JP6929492B2 - ロケータ装置およびその精度評価システムならびに測位方法 - Google Patents

Description

本発明は、現在位置の測定を行うロケータ装置に関するものである。

現在位置の測定方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星から受信したデータを用いて測位する「ＧＮＳＳ測位」、速度センサや方位センサなどの自律センサが出力するデータを用いて測位する「自律航法測位」、ＧＮＳＳ衛星から受信したデータと自律センサが出力するデータとの両方を用いて測位する「複合測位」などが知られている。

本明細書では、ＧＮＳＳ受信機がＧＮＳＳ衛星から受信したデータ（いわゆる「ＲＡＷデータ」）を「ＧＮＳＳデータ」、自律センサが出力するデータを「自律センサデータ」という。また、ＧＮＳＳ測位の結果として得られた位置を「ＧＮＳＳ測位位置」、自律航法測位の結果として算出された位置を「自律航法位置」、複合測位の結果として得られた位置を「複合測位位置」という。

複合測位は、ＧＮＳＳ測位および自律航法測位よりも高精度な測位が期待できる。例えば、下記の特許文献１，２には、車両に搭載されたＧＮＳＳ受信機がＧＮＳＳ衛星から受信したデータと、当該車両の自律センサが出力するデータとを用いた複合測位によって、当該車両の位置を推定するロケータ装置が開示されている。

複合測位には、ＧＮＳＳデータと自律センサデータとから一括して複合測位位置を演算する密結合方式と、ＧＮＳＳ測位の結果（ＧＮＳＳ測位位置）と自律航法測位の結果（自律航法位置）とから複合測位位置を演算する疎結合方式とがある。ＧＮＳＳ衛星からの衛星信号が十分に捕捉されている環境下では、密結合方式と疎結合方式との差は殆どないが、衛星信号を捕捉できるＧＮＳＳ衛星が少なくなると、密結合方式の方が精度を維持しやすい。

ここで、ＧＮＳＳ受信機と自律センサとは別のハードウェアであるため、通常、ＧＮＳＳデータの時刻と自律センサデータの時刻とは一致しない。互いに時刻の異なるＧＮＳＳデータと自律センサデータとを用いて複合測位を行うと、測位結果に誤差が生じる。この対策として、特許文献１では、自律センサデータの時刻に対応するＧＮＳＳ測位位置の補間値を求め、自律センサデータとＧＮＳＳ測位位置の補間値とを用いて複合測位を行うことで、時刻のずれに起因する誤差を補正している。また、特許文献２では、ＧＮＳＳデータの時刻と自律センサデータの時刻とが一致したときに複合測位を行い、算出された複合測位位置をそれと同時刻の自律航法位置と比較することで修正量を算出し、当該修正量を現在時刻の自律航法位置に加えることで、時刻のずれに起因する誤差を補正している。

特開２００９−２２２４３８号公報 特開２０１２−１８５１１１号公報

特許文献１の技術では、ＧＮＳＳ測位の結果であるＧＮＳＳ測位位置（緯度、軽度など）を補間するため、密結合複合測位を行うことができない。ＧＮＳＳデータ（ＲＡＷデータ）を補間すれば密結合複合測位は可能であるが、ＧＮＳＳデータは挙動が複雑であるため精度良く補間することは難しい。

また、上述したように、ＧＮＳＳ受信機と自律センサとは別のハードウェアであるため、通常、ＧＮＳＳデータの時刻と自律センサデータの時刻とは一致しない。そのため、特許文献２の技術では、補正量を算出できるタイミングが殆ど存在しない可能性があり、その場合、十分な精度を維持するのが困難になる。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、ＧＮＳＳデータと自律センサデータの時刻ずれに起因する誤差を抑制することで複合測位の精度を向上でき、密結合複合測位および疎結合複合測位のいずれにも対応できるロケータ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るロケータ装置は、ＧＮＳＳ受信機がＧＮＳＳ衛星から受信したデータであるＧＮＳＳデータを、ＧＮＳＳ受信機から取得するＧＮＳＳデータ取得部と、自律センサが出力するデータである自律センサデータを取得する自律センサデータ取得部と、ＧＮＳＳデータ取得部がＧＮＳＳデータを取得した後に自律センサデータ取得部が自律センサデータを取得すると、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出するデータ同期部と、直近のＧＮＳＳデータおよび自律センサデータの補間値を用いた複合測位を行う複合測位部と、自律センサデータの補間値を用いた第１の自律航法測位、および、最新の自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行う自律航法測位部と、複合測位の結果である第１の複合測位位置と第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量を算出する修正量算出部と、修正量を用いて第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで第２の複合測位位置を算出し、第２の複合測位位置を現在位置の測定結果として出力する自律航法位置修正部と、を備えるものである。

本発明に係るロケータ装置では、自律センサデータの補間値を用いて算出された第１の複合測位位置と第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量が算出され、当該修正量を用いて最新の自律航法位置である第２の自律航法位置が修正されることで、現在位置の測定結果としての第２の複合測位位置が算出される。これにより、現在位置の測定結果に、ＧＮＳＳデータと自律センサデータとの時刻ずれに起因する誤差が生じることが抑制される。また、自律センサデータはＧＮＳＳデータに比べて挙動が安定しているため、精度良く補間可能という利点もある。さらに、自律航法測位の結果を補間するのではなく、自律センサデータを補間するため、疎結合複合測位と密結合複合測位のいずれにも対応可能である。

