JPH0247577A - 車両用測位装置 - Google Patents
車両用測位装置Info
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- JPH0247577A JPH0247577A JP19855488A JP19855488A JPH0247577A JP H0247577 A JPH0247577 A JP H0247577A JP 19855488 A JP19855488 A JP 19855488A JP 19855488 A JP19855488 A JP 19855488A JP H0247577 A JPH0247577 A JP H0247577A
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、GPS (Global Positi
oningsystem 、全世界測位システム〉を利
用した車両用測位装置に関する。
oningsystem 、全世界測位システム〉を利
用した車両用測位装置に関する。
(従来の技術)
従来、この種の装置としては、例えば第5図および第6
図に示すものが知られている。
図に示すものが知られている。
同図に基づいてGPSを利用した測位原理について説明
すると、3つのGPS衛星sa 、 sb 。
すると、3つのGPS衛星sa 、 sb 。
Scから発射されるPN符号のGPS電波(1575,
42MH2>は、現在位置Pで無指向性のアンテナ1で
捕捉されるとともにGPS受信機2に入力されるような
されている。
42MH2>は、現在位置Pで無指向性のアンテナ1で
捕捉されるとともにGPS受信機2に入力されるような
されている。
そして、GPS受信機2においては、PN符号によりス
ペクトラム拡散された高周波信号をPN信号処理部2a
に導いて信号処理し、PN符号を復調するとともに、内
蔵クロックと受信したPN符号との位相差(両パルス信
号の時間差Δti )を検出するようなされている。
ペクトラム拡散された高周波信号をPN信号処理部2a
に導いて信号処理し、PN符号を復調するとともに、内
蔵クロックと受信したPN符号との位相差(両パルス信
号の時間差Δti )を検出するようなされている。
次に、復調されたPN符号と両パルス信号の時間差Δt
iの信号出力は測位計算部2bに入力される。
iの信号出力は測位計算部2bに入力される。
そして、測位計算部2bでは、復調されたPN符号を解
読し、各GPS衛星Sa 、Sb 、Scの現在位置を
第6図に示す如く地球の中心点を原点0とする極座標で
表わすようなされている。なお、車両現在位置Pは、r
Oを地球の中心点から地表までの距離として(ro 、
θ0.φ。)と表わされることになる。
読し、各GPS衛星Sa 、Sb 、Scの現在位置を
第6図に示す如く地球の中心点を原点0とする極座標で
表わすようなされている。なお、車両現在位置Pは、r
Oを地球の中心点から地表までの距離として(ro 、
θ0.φ。)と表わされることになる。
ところで、各衛星Sa 、Sb 、Scに対する時間差
Δ1+ <Δta、Δtb、Δtc )には、GPS
衛星の原子時計に対するずれであるGPS受信機の時計
のオフセットΔtuが含まれているので、上記時間差Δ
tiは次式のように、各衛星から発射された電波が地球
上の観測者(車両現在位置P点)に到達するまでの伝播
遅延時間Δtdi(Δtda、Δtdb、ΔtdC)と
上記オフセットΔtuの和で与えられる。
Δ1+ <Δta、Δtb、Δtc )には、GPS
衛星の原子時計に対するずれであるGPS受信機の時計
のオフセットΔtuが含まれているので、上記時間差Δ
tiは次式のように、各衛星から発射された電波が地球
上の観測者(車両現在位置P点)に到達するまでの伝播
遅延時間Δtdi(Δtda、Δtdb、ΔtdC)と
上記オフセットΔtuの和で与えられる。
(但し、i =il、b、(、Cは光速を示す)ここで
、各衛星Si (i =a、b、C)から車両現在位
置P点までの距1dsP=Diは、次式の如く、極座標
上の2点の座標5i(Ri、θi、φ1)。
、各衛星Si (i =a、b、C)から車両現在位
置P点までの距1dsP=Diは、次式の如く、極座標
上の2点の座標5i(Ri、θi、φ1)。
P (rO、θ0.φ0)で次のように与えられる。
すなわち、衛星Siの極座標(R1,θi、φi)を三
次元座標(Xi 、 Yi 、 Zi )に、車両現在
位置Pの極座標(ro 、θ0.φ0)を三次元座標(
Xo 、 Yo 、 Zo )に表わすと、5P2=
(Xi−X(1)” + (Yi−Yo) 2+ (Z
i−Zo)2 であるから、次式(2)を得ることができる。
次元座標(Xi 、 Yi 、 Zi )に、車両現在
位置Pの極座標(ro 、θ0.φ0)を三次元座標(
Xo 、 Yo 、 Zo )に表わすと、5P2=
(Xi−X(1)” + (Yi−Yo) 2+ (Z
i−Zo)2 であるから、次式(2)を得ることができる。
5P2= (Xi ?+Yi ” +Zi 2)+ (
XO” + Yo ” +Z o ” )2 (Xi
xo+yi yo+zi zo)・・・(2〉 ここで、 Xi ” +Yi 2+Zi 2=Ri 2Xo2+Y
o2+Zo2 Zi =Ri −cosθi X+ =R+ −5in ei ・COSφi yl =R;−5inθl・Sin φZo=ro−C
O5θO XO=ro −Sinθo−CO5φOyo :ro
−sin θ0−3lロ φ0で示される各関係式
を上記(2〉式に代入して、SP” =Ri ” (COS 1n +5ln =Ri 2 1、 cos ・ Sln が得られる。
XO” + Yo ” +Z o ” )2 (Xi
xo+yi yo+zi zo)・・・(2〉 ここで、 Xi ” +Yi 2+Zi 2=Ri 2Xo2+Y
