JP7025228B2 - 評価装置、エリア設定装置、評価方法、エリア設定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
GNSSを利用した課金システムにおいて、車両に搭載された車載器は、衛星から受信した電波に基づいて自車の走行位置を特定する。また、車載器により特定された走行位置が課金エリア(例えば有料道路の境界線)を通過して有料道路に進入したと判断された場合、当該車両に対し所定の利用料金が課金される(例えば特許文献1を参照)。
また、GNSSを利用したシステムとして、車両の走行位置、車速等を含むプローブ情報を車載器から収集し、渋滞等の交通状況の予測を行うプローブ情報収集システムが考えられている。このようなシステムにおいても、測位誤差が生じることにより、収集したプローブ情報に不正確な情報が含まれてしまい、予測精度が低下する可能性がある。
したがって、GNSSを利用した各種システムにおいては、上空視界を十分に確保できる位置に課金処理、プローブ情報収集処理等の処理実行エリアを設定することが望ましい。しかしながら、現時点において、道路の各位置が処理実行エリアに適しているか否かを明確に示す指標は存在していない。
本発明の第1の態様によれば、評価装置(10)は、評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算部(131)と、前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が移動体の位置に応じた所定の処理を実行するための処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価部(132)と、を備える。
このようにすることで、評価装置は、評価対象位置が処理実行エリアに適しているか否かを、天空率に基づく評価値として表すことができる。
このようにすることで、評価装置は、天空率に基づき上空視界が確保できるか否かのみならず、評価対象位置における衛星の受信状態が良好であるかを反映した評価値を計算することができる。
このようにすることで、評価装置は、所定の電波強度以上の電波を受信可能な衛星の数の多寡を反映した評価値を計算することができる。
移動体が天空率の低い位置を走行してから天空率の高い位置に移動した場合、天空率の低い位置で生じた測位誤差がすぐに収束しない可能性がある。しかしながら、上述の態様に係る評価装置によれば、評価対象位置が平均的に高い天空率を有する区間内に存在するか否かを反映した評価値を計算するので、衛星からの電波を安定して受信可能な評価対象位置が処理対象エリアとして設定されやすくなる。
GNSSを利用した各種システムでは、衛星の電波が阻害又は反射されないように、上空視界が十分に確保できる位置に処理実行エリアが設定されることが望ましい。本態様に係るエリア設定装置は、上空視界、即ち、天空率に基づいて評価値を計算し、評価値が所定値以上である評価対象位置を基準位置とすることにより、衛星による測位誤差を低減可能な処理実行エリアを設定することができる。
以下、第1の実施形態に係るエリア設定装置1について、図1~図9を参照しながら説明する。
本実施形態に係るエリア設定装置1は、移動体の位置に応じた所定の処理を実行するための処理実行エリアを設定する。例えば、エリア設定装置1は、移動体が有料区域を走行したか否かを判断するための領域である課金エリアを処理実行エリアとして設定する。また、エリア設定装置1は、移動体に関する各種情報(移動体の位置、移動速度、移動体の種別、移動体のサイズ等)をプローブ情報として不図示のサーバに送信するプローブ情報送信システムにおいて、プローブ情報を送信する領域であるプローブ情報収集エリアを処理実行エリアとして設定する。
GNSSを利用した課金システム(不図示)は、設定された課金エリアを移動体が通過したことを検出すると、当該移動体が有料区域を走行したと判断して所定の利用料金を課金する。また、GNSSを利用したプローブ情報収集システム(不図示)において、移動体は設定されたプローブ情報収集エリアに進入したと判断するとサーバにプローブ情報を送信し、サーバは移動体から収集したプローブ情報に基づいて、プローブ情報収集エリア周辺の現在及び将来の交通状況を分析、予測する。
なお、本実施形態では、エリア設定装置1が課金エリアを処理実行エリアとして設定する態様を例として説明する。また、本実施形態において、移動体は車両であり、有料区域は有料道路である態様を例として説明するが、これに限られることはない。他の実施形態では、例えば、移動体は歩行者であってもよいし、有料区域は複数の道路を含む区域であってもよい。