本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施の形態１に係るロケータ装置を含む測位システムの構成図である。 データ同期部の動作を説明するための図である。 複合測位部、自律航法測位部、修正量算出部および自律航法位置修正部の動作を説明するための図である。 実施の形態１に係るロケータ装置の動作を示すフローチャートである。 ロケータ装置のハードウェア構成例を示す図である。 ロケータ装置のハードウェア構成例を示す図である。 実施の形態２に係るＧＮＳＳ受信機の動作を説明するための図である。 実施の形態２に係るＧＮＳＳ受信機の動作を説明するための図である。 実施の形態２に係るＧＮＳＳ受信機の構成図である。 実施の形態３に係るロケータ装置の精度評価システムの構成図である。 実施の形態３に係るロケータ装置の精度評価システムの動作を示すフローチャートである。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る測位システムの構成図である。図１のように、当該測位システムは、ＧＮＳＳ受信機１と、自律センサ２と、ロケータ装置１０とを備えている。本実施の形態では、測位システムは車両に搭載されているものとし、以下、当該測位システムが搭載された車両を「自車両」という。ただし、当該測位システムの全部または一部は、自車両に常設されていなくてもよく、例えば携帯電話やスマートフォン、ポータブルナビゲーション装置などの携帯型機器上に構築されていてもよい。また、ここではＧＮＳＳ受信機１および自律センサ２がロケータ装置１０に外付けされるシステム構成としたが、ＧＮＳＳ受信機１および自律センサ２はロケータ装置１０に内蔵されてもよい。

ＧＮＳＳ受信機１は、ＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信し、衛星信号をデコードして抽出したＲＡＷデータを、ＧＮＳＳデータとして出力する。また、ＧＮＳＳ受信機１は、ＧＮＳＳデータを用いたＧＮＳＳ測位の機能も有しており、ＧＮＳＳ測位の結果であるＧＮＳＳ測位位置も出力する。

自律センサ２は、例えば、自車両のジャイロセンサ、加速度センサ、車速センサなどであり、自車両の方位（ヨー角、ロール角およびピッチ角）や速度など、自律航法測位に必要なデータを、自律センサデータとして出力する。なお、自律センサ２には、カメラやＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）など、自律航法に利用可能な他のセンサ類を含んでいてもよい。

ロケータ装置１０は、ＧＮＳＳ受信機１が出力するＧＮＳＳデータと自律センサ２が出力する自律センサデータとを用いる複合測位により自車両の現在位置を算出する。図１に示すように、ロケータ装置１０は、ＧＮＳＳデータ取得部１１、自律センサデータ取得部１２、データ同期部１３、複合測位部１４、自律航法測位部１５、修正量算出部１６および自律航法位置修正部１７を備えている。ただし、ＧＮＳＳデータ取得部１１、自律センサデータ取得部１２、データ同期部１３、複合測位部１４、自律航法測位部１５、修正量算出部１６および自律航法位置修正部１７の全てがロケータ装置１０に内蔵されている必要はなく、例えば、それらの一部は外部のサーバー上に構築されていてもよい。ロケータ装置１０の構成の一部をサーバー上に構築することで、ロケータ装置１０にかかる演算負荷を低減することができる。

ＧＮＳＳデータ取得部１１は、ＧＮＳＳ受信機１がＧＮＳＳ衛星から受信したＲＡＷデータであるＧＮＳＳデータをＧＮＳＳ受信機１から取得し、ＧＮＳＳデータに時刻を表すタイムスタンプを付した上で、当該ＧＮＳＳデータを記憶する。本実施の形態では、ＧＮＳＳデータのタイムスタンプの時刻は、ＧＮＳＳデータ取得部１１がＧＮＳＳデータを取得した時刻とする。ただし、後述するように、ＧＮＳＳデータの時刻は、ＧＮＳＳ受信機１が衛星信号のデコードを開始した時刻、あるいは、衛星信号のデコードが完了した時刻であってもよい。なお、ＧＮＳＳデータ取得部１１がＧＮＳＳデータを取得するタイミングは、ＧＮＳＳ受信機１がＧＮＳＳデータを送信したときであり、ＧＮＳＳデータ取得部１１側でそのタイミングを制御することはできない。

自律センサデータ取得部１２は、自律センサ２が出力する自律センサデータ（自車両のヨー角、ロール角、ピッチ角、速度など）を取得し、自律センサデータに時刻を表すタイムスタンプを付した上で、自律センサデータを記憶する。本実施の形態では、自律センサデータのタイムスタンプの時刻は、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを取得した時刻とする。なお、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを取得するタイミングは、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを送信したときであり、自律センサデータ取得部１２側でそのタイミングを制御することはできない。

