実験を行った。第１の方法では、３次元地図情報及びレイトレーシング法によって反射パスの存在が判定されると、該反射パスの直接パスに対する遅延距離を求めることができる。なお、反射波の直接波に対する位相の判定は、受信電力の強度を参考にして行うことができる。すなわち、受信電力の強度が強ければ同相であり、弱ければ逆相であると判定することができる。また、受信ユニット１２が相関波を出力可能である場合には、該相関波の波形に基づいて、反射波の直接波に対する位相を判定することができる。 The inventor of the present invention conducted experiments using the first method. In the first method, when the existence of a reflection path is determined by the three-dimensional map information and the ray tracing method, the delay distance to the direct path of the reflection path can be determined. The determination of the phase of the reflected wave with respect to the direct wave can be performed with reference to the intensity of the received power. That is, it can be determined that the received power is in phase if the intensity is strong and opposite in phase if it is weak. If the receiving unit 12 can output a correlation wave, the phase of the reflected wave with respect to the direct wave can be determined based on the waveform of the correlation wave.
なお、前記遅延の考慮の方法は、次の（７）及び（８）の２通りである。
（７）平均化された（経験値による）モデルを仮定し、検波（測距）の誤差を見積もる。
（８）ビル等の構造物の表面の素材（反射率）を考慮した反射波を実際に波形に重ねて、検波（測距）の誤差を見積もる。
The following two methods (7) and (8) are considered for the above delay.
(7) Assuming an averaged (by empirical value) model, estimate the error of detection (ranging).
(8) The reflected wave considering the material (reflectance) of the surface of the structure such as a building is actually superimposed on the waveform to estimate the error of detection (ranging).
反射パスの直接パスに対する遅延距離に応じた擬似距離に含まれるマルチパス誤差の大きさは、コリレータの種類、反射波の強度、位相、遅延距離によって決まる。この理論値がどのようになるかは、図１３−２に示されている。 The magnitude of the multipath error included in the pseudo distance according to the delay distance to the direct path of the reflection path is determined by the type of correlator, the intensity, the phase, and the delay distance of the reflected wave. What this theoretical value will be like is shown in FIG. 13-2.
図１３−２に示されるように、コリレータの仕様に基づいて理論的に求めた遅延距離とマルチパス誤差との関係が確認されている（例えば、非特許文献３参照。）。図１３−２において、（ａ）は通常のコリレータの場合を示し、（ｂ）は複数種類のコリレータを比較した場合を示している。なお、図１３−２は、マルチパス反射波の振幅は直接波（直接パスを伝播した電波）の振幅の半分である、と仮定して算出されている。実際には、マルチパス反射波の振幅や遅延距離は、時々刻々に変化するので、マルチパス誤差は、図１３−２に示される最大値の範囲内で生じることになる。
これに基づいて、本発明の発明者が実験に使用した位置検出装置１１（ＧＰＳ受信器）におけるマルチパス誤差のモデルを考える。最近のＧＰＳ受信器が備えるコリレータは、いわゆるナローコリレータ（Ｎａｒｒｏｗ Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）である場合が多いので、ここでは、ナローコリレータを想定し、図１３−２（ｂ）に基づき、簡単な見積もりとして、遅延距離ｄに対するマルチパス誤差εは、次の式（１６）又は（１７）で表されるものとする。
ε＝（α／３０）ｄ （ｄ＜３０の場合） ・・・式（１６）
ε＝α （ｄ≧３０の場合） ・・・式（１７）
ここで、αは、経験的に、６〔ｍ〕であるものとする。
Based on this, a model of multipath error in the position detection device 11 (GPS receiver) used by the inventor of the present invention for experiments will be considered. Since a correlator provided in a recent GPS receiver is often a so-called Narrow Correlator, here, assuming a narrow Correlator, a delay distance is calculated as a simple estimate based on FIG. 13-2 (b). The multipath error ε for d is assumed to be expressed by the following equation (16) or (17).
ε = (α / 30) d (d <30) equation (16)
ε = α (in the case of d ≧ 30) formula (17)
Here, it is assumed that α is 6 [m] empirically.
そして、測位ユニット２１は、遅延距離ｄに応じたマルチパス誤差εを算出し、該マルチパス誤差εによって擬似距離を補正する。 Then, the positioning unit 21 calculates a multipath error ε according to the delay distance d, and corrects the pseudo distance by the multipath error ε.
図１４には、発明者等が位置検出装置１１を携帯しながら２０秒間静止した状態で測位した結果、すなわち、位置検出装置１１で現在位置を検出した第１の実験の結果が示されている。 FIG. 14 shows the results of the first experiment in which the present inventors detected the current position by the position detection device 11, that is, the results of the position measurement in a stationary state for 20 seconds while carrying the position detection device 11. .
具体的には、前記第１及び第２の実施の形態で説明したような初期位置の周辺に複数位置（探索点）を設定して該複数位置における擬似距離を算出する方法を採用することなく、加重最小２乗法（重み付き最小２乗法）を用いて、前記式（１）の解を求めた結果である。なお、図１４に示される地図は、図１２に示される交差点及びその周辺を拡大して示す３次元地図である。 Specifically, without adopting a method of setting a plurality of positions (searching points) around the initial position as described in the first and second embodiments and calculating a pseudo distance at the plurality of positions. The weighted solution of the equation (1) is obtained using the weighted least squares method (weighted least squares method). In addition, the map shown by FIG. 14 is a three-dimensional map which expands and shows the intersection shown by FIG. 12, and its periphery.
図１４において、四角印は、交差点の北西の角に位置する位置検出装置１１の真の現在位置を示している。三角印６１は、観測された擬似距離、すなわち、受信ユニット１２が出力した擬似距離をそのまま使用して測位計算を行った結果である。また、丸印６２は、そこから、前記モデルによるマルチパス誤差εを算出し、該マルチパス誤差εにより補正した擬似距離によって測位計算を行った結果である。２０秒間の結果であるため、三角印６１及び丸印６２ともに、測位計算を行った結果が複数存在する。三角印６１よりも丸印６２の方が真の現在位置に近いことが分かる。 In FIG. 14, a square mark indicates the true current position of the position detection device 11 located at the northwest corner of the intersection. The triangle mark 61 is the result of performing positioning calculation using the observed pseudo-range, that is, the pseudo-range output from the receiving unit 12 as it is. Further, a circle 62 is a result of calculating a multipath error ε according to the model from there, and performing a positioning calculation using a pseudo distance corrected by the multipath error ε. Since the result is 20 seconds, there are a plurality of results of the positioning calculation for both the triangular mark 61 and the round mark 62. It can be seen that the circle 62 is closer to the true current position than the triangle 61.