o2+Zo2 Zi =Ri −cosθi X+ =R+ −5in ei ・COSφi yl =R;−5inθl・Sin φZo=ro−C
O5θO XO=ro −Sinθo−CO5φOyo :ro
−sin θ0−3lロ φ0で示される各関係式
を上記(2〉式に代入して、SP” =Ri ” (COS 1n +5ln =Ri 2 1、 cos ・ Sln が得られる。
ところで、
COSθ1−cos
±r02−2Ri −rQ
C1・C03oo十S1nθ1
θo(COSφ1−cosφ0
φ1−sinφoN
+ro 22Ri −rQ
C1−cosθo+sinθ
θo−CO3φi−φo))
C0
=1(cos (θi−θo)+C05(θi+θo)
)sinθ1−sinθ0 sp2=R* 2+ro2−2Ri −rQ(COS
(θi−θo) [1+cos(φi−φo)]十
CO0(θi+00)[1−cos(φi−φ。)] ・・・(3) (1)、(3)式より、 5P2=Di 2 =C2 R12+r。
)sinθ1−sinθ0 sp2=R* 2+ro2−2Ri −rQ(COS
(θi−θo) [1+cos(φi−φo)]十
CO0(θi+00)[1−cos(φi−φ。)] ・・・(3) (1)、(3)式より、 5P2=Di 2 =C2 R12+r。
([1+cos
・COS (ei
+ [l −cos
・COS (ei
(Δti −Δtu)2
2−2Ri−r□
(φi−φo)]
一θ0)
(φi−φo)]
+θ0)
・・・(4)
(但し、i =a、b、c )
ここで、上記(4)式は、Δtu、θ0.φ0の3つの
未知数を有するので、3つの衛星Sa。
未知数を有するので、3つの衛星Sa。
Sb、Scについて上記(4)式を求め、3元の連立方
程式から3つの未知数Δtu、θ0.φ0を算出するこ
とができる。
程式から3つの未知数Δtu、θ0.φ0を算出するこ
とができる。
上記の如くして、測位計算部2bでは、3つの衛星の位
置5a(Ra、θa、φa)、5b(Rb、θb、φb
)、5c(Rc、θC1φC)およびその時間差Δta
、Δtb、Δtcを用い、上記(4)式の関係式を利用
して車両の現在位置P (r□ 、θ0.φ0)と時計
のオフセットΔtUを演算するようなされている。
置5a(Ra、θa、φa)、5b(Rb、θb、φb
)、5c(Rc、θC1φC)およびその時間差Δta
、Δtb、Δtcを用い、上記(4)式の関係式を利用
して車両の現在位置P (r□ 、θ0.φ0)と時計
のオフセットΔtUを演算するようなされている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、3つの
GPS衛星からの電波を同時に受信したときにのみ車両
の現在位置P点を測位できるようなされているので、ビ
ル等の高い建造物が林立する市街地を走行する場合は、
第7図に示す如く建物等によってGPS衛星からの電波
が遮蔽されて(第7図でGPS衛星sbおよびSCの電
波)、測位に必要な3個の衛星からの電波を同時に受信
できず、現在位置の測位が不能になるという問題点があ
った。
GPS衛星からの電波を同時に受信したときにのみ車両
の現在位置P点を測位できるようなされているので、ビ
ル等の高い建造物が林立する市街地を走行する場合は、
第7図に示す如く建物等によってGPS衛星からの電波
が遮蔽されて(第7図でGPS衛星sbおよびSCの電
波)、測位に必要な3個の衛星からの電波を同時に受信
できず、現在位置の測位が不能になるという問題点があ
った。
(発明の目的)
この発明は、上記問題点に鑑み、ビル等の高い建造物が
林立する市街地等においても、常に精度よく車両現在位
置を算出することのできる車両用測位装置を提供するこ
とを目的とする。
林立する市街地等においても、常に精度よく車両現在位
置を算出することのできる車両用測位装置を提供するこ
とを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
上記問題点を解決するために、本発明は第1図のように
構成されている。
構成されている。
同図において、特定日算出手段aでは、GPS衛星より
発射される電波を受信することによりGPS衛星と車両
現在位置間の距離を算出し、車両現在位置が含まれる特
定円が地球上に算出されている。
発射される電波を受信することによりGPS衛星と車両
現在位置間の距離を算出し、車両現在位置が含まれる特
定円が地球上に算出されている。
また、現在位置推測演算手段すでは、単位距離走行毎の
移動距離および移動方向に基づいて道路地図上に車両現
在位置が逐次推測演算されている。
移動距離および移動方向に基づいて道路地図上に車両現
在位置が逐次推測演算されている。
さらに、位置演算手段Cでは、算出された特定円と、推
測により求まる道路地図上の車両現在位置とにより現在
位置が求められている。
測により求まる道路地図上の車両現在位置とにより現在
位置が求められている。
(実施例の説明)
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。
。
第2図は、本発明に係る車両用測位装置が適用されたナ
ビゲーションシステムの電気的なハードウェア構成を示
すブロック図である。
ビゲーションシステムの電気的なハードウェア構成を示
すブロック図である。
同図に示されるように、アンテナ11は、GPS衛星S
i (i =a、1)、(・・・)から発射される単
数あるいは複数の電波を受信するとともに、受信された
信号出力をGPS受信装置12に入力されるようなされ
ている。
i (i =a、1)、(・・・)から発射される単
数あるいは複数の電波を受信するとともに、受信された
信号出力をGPS受信装置12に入力されるようなされ
ている。
また、13は超高安定発振器で、恒温槽入高安定水晶発
振器(周波数安定度1O−to〜10−”)またはルビ