データ同期部１３は、ＧＮＳＳデータ取得部１１および自律センサデータ取得部１２の動作を監視し、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを取得したときに、その直近に取得されたデータが、ＧＮＳＳデータであるか自律センサデータであるかを判定する。このとき、直近に取得されたデータがＧＮＳＳデータであった場合、データ同期部１３は、直近のＧＮＳＳデータのタイムスタンプの時刻を参照し、その時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出する。すなわち、データ同期部１３は、ＧＮＳＳデータ取得部１１がＧＮＳＳデータを取得した後に、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを取得した場合に、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出する。なお、自律センサデータを補間する方法は任意の方法でよく、例えば、スプライン補間、線形補間など公知の補間方法を用いることができる。

例えば図２のように、時刻ｔ_１に自律センサデータＤＤ［ｔ_１］が取得され、続く時刻ｔ_２にＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_２］が取得され、続く時刻ｔ_３に自律センサデータＤＤ［ｔ_３］が取得された場合、データ同期部１３は、時刻ｔ_３のタイミングで、直近のＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_２］の時刻ｔ_２に対応する自律センサデータの補間値ＤＤ［ｔ_２］（以下「自律センサデータＤＤ［ｔ_２］（補間値）」という）を算出する。

また、続く時刻ｔ_４で自律センサデータＤＤ［ｔ_４］が取得されても、その直近に取得されたデータは自律センサデータＤＤ［ｔ_３］であり、ＧＮＳＳデータではないため、時刻ｔ_４のタイミングでは、自律センサデータの補間処理は行われない。

そして、続く時刻ｔ_５にＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_５］が取得され、続く時刻ｔ_６に自律センサデータＤＤ［ｔ_６］が取得されると、データ同期部１３は、時刻ｔ_６のタイミングで、直近のＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_５］の時刻ｔ_５に対応する自律センサデータの補間値ＤＤ［ｔ_５］（以下「自律センサデータＤＤ［ｔ_５］（補間値）」という）を算出する。

同様に、続く時刻ｔ_７で自律センサデータＤＤ［ｔ_７］が取得されても、その直近に取得されたデータは自律センサデータＤＤ［ｔ_６］であり、ＧＮＳＳデータではないため、時刻ｔ_７のタイミングでは、自律センサデータの補間処理は行われない。

そして、続く時刻ｔ_８にＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_８］が取得され、続く時刻ｔ_９に自律センサデータＤＤ［ｔ_９］が取得されると、データ同期部１３は、時刻ｔ_９のタイミングで、直近のＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_８］の時刻ｔ_８に対応する自律センサデータの補間値ＤＤ［ｔ_８］（以下「自律センサデータＤＤ［ｔ_８］（補間値）」という）を算出する。

図１に戻り、複合測位部１４は、データ同期部１３が自律センサデータの補間値を算出した場合に、直近のＧＮＳＳデータと、当該ＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値とを用いた複合測位を行う。この複合測位は、ＧＮＳＳデータと自律センサデータの補間値とから一括して複合測位位置を演算する密結合方式でもよいし、ＧＮＳＳデータを用いたＧＮＳＳ測位の結果（ＧＮＳＳ測位位置）と自律センサデータの補間値を用いた自律航法測位の結果（自律航法位置）とを用いて複合測位位置を演算する疎結合方式でもよい。以下、複合測位部１４により算出される複合測位位置を「第１の複合測位位置」という。

複合測位部１４が密結合複合測位を行う場合、データ同期部１３は、自律センサデータ取得部１２が取得した自律センサデータそのもの（自車両のヨー角、ロール角、ピッチ角、走行速度など）を補間する必要がある。一方、複合測位部１４が疎結合複合測位を行う場合は、データ同期部１３は、自律センサデータから算出した自車両の位置および方位のデータを補間してもよい。

図２の例であれば、時刻ｔ_３のタイミングで、複合測位部１４は、ＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_２］と自律センサデータＤＤ［ｔ_２］（補間値）を用いた複合測位を行い、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_２］を算出する。また、時刻ｔ_６のタイミングで、複合測位部１４は、ＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_５］と自律センサデータＤＤ［ｔ_５］（補間値）とを用いた複合測位を行い、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_５］を算出する。また、時刻ｔ_９のタイミングで、複合測位部１４は、ＧＮＳＳデータＤＧ［ｔ_８］と自律センサデータＤＤ［ｔ_８］（補間値）を用いた複合測位を行い、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_８］を算出する。

自律航法測位部１５は、データ同期部１３が算出した自律センサデータの補間値を用いた第１の自律航法測位と、自律センサデータ取得部１２が取得した最新の自律センサデータを用いた第２の自律航法測位とを行う。以下、第１の自律航法測位により算出される自律航法位置を「第１の自律航法位置」、第２の自律航法測位により算出される自律航法位置を「第２の自律航法位置」という。