このように、受信ユニット１２が出力した擬似距離には、マルチパス誤差が含まれており、測位した２０秒間の平均誤差は、１３．７〔ｍ〕であった。ここからマルチパス誤差を補正した結果、２０秒間の平均誤差を６．８〔ｍ〕まで低減することができた。 As described above, the pseudo-distance output from the receiving unit 12 includes a multipath error, and the average error for 20 seconds after positioning is 13.7 m. As a result of correcting the multi-pass error from here, the average error for 20 seconds could be reduced to 6.8 [m].
次に、本実施の形態における第２の実験の結果について説明する。該第２の実験では、前記式（１）の解を求めて検出した位置を初期位置とし、該初期位置の周辺にランダムに設定した複数の探索点における擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて候補位置を選択し、前記初期位置との距離、及び、前回の位置からの移動距離という指標を用いて評価を行い尤度を定め、該尤度に基づいて加重平均を取ることによって現在位置を推定した点において、前記第２の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、前記式（１６）又は（１７）で表されるようなマルチパス誤差εを考慮する点で相違する。 Next, the result of the second experiment in the present embodiment will be described. In the second experiment, a position detected by finding the solution of the equation (1) is set as an initial position, and pseudo distances at a plurality of search points randomly set around the initial position are calculated. Based on the candidate position is selected based on the distance to the initial position, and the index of moving distance from the previous position to evaluate and determine the likelihood, based on the likelihood to take a weighted average It is the same as the second embodiment in that the position is estimated, but in the present embodiment, the multipath error ε as represented by the equation (16) or (17) is taken into consideration. It is different.
図１５は本発明の第４の実施の形態における真の現在位置におけるレイトレーシングの第１の例を示す図、図１６は本発明の第４の実施の形態における候補位置の第１の例を示す図、図１７は本発明の第４の実施の形態における真の現在位置におけるレイトレーシングの第２の例を示す図、図１８は本発明の第４の実施の形態における候補位置の第２の例を示す図である。なお、図１６及び１８において、（ａ）はマルチパス誤差εを考慮しない場合を示す図、（ｂ）はマルチパス誤差εを考慮する場合を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a first example of ray tracing at a true current position in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a first example of candidate positions in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 shows a second example of ray tracing at a true current position according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 18 shows a second example of candidate positions according to the fourth embodiment of the present invention. Is a diagram illustrating an example of FIGS. 16 and 18 are diagrams showing a case where the multipath error ε is not taken into consideration, and a diagram showing a case where the multipath error ε is taken into consideration.
図１５には、第１の現在位置における測位衛星４１からの電波伝播が示されている。なお、図１５に示される地図は、図１４と同一の交差点及びその周辺を示す３次元地図であって、四角印は、交差点の北東の角に位置する位置検出装置１１の真の現在位置を示している。線４５は、位置検出装置１１の現在位置からの視野内にある測位衛星４１からの電波伝播である直接パスを示し、線４６は、構造物の表面で反射した前記測位衛星４１からの電波伝播である反射パスを示している。図１５では、直接パスを示す線４５が４本であり、反射パスを示す線４６も４本であるから、４つのすべての測位衛星４１からの電波がマルチパスとなっていることが分かる。 FIG. 15 shows radio wave propagation from the positioning satellite 41 at the first current position. The map shown in FIG. 15 is a three-dimensional map showing the same intersection as FIG. 14 and the periphery thereof, and the square marks indicate the true current position of the position detection device 11 located at the northeast corner of the intersection. It shows. A line 45 indicates a direct path which is a radio wave propagation from the positioning satellite 41 within the field of view from the current position of the position detection device 11, and a line 46 is a radio wave propagation from the positioning satellite 41 reflected on the surface of the structure. Is a reflection path. In FIG. 15, there are four lines 45 indicating direct paths and four lines 46 indicating reflection paths, so it can be seen that radio waves from all four positioning satellites 41 are multipath.
マルチパス誤差εを考慮しない場合、正解座標、すなわち、真の現在位置において観測された擬似距離と３次元地図情報及びレイトレーシング法に基づいて推定される擬似距離との差の平均は、２．１〔ｍ〕となり、候補位置の分布は、図１６（ａ）に示されるようになった。図１６（ａ）及び（ｂ）において、小さな複数の丸印６５は尤度の低い候補位置、やや大きな複数の丸印６４は尤度の高い候補位置、最も大きな単一の丸印６３はすべての候補位置の加重平均、すなわち、推定結果である。該推定結果の誤差は、３．３〔ｍ〕であった。 If the multipath error ε is not considered, the mean of the difference between the correct coordinates, that is, the difference between the pseudo distance observed at the true current position and the pseudo distance estimated based on the three-dimensional map information and the ray tracing method is The distribution of candidate positions is as shown in FIG. 16 (a). In FIGS. 16A and 16B, a plurality of small circles 65 are candidate positions with low likelihood, a plurality of circles 64 with high likelihood are candidate positions with high likelihood, and the single largest circle 63 is all The weighted average of the candidate positions of The error of the estimation result was 3.3 [m].
これに対し、マルチパス誤差εを考慮する場合、真の現在位置において観測された擬似距離と３次元地図情報及びレイトレーシング法に基づいて推定される擬似距離との差の平均は、０．５〔ｍ〕となり、候補位置の分布は、図１６（ｂ）に示されるようになった。そして、推定結果の誤差は、０．５〔ｍ〕であった。マルチパス誤差εを考慮しない場合と比較して、推定結果の誤差が大きく低減された。 On the other hand, when considering the multipath error ε, the average of the difference between the pseudorange observed at the true current position and the pseudorange estimated based on the three-dimensional map information and the ray tracing method is 0.5. The distribution of candidate positions is as shown in FIG. 16 (b). And the error of the estimation result was 0.5 [m]. The error of the estimation result is greatly reduced compared to the case where the multipath error ε is not considered.