ジウム、セシウム、水素メーザ等よりなる原子時計(周
波数安定度IQ−12〜IQ−14)からなる。
振器(周波数安定度1O−to〜10−”)またはルビ
ジウム、セシウム、水素メーザ等よりなる原子時計(周
波数安定度IQ−12〜IQ−14)からなる。
そして、GPS受信装置12にスペクトラム拡散変調さ
れて入力された1、57GHzの高周波信号は、上記G
PS受信装置12によって増幅されるとともに、上記超
高安定発振器13より出力される極めて周波数安定度の
高い標準周波数信号fsによって1.023Mbpsの
Pseudo Rand。
れて入力された1、57GHzの高周波信号は、上記G
PS受信装置12によって増幅されるとともに、上記超
高安定発振器13より出力される極めて周波数安定度の
高い標準周波数信号fsによって1.023Mbpsの
Pseudo Rand。
m No1seで変調されているs/A (C1ear
/^cqu i 5ion)コードを復調し、各衛星に
対する各種航法ブタ、例えば衛星の位置座標5i(Ri
、θi。
/^cqu i 5ion)コードを復調し、各衛星に
対する各種航法ブタ、例えば衛星の位置座標5i(Ri
、θi。
φi)や時刻Tiとともに到来GPS電波の受信機に対
する時間差より車両現在位置から各GPS衛星までの距
離Dl等が得られるようなされている。
する時間差より車両現在位置から各GPS衛星までの距
離Dl等が得られるようなされている。
また、NoはMap t4atching機能を有する
推測航法装置で、車速センサ14では車両の移動速度V
a (m/5ec)が出力されるとともに、ジャイロセ
ンサ15では車両の移動に伴う回転角速度ω(rad/
sec )が出力され、両者の信号出力は情報処理回路
16に入力されるようなされている。
推測航法装置で、車速センサ14では車両の移動速度V
a (m/5ec)が出力されるとともに、ジャイロセ
ンサ15では車両の移動に伴う回転角速度ω(rad/
sec )が出力され、両者の信号出力は情報処理回路
16に入力されるようなされている。
また、17は各道路の詳細データを記憶するCD−RO
Mで、このCD−ROM17に記憶された現在走行中の
道路の各部の形状1曲率、主要地点の位置等の道路デー
タは情報処理回路16に入力されるようなされている。
Mで、このCD−ROM17に記憶された現在走行中の
道路の各部の形状1曲率、主要地点の位置等の道路デー
タは情報処理回路16に入力されるようなされている。
そして、上記情報処理圏#116では、よく知られてい
るように推測航法およびHap HatChinq機能
により、すなわち単位距離走行毎の移動距離および移動
方向に基づいて道路地図上に車両現在位置を逐次推測演
算しつつ、車両の移動量を精度よく算出できるようなさ
れている。
るように推測航法およびHap HatChinq機能
により、すなわち単位距離走行毎の移動距離および移動
方向に基づいて道路地図上に車両現在位置を逐次推測演
算しつつ、車両の移動量を精度よく算出できるようなさ
れている。
そして、上記各衛星に対する各種航法データおよび推測
航法装置Noより出力される車両の移動データは、マイ
クロコンピュータ(’16bitCPU)を主体として
構成される情報処理装置18に入力され、各時刻におけ
る車両現在位置P(x。
航法装置Noより出力される車両の移動データは、マイ
クロコンピュータ(’16bitCPU)を主体として
構成される情報処理装置18に入力され、各時刻におけ
る車両現在位置P(x。
y)(ただしXは経度、yは緯度を示す)および検出時
刻Tを極めて高精度に求めることができるようなされて
いる。
刻Tを極めて高精度に求めることができるようなされて
いる。
本実施例装置は上記の如く構成されているが、次にその
動作を第3図および第4図に基づいて説明する。
動作を第3図および第4図に基づいて説明する。
第3図は、主要道路MRに沿って、P1→P2→P3→
P4→P5と車両が走行する場合の斜視図で、以下各ポ
イント位置の算出方法について説明する。
P4→P5と車両が走行する場合の斜視図で、以下各ポ
イント位置の算出方法について説明する。
ポイントP の ゛
ポイントP1付近は、周囲に高層の建築物等もなく、し
たがって3つのGPS衛星sa 、 sb 。
たがって3つのGPS衛星sa 、 sb 。
Scからの受信電波を同時に受信でき、時刻T。
における2次元座標位置および極座標位置は従来例通り
得られる(第6図参照)。
得られる(第6図参照)。
すなわち、xlを経度、V+を緯度とした場合、時刻T
1におけるポイントP1の2次元座標位置は(Tl
; Xl 、 yl >と表わせるとともに、極座標位
置は(Tl;r”o、θ1.φ1)と表わせる。
1におけるポイントP1の2次元座標位置は(Tl
; Xl 、 yl >と表わせるとともに、極座標位
置は(Tl;r”o、θ1.φ1)と表わせる。
ここでroは、地球の中心0からポイントP1までの距
離で、路地味の半径に相当し、地球の表面の形状(ジオ
イド)および標高によって定まる。
離で、路地味の半径に相当し、地球の表面の形状(ジオ
イド)および標高によって定まる。
なお、このrQの値は主要地点毎に既知となっている。
また、rQの値が不明の場合は、4つのGPS衛星電波
による3次元測定で検出することもできる。
による3次元測定で検出することもできる。
こうして三つのGPS衛星を利用してポイントP、が算
出されると、GPS衛星に搭載されている原子時計に対
する車両側GPS受信装置12の時計のオフセットΔT
Oが測定され、はぼ0にリセットされることになる。
出されると、GPS衛星に搭載されている原子時計に対
する車両側GPS受信装置12の時計のオフセットΔT
Oが測定され、はぼ0にリセットされることになる。
ポイントP の− ゛
次に、車両がビルの林立する市街地に入ると、GPS衛
星からの電波は一部遮断されるので、本実施例装置の特