図２の例であれば、時刻ｔ_３のタイミングで、自律航法測位部１５は、自律センサデータＤＤ［ｔ_２］（補間値）を用いた第１の自律航法測位と、最新の自律センサデータＤＤ［ｔ_３］を用いた第２の自律航法測位を行い、図３に示す第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_２］および第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_３］を算出する。また、時刻ｔ_４のタイミングで、自律航法測位部１５は、最新の自律センサデータＤＤ［ｔ_４］を用いた第２の自律航法測位を行い、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_４］を算出する。また、時刻ｔ_６のタイミングで、自律航法測位部１５は、自律センサデータＤＤ［ｔ_５］（補間値）を用いた第１の自律航法測位と、最新の自律センサデータＤＤ［ｔ_６］を用いた第２の自律航法測位を行い、図３に示す第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_５］および第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_６］を算出する。また、時刻ｔ_７のタイミングで、自律航法測位部１５は、最新の自律センサデータＤＤ［ｔ_７］を用いた第２の自律航法測位を行い、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_７］を算出する。また、時刻ｔ_９のタイミングで、自律航法測位部１５は、自律センサデータＤＤ［ｔ_８］（補間値）を用いた第１の自律航法測位と、最新の自律センサデータＤＤ［ｔ_９］を用いた第２の自律航法測位を行い、図３に示す第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_８］および第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_９］を算出する。

修正量算出部１６は、複合測位部１４による複合測位の結果である第１の複合測位位置と、自律航法測位部１５による第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて、自律航法測位の修正量を算出する。

図２の例であれば、時刻ｔ_３のタイミングで、修正量算出部１６は、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_２］と第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_２］との差を、修正量ΔＣ［ｔ_２］として算出する。また、時刻ｔ_６のタイミングで、修正量算出部１６は、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_５］と第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_５］との差を、修正量ΔＣ［ｔ_５］として算出する。また、時刻ｔ_９のタイミングで、修正量算出部１６は、図３に示す第１の複合測位位置ＰＣ１［ｔ_８］と第１の自律航法位置ＰＤ１［ｔ_８］との差を、修正量ΔＣ［ｔ_８］として算出する。

自律航法位置修正部１７は、修正量算出部１６により算出された最新の修正量を用いて、第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで、第２の複合測位位置を算出する。ロケータ装置１０は、自律航法位置修正部１７が算出した第２の複合測位位置を、自車両の現在位置の測定結果として出力する。

図２の例であれば、時刻ｔ_３のタイミングで、自律航法位置修正部１７は、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_３］に修正量ΔＣ［ｔ_２］を加算することで、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_３］を算出する。また、時刻ｔ_４のタイミングで、自律航法位置修正部１７は、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_４］に修正量ΔＣ［ｔ_２］を加算することで、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_４］を算出する。また、時刻ｔ_６のタイミングで、自律航法位置修正部１７は、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_６］に修正量ΔＣ［ｔ_５］を加算することで、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_６］を算出する。また、時刻ｔ_７のタイミングで、自律航法位置修正部１７は、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_７］に修正量ΔＣ［ｔ_５］を加算することで、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_７］を算出する。また、時刻ｔ_９のタイミングで、自律航法位置修正部１７は、図３に示す第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_９］に修正量ΔＣ［ｔ_８］を加算することで、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_９］を算出する。

よって、ロケータ装置１０からは、時刻ｔ_３，ｔ_４，ｔ_６，ｔ_７，ｔ_９の各タイミングで、現在位置の測定結果として、第２の複合測位位置ＰＣ２［ｔ_３］，ＰＣ２［ｔ_４］，ＰＣ２［ｔ_６］，ＰＣ２［ｔ_７］，ＰＣ２［ｔ_９］が出力される。図２から分かるように、時刻ｔ_３，ｔ_４，ｔ_６，ｔ_７，ｔ_９は、自律センサデータＤＤ［ｔ］が取得されるタイミングである。従って、ロケータ装置１０は、自律センサ２の時間軸をベースとして動作するものと言える。

このように、実施の形態１に係るロケータ装置１０では、自律センサデータの補間値を用いて算出された第１の複合測位位置（ＰＣ１）と第１の自律航法位置（ＰＤ１）との差に基づいて自律航法測位の修正量が算出され、当該修正量を用いて最新の自律航法位置である第２の自律航法位置（ＰＤ２）が修正されることで、現在位置の測定結果としての第２の複合測位位置（ＰＣ２）が算出される。これにより、現在位置の測定結果に、ＧＮＳＳデータと自律センサデータとの時刻ずれに起因する誤差が生じることが抑制される。また、自律センサデータはＧＮＳＳデータに比べて挙動が安定しているため、精度良く補間可能という利点もある。さらに、自律航法測位の結果を補間するのではなく、自律センサデータを補間するため、疎結合複合測位と密結合複合測位のいずれにも対応可能である。

次に、図４のフローチャートを参照しつつ、実施の形態１に係るロケータ装置１０の動作を説明する。なお、図４のフローチャートには記載されていないが、ＧＮＳＳデータ取得部１１は、ＧＮＳＳ受信機１からＧＮＳＳデータが出力された任意のタイミングで、ＧＮＳＳデータを取得している。

ロケータ装置１０が起動し、自律センサデータ取得部１２が自律センサデータを取得すると（ステップＳ１００）、データ同期部１３は、ＧＮＳＳデータ取得部１１および自律センサデータ取得部１２が直近に取得したデータがＧＮＳＳデータであったか否かを確認する（ステップＳ１０１）。