図1は、第1の実施形態に係るエリア設定装置の機能構成を示す図である。
エリア設定装置1は、不図示の車両に搭載され、車両が有料道路を走行中に通過した各位置が課金エリアに適した位置であるか評価する評価装置として機能するとともに、評価結果に基づいて課金エリアを設定する設定装置として機能する。
図1に示すように、エリア設定装置1は、衛星信号受信部11と、カメラ12と、制御装置13と、記憶部14とを備える。
衛星信号受信部11は、衛星から受信した電波に基づいて、所定時間(例えば100ms)ごとに「車両の走行位置(緯度、経度、高度)」と、電波を受信した日時を示す「測定日時」とを特定する。また、衛星信号受信部11は、「車両の走行位置」と、「測定日時」と、「衛星の受信状態」とを含む測位情報を制御装置13に出力する。衛星の受信状態には、電波を受信した衛星の数、衛星それぞれを識別可能な衛星ID、衛星それぞれの電波強度等が含まれる。
また、本実施形態において、衛星信号受信部11、カメラ12、取得部130、天空率演算部131、評価部132、及び記憶部14から構成される機能グループを評価装置10とも称する。
取得部130は、取得した測位情報及び上空写真を関連付けて記憶部14に記憶して蓄積する。このとき、取得部130は、測位情報に含まれる「車両の走行位置」を、課金エリアの候補位置である「評価対象位置」として記憶する。
天空率とは、上空写真に含まれる風景のうち、天空が占める割合を示す。天空率は、上空視界を遮るものがなく全方向において天空が見える場合は「100%」、遮蔽物により天空が全く見えない場合は「0%」となる。
所定領域とは、例えば、基準位置を中心とする半径50mの円形状の領域である。なお、半径は有料道路に設定された制限速度等に応じて変更してもよい。また、所定領域は円形状の領域に限定されず、例えば基準位置を中心とする矩形状の領域であってもよい。
図2は、第1の実施形態に係るエリア設定装置の処理の一例を示す第1のフローチャートである。
以下、図2を参照してエリア設定装置1が課金エリアを設定する処理の一例について説明する。
本実施形態において、エリア設定装置1は、有料道路の特定の区間内に複数の課金エリアを設定する。例えば、図2のフローチャートにおいて、エリア設定装置1は、有料道路の入口から所定距離の区間(以下、「候補区間」とも称する)内に、課金エリアを三つ設定するものとする。
図3は、第1の実施形態に係るエリア設定装置の処理の一例を示す第2のフローチャートである。
具体的には、図3に示すように、取得部130は、衛星信号受信部11から、「車両の走行位置(評価対象位置)」と、「現在時刻」と、「衛星の受信状態」とを含む測位情報を取得する(ステップS100)。
図4は、第1の実施形態に係る評価値テーブルの一例を示す図である。
評価値テーブルT1は、図4に示すように、評価対象位置別の「測位情報(評価対象位置、測定日時、衛星数等)」と、「上空写真」と、「天空率」と、「評価値」とを関連付けて記憶したテーブルである。取得部130は、ステップS100~S101において測位情報及び上空写真を取得する度に、これらを関連付けて評価値テーブルT1に追加する。これにより、上空写真がどの「評価対象位置」の写真であるかを特定可能となる。
取得部130は、エリア設定装置1を搭載した車両が候補区間を走行中、上述のステップS100~S102の処理を、所定時間(例えば100ms)ごとに繰り返し実行する。そうすると、エリア設定装置1は、図5に示すように、車両の移動に伴って、複数の評価対象位置(図5のP1~Pn)の測位情報及び上空写真を収集し、評価値テーブルT1に蓄積する。
図6は、第1の実施形態に係るエリア設定装置の処理の一例を示す第3のフローチャートである。
具体的には、図6に示すように、エリア設定装置1(評価装置10)の天空率演算部131は、上空写真に基づいて評価対象位置の天空率を計算する(ステップS110)。このとき、天空率演算部131は、以下の式(1)に基づいて、天空率を計算する。
図7は、第1の実施形態に係る上空写真の一例を示す図である。
例えば、図7に示すように、上空写真は、評価対象位置の垂直上方を中心とした全方向の風景が円形状に撮影されたものであり、撮影された領域全体が想定半球の水平投影面積Asとなる。また、評価対象位置の周辺に遮蔽物がある場合、図6の斜線で示される領域がこれら遮蔽物の水平投影面積Abとなる。
天空率演算部131は、計算した天空率Rsを、評価値テーブルT1(図4)に追加して記憶する。
このとき、評価部132は、以下の式(2)に基づいて、評価値を計算する。
評価部132は、計算した評価値Vを、評価値テーブルT1(図4)に追加して記憶する。