徴であるMap )IatChingを用いた推測航法
により車両現在位置が逐次検出されることになる。
星からの電波は一部遮断されるので、本実施例装置の特
徴であるMap )IatChingを用いた推測航法
により車両現在位置が逐次検出されることになる。
そして、今ポイントP2における通過時刻をT2とし、
ポイントP2においては1つのGPS衛星S1の電波の
み受信でき、かつ(T2 Tl>は数分とする。
ポイントP2においては1つのGPS衛星S1の電波の
み受信でき、かつ(T2 Tl>は数分とする。
この場合、GPS受信装置12により衛星の極座標位置
5i(Ri、θi、φi)が検出されると、現在位置P
2 (X2 、3’2)から衛星Siまでの距離Di
が測定され、衛星Siを中心とじて半径Diの球Biと
地球Eとの交点の軌跡である円Ciが地表上に得られる
。
5i(Ri、θi、φi)が検出されると、現在位置P
2 (X2 、3’2)から衛星Siまでの距離Di
が測定され、衛星Siを中心とじて半径Diの球Biと
地球Eとの交点の軌跡である円Ciが地表上に得られる
。
そして、本実施例装置では、この日C1と走行中の道路
MRとの交点が車両現在位置P2 (T2;X2 、
y2 )として求められるよう構成されている。
MRとの交点が車両現在位置P2 (T2;X2 、
y2 )として求められるよう構成されている。
以下、交点P2の算出方法について詳述する。
地球の中心を0とする極座標において、衛星Sの座標を
5t(Ri、θi、φi)、ポイントP2の通過時刻を
T2、地表上の現在位置をP(ro 、 θ、φ)とす
る。
5t(Ri、θi、φi)、ポイントP2の通過時刻を
T2、地表上の現在位置をP(ro 、 θ、φ)とす
る。
この場合、点siと○を結ぶ直線は、点Siを中心とし
半径Diの球Bi と地球Eの交点である円Ciの中心
を通るので、円Ciの上にある現在位置P (x、 y
) =P (ro 、θ、φ)とQを結ぶ直線QPは直
線SiOの垂線となる。
半径Diの球Bi と地球Eの交点である円Ciの中心
を通るので、円Ciの上にある現在位置P (x、 y
) =P (ro 、θ、φ)とQを結ぶ直線QPは直
線SiOの垂線となる。
なお、Q点の座標をQ(ri、θi、φi)とする。
ここで、(イ)ΔSi OPについて考えると、△S+
OP=αとすると、余弦定理より次式が得られる。
OP=αとすると、余弦定理より次式が得られる。
(ロ)またΔPQOについて、
rl =ro・CO3a
・・・(6)
PQ2=rO” −ri ” −(7)が
成立する。
成立する。
(ハ)また、P (ro 、θ、φ)とQ(ri、θ、
φi)の2点間の距離PQは座標の関係より次式で与え
られる。
φi)の2点間の距離PQは座標の関係より次式で与え
られる。
PQ2=ro2+ri ” −2ro−r(COS
(θ−θi ) [1+cos(φ−φi)]+c
os(θ+θi) [1−cos(φ−φi)]) ・・・(8)(ニ)以
上より、円Ciの方程式を導くと、(7)式および(8
)式より、 0=2ri ?−2ro −r−i (cos (
θ−θi)[1+CO3(φ−φi ) ]+COS
(θ十〇i>[1−cos(φ−φi)]) ri ≠0であるから、 ri −r”0 (cos (θ−θi ) [
1+cos (φ−φi ) コ +cos (θ
+θi>[1−cos(φφi)]l=0
・・・(9)ここで(5)式および(6)式より
、 したがって(9)式および(10)式より、次式が得ら
れる。
(θ−θi ) [1+cos(φ−φi)]+c
os(θ+θi) [1−cos(φ−φi)]) ・・・(8)(ニ)以
上より、円Ciの方程式を導くと、(7)式および(8
)式より、 0=2ri ?−2ro −r−i (cos (
θ−θi)[1+CO3(φ−φi ) ]+COS
(θ十〇i>[1−cos(φ−φi)]) ri ≠0であるから、 ri −r”0 (cos (θ−θi ) [
1+cos (φ−φi ) コ +cos (θ
+θi>[1−cos(φφi)]l=0
・・・(9)ここで(5)式および(6)式より
、 したがって(9)式および(10)式より、次式が得ら
れる。
θi ) [1+cos (φ−φi>]+cos
(θ+θi>[1−cos(φ−φi)])=0以上よ
り、円Ciの方程式は次式で示されることになる。
(θ+θi>[1−cos(φ−φi)])=0以上よ
り、円Ciの方程式は次式で示されることになる。
Ri ” +r(1” −Di ” −2rO−ri
(cos(θ−θi ) [1+CO5(φ−φ
i)]+C05(θ十〇i)[1−cos(φ−φi)
]l=0・・・(11) また、光速をCとすると、Dlは次式で与えられる。
(cos(θ−θi ) [1+CO5(φ−φ
i)]+C05(θ十〇i)[1−cos(φ−φi)
]l=0・・・(11) また、光速をCとすると、Dlは次式で与えられる。
Di=C−(Δti−ΔtU) −112)ただし
、Δtiは、GPS受信装置12の時計の時刻に対する
衛星Siの到来電波の時刻の差、すなわちGPS衛星か
ら受信装置12までの電波の伝播遅延時間を示している
。
、Δtiは、GPS受信装置12の時計の時刻に対する
衛星Siの到来電波の時刻の差、すなわちGPS衛星か
ら受信装置12までの電波の伝播遅延時間を示している
。
また、Δtuは、GPS受信装置12の時計のオフセッ
トを示している。
トを示している。
ところで、上記(12)式において、オフセットΔtu
は、ポイントP1の通過時において既に零にリセットさ
れており、周波数安定度10−’O/sec以上の超高
安定標準周波数fsを使用してGPS受信装置12の時
計を構成しているので、概ね103SeC(略15分)
の経時変化で周波数fSが1O−10X103 (=1
0−7>の変動となり、GPS受信装置の時計の誤差が