ＧＮＳＳデータ取得部１１および自律センサデータ取得部１２が直近に取得したデータがＧＮＳＳデータであった場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、データ同期部１３は、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出する（ステップＳ１０２）。続いて、複合測位部１４が、直近のＧＮＳＳデータおよび自律センサデータの補間値を用いた複合測位を行うことで、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する第１の複合測位位置（ＰＣ１）を算出する（ステップＳ１０３）。さらに、自律航法測位部１５が、自律センサデータの補間値を用いた第１の自律航法測位を行うことで、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する第１の自律航法位置（ＰＤ１）を算出する（ステップＳ１０４）。そして、修正量算出部１６が、ステップＳ１０３で算出された第１の複合測位位置（ＰＣ１）とステップＳ１０４で算出された第１の自律航法位置（ＰＤ１）との差に基づいて、自律航法測位の修正量（ΔＣ）を算出する（ステップＳ１０５）。

次に、自律航法測位部１５が、ステップＳ１０１で取得された最新の自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行うことで、現在時刻に対応する第２の自律航法位置（ＰＤ２）を算出する（ステップＳ１０６）。その後、自律航法位置修正部１７が、ステップＳ１０５で算出された修正量を用いて第２の自律航法位置（ＰＤ２）を修正することで、ＧＮＳＳデータと自律センサデータの時刻ずれに起因する誤差を取り除いた第２の複合測位位置（ＰＣ２）を算出する（ステップＳ１０７）。そして、自律航法位置修正部１７は、第２の複合測位位置（ＰＣ２）を自車両の現在位置の測定結果としてロケータ装置１０から出力する（ステップＳ１０８）。

なお、ステップＳ１０１において、ＧＮＳＳデータ取得部１１および自律センサデータ取得部１２が直近に取得したデータが自律センサデータであった場合（ステップＳ１０１でＮＯ）は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５は実行されず、ステップＳ１０６へ移行する。この場合、自律航法測位の修正量（ΔＣ）の値は更新されない（つまり、直近にステップＳ１０３で算出された修正量（ΔＣ）の値が維持される）。このため、図３の例では、例えば、時刻ｔ_４に対応する第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_４］に加算される修正量が、時刻ｔ_３に対応する第２の自律航法位置ＰＤ２［ｔ_３］に加算される補正量と同じ（どちらも修正量ΔＣ［ｔ_２］）になる。

ロケータ装置１０は、以上のステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理を、繰り返し実行する。ただし、例えばロケータ装置１０の処理負荷を抑制する必要が生じた場合には、自動的に、ＧＮＳＳデータの取得周期や自律センサデータの取得周期（ステップＳ１０１の実行周期）を下げたり、修正量の更新頻度（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の実行頻度）を下げたりするなど、ロケータ装置１０の処理負荷を低減させる処理が行われてもよい。

なお、以上の説明では、自車両の位置の算出についてのみ説明したが、ロケータ装置１０においては、例えば、自車両の高度、方位、横移動量など、位置以外のデータに対しても、同様にＧＮＳＳデータと自律センサデータの時刻ずれに起因する誤差を取り除く処理が行われる。

ここで、ロケータ装置１０が出力する現在位置の測定結果の用途としては、以下のようなものが考えられる。

自車両の自動運転制御においては、自車両の周辺状況を把握する必要があり、そのためにカメラやミリ波レーダ等のセンサ類が利用されるが、ロケータ装置１０はそのようなセンサ類の一つとして利用することができる。例えば、ロケータ装置１０が出力した自車両の現在位置の情報を、高精度な地図情報と照合することで、カメラ等が正常に動作困難な環境（例えば、逆光、大雨、濃霧など）においても、自車両の位置および目標経路を高精度に特定して、自動運転を継続させることができる。

また、自車両のカーナビゲーションシステムにおいて、ロケータ装置１０が特定した自車両の位置と高精度な地図情報を利用することで、レーンレベルでの経路案内が可能になる。具体的には、自車両が適切なレーンを走行していないときに適切なレーンへの車線変更を案内することや、自車両がレーンを逆走していないかどうかを判断し、逆走していれば警告を発することなどが可能となる。

また近年では、例えばヘッドアップディスプレイなど、運転者が見通せる画面に画像を表示する表示装置を用いて、自車両周辺の現実の風景に付加情報を重ね合わせて表示する拡張現実（Augmented Reality：ＡＲ）技術の開発が進んでいる。このような技術の信頼性を向上させるためには、自車両の位置を正しく判断することが重要になる。例えば、ヘッドアップディスプレイが自車両周辺の風景にＡＲ画像を重ね合わせて表示する場合に、ヘッドアップディスプレイが認識している自車両の位置に誤差があると、風景に対するＡＲ画像の表示位置がずれ、ＡＲ画像の視認性が低下するためである。ロケータ装置１０が特定した自車両の位置と高精度な地図情報を利用することで、自車両の位置を高精度で特定できるため、ＡＲ技術の信頼性向上に寄与できる。