また、図１７には、第２の現在位置における測位衛星４１からの電波伝播が示されている。なお、図１７に示される地図は、図１４及び１５と同一の交差点及びその周辺を示す３次元地図であって、四角印は、交差点の北西の角に位置する位置検出装置１１の真の現在位置を示している。図１５と同様に、線４５は、位置検出装置１１の現在位置からの視野内にある測位衛星４１からの電波伝播である直接パスを示し、線４６は、構造物の表面で反射した前記測位衛星４１からの電波伝播である反射パスを示している。図１７では、直接パスを示す線４５が４本であり、反射パスを示す線４６が３本であるから、４つのうちの３つの測位衛星４１からの電波がマルチパスとなっていることが分かる。 Further, FIG. 17 shows radio wave propagation from the positioning satellite 41 at the second current position. The map shown in FIG. 17 is a three-dimensional map showing the same intersection as in FIGS. 14 and 15 and the periphery thereof, and the square marks indicate the true present of the position detection device 11 located in the northwest corner of the intersection. It shows the position. Similar to FIG. 15, the line 45 indicates a direct path which is radio wave propagation from the positioning satellite 41 within the field of view from the current position of the position detection device 11, and the line 46 indicates the position reflected on the surface of the structure The reflection path which is radio wave propagation from the satellite 41 is shown. In FIG. 17, there are four lines 45 indicating direct paths and three lines 46 indicating reflected paths, so that radio waves from three of the four positioning satellites 41 are multipath. I understand.
マルチパス誤差εを考慮しない場合、真の現在位置において観測された擬似距離と３次元地図情報及びレイトレーシング法に基づいて推定される擬似距離との差の平均は、１．９〔ｍ〕となり、候補位置の分布は、図１８（ａ）に示されるようになった。そして、推定結果の誤差は、１２．９〔ｍ〕であった。 When the multipath error ε is not considered, the average of the difference between the pseudo distance observed at the true current position and the pseudo distance estimated based on the three-dimensional map information and the ray tracing method is 1.9 [m]. The distribution of candidate positions is as shown in FIG. 18 (a). And the error of the estimation result was 12.9 [m].
これに対し、マルチパス誤差εを考慮する場合、真の現在位置において観測された擬似距離と３次元地図情報及びレイトレーシング法に基づいて推定される擬似距離との差の平均は、１．５〔ｍ〕となり、候補位置の分布は、図１８（ｂ）に示されるようになった。そして、推定結果の誤差は、２．３〔ｍ〕であった。マルチパス誤差εを考慮しない場合と比較して、推定結果の誤差が大きく低減された。 On the other hand, when considering the multipath error ε, the average of the difference between the pseudo distance observed at the true current position and the pseudo distance estimated based on the three-dimensional map information and the ray tracing method is 1.5 [M], and the distribution of candidate positions is as shown in FIG. And the error of the estimation result was 2.3 [m]. The error of the estimation result is greatly reduced compared to the case where the multipath error ε is not considered.
なお、位置検出装置１１の構成及びその他の点の動作については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The configuration of the position detection device 11 and the operation of the other points are the same as those of the first and second embodiments, so the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１〜第４の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第４の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. About the thing which has the same structure as the 1st-4th embodiment, the explanation is omitted by giving the same numerals. The description of the same operation and the same effect as those of the first to fourth embodiments is also omitted.
図１９は本発明の第５の実施の形態におけるＮＬＯＳパス及びＬＯＳパスと構造物のエッジとの関係を説明する図である。なお、図において、（ａ）はパスが構造物の外側を通る場合の図、（ｂ）はパスが構造物によって遮られている場合の図である。 FIG. 19 is a diagram for explaining the relationship between the NLOS path and the LOS path and the edge of the structure in the fifth embodiment of the present invention. In the drawings, (a) is a view in the case where the path passes outside the structure, and (b) is a view in the case where the path is interrupted by the structure.
本実施の形態においては、構造物の誤差モデルを考慮して位置推定を行う。そのため、構造物について、該構造物の形状等を計測したデータベースである数値表層モデル等が示す構造物のエッジ（縁）を基準に一定範囲をレイ（Ｒａｙ）乃至パスが通過する場合、ＬＯＳ及びＮＬＯＳの両方を仮定して計算し、尤もらしい方を判別する。 In the present embodiment, position estimation is performed in consideration of the error model of the structure. Therefore, when a ray or a path passes a certain range based on the edge of a structure indicated by a numerical surface layer model or the like, which is a database obtained by measuring the shape of the structure, LOS and a structure. Calculate assuming both NLOS, and determine the more probable one.
具体的には、ＮＬＯＳ反射パス推定部２４は、レイトレーシング法に基づいてマルチパスのエラーを推定する前に、位置検出装置１１の現在位置からの視野内にある測位衛星４１がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかの判定を行う。該判定は、位置検出装置１１の現在位置と各測位衛星４１とを結ぶ線分上に障害物が存在するか否かに基づいて、行われる。この場合、３次元地図情報に含まれる不確かさ（構造物の誤差）を考慮する必要があるので、図１９に示されるような、位置検出装置１１の周囲の構造物のエッジとレイ乃至パスとの最短距離ｄmin を算出する。 Specifically, before the NLOS reflection path estimation unit 24 estimates the multipath error based on the ray tracing method, whether the positioning satellite 41 in the field of view from the current position of the position detection device 11 is LOS? It is determined whether it is NLOS. The determination is performed based on whether or not there is an obstacle on a line segment connecting the current position of the position detection device 11 and each positioning satellite 41. In this case, since it is necessary to take into consideration the uncertainty (error of the structure) contained in the three-dimensional map information, the edges and lays and paths of the structure around the position detection device 11 as shown in FIG. Calculate the shortest distance d min of
そして、最短距離ｄmin の絶対値｜ｄmin ｜が閾値ｄthreshold 以上である場合には、障害物が存在すればＮＬＯＳであり、障害物が存在しなければＬＯＳであると判別する。また、絶対値｜ｄmin ｜が閾値ｄthreshold 未満である場合には、ＮＬＯＳ及びＬＯＳの両方を仮定して計算し、尤もらしい方を選択する。なお、前記閾値ｄthreshold の数値は、３次元地図情報の精度に応じて設定されるが、例えば、１〔ｍ〕である。 If the absolute value | d min | of the shortest distance d min is equal to or greater than the threshold value d threshold , then it is determined that the obstacle is an NLOS if an obstacle exists, and an LOS if an obstacle does not exist. If the absolute value | d min | is less than the threshold d threshold , calculation is performed assuming both NLOS and LOS, and the more probable one is selected. In addition, although the numerical value of the said threshold value d threshold is set according to the precision of three-dimensional map information, it is 1 [m], for example.
