JPH07146351A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＧＰＳ信号に基づいて車両の位置を検出する装
置において、ＧＰＳの利点を保持しつつ、手軽かつ安価
にＧＰＳのみの車両の位置検出精度を向上させること。 【構成】ＧＰＳ信号を基に車両の位置を検出するごと
に、この位置検出とは別に、正確な車両の位置を検出し
たか否かを判別する（Ｓ１及びＳ２）。正確な車両の位
置データが得られれば、ＧＰＳ信号に含まれる誤差を求
めて記憶する（Ｓ３及びＳ４）。その後、一定時間（約
１０〜２０分）の間、ＧＰＳ信号その誤差分を除去した
データを使用して車両の位置を算出する（Ｓ５及びＳ
６）。 【効果】上記のようにして求めたＧＰＳ信号に含まれる
誤差は、一定時間ほとんど変化しないものであるため、
誤差算出後、一定時間内においては、ＧＰＳ信号による
車両の位置検出精度は向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地球軌道上を周回する
ＧＰＳ衛星から送信されてくる信号に基づいて、車両、
航空機、船舶等の移動体の位置を検出する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、道路交通網の任意の位置を走
行している車両の現在位置（以下、単に「車両の位置」
という。）を検出する装置として、衛星航法システム
（以下、「ＧＰＳ:Global Positioning System」とい
う。）を利用したものが提案されている。

【０００３】ＧＰＳを利用したものでは、地球の周回軌
道を周回している人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」とい
う。）からの電波のドップラーシフトを利用して自己の
位置を検出する。即ち、上記複数のＧＰＳ衛星から送信
されてくる電波の伝搬時間を計測することにより、自己
の２次元的又は３次元的な位置を検出する。この場合、
同時に電波を受信できるＧＰＳ衛星の数が３個であれ
ば、自己の２次元的な位置が分かり、電波を受信できる
ＧＰＳ衛星の数が４個であれば、自己の３次元的な位置
が分かる。

【０００４】上記ＧＰＳを利用した位置検出装置では、
上記ＧＰＳ衛星から送信されてくる電波を車両に搭載し
たＧＰＳ受信機で受信することによって、走行中の車両
の位置を求めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置検出装
置では、ＧＰＳ受信機のみで車両の位置を検出する方式
を採用している。ところが、ＧＰＳ受信機のみで検出し
た車両の位置には、最大約１００ｍの誤差が存在する。
このように、車両の位置検出結果に誤差が生じるのは、
地球を取り巻く電磁層の影響、ＧＰＳ衛星自体の時
計誤差、ＧＰＳ衛星の軌道修正、及びＧＰＳ衛星か
ら発信された電波が大気圏を抜けた後ビル等に反射して
電波の伝搬経路に変化が生じる等種々の要因が相まって
生じると考えられている。そのため、上記ＧＰＳ受信機
で受信した位置データのみで車両の位置を検出する位置
検出装置では、上述のように誤差があり、１００ｍ以内
にある複数の道路のうちどの道路に車両が存在するかを
特定することができない。

【０００６】とはいうものの、上記ＧＰＳを利用するこ
とは、地球上どの位置に車両が存在していてもＧＰＳ
衛星の電波をＧＰＳ受信機で受信可能であり、地球上ど
の位置にあっても車両に位置を検出できる点、及びＧ
ＰＳ受信機は、車両に後付け可能であり、しかもＧＰＳ
受信機の車両への取り付けは容易であるため、手軽かつ
安価で、しかも汎用性がある点等種々の利点がある。こ
のような利点があることで、ＧＰＳの利用は、近年では
車両の位置を検出するに際し、欠かせないものとなりつ
つある。そこで、上記ＧＰＳの利点を保持しつつ、ＧＰ
Ｓ受信機のみによる車両の位置検出精度を向上させるこ
とが要望されている。

【０００７】上記要望に応えるため、ディファレンシャ
ルＧＰＳ（Ｄ−ＧＰＳ:Differential-GPS ）という技術
が提案されている。このＤ−ＧＰＳとは、経度及び緯度
が分かっている固定点に各ＧＰＳ衛星からの電波を受信
する受信局を建設しておき、この受信局でＧＰＳ衛星か
らの電波を基にして検出される移動体の位置の誤差を検
出し、この誤差情報を移動体に送信することによって、
ＧＰＳ受信機のみによる移動体の位置検出精度を向上さ
せる技術である。