図５および図６は、それぞれロケータ装置１０のハードウェア構成の例を示す図である。図１に示したロケータ装置１０の構成要素の各機能は、例えば図５に示す処理回路５０により実現される。すなわち、ロケータ装置１０は、ＧＮＳＳ受信機１がＧＮＳＳ衛星から受信したデータであるＧＮＳＳデータをＧＮＳＳ受信機１から取得し、自律センサ２が出力するデータである自律センサデータを取得し、ＧＮＳＳデータを取得した後に自律センサデータを取得すると、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出し、直近のＧＮＳＳデータおよび自律センサデータの補間値を用いた複合測位、自律センサデータの補間値を用いた第１の自律航法測位、および、最新の自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行い、複合測位の結果である第１の複合測位位置と第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量を算出し、修正量を用いて第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで第２の複合測位位置を算出し、第２の複合測位位置を現在位置の測定結果として出力する、ための処理回路５０を備える。処理回路５０は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサ（中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）とも呼ばれる）を用いて構成されていてもよい。

処理回路５０が専用のハードウェアである場合、処理回路５０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものなどが該当する。ロケータ装置１０の構成要素の各々の機能が個別の処理回路で実現されてもよいし、それらの機能がまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。

図６は、処理回路５０がプログラムを実行するプロセッサ５１を用いて構成されている場合におけるロケータ装置１０のハードウェア構成の例を示している。この場合、ロケータ装置１０の構成要素の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせ）により実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、ロケータ装置１０は、プロセッサ５１により実行されるときに、ＧＮＳＳ受信機１がＧＮＳＳ衛星から受信したデータであるＧＮＳＳデータをＧＮＳＳ受信機１から取得する処理と、自律センサ２が出力するデータである自律センサデータを取得する処理と、ＧＮＳＳデータを取得した後に自律センサデータを取得すると、直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する自律センサデータの補間値を算出する処理と、直近のＧＮＳＳデータおよび自律センサデータの補間値を用いた複合測位、自律センサデータの補間値を用いた第１の自律航法測位、および、最新の自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行う処理と、複合測位の結果である第１の複合測位位置と第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量を算出する処理と、修正量を用いて第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで第２の複合測位位置を算出し、第２の複合測位位置を現在位置の測定結果として出力する処理と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。換言すれば、このプログラムは、ロケータ装置１０の構成要素の動作の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、メモリ５２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびそのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。

以上、ロケータ装置１０の構成要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、ロケータ装置１０の一部の構成要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の構成要素をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、一部の構成要素については専用のハードウェアとしての処理回路５０でその機能を実現し、他の一部の構成要素についてはプロセッサ５１としての処理回路５０がメモリ５２に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

以上のように、ロケータ装置１０は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１に係るロケータ装置１０において、ＧＮＳＳデータの時刻の精度は、修正量算出部１６が算出する自律航法の修正量（ΔＣ）の精度に影響するため重要である。実施の形態２では、ロケータ装置１０がＧＮＳＳデータの時刻を精度良く記録することを可能にするＧＮＳＳ受信機１を提案する。

上述したように、ＧＮＳＳ受信機１は、衛星信号からＧＮＳＳデータ（ＲＡＷデータ）を抽出するデコード処理や、ＧＮＳＳデータを用いた測位処理（ＧＮＳＳ測位）を行う。ＧＮＳＳデータはデータ量が多く、測位処理にも一定の時間がかかるため、ＧＮＳＳ受信機１が衛星信号を受信してから、ＧＮＳＳ受信機１がＧＮＳＳデータを出力し、ロケータ装置１０に取得されるまでにタイムラグが生じる。

そこで、実施の形態２では、ＧＮＳＳ受信機１が、ＧＮＳＳデータや測位結果などのデータを出力する時刻Ｔ_３に先立って、図７のように、衛星信号を受信して当該衛星信号のデコードを開始する時刻Ｔ_１、あるいは、図８のように、衛星信号のデコードが完了した時刻Ｔ_２に、ロケータ装置１０に対する通知を出力する構成とする。

また、実施の形態２においては、ロケータ装置１０のＧＮＳＳデータ取得部１１は、ＧＮＳＳ受信機１から通知を受けた時刻Ｔ_１またはＴ_２を記録し、時刻Ｔ_３でＧＮＳＳデータを取得したときに、そのＧＮＳＳデータに時刻Ｔ_１またはＴ_２を表すタイムスタンプを付す。これにより、ロケータ装置１０が認識するＧＮＳＳデータの時刻の精度が向上し、修正量算出部１６が算出する自律航法の修正量（ΔＣ）の精度が向上するため、自律航法位置修正部１７が算出する第２の複合測位位置（ＰＣ２）、すなわち自車両の現在位置の測定結果の精度も向上する。

図９は、実施の形態２に係るＧＮＳＳ受信機１の構成図である。図９のように、ＧＮＳＳ受信機１は、ＲＦ（Radio Frequency）部１０１、デコード部１０２、測位演算部１０３、通知出力部１０４およびデータ出力部１０５を備えている。