なお、尤もらしさの判別は、次の（９）〜（１１）の方法のうちのいずれか１つ、又は、複数個の選択によって行われる。
（９）最小２乗法の残差：位置検出装置１１の現在位置の検出は、加重最小２乗法を用いて、前記式（１）のような擬似距離列の式の解を求めることによって行われるが、その残差をもって尤もらしさの指標とする。具体的には、ＮＬＯＳであるとして、そのマルチパス遅延距離を擬似距離に含めた場合の残差と、ＬＯＳであるとした場合の残差とを比較し、残差の小さい方を選択する。
（１０）信号受信強度：測位衛星４１からの衛星信号のある時点における信号受信強度、すなわち、受信電力がその時点までの受信電力の平均値より非常に大きい場合には、ＬＯＳであるとし、非常に小さい場合にはＮＬＯＳであるとする。
The determination of the likelihood is performed by any one or a plurality of selections from the following methods (9) to (11).
(9) Residual of least squares method: The current position of the position detection device 11 is detected by finding a solution of the equation of the pseudo range like the equation (1) using the weighted least squares method. However, the residual is taken as an index of likelihood. Specifically, assuming that it is NLOS, the residual when the multipath delay distance is included in the pseudo distance is compared with the residual when it is LOS, and the smaller residual is selected.
(10) Signal reception strength: Signal reception strength at a certain point in time of the satellite signal from the positioning satellite 41, that is, LOS is considered to be LOS if the received power is much larger than the average value of received power up to that point If it is small, it is assumed that it is NLOS.
なお、位置検出装置１１の構成及びその他の点の動作については、前記第１〜第４の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The configuration of the position detection device 11 and the operation of the other points are the same as those of the first to fourth embodiments, so the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第１〜第５の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第５の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. About the thing which has the same structure as the 1st-5th embodiment, the explanation is omitted by giving the same numerals. The description of the same operation and the same effect as those of the first to fifth embodiments is also omitted.
図２０は本発明の第６の実施の形態におけるＮＬＯＳである確率の例を示す図である。 FIG. 20 is a diagram showing an example of the probability of being NLOS in the sixth embodiment of the present invention.
本実施の形態においても、前記第５の実施の形態と同様に、構造物の誤差モデルを考慮して位置推定を行う。もっとも、本実施の形態においては、構造物のエッジの存在位置に誤差モデルを仮定し、レイが構造物のエッジ近傍を通る場合、前記第５の実施の形態のように、構造物のエッジとレイとの最短距離ｄmin についての閾値ｄthreshold を設定する代わりに、誤差モデルによってＮＬＯＳ及びＬＯＳの確率を定義する。すなわち、最短距離ｄmin に応じたＮＬＯＳ及びＬＯＳの確率を定義する。そして、該確率を前記第２の実施の形態において説明したパーティクルフィルタのような位置推定モデルに組み入れる。 Also in this embodiment, as in the fifth embodiment, position estimation is performed in consideration of an error model of a structure. However, in the present embodiment, an error model is assumed at the position of the edge of the structure, and when the ray passes near the edge of the structure, as in the fifth embodiment, the edge of the structure and Instead of setting the threshold d threshold for the shortest distance d min to a ray, the error model defines the probability of NLOS and LOS. That is, the probability of NLOS and LOS according to the shortest distance d min is defined. Then, the probability is incorporated into a position estimation model such as the particle filter described in the second embodiment.
具体的には、図１９に示されるように、構造物のエッジから外側に向かう方向を正とした場合、構造物のエッジとレイとの最短距離をｄmin とし、ＮＬＯＳである確率は、図２０に示されるような相補誤差関数の積分値に従うものとする。なお、ＮＬＯＳである確率は、次の式（１８）で定義される。 Specifically, as shown in FIG. 19, assuming that the direction from the edge of the structure to the outside is positive, the shortest distance between the edge of the structure and the ray is d min, and the probability of being NLOS is as shown in FIG. It is assumed that the integral value of the complementary error function as shown in 20 is followed. The probability of being NLOS is defined by the following equation (18).
ここで、Ｎ（ｘ、０、σmap ）は確率変数ｘ、期待値０、分散σmap に従う正規分布である。また、σmap は３次元地図の精度から決定される。図２０には、縦軸にＮＬＯＳである確率Ｐ（ＮＬＯＳ｜ｄmin ）を取り、横軸に最短距離ｄmin を取り、σmap ＝０．２５とした例が示されている。 Here, N (x, 0, σ map ) is a normal distribution according to the random variable x, the expected value 0, and the variance σ map . Also, the σ map is determined from the accuracy of the 3D map. FIG. 20 shows an example in which the probability P (NLOS | d min ) of NLOS is taken on the vertical axis, the shortest distance d min is taken on the horizontal axis, and σ map = 0.25.
本実施の形態においては、この確率をもってＮＬＯＳであるかＬＯＳであるかの判定を行い、擬似距離を求め、候補位置の評価を行う。この際、候補位置の尤もらしさの指標に対して、判定されたＮＬＯＳ又はＬＯＳの尤もらしさとして、この確率を乗じる。つまり、候補位置の尤度に対し、ＬＯＳであると判定された場合にはＬＯＳの確率を乗じ、ＮＬＯＳであると判定された場合にはＮＬＯＳの確率を乗じる。 In this embodiment, it is determined with this probability whether it is NLOS or LOS, a pseudo distance is determined, and candidate positions are evaluated. At this time, the probability of the candidate position is multiplied by this probability as the likelihood of the determined NLOS or LOS. That is, if the likelihood of the candidate position is determined to be LOS, the probability of LOS is multiplied, and if it is determined to be NLOS, the probability of NLOS is multiplied.
例えば、前記第２の実施の形態において説明したパーティクルフィルタにおける尤度関数をα(i) （ｔ）＝Ｌmultipath Ｌtransitionとすると、この尤度関数に測位衛星４１の数だけＰ（ＬＯＳ｜ｄmin ）又はＰ（ＮＬＯＳ｜ｄmin ）を乗じる。その結果、尤度関数は、次の式（１９）のようになる。 For example, assuming that the likelihood function in the particle filter described in the second embodiment is α (i) (t) = L multipath L transition , P (LOS | d is the same as the number of positioning satellites 41 in this likelihood function. min ) or P (NLOS | d min ). As a result, the likelihood function is expressed by the following equation (19).
なお、位置検出装置１１の構成及びその他の点の動作については、前記第１〜第４の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The configuration of the position detection device 11 and the operation of the other points are the same as those of the first to fourth embodiments, so the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第１〜第６の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第６の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st-6th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first to sixth embodiments is also omitted.