なお、本実施形態では、評価部132が式(2)に基づいて評価値を計算する例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、評価部132は、天空率Rsに基づくランクを評価値として設定してもよいし、天空率Rs及び電波を受信可能な衛星数Nの組み合わせに基づくランクを評価値として設定してもよい。
図8は、第1の実施形態に係るエリア設定装置の処理の一例を示す第4のフローチャートである。
具体的には、図8に示すように、設定部133は、評価値テーブルT1に記憶されている複数の評価対象位置のうち、課金エリアの基準位置となる評価対象位置を選択する(ステップS120)。
本実施形態の例では、候補区間内に課金エリアを三つ設定するので、設定部133は、評価値が所定値以上である評価対象位置を三つ選択する。なお、設定部133は、評価値が所定値以上である評価対象位置が四つ以上ある場合、これらの中から評価値が最も高い評価対象位置を三つ選択する。
図9は、第1の実施形態に係るハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図9を参照して、本実施形態に係るエリア設定装置1(評価装置10)のハードウェア構成の一例について説明する。
図9に示すように、コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、インタフェース904を備える。
上述のエリア設定装置1(評価装置10)は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901(制御装置13)は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、制御装置13が各種処理に用いる記憶領域を主記憶装置902に確保する。また、CPU901は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域(記憶部14)を補助記憶装置903に確保する。
更に、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置903に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上のように、本実施形態に係るエリア設定装置1(評価装置10)は、評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算部131と、天空率に基づいて、評価対象位置が車両の位置に応じた所定の処理(例えば課金処理)を実行するための処理実行エリア(例えば課金エリア)に適している度合いを示す評価値を計算する評価部132と、を備える。
このようにすることで、エリア設定装置1(評価装置10)は、評価対象位置が処理実行エリアに適しているか否かを、天空率に基づく評価値として表すことができる。
このようにすることで、エリア設定装置1(評価装置10)は、天空率に基づき上空視界が確保できるか否かのみならず、評価対象位置における衛星の受信状態が良好であるかを反映した評価値を計算することができる。
このようにすることで、エリア設定装置1(評価装置10)は、所定の電波強度以上の電波を受信可能な衛星の数の多寡を反映した評価値を計算することができる。
電波強度が弱い電波は、例えば遮蔽物に反射された電波である可能性があり、このような電波を使用した場合、車両の走行位置がずれる(測位誤差が生じる)可能性がある。しかしながら、本実施形態に係る評価部132は、所定の電波強度以上の電波を受信可能な衛星の数を乗じて評価値を計算するので、所定の電波強度以上の衛星を多く捕捉できる評価対象位置ほど、評価値を高くすることができる。これにより、上空視界が確保でき、且つ、電波強度が強い衛星を補足しやすい評価対象位置が処理実行エリアとして設定されやすくなる。
GNSSを利用した各種システムでは、衛星の電波が阻害又は反射されないように、上空視界が十分に確保できる位置に処理実行エリアが設定されることが望ましい。本実施形態に係るエリア設定装置1は、上空視界、即ち、天空率に基づいて評価値を計算し、評価値が所定値以上である評価対象位置を基準位置とすることにより、衛星による測位誤差を低減可能な処理実行エリアを設定することができる。
GNSSを利用した各種システムでは、所定時間ごとに車両の走行位置を特定する処理が実行され、特定された車両の走行位置が処理実行エリア内である場合は、当該位置に応じた所定の処理が実行される。例えば、課金システムでは、車両の走行位置が課金エリア内である場合、車両が有料道路を走行したと判断して所定の利用料金を課金する処理が実行される。このとき、有料道路では車両が高速で走行することが想定されるので、走行位置を特定する処理が実行される前に課金エリアを通過してしまう可能性がある。車両が課金エリアを通過したことが検出されなくなり、正しく課金処理を行えなくなる。