真の時刻に対して概ね1O−7sec (=100n
sec) 、距離換算誤差で30m程度となるので、(
T2 T+)が10分以下であればΔtuは無視して
も支障ない。
は、ポイントP1の通過時において既に零にリセットさ
れており、周波数安定度10−’O/sec以上の超高
安定標準周波数fsを使用してGPS受信装置12の時
計を構成しているので、概ね103SeC(略15分)
の経時変化で周波数fSが1O−10X103 (=1
0−7>の変動となり、GPS受信装置の時計の誤差が
真の時刻に対して概ね1O−7sec (=100n
sec) 、距離換算誤差で30m程度となるので、(
T2 T+)が10分以下であればΔtuは無視して
も支障ない。
したがって、上記(12)式において、Δtu:0とし
て次式が得られることになる。
て次式が得られることになる。
Di *C・Δti ・・・(13)
一方、時刻T1からT2までの間においては、上記推測
航法装置Noにより車両移動量ΔP(ΔXl、Δy+)
が出力され、情報処理装置18ではまず次のような演算
が行なわれている。
一方、時刻T1からT2までの間においては、上記推測
航法装置Noにより車両移動量ΔP(ΔXl、Δy+)
が出力され、情報処理装置18ではまず次のような演算
が行なわれている。
すなわち、経度変化量ΔX、に対する極座標φの変化量
Δφ1が、 また、緯度変化量Δy1に対する極座標θの変化量Δθ
1が、 ところで、時刻T1におけるポイントP、の位置は(r
”o 、θ1.φ1)であるから、)lap Matc
hing推測航法により上記(14)式および(15)
式によって得られた座標移動量がポイントP1における
位置座標に加えられて、時刻T2におけるポイントP2
の極座標位置(ro 、θ2.φ2)は次式の如く得ら
れる。
Δφ1が、 また、緯度変化量Δy1に対する極座標θの変化量Δθ
1が、 ところで、時刻T1におけるポイントP、の位置は(r
”o 、θ1.φ1)であるから、)lap Matc
hing推測航法により上記(14)式および(15)
式によって得られた座標移動量がポイントP1における
位置座標に加えられて、時刻T2におけるポイントP2
の極座標位置(ro 、θ2.φ2)は次式の如く得ら
れる。
次に、(16)式および(17)式で与えられる座標P
2 (ro、θ2.φ2)を現在位置P(rQ、θ、φ
)として、すなわち を、上記(11)式に代入すると次式を得る。
2 (ro、θ2.φ2)を現在位置P(rQ、θ、φ
)として、すなわち を、上記(11)式に代入すると次式を得る。
Ri 2+ro2−Di 2−2Ri −r、)(c
osrQ rO ・・・(18) そして、上記(18)式を情報処理装置18で計算し、
(13)式のDiを用いて(18)式が成立すればΔX
l、Δy1は精度の極めて高い値であることが確認でき
る。
osrQ rO ・・・(18) そして、上記(18)式を情報処理装置18で計算し、
(13)式のDiを用いて(18)式が成立すればΔX
l、Δy1は精度の極めて高い値であることが確認でき
る。
また、(18)式が成立しない場合には、(18)式が
成立するようにΔXl、Δy、を補正すればよく、補正
されたΔXl、Δy、は精度の極めて高い値になること
になる。
成立するようにΔXl、Δy、を補正すればよく、補正
されたΔXl、Δy、は精度の極めて高い値になること
になる。
そして、このΔX1.Δy1を用いて、時刻T2におけ
る現在位置P2は、情報処理装置18によって次のよう
に高精度に演算されることになる。
る現在位置P2は、情報処理装置18によって次のよう
に高精度に演算されることになる。
すなわち、P2 (ro、θ2.φ2)=P(X2、y
2)として、 X2 ”Xl+ΔX1 3’2=3’l+Δy1 ・・・(1つ)
上記の如くして、時刻T2における現在位置P2 (
T2 ;X2 、 V2 )は、1つのGPS衛星を利
用することにより(11)式で示される円Ciと走行中
の道&8MHの交点として精度よく求まることになる(
位置誤差50m以内)。
2)として、 X2 ”Xl+ΔX1 3’2=3’l+Δy1 ・・・(1つ)
上記の如くして、時刻T2における現在位置P2 (
T2 ;X2 、 V2 )は、1つのGPS衛星を利
用することにより(11)式で示される円Ciと走行中
の道&8MHの交点として精度よく求まることになる(
位置誤差50m以内)。
ポイントP の ゛
ところで、車両が市街地を走行し、時刻T3にはビルの
切れ目あるいは広い交差点等のポイントP3に到達した
場合の現在位置の算出方法について次に述べる。
切れ目あるいは広い交差点等のポイントP3に到達した
場合の現在位置の算出方法について次に述べる。
このポイントP3においても、上記ポイントP2のとき
と同様、1つのGPS衛星衛星S色の電波を所定時間(
1秒以下)受信すると、該衛星に対するデータがGPS
受信装置12より出力されて、衛星までの距離Dj、衛
星の極座標位置5j(Rj 、θj、φj)および検出
時刻T3が情報処理装置18に入力されて、上記ポイン
トP2を算出したときと同様にして、中心をSjとする
半径Djの球Bjと地球Eの交点である円Cjの方程式
が得られる。
と同様、1つのGPS衛星衛星S色の電波を所定時間(
1秒以下)受信すると、該衛星に対するデータがGPS
受信装置12より出力されて、衛星までの距離Dj、衛
星の極座標位置5j(Rj 、θj、φj)および検出
時刻T3が情報処理装置18に入力されて、上記ポイン
トP2を算出したときと同様にして、中心をSjとする
半径Djの球Bjと地球Eの交点である円Cjの方程式
が得られる。
Rj 2+ro2−Dj 2−2Rj rO(cos(
θ−θj ) [1+cos (φ−φj)]+c
os(θ十〇j)[1−cos(φ−φj)])=0こ
こで、時刻T1からT3までの経過時間は10分以内と