図２１は本発明の第７の実施の形態における位置検出システムの構成を示す図である。 FIG. 21 is a diagram showing the configuration of a position detection system according to the seventh embodiment of the present invention.
本実施の形態の位置検出システムにおいて、位置検出装置１１は、図に示されるように、機能部として測位ユニット２１を備えておらず、該測位ユニット２１に代えて、受信ユニット１２の擬似距離算出部１４が算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出する測位計算部２８を備える。一方、情報提供サーバ３１は、位置検出装置１１の位置を算出する位置算出部２２と、該位置算出部２２の算出した位置の周辺に存在する複数の位置を探索する周辺探索部２３と、位置検出装置１１の位置から測位衛星４１までの電波伝播に生じ得るマルチパスに含まれるＮＬＯＳ反射パスの遅延距離を推定するＮＬＯＳ反射パス推定部２４と、前記周辺探索部２３が探索した位置に基づいて候補位置を選択する候補位置選択部２５と、該候補位置選択部２５が選択した候補位置に基づいて位置検出装置１１の現在位置を決定して出力する現在位置決定部としての出力決定部２６と、３次元地図情報を含む地図情報を記憶して格納する地図データベース２７とを含む測位ユニット２１を備える。 In the position detection system of the present embodiment, as shown in the figure, the position detection device 11 does not include the positioning unit 21 as a functional unit, and instead of the positioning unit 21, the pseudo distance calculation of the receiving unit 12 is performed. The positioning calculation unit 28 calculates an initial position based on the pseudo distance calculated by the unit 14. On the other hand, the information providing server 31 calculates a position of the position detection device 11, a position calculation unit 22, a periphery search unit 23 searching for a plurality of positions existing around the position calculated by the position calculation unit 22, Based on the position searched by the NLOS reflection path estimation unit 24 that estimates the delay distance of the NLOS reflection path included in the multipath that may occur in the radio wave propagation from the position of the detection device 11 to the positioning satellite 41 A candidate position selection unit 25 for selecting a candidate position; an output determination unit 26 as a current position determination unit for determining and outputting the current position of the position detection device 11 based on the candidate position selected by the candidate position selection unit 25; , And a positioning unit 21 including a map database 27 storing and storing map information including three-dimensional map information.
そして、位置検出装置１１は、受信ユニット１２が出力した測位衛星４１の位置、擬似距離、信号受信強度等、及び、測位計算部２８が算出した初期位置を含む情報を、通信部１７を介して情報提供サーバ３１に送信する。すると、該情報提供サーバ３１は、位置検出装置１１から受信した情報に基づき、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて初期位置の周囲に複数の候補位置を選択し、選択された候補位置に基づいて現在位置を決定して出力し、出力された現在位置を位置検出装置１１に返信する。 Then, the position detection device 11 receives, via the communication unit 17, information including the position of the positioning satellite 41 output from the receiving unit 12, the pseudo distance, the signal reception strength, etc., and the initial position calculated by the positioning calculation unit 28. It is transmitted to the information providing server 31. Then, the information providing server 31 selects a plurality of candidate positions around the initial position using three-dimensional map information and a ray tracing method based on the information received from the position detection device 11, and sets the selected candidate positions. Based on the current position, the current position is determined and output, and the output current position is returned to the position detection device 11.
このように、本実施の形態の位置検出システムにおいては、機能部としての測位ユニット２１が位置検出装置１１に備えられておらず、情報提供サーバ３１に備えられているので、位置検出装置１１の演算負荷及び記憶負荷を低減することができる。したがって、位置検出装置１１が、例えば、携帯電話機やスマートフォンのように、演算能力及び記憶能力が比較的低く、バッテリー等の電源の容量が比較的小さな装置であっても、正確な現在位置の出力を長時間に亘（わた）って継続することができる。 As described above, in the position detection system according to the present embodiment, the positioning unit 21 as a functional unit is not provided in the position detection apparatus 11 but is provided in the information providing server 31. Computational load and memory load can be reduced. Therefore, even if the position detection device 11 is a device having a relatively low computing power and storage ability and a relatively small capacity of a power source such as a battery, such as a mobile phone or a smartphone, for example, an accurate current position output Can be continued for a long time.
また、情報提供サーバ３１に多数の位置検出装置１１を通信可能に接続することによって、各位置検出装置１１から受信した情報を、いわゆるプローブデータとして、情報提供サーバ３１に蓄積して利用することができる。 Further, by communicably connecting a large number of position detection devices 11 to the information provision server 31, information stored in each information detection server 11 can be stored and used as so-called probe data in the information provision server 31. it can.
なお、本実施の形態においては、測位ユニット２１の機能のすべてを位置検出装置１１から情報提供サーバ３１に移した例について説明したが、測位ユニット２１の機能の一部、例えば、地図データベース２７等、のみを情報提供サーバ３１に移し、残りを位置検出装置１１に残すこともできる。また、情報提供サーバ３１及び位置検出装置１１の両方が測位ユニット２１の機能の全部を備えるようにすることもできる。 In the present embodiment, an example has been described in which all of the functions of the positioning unit 21 are transferred from the position detection device 11 to the information providing server 31. However, a part of the functions of the positioning unit 21, for example, the map database 27 etc. , May be transferred to the information providing server 31, and the rest may be left in the position detection device 11. Further, both of the information providing server 31 and the position detection device 11 may be provided with all of the functions of the positioning unit 21.
さらに、情報提供サーバ３１が算出した現在位置等の情報を位置検出装置１１に返信するか否かは、ケースバイケースで適宜選択することができる。例えば、プローブデータの蓄積が目的である場合には、算出した情報を位置検出装置１１に返信する必要はない。 Furthermore, whether or not the information such as the current position calculated by the information providing server 31 is to be returned to the position detection device 11 can be appropriately selected on a case-by-case basis. For example, when accumulation of probe data is the purpose, it is not necessary to return the calculated information to the position detection device 11.
なお、位置検出装置１１及び情報提供サーバ３１のその他の点の構成及び動作については、前記第１〜第６の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The configurations and operations of the other points of the position detection device 11 and the information providing server 31 are the same as those of the first to sixth embodiments, and thus the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。なお、第１〜第７の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第７の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st-7th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first to seventh embodiments will be omitted.