しかしながら、本実施形態に係るエリア設定装置1は、一つの候補区間に対し、複数の課金エリアを設定する。なお、複数の課金エリアをまとめて「課金対象区域」とも称する。このようにすることで、課金システムは、課金対象区域に含まれる複数の課金エリアのうち、何れか一つの課金エリアにおいて車両の通過を検出すれば良いので、車両の検出漏れを低減することができる。なお、課金システムは、課金対象区域における車両の速度(制限速度)、道路幅等に応じて、所定数以上(例えば三つのうち二つ以上)の課金エリアで車両の通過を検出した場合、当該車両が有料道路を走行したと判断するようにしてもよい。これにより、車両が有料道路を走行したか否かを判断する精度を向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係るエリア設定装置1について図10を参照して説明する。
第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、天空率演算部131及び評価部132の機能が第1の実施形態と異なっている。
図10に示すように、天空率演算部131は、例えば評価対象位置P5の平均天空率を求める場合、まず、評価対象位置P5の天空率と、評価対象位置P5から所定距離D1(例えば100m)手前の範囲に含まれる評価対象位置P1~P4の天空率を評価値テーブルT1(図4)から抽出する。そして、天空率演算部131は、評価対象位置P1~P5の天空率を平均して平均天空率を計算する。
図10の例では、評価対象位置P5は遮蔽物が少なく、天空率が80%であったとする。しかしながら、評価対象位置P1~P4において遮蔽物が多く天空率が低い位置があったとすると、評価対象位置P5に対する平均天空率は65%となる。
また、図11に示すように、本実施形態に係る天空率演算部131は、候補区間を所定距離(例えば100m)ごとに複数のブロックB1~Bnに分割し、ブロック別の平均天空率を求めるようにしてもよい。
例えば、天空率演算部131は、ブロックB1含まれる評価対象位置P1~P4の天空率を評価値テーブルT1(図4)から抽出し、これら天空率を平均して平均天空率を計算する。また、天空率演算部131は、候補区間の全てのブロックについて同様の処理を行い、ブロック別の平均天空率を計算する。
このように、本実施形態に係る評価部132は、所定範囲内に含まれる複数の評価対象位置の平均天空率に基づいて評価値を計算する。このため、評価部132は、評価対象位置が、平均的に高い天空率を有する区間内に存在するか否かを反映した評価値を計算することができる。即ち、評価部132は、天空率が平均的に高い区間内に存在する評価対象位置の評価値を高くすることができる。これにより、衛星からの電波を安定して受信可能な評価対象位置が処理対象エリア(例えば課金エリア)として設定されやすくなる。
GNSSを利用して車両の位置を特定する場合、衛星信号受信部11の性能に依存して誤差が生じる可能性がある。このため、本変形例に係る設定部133は、評価値に基づいて処理対象エリア(例えば課金エリア)を設定するのではなく、評価相性位置の平均天空率と、誤差指標とに基づいて処理対象エリアを設定する。
誤差指標は、衛星信号受信部11の性能に依存する誤差の大きさを、例えば1~5の五段階で示す指標である。例えば、設定部133は、図11のブロック別に、道路(走行車線)の中心位置から評価対象位置までの距離を計算する。中心位置から評価対象位置までの距離のバラツキが小さいほど、測位誤差が少ないことが予想される。このため、設定部133は、バラツキが大きいブロックには測位誤差が大きいことを示す誤差指標(例えば1)を設定し、バラツキが小さいブロックには測位誤差が小さいことを示す誤差指標(例えば5)を設定する。
そして、設定部133は、平均天空率が所定値(例えば70%)以上であり、且つ、誤差指標が所定値(例えば3)以上であるブロックから評価対象位置を選択して基準位置とし、処理対象エリアを選択する。
このようにすることで、エリア設定装置1は、衛星信号受信部11による測位誤差を低減可能な処理対象エリアを設定することができる。
例えば、上述の実施形態において、エリア設定装置1と評価装置10とが同じハードウェア上に実装されている態様について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、エリア設定装置1と、評価装置10とは異なる装置として独立していてもよい。