し、Δtu −1−0として、DjキC・Δtj
・・・(21)とする。
θ−θj ) [1+cos (φ−φj)]+c
os(θ十〇j)[1−cos(φ−φj)])=0こ
こで、時刻T1からT3までの経過時間は10分以内と
し、Δtu −1−0として、DjキC・Δtj
・・・(21)とする。
こうして得られた円Cjと、道路MRの交差点が現在位
置P3 (T3 : X3 、 y3)となり、Ha
p Hatching推測航法装置Noより求めた移動
量ΔP2 (Δx2.Δy2)を用いて計算した、X
3 =x2+Δx2 y3 =y2+Δy2 ・・・(22〉
が、上記(20)式を満足するようにΔX2.Δy2を
補正すれば、精度の高い現在位置P3 (T:+;X3
.y3)が得られることになる(位置誤差50m以内)
。
置P3 (T3 : X3 、 y3)となり、Ha
p Hatching推測航法装置Noより求めた移動
量ΔP2 (Δx2.Δy2)を用いて計算した、X
3 =x2+Δx2 y3 =y2+Δy2 ・・・(22〉
が、上記(20)式を満足するようにΔX2.Δy2を
補正すれば、精度の高い現在位置P3 (T:+;X3
.y3)が得られることになる(位置誤差50m以内)
。
ポイントP(7) ’
次に、車両がポイントP3から移動し、トンネルT内を
走行している場合には、GPS衛星の電波は全く受信で
きないので、上記Map Matching推測航法に
より、現在位置を逐次測定演算する。
走行している場合には、GPS衛星の電波は全く受信で
きないので、上記Map Matching推測航法に
より、現在位置を逐次測定演算する。
そして、時刻T4においては、トンネルTを抜けて視界
が両側にかなり開けたポイントP4に至ると、2つのG
PS衛星衛星S極tの電波が同時に所定時間受信できる
ことになる。
が両側にかなり開けたポイントP4に至ると、2つのG
PS衛星衛星S極tの電波が同時に所定時間受信できる
ことになる。
すなわち、GPS受信装置12によりGPS衛星衛星S
極座標位置(Rk 、θに、φk)およびGPS衛星衛
星S極の距離Dkとともに、GPS衛星衛星S極座標位
置(Rz、θt、φt)およびGPS衛星S/までの距
離Dtが得られ、これらのデータは情報処理装置18に
入力されて、まず上記(11)式で示される2つの円C
k、Ctが得られることになる。
極座標位置(Rk 、θに、φk)およびGPS衛星衛
星S極の距離Dkとともに、GPS衛星衛星S極座標位
置(Rz、θt、φt)およびGPS衛星S/までの距
離Dtが得られ、これらのデータは情報処理装置18に
入力されて、まず上記(11)式で示される2つの円C
k、Ctが得られることになる。
すなわち、円Ckは、中心をSkとし半径をDkとする
球と地球Eとの交点の円であり、円Ctは中心をStと
し半径をDtとする球と地球Eとの交点の円である。
球と地球Eとの交点の円であり、円Ctは中心をStと
し半径をDtとする球と地球Eとの交点の円である。
ここで、円Ckの方程式は次式の如く示される。
Rk 2+r02−Dk 2−2Rk −rO(COS
(θ−θk ) [1+cos (φ−φk )
] +cos(θ+θk)[1−cos(φ−φk>]
l=0・・・(22) また時刻T、からT、までの経過時間は10分以内とし
て、すなわちΔtu 40として、次式が得られる。
(θ−θk ) [1+cos (φ−φk )
] +cos(θ+θk)[1−cos(φ−φk>]
l=0・・・(22) また時刻T、からT、までの経過時間は10分以内とし
て、すなわちΔtu 40として、次式が得られる。
DkΦC・Δtk ・・・(23)同様
にして、円Ctの方程式は次式の如く示される。
にして、円Ctの方程式は次式の如く示される。
Rt” +rO”−Dt2−2Rtro (cos(θ
−θz) [1+cos (φ−φt ) ] +
C03(θ+θt)[1−cos (φ−φt)])
−0またΔtU =Oとして、次式が得られる。
−θz) [1+cos (φ−φt ) ] +
C03(θ+θt)[1−cos (φ−φt)])
−0またΔtU =Oとして、次式が得られる。
Dt与C・Δ11 ・・・(25)とこ
ろで、このポイントP4においては、2つのGPS衛星
からの電波が受信され、上記の如く、現在位置を特定す
る2つの円が得られる。
ろで、このポイントP4においては、2つのGPS衛星
からの電波が受信され、上記の如く、現在位置を特定す
る2つの円が得られる。
したがって、(22)式および(23)式で与えられる
円Ckと、く24)式および(25)式で与えられる円
Ctの交点P4 (X4 、 y4 )が現在位置と
なり、このP4 (X4 、3’4 )が走行中の道
路上にあり、かつMap Matching推測航法の
移動量ΔP3 (ΔX3.Δy3)によって定まる点
P4 (X4 、3’4 )がこの現在位置に一致す
るかどうかを確認し、一致しない場合は一致するように
補正すればよいことになる。
円Ckと、く24)式および(25)式で与えられる円
Ctの交点P4 (X4 、 y4 )が現在位置と
なり、このP4 (X4 、3’4 )が走行中の道
路上にあり、かつMap Matching推測航法の
移動量ΔP3 (ΔX3.Δy3)によって定まる点
P4 (X4 、3’4 )がこの現在位置に一致す
るかどうかを確認し、一致しない場合は一致するように
補正すればよいことになる。
このように、GPS衛星からの電波を2つ受信できれば
、推測航法によらず現在位置P4(T4:X4 、 y
4 )を高精度(位置誤差30m以内)に測定できるこ
とになる。
、推測航法によらず現在位置P4(T4:X4 、 y
4 )を高精度(位置誤差30m以内)に測定できるこ
とになる。
ポイントP の 1 ゛
さらに車両が市街地を走行し、時刻T5において周囲の
視界の完全に開けた郊外のポイントP5に達すると(た