本実施の形態においては、構造物の建て替え等による構造変化を考慮する。具体的には、図１９に示されるように、パスが構造物のエッジ近傍を通る場合、測位衛星４１からの電波伝播がＮＬＯＳパス（反射パス）であると仮定するよりもＬＯＳパス（直接パス）であると仮定する方が尤もらしいことが、前記第５の実施の形態で説明した（９）〜（１１）の方法で判別された場合には、当該構造物は存在しない、と判定する。つまり、構造物へレイが到達する部分が、前述した構造物の誤差モデルで仮定した構造物の誤差範囲内であれば、構造物の計測誤差が原因であると判定し、前記構造物の誤差範囲外であれば、構造物が存在しないと判定する。 In the present embodiment, structural change due to rebuilding of a structure or the like is considered. More specifically, as shown in FIG. 19, when the path passes near the edge of the structure, the LOS path (direct path) is assumed rather than assuming that the radio wave propagation from the positioning satellite 41 is the NLOS path (reflection path). It is determined that the structure does not exist if it is determined that the method is more likely to assume that the method is (9) to (11) described in the fifth embodiment. . That is, if the portion where the ray reaches the structure is within the error range of the structure assumed in the error model of the structure described above, it is determined that the measurement error of the structure is the cause, and the error of the structure If out of the range, it is determined that the structure does not exist.
本実施の形態においても、前記第５の実施の形態と同様に、最短距離ｄmin の絶対値｜ｄmin ｜が閾値ｄthreshold 以上である場合には、３次元地図情報を照会して、位置検出装置１１の現在位置と各測位衛星４１とを結ぶ線分上に障害物が存在するか否かを判別し、ＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかの判定を行う。ここで、構造物の建て替え等に起因して、３次元地図情報が実際とは大きく異なる場合、当該構造物が存在しないと判定する。該判定は、次の（１２）〜（１６）の方法のうちのいずれか１つ、又は、複数個の選択によって行われる。
（１２）ＮＬＯＳであると仮定するよりも、ＬＯＳであると仮定する方が最小２乗法の残差が小さい場合には、構造物が存在しないと判定する。
（１３）ある方向の単数又は複数の測位衛星４１からのレイについての判定がＮＬＯＳであるにも拘わらず、反射パスが見つからない場合には、構造物が存在しないと判定する。
（１４）ある方向の単数又は複数の測位衛星４１からのレイについての判定がＮＬＯＳであるにも拘わらず、それらの受信強度がそれぞれの測位衛星４１の平均受信強度と比較して十分に強い場合には、構造物が存在しないと判定する。
（１５）前記（１２）〜（１４）で説明したケースの１つ又は複数が時間的に連続する場合には、構造物が存在しないと判定する。
（１６）複数の位置検出装置１１によって、前記（１２）〜（１５）で説明したケースが観測される場合には、構造物が存在しないと判定する。
Also in the present embodiment, as in the fifth embodiment, when the absolute value | d min | of the shortest distance d min is equal to or greater than the threshold d threshold , the three-dimensional map information is inquired and the position is determined. It is determined whether an obstacle is present on a line segment connecting the current position of the detection device 11 and each positioning satellite 41, and it is determined whether it is LOS or NLOS. Here, when the three-dimensional map information is largely different from the actual one due to rebuilding of the structure or the like, it is determined that the structure does not exist. The determination is made by any one or more of the following methods (12) to (16).
(12) It is determined that the structure does not exist if the residual of the least squares method is smaller if it is assumed that it is LOS than if it is assumed that it is NLOS.
(13) If the reflection path can not be found even though the determination on the ray from one or more positioning satellites 41 in a certain direction is NLOS, it is determined that no structure exists.
(14) In the case where the reception intensity of one or more positioning satellites 41 in a certain direction is NLOS, but their reception strength is sufficiently strong compared to the average reception strength of the respective positioning satellites 41 Determines that no structure exists.
(15) If one or more of the cases described in (12) to (14) are temporally continuous, it is determined that no structure exists.
(16) If the plurality of position detection devices 11 observe the cases described in the above (12) to (15), it is determined that no structure exists.
なお、構造物が存在しないとの最終的な判定は、複数の位置検出装置１１の判定に基づいて行われることが望ましい。特に、構造物の異なる部位にレイがクロスするようなケースは、構造物が存在しない可能性が高い。そこで、位置検出装置１１は、情報提供サーバ３１と通信を行い、構造物が存在しないと判定した場合、受信ユニット１２が出力した測位衛星４１の位置、擬似距離、信号受信強度等、位置検出装置１１の現在位置等のデータを判定の結果とともに、情報提供サーバ３１に送信することが望ましい。 The final determination that there is no structure is preferably performed based on the determinations of the plurality of position detection devices 11. In particular, in the case where rays cross different parts of a structure, there is a high possibility that the structure does not exist. Therefore, when the position detection device 11 communicates with the information providing server 31 and determines that there is no structure, the position detection device, such as the position of the positioning satellite 41 output by the receiving unit 12, pseudo distance, signal reception intensity, etc. It is desirable to transmit data such as the current position of 11 to the information providing server 31 together with the result of the determination.
これにより、該情報提供サーバ３１は、複数の位置検出装置１１の判定に基づいて構造物が存在しないと最終的に判定を行い、例えば、３次元地図情報における当該構造物の位置に未存在を示すフラグを立てることによって、３次元地図情報の修正を行うことができる。前記フラグの設定は、例えば、１〔ｍ〕立方のメッシュの各セルに対して行ってもよいし、当該構造物全体で行ってもよい。なお、このような３次元地図情報の修正は、位置検出装置１１が情報提供サーバ３１から受信することによって、位置検出装置１１の地図データベース２７に含まれる３次元地図情報に反映させることもできる。 Thereby, the information providing server 31 finally determines that the structure does not exist based on the determinations of the plurality of position detection devices 11, and for example, the information providing server 31 does not exist at the position of the structure in three-dimensional map information. Correction of three-dimensional map information can be performed by setting a flag to indicate. The setting of the flag may be performed, for example, on each cell of a 1 [m] cubic mesh, or may be performed on the entire structure. Such correction of the three-dimensional map information can also be reflected in the three-dimensional map information included in the map database 27 of the position detection device 11 when the position detection device 11 receives the correction from the information providing server 31.
また、多数の位置検出装置１１からデータを収集することによって、３次元地図情報に含まれていない構造物の存在を推定することができる。 Also, by collecting data from a large number of position detection devices 11, the presence of a structure not included in the three-dimensional map information can be estimated.