ＲＦ部１０１は、ＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号の受信処理を行う。デコード部１０２は、衛星信号のデコードを行うことで、衛星信号からＧＮＳＳデータ（ＲＡＷデータ）を取得する。測位演算部１０３は、デコード部１０２が取得したＧＮＳＳデータを用いた測位演算を行うことで、ＧＮＳＳ受信機１の現在位置を算出するＧＮＳＳ測位を行う。通知出力部１０４は、デコード部１０２が衛星信号のデコードを開始した時刻Ｔ_１または完了した時刻Ｔ_２に、ロケータ装置１０への通知を出力する。データ出力部１０５は、デコード部１０２が衛星信号のデコードを完了した後、具体的には、測位演算部１０３がＧＮＳＳ測位を完了した時刻Ｔ_３に、デコード部１０２が取得したＧＮＳＳデータや測位演算部１０３の測位結果などのデータをロケータ装置１０へ出力する。

なお、ＧＮＳＳ受信機１も、図５あるいは図６のようなハードウェア構成で実現可能である。例えば、ＧＮＳＳ受信機１を図５の構成とする場合、ＧＮＳＳ受信機１は、ＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号の受信処理を行い、衛星信号をデコードすることでＧＮＳＳデータを取得し、衛星信号のデコードを開始した時または完了した時に通知を出力し、衛星信号のデコードを完了した後にＧＮＳＳデータを出力する、ための処理回路５０を備える。

また、ＧＮＳＳ受信機１を図６の構成とする場合、ＧＮＳＳ受信機１は、プロセッサ５１により実行されるときに、ＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信する処理と、衛星信号をデコードすることでＧＮＳＳデータを取得する処理と、衛星信号のデコードを開始した時または完了した時に通知を出力する処理と、衛星信号のデコードを完了した後にＧＮＳＳデータを出力する処理と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。

＜実施の形態３＞
図１０は、実施の形態３に係るロケータ装置１０の精度評価システムの構成図である。図１０の測位システムの構成は、図１の構成に対し、ロケータ装置１０に測量用機器３、基準データ取得部１８および精度評価部１９をさらに接続したものである。なお、基準データ取得部１８および精度評価部１９は、ロケータ装置１０に内蔵されていてもよい。

測量用機器３は、ＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信し、衛星信号から抽出したＧＮＳＳデータ（ＲＡＷデータ）を用いて、ＧＮＳＳ受信機１よりも精度の高い測位を行う。測量用機器３で行われる測位はＧＮＳＳ測位に限られず、例えば、測量用機器３が高精度な自律センサを内蔵する場合には、当該自律センサにより取得される自律センサデータを用いた複合測位が行われてもよい。以下、測量用機器３の測位結果として得られる位置を「高精度測位位置」という。

ここで、測量用機器３はＧＮＳＳ受信機１とは別のハードウェアであるが、両者は同じＧＮＳＳ衛星から受信したＧＮＳＳデータを用いた測位演算を行うため、基本的に、測量用機器３が出力する高精度測位位置の時刻は、ＧＮＳＳ受信機１が出力するＧＮＳＳデータの時刻と同期したものとなる。

基準データ取得部１８は、測量用機器３から高精度測位位置のデータを取得して、当該データを精度評価部１９に入力する。精度評価部１９は、ロケータ装置１０の複合測位部１４が算出した第１の複合測位位置（ＰＣ１）を取得し、当該第１の複合測位位置の時刻と同時刻の高精度測位位置と比較することで、第１の複合測位位置の精度を評価し、その評価結果（例えば、高精度測位位置を基準とする第１の複合測位位置の誤差など）を出力する。

図１１は、実施の形態３に係るロケータ装置１０の精度評価システムの動作を示すフローチャートである。図１１のフローは、図４のフローのステップＳ１０３とステップＳ１０４との間に、以下に説明するステップＳ１１０，Ｓ１１１を追加したものである。その他のステップは、図４のフローと同様であるため、ここではステップＳ１１０，Ｓ１１１についてのみ説明する。なお、図１１のフローチャートには記載されていないが、基準データ取得部１８は、測量用機器３から高精度測位位置が出力された任意のタイミングで、高精度測位位置のデータを取得している。

実施の形態３の精度評価システムでは、ステップＳ１０３で複合測位部１４が直近のＧＮＳＳデータの時刻に対応する第１の複合測位位置を算出すると、精度評価部１９が、直近のＧＮＳＳデータと同時刻の高精度測位位置を基準データ取得部１８が取得しているか否かを確認する（ステップＳ１１０）。

直近のＧＮＳＳデータと同時刻の高精度測位位置が取得されていれば（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、精度評価部１９は、ステップＳ１０３で算出された第１の複合測位位置を、それと同時刻の高精度測位位置と比較することで、第１の複合測位位置の精度を評価する（ステップＳ１１１）。直近のＧＮＳＳデータと同時刻の高精度測位位置が取得されていなければ（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０３は実行されない。

実施の形態３に係るロケータ装置１０の評価システムによれば、測量用機器３の測位結果である高精度測位位置を基準にしてロケータ装置１０の精度評価を行うことができる。また、複合測位部１４が算出する第１の複合測位位置の時刻と、測量用機器３が算出する高精度測位位置の時刻は、どちらもＧＮＳＳデータの時刻がベースであるため、第１の複合測位位置は高精度測位位置と直接比較することができる。よって、この評価システムには、高精度測位位置に手を加えることなく、ロケータ装置１０の精度評価を行えるという利点がある。