だし、時刻T1からTsまでの経過時間は10分以内と
する)、3個以上のGPS衛星の各電波が所定時間受信
できる。そして、3つの衛星より得られる受信データが
GPS受信装置12に入力されると、情報処理装置18
によって上記ポイントP1を算出したときと同様な方法
で現在位置P s (Ts : x5 、y:r >
が高精度(位置誤差30m以内)に算出されることにな
る。
視界の完全に開けた郊外のポイントP5に達すると(た
だし、時刻T1からTsまでの経過時間は10分以内と
する)、3個以上のGPS衛星の各電波が所定時間受信
できる。そして、3つの衛星より得られる受信データが
GPS受信装置12に入力されると、情報処理装置18
によって上記ポイントP1を算出したときと同様な方法
で現在位置P s (Ts : x5 、y:r >
が高精度(位置誤差30m以内)に算出されることにな
る。
また、超高安定発振器13から出力される標準周波数信
号fsによって構成されるGPS受信装置12の時計の
蓄積したオフセットΔtuが、GPS衛星の原子時計と
の比較によって測定され、はぼ零にリセットされること
になる。
号fsによって構成されるGPS受信装置12の時計の
蓄積したオフセットΔtuが、GPS衛星の原子時計と
の比較によって測定され、はぼ零にリセットされること
になる。
なお、時刻T、からTsまでの経過時間が15分の場合
、Δtu m< L OOnsとなり、距離相当誤差は
30m以内である。
、Δtu m< L OOnsとなり、距離相当誤差は
30m以内である。
本実施例装置は、上記の如く、周波数安定度10−10
以上の超高安定の標準周波数fsをGPS受信装置に供
給して同装置の時計を極めて高安定にするとともに、)
lap Hatching機能を有する推測航法装置の
推測測位と上記GPS測位を複合し現在位置の測位をす
るようなされている。
以上の超高安定の標準周波数fsをGPS受信装置に供
給して同装置の時計を極めて高安定にするとともに、)
lap Hatching機能を有する推測航法装置の
推測測位と上記GPS測位を複合し現在位置の測位をす
るようなされている。
このため、都心部等の高層ビルが林立する地域において
も、高精度にかつ連続的に現在位置の測位ができること
となる。また、少なくとも1つのGPS衛星の電波を数
分間に1度の割合で受信できれば推測航法に比べ極めて
高精度に現在位置の測位ができることになる。
も、高精度にかつ連続的に現在位置の測位ができること
となる。また、少なくとも1つのGPS衛星の電波を数
分間に1度の割合で受信できれば推測航法に比べ極めて
高精度に現在位置の測位ができることになる。
さらに、少なくとも2つのGPS衛星の電波を受信でき
れば極めて高精度に現在位置の測位を行なうことができ
ることになる。
れば極めて高精度に現在位置の測位を行なうことができ
ることになる。
(発明の効果)
本発明に係る車両用測位装置は、上記の如く、GPS衛
星より発射される電波を受信することにより車両の現在
位置を地球上に描かれる特定円上に予測するとともに、
車両が現在走行している道路地図情報に基づいて該道路
上に車両現在位置を逐次推測演算するよう構成したので
、ビルの林立する市街地等においても精度よく車両現在
位置の測位ができる等の効果を有する。
星より発射される電波を受信することにより車両の現在
位置を地球上に描かれる特定円上に予測するとともに、
車両が現在走行している道路地図情報に基づいて該道路
上に車両現在位置を逐次推測演算するよう構成したので
、ビルの林立する市街地等においても精度よく車両現在
位置の測位ができる等の効果を有する。
第1図は本発明のクレーム対応図、第2図は本発明が適
用された実施例装置の電気的なハードウェア構成を示す
ブロック図、第3図は車両が主要道路の各ポイント地点
を通過する場合の斜視図、第4図はGPS衛星を利用し
て車両現在位置を測位する場合の作用説明図、第5図は
従来例における測位装置の構成説明図、第6図は従来例
における車両現在位置の測位作用説明図、第7図はGP
S衛星からの電波が遮断される場合を示す斜視図である
。 11・・・アンテナ 12・・・GPS受信装置 13・・・超高安定発振器 14・・・車速センサ 15・・・ジャイロセンサ 16・・・情報処理回路 17・・・CD−ROM 18・・・情報処理装置 No・・・推測航法装置 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 和 1)成 則 第1 図
用された実施例装置の電気的なハードウェア構成を示す
ブロック図、第3図は車両が主要道路の各ポイント地点
を通過する場合の斜視図、第4図はGPS衛星を利用し
て車両現在位置を測位する場合の作用説明図、第5図は
従来例における測位装置の構成説明図、第6図は従来例
における車両現在位置の測位作用説明図、第7図はGP
S衛星からの電波が遮断される場合を示す斜視図である
。 11・・・アンテナ 12・・・GPS受信装置 13・・・超高安定発振器 14・・・車速センサ 15・・・ジャイロセンサ 16・・・情報処理回路 17・・・CD−ROM 18・・・情報処理装置 No・・・推測航法装置 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 和 1)成 則 第1 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、GPS衛星より発射される電波を受信することによ
りGPS衛星と車両現在位置間の距離を算出し、車両現
在位置が含まれる特定円を地球上に算出する特定円算出
手段と、 単位距離走行毎の移動距離および移動方向に基づいて道
路地図上に車両現在位置を逐次推測演算する現在位置推
測演算手段と、 前記算出された特定円と、推測により求まる道路地図上
の車両現在位置とにより現在位置を求める位置演算手段