例えば、空き地に高層ビル等の構造物が新築された場合のように、３次元地図情報では存在しないことになっている構造物が現実に存在する場合、該構造物の陰に入った測位衛星４１に関しては、マルチパス推定等において矛盾が生じるので外れ値となり、測位に利用されない。したがって、測位自体は通常通りに行うことができ、さらに、その座標からＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかの判定に矛盾がある測位衛星４１についてのデータを収集することができる。そして、情報提供サーバ３１は、このようなデータを多数の位置検出装置１１から収集することによって、３次元地図情報に含まれていない構造物の形状を推定することができる。 For example, as in the case where a structure such as a high-rise building is newly built in an open space, when a structure that is not present in the three-dimensional map information actually exists, a positioning satellite that has entered the shadow of the structure As for 41, since a contradiction arises in multipath estimation etc., it becomes an outlier and is not used for positioning. Therefore, the positioning itself can be performed as usual, and furthermore, it is possible to collect data about the positioning satellite 41 which is inconsistent in the determination of whether it is LOS or NLOS from its coordinates. Then, the information providing server 31 can estimate the shape of the structure not included in the three-dimensional map information by collecting such data from the many position detection devices 11.
また、例えば、レイトレーシング法と３次元地図情報とによってＬＯＳである可能性が高い場合であっても、前記第５の実施の形態で説明した（９）〜（１１）の方法によってＮＬＯＳであることが疑われる場合がある。そして、ＮＬＯＳであることが疑われるということは、パス上にパスを遮る構造物（３次元地図情報に含まれていない）が存在する可能性があるということである。この場合、３次元地図情報の立法メッシュ毎に投票を行って構造物の存在分布を決定する。立法メッシュに構造物の存在の投票を行う場合には、隣接する立法メッシュにも投票分布確率分布を設けることによって、ロバストな設計が可能となる。この場合には、構造物の形状が不明であるので、構造物全体として生成することはできない。 In addition, for example, even when LOS is likely to be LOS by the ray tracing method and three-dimensional map information, it is NLOS by the method (9) to (11) described in the fifth embodiment. It may be suspected. And what is suspected to be NLOS means that there may be a structure (not included in the three-dimensional map information) blocking the path on the path. In this case, voting is performed for each cubic mesh of three-dimensional map information to determine the existence distribution of the structure. In the case of voting for the existence of a structure on a legislative mesh, a robust design can be achieved by providing a voting distribution probability distribution also on the adjacent legislative mesh. In this case, since the shape of the structure is unknown, the entire structure can not be generated.
なお、本実施の形態においては、情報提供サーバ３１が、位置検出装置１１と通信を行うことによって、多数の位置検出装置１１からのデータを収集し、構造物の有無について３次元地図情報の修正を行う例について説明したが、多数の位置検出装置１１が相互に通信を行うことによってデータを収集し、構造物の有無について３次元地図情報の修正を行うようにすることもできる。 In the present embodiment, the information providing server 31 communicates with the position detection device 11 to collect data from a large number of position detection devices 11 and correct three-dimensional map information regarding the presence or absence of a structure. In the example described above, many position detection devices 11 communicate with each other to collect data, and it is also possible to correct three-dimensional map information regarding the presence or absence of a structure.
また、位置検出装置１１及び情報提供サーバ３１のその他の点の構成及び動作については、前記第１〜第７の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Further, the configuration and operation of the other points of the position detection device 11 and the information providing server 31 are the same as in the first to seventh embodiments, and thus the description thereof will be omitted.
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。なお、第１〜第８の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第８の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as the 1st-8th embodiment, the explanation is omitted by giving the same numerals. The description of the same operation and the same effect as those of the first to eighth embodiments is also omitted.
図２２は本発明の第９の実施の形態における第２の方法による探索点を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing a search point by the second method in the ninth embodiment of the present invention.
なお、位置検出装置１１の構成及びマルチパスの影響を考慮して現在位置を検出する第１の方法については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 The first method of detecting the current position in consideration of the configuration of the position detection device 11 and the influence of multipath is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
位置検出装置１１の真の位置から観れば、３次元地図情報とレイトレーシング法とによって推定した測位衛星４１までの距離と、受信ユニット１２が測定した測位衛星４１までの距離とは等しくなるはずである。そこで、本実施の形態においては、受信ユニット１２が測定した測位衛星４１までの距離である観測値と、３次元地図情報とレイトレーシング法とによって推定した測位衛星４１までの距離である推定値とを比較する。 From the true position of the position detection device 11, the distance to the positioning satellite 41 estimated by the three-dimensional map information and the ray tracing method should be equal to the distance to the positioning satellite 41 measured by the receiving unit 12 is there. Therefore, in the present embodiment, an observation value that is the distance to the positioning satellite 41 measured by the receiving unit 12 and an estimated value that is the distance to the positioning satellite 41 estimated by the three-dimensional map information and the ray tracing method Compare
該推定値は、測位衛星４１からの電波伝播がＬＯＳパスである場合、直線距離になり、測位衛星４１からの電波伝播が反射パスである場合、レイトレーシング法によって導出される反射パスの道のりになる。また、前記観測値は、受信ユニット１２が測定した測位衛星４１までの擬似距離には受信ユニット１２が備える時計のＧＰＳ時系からの遅れ、電離層による遅延距離等のエラーが含まれているので、これらを除いた値である。なお、観測信号だけでは反射パスの影響を判定することができないので、前記観測値は反射パスの道のりに相当する。 The estimated value is a linear distance when radio wave propagation from the positioning satellite 41 is the LOS path, and is a path of a reflection path derived by the ray tracing method when the radio wave propagation from the positioning satellite 41 is the reflection path. Become. In addition, since the observation value of the pseudo distance to the positioning satellite 41 measured by the receiving unit 12 includes an error such as a delay from the GPS time system of the clock included in the receiving unit 12 and a delay distance due to the ionosphere. It is the value except these. Note that the observed value corresponds to the path of the reflection path because the influence of the reflection path can not be determined only by the observation signal.
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。なお、第１〜第９の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第９の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st-9th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first to ninth embodiments will be omitted.
本実施の形態においては、３次元地図情報のエラーの可能性、具体的には、構造物の壁面に対する垂線方向の位置エラーの可能性を考慮してポジショニングの計算を行う。つまり、構造物の外壁面の座標を前記垂線方向に変化させることによって、最小２乗法の残差、すなわち、誤差が小さくなる位置を探索し、この位置を構造物の外壁面の本来の座標であると推定する。位置検出装置１１の現在位置の検出は、加重最小２乗法を用いて、前記式（１）のような擬似距離列の式の解を求めることによって行われるが、本実施の形態においては、その誤差が小さくなる位置を探索し、本来の位置であると推定する。 In the present embodiment, the positioning calculation is performed in consideration of the possibility of an error in the three-dimensional map information, specifically, the possibility of a position error in the perpendicular direction with respect to the wall surface of the structure. That is, by changing the coordinates of the outer wall surface of the structure in the perpendicular direction, the residual of the least squares method, that is, the position where the error becomes small is searched, and this position is the original coordinates of the outer wall surface of the structure. Estimate that there is. The detection of the current position of the position detection device 11 is performed by finding a solution of the equation of the pseudo distance sequence as the equation (1) using a weighted least squares method, but in the present embodiment, The position where the error is reduced is searched for and estimated to be the original position.