更に、天空率演算部131及び評価部132は、有料道路の全ての区間における評価対象位置の天空率及び評価値の計算を行ってもよいし、候補区間内の評価対象位置のみを抽出して天空率及び評価値の計算を行ってもよい。
例えば、GNSSを利用した各種システムにおいて、車両が処理対象エリア(例えば課金エリア)を通過したことを検出した場合、車両に内蔵された評価装置は、当該課金エリアの評価値を計算する。そして、車両は、評価装置により計算された評価値が所定値以上であり、正しく測位できている可能性が高い場合のみ、有料道路を走行したと判断して課金システムが有するセンターサーバ等に課金処理を要求するようにしてもよい。このようにすることで、車両の測位誤差により課金処理が正常に行えない可能性を低減させることができる。
10 評価装置
11 衛星信号受信部
12 カメラ
13 制御装置
130 取得部
131 天空率演算部
132 評価部
133 設定部
14 記憶部
Claims (8)
- 衛星からの電波を受信する衛星信号受信部と、
評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算部と、
前記評価対象位置における前記衛星の受信状態と、前記天空率とに基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか否かを判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価部と、
を備える評価装置。 - 前記衛星の受信状態は、前記衛星信号受信部が所定の電波強度以上の前記電波を受信可能な衛星の数を含む、
請求項1に記載の評価装置。 - 前記天空率は、所定範囲内に含まれる複数の前記評価対象位置における天空率同士の平均値である、
請求項1又は2に記載の評価装置。 - 評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算部と、
前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価部と、
複数の前記評価対象位置のうち、前記評価値が所定値以上である評価対象位置を基準位置とし、当該基準位置から所定領域を前記処理実行エリアとして設定する設定部と、
を備えるエリア設定装置。 - 衛星からの電波を受信する衛星信号受信ステップと、
評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算ステップと、
前記評価対象位置における前記衛星の受信状態と、前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価ステップと、
を有する評価方法。 - 評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算ステップと、
前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価ステップと、
複数の前記評価対象位置のうち、前記評価値が所定値以上である評価対象位置を基準位置とし、当該基準位置から所定領域を前記処理実行エリアとして設定する設定ステップと、
を有するエリア設定方法。 - 評価装置のコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータに、
衛星からの電波を受信する衛星信号受信ステップと、
評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算ステップと、
前記評価対象位置における前記衛星の受信状態と、前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価ステップと、
を実行させるプログラム。 - エリア設定装置のコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータに、
評価対象位置で取得した上空写真の天空率を計算する天空率演算ステップと、
前記天空率に基づいて、前記評価対象位置が、移動体が有料区域を走行したか判断するための処理実行エリア、又は前記移動体の位置を含むプローブ情報の収集を行う処理実行エリアに適している度合いを示す評価値を計算する評価ステップと、
複数の前記評価対象位置のうち、前記評価値が所定値以上である評価対象位置を基準位置とし、当該基準位置から所定領域を前記処理実行エリアとして設定する設定ステップと、
を実行させるプログラム。
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