と、 を備えることを特徴とする車両用測位装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19855488A JPH0247577A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 車両用測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19855488A JPH0247577A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 車両用測位装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0247577A true JPH0247577A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16393108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19855488A Pending JPH0247577A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 車両用測位装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0247577A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08129216A (ja) * | 1994-11-01 | 1996-05-21 | Konica Corp | 撮影情報を記録可能なカメラ |
US5889493A (en) * | 1995-11-21 | 1999-03-30 | Harada Industry Co., Ltd. | Portable GPS position measuring/displaying apparatus |
WO2007097245A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 測位システム、測位方法及びカーナビゲーションシステム |
DE102008003961A1 (de) | 2007-01-16 | 2008-07-24 | Yazaki Corp. | Vorrichtung und Verfahren zum Crimpen eines Anschlussstücks |
JP2008191012A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 通信システム、車載機、車両及び送信機 |
JP2009092566A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両位置特定システム、車載機及び送信機 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61137009A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用測位装置 |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP19855488A patent/JPH0247577A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61137009A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用測位装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH08129216A (ja) * | 1994-11-01 | 1996-05-21 | Konica Corp | 撮影情報を記録可能なカメラ |
US5889493A (en) * | 1995-11-21 | 1999-03-30 | Harada Industry Co., Ltd. | Portable GPS position measuring/displaying apparatus |
WO2007097245A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 測位システム、測位方法及びカーナビゲーションシステム |
US7869950B2 (en) | 2006-02-20 | 2011-01-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Positioning system, positioning method and car navigation system |
DE102008003961A1 (de) | 2007-01-16 | 2008-07-24 | Yazaki Corp. | Vorrichtung und Verfahren zum Crimpen eines Anschlussstücks |
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JP2009092566A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両位置特定システム、車載機及び送信機 |
JP4661852B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2011-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 車両位置特定システム |
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