精度評価部１９による精度評価の結果は、例えば、ロケータ装置１０の製造者が、ロケータ装置１０の仕様を定める際に利用したり、個々のロケータ装置１０がその仕様を満たしているかどうかを確認するための試験に利用したりできる。また、特定の時刻や特定の位置で精度が低下する場合に、その箇所を特定して精度の改善を図ることにも利用できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ ＧＮＳＳ受信機、２ 自律センサ、３ 測量用機器、１０ ロケータ装置、１１ ＧＮＳＳデータ取得部、１２ 自律センサデータ取得部、１３ データ同期部、１４ 複合測位部、１５ 自律航法測位部、１６ 修正量算出部、１７ 自律航法位置修正部、１８ 基準データ取得部、１９ 精度評価部、１０１ ＲＦ部、１０２ デコード部、１０３ 測位演算部、１０４ 通知出力部、１０５ データ出力部、ＤＤ 自律センサデータ、ＤＧ ＧＮＳＳデータ、ＰＣ１ 第１の複合測位位置、ＰＣ２ 第２の複合測位位置、ＰＤ１ 第１の自律航法位置、ＰＤ２ 第２の自律航法位置、ΔＣ 修正量。

Claims (6)

1. ＧＮＳＳ受信機がＧＮＳＳ衛星から受信したデータであるＧＮＳＳデータを、前記ＧＮＳＳ受信機から取得するＧＮＳＳデータ取得部と、
   自律センサが出力するデータである自律センサデータを取得する自律センサデータ取得部と、
   前記ＧＮＳＳデータ取得部が前記ＧＮＳＳデータを取得した後に前記自律センサデータ取得部が前記自律センサデータを取得すると、直近の前記ＧＮＳＳデータの時刻に対応する前記自律センサデータの補間値を算出するデータ同期部と、
   直近の前記ＧＮＳＳデータおよび前記自律センサデータの前記補間値を用いた複合測位を行う複合測位部と、
   前記自律センサデータの前記補間値を用いた第１の自律航法測位、および、最新の前記自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行う自律航法測位部と、
   前記複合測位の結果である第１の複合測位位置と前記第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量を算出する修正量算出部と、
   前記修正量を用いて前記第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで第２の複合測位位置を算出し、前記第２の複合測位位置を現在位置の測定結果として出力する自律航法位置修正部と、
   を備えるロケータ装置。
2. 前記複合測位は、前記ＧＮＳＳデータと前記自律センサデータの前記補間値とから一括して前記第１の複合測位位置を演算する密結合複合測位である
   請求項１に記載のロケータ装置。
3. 前記複合測位は、前記ＧＮＳＳデータを用いた測位演算の結果と前記自律センサデータの前記補間値を用いた測位演算の結果とから前記第１の複合測位位置を演算する疎結合複合測位である
   請求項１に記載のロケータ装置。
4. 前記ＧＮＳＳデータの時刻は、前記ＧＮＳＳ受信機が前記ＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号のデコードを開始した時刻または完了した時刻である
   請求項１に記載のロケータ装置。
5. 請求項１に記載のロケータ装置と、
   前記ＧＮＳＳ衛星から受信したデータを用いた測位を行う測量用機器から、測位結果である高精度測位位置のデータを取得する基準データ取得部と、
   前記第１の複合測位位置を、それと同時刻の前記高精度測位位置と比較することで、前記第１の複合測位位置の精度を評価する精度評価部と、
   を備えるロケータ装置の精度評価システム。
6. ロケータ装置により行われる測位方法であって、
   ＧＮＳＳ受信機がＧＮＳＳ衛星から受信したデータであるＧＮＳＳデータを、前記ロケータ装置のＧＮＳＳデータ取得部が、前記ＧＮＳＳ受信機から取得し、
   前記ロケータ装置の自律センサデータ取得部が、自律センサが出力するデータである自律センサデータを取得し、
   前記ＧＮＳＳデータ取得部が前記ＧＮＳＳデータを取得した後に、前記自律センサデータ取得部が前記自律センサデータを取得すると、前記ロケータ装置のデータ同期部が、直近の前記ＧＮＳＳデータの時刻に対応する前記自律センサデータの補間値を算出し、
   前記ロケータ装置の複合測位部が、直近の前記ＧＮＳＳデータおよび前記自律センサデータの前記補間値を用いた複合測位を行い、
   前記ロケータ装置の自律航法測位部が、前記自律センサデータの前記補間値を用いた第１の自律航法測位、および、最新の前記自律センサデータを用いた第２の自律航法測位を行い、
   前記ロケータ装置の修正量算出部が、前記複合測位の結果である第１の複合測位位置と前記第１の自律航法測位の結果である第１の自律航法位置との差に基づいて自律航法測位の修正量を算出し、
   前記ロケータ装置の自律航法位置修正部が、前記修正量を用いて前記第２の自律航法測位の結果である第２の自律航法位置を修正することで第２の複合測位位置を算出し、前記第２の複合測位位置を現在位置の測定結果として出力する、
   測位方法。

Images