また、このようにして推定した結果を、エラー空間に投票することによって、エラー分布を作成することができる。この場合、位置検出装置１１を使用する一人のユーザが複数回行った推定の結果を投票してもよいし、複数のユーザが各自の位置検出装置１１を使用して行った推定の結果を投票してもよい。また、前記エラー分布に基づき、構造物の外壁面の座標について３次元地図情報の修正を行うようにすることもできる。 Also, an error distribution can be created by voting the result thus estimated in the error space. In this case, one user using the position detection device 11 may vote on the result of estimation performed a plurality of times, or a plurality of users may vote on the result of estimation performed using their own position detection device 11 You may In addition, correction of three-dimensional map information can be performed on the coordinates of the outer wall surface of the structure based on the error distribution.
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
本発明は、位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法に適用することができる。 The present invention can be applied to a position detection device, a position detection system, and a position detection method.
１１ 位置検出装置
１２ 受信ユニット
２１ 測位ユニット
３１ 情報提供サーバ
４１ 測位衛星
11 Position Detection Device 12 Reception Unit 21 Positioning Unit 31 Information Providing Server 41 Positioning Satellite
Claims (6)
３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する測位ユニットとを有し、
該測位ユニットは、前記受信ユニットが算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定することを特徴とする位置検出装置。 A receiving unit that receives a satellite signal from a positioning satellite and calculates a pseudorange to the positioning satellite based on the satellite signal;
It is determined whether radio wave propagation from the positioning satellite is LOS or NLOS using three-dimensional map information and ray tracing method, and in the case of NLOS, radio wave propagation from the positioning satellite is not used, and radio waves are not used. propagation possess a positioning unit for determining the current position based on the pseudo distance to the positioning satellite is a LOS,
The positioning unit calculates an initial position based on the pseudo distance calculated by the receiving unit, sets a plurality of first search points around the initial position using three-dimensional map information and a ray tracing method, A pseudo distance from a first search point to the positioning satellite is calculated, and a first candidate position is selected from a plurality of first search points based on the pseudo distance, and a plurality of positions are selected around the selected first candidate position. A second search point is set, and a pseudo distance from each second search point to only a positioning satellite whose radio wave propagation is LOS is calculated, and a second candidate position is selected from among a plurality of second search points based on the pseudo distance. And the current position is determined based on a second candidate position where the distance to the initial position is small enough to satisfy a predetermined condition .
該位置検出装置と通信可能に接続されたサーバとを有する位置検出システムであって、
前記サーバは、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する測位ユニットであって、前記受信ユニットが算出した擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定する測位ユニットを備え、決定した現在位置を前記位置検出装置に送信することを特徴とする位置検出システム。 A position detection device including a reception unit that receives a satellite signal from a positioning satellite and calculates a pseudorange to the positioning satellite based on the satellite signal;
A position detection system comprising: a server communicably connected to the position detection device,
The server determines whether radio wave propagation from the positioning satellite is LOS or NLOS using three-dimensional map information and ray tracing method, and if it is NLOS, uses radio wave propagation from the positioning satellite A positioning unit that determines the current position based on a pseudo distance to a positioning satellite whose radio wave propagation is LOS without calculating radio wave position, and calculates an initial position based on the pseudo distance calculated by the receiving unit, and three-dimensional map information And a ray tracing method is used to set a plurality of first search points around the initial position, and calculate pseudo distances from the respective first search points to the positioning satellite, and a plurality of first search points are calculated based on the pseudo distances. The first candidate position is selected from among the search points, and a plurality of second search points are set around the selected first candidate position, and the second search point simulates only to the positioning satellite whose radio wave propagation is LOS The second candidate position is selected from the plurality of second search points based on the pseudo distance, and the current position based on the second candidate position whose distance to the initial position is small enough to satisfy a predetermined condition. A position detection system comprising: a positioning unit that determines a position; and transmitting the determined current position to the position detection device.
該衛星信号に基づき、前記測位衛星までの擬似距離を算出し、
３次元地図情報及びレイトレーシング法を用い、
前記測位衛星からの電波伝播がＬＯＳであるかＮＬＯＳであるかを判定し、
ＮＬＯＳである場合には当該測位衛星からの電波伝播を使用せず、電波伝播がＬＯＳである測位衛星までの擬似距離に基づいて現在位置を決定する位置検出方法であって、
前記擬似距離に基づいて初期位置を算出し、３次元地図情報及びレイトレーシング法を用いて前記初期位置の周辺に複数の第１探索点を設定し、各第１探索点から前記測位衛星までの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第１探索点のうちから第１候補位置を選択し、選択した第１候補位置の周辺に複数の第２探索点を設定し、各第２探索点から電波伝播がＬＯＳである測位衛星のみまでの擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて複数の第２探索点のうちから第２候補位置を選択し、前記初期位置との距離が所定条件を満たす程度に小さい第２候補位置に基づいて現在位置を決定することを特徴とする位置検出方法。 Receive satellite signals from positioning satellites,
Calculating a pseudo range to the positioning satellite based on the satellite signal;
Using 3D map information and ray tracing method
It is determined whether the radio wave propagation from the positioning satellite is LOS or NLOS,
In the case of NLOS, it is a position detection method for determining the current position based on a pseudorange to a positioning satellite whose radio wave propagation is LOS without using radio wave propagation from the positioning satellite ,
An initial position is calculated based on the pseudo distance, a plurality of first search points are set around the initial position using three-dimensional map information and a ray tracing method, and each first search point to the positioning satellite A pseudo distance is calculated, a first candidate position is selected from the plurality of first search points based on the pseudo distance, a plurality of second search points are set around the selected first candidate position, and A pseudo distance from only two search points to a positioning satellite whose radio wave propagation is LOS is calculated, a second candidate position is selected from a plurality of second search points based on the pseudo distance, and a distance to the initial position And determining a current position based on a second candidate position small enough to satisfy a predetermined condition .
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