【０００８】しかしながら、上記Ｄ−ＧＰＳを実用化す
るのには、位置検出結果に含まれる誤差を検出するため
の受信局を各地に建てる必要があり、Ｄ−ＧＰＳを普及
させるにはまだ相当の期間を要する。そこで、本発明者
は、ＧＰＳ受信機のみによる車両の位置検出結果には誤
差が含まれているのであるから、使用する各ＧＰＳ衛星
による特定時間における車両の位置検出結果を、正確に
車両の位置を検出できる別の方式で得た車両の位置と比
較すれば、使用する各ＧＰＳ衛星による特定時間におけ
る車両の位置検出結果に含まれる誤差を求めることがで
きるので、手軽かつ安価にＧＰＳ受信機による車両の位
置検出精度を向上させることができるのではないかと着
想した。つまり、前記のようにして求めた各ＧＰＳ衛星
による車両位置検出誤差は、一定時間ほとんど変化しな
い。そのため、一定時間内においては、ＧＰＳ受信機に
よる車両の位置検出結果から各ＧＰＳ衛星による車両位
置検出誤差を差し引くことによって、車両の位置検出精
度を向上させることが可能となるのである。

【０００９】本発明は、上記技術的課題に鑑み、ＧＰＳ
の利点を保持しつつ、手軽かつ安価にＧＰＳのみの車両
の位置検出精度を向上させ得る位置検出装置の提供を目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、移動体に搭載されて用いられ、移動体の位置を検
出するための装置であって、地球の周回軌道を周回して
いるＧＰＳ衛星から送信されてくる信号を受信し、この
ＧＰＳ信号に基づいて移動体の位置を検出する位置検出
手段、上記ＧＰＳ信号に基づく位置検出とは異なる方法
で移動体の正確な位置データを得るごとに、この移動体
の正確な位置データと、上記位置検出手段により検出さ
れた移動体の位置とを比較して、上記ＧＰＳ信号に含ま
れる誤差を求める誤差算出手段、及び上記誤差算出手段
により上記ＧＰＳ信号に含まれる誤差が求められた後、
一定時間の間、上記ＧＰＳ信号からその誤差分を除去し
たデータを使用して移動体の位置を算出する位置補正手
段を含むものである。

【００１１】

【作用】上記課題解決手段において、位置検出手段は、
地球の周回軌道を周回しているＧＰＳ衛星から送信され
てくる信号を受信し、このＧＰＳ信号に基づいて移動体
の位置を検出する。誤差算出手段は、ＧＰＳ信号に基づ
く位置検出とは異なる方法で移動体の正確な位置データ
を得るごとに、この移動体の正確な位置データと、位置
検出手段により検出された移動体の位置とを比較して、
ＧＰＳ信号に含まれる誤差を求める。位置補正手段は、
誤差算出手段によりＧＰＳ信号に含まれる誤差が求めら
れた後、一定時間の間、ＧＰＳ信号からその誤差分を除
去したデータを使用して移動体の位置を算出する。

【００１２】上記のようにして求めたＧＰＳ信号に含ま
れる誤差は、一定時間ほとんど変化しないものである。
そのため、ＧＰＳ信号に含まれる誤差算出後、一定時間
内においては、ＧＰＳ信号による車両の位置検出精度は
向上する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る位
置検出装置の構成を示すブロック図である。同図を参照
して、本実施例の位置検出装置は、車両に搭載されて用
いられ、ＧＰＳの利点を保持しつつ、車両の位置精度を
向上させ得るように構成されている。それゆえに、この
位置検出装置には、主としてＧＰＳ受信機１からの位置
データを基に走行中の車両の位置を検出する位置検出処
理部２が備えられている。ＧＰＳ受信機１は、地球の周
回軌道を周回する複数のＧＰＳ衛星３（図においては１
つのみ表している。）からの電波を受信して位置データ
を演算するためものである。

【００１４】ところで、ＧＰＳ受信機１の位置データの
みを基にした車両の位置検出結果には、前述したよう
に、種々の要因により誤差が含まれる。このＧＰＳ受信
機１のみにより車両の位置検出結果に含まれる誤差を補
正するために、位置検出処理部２には、車両の走行距離
を検出するための距離センサ４、車両の走行方位を検出
するための方位センサ５、及び道路の路側等に設置され
たビーコンアンテナ（図示せず。）から放射される位置
データ等を受信するビーコン受信機６からの各出力が与
えられている。更に、同様の趣旨で、位置検出装置に
は、車両走行中に道路の周辺情報を画像認識する画像認
識処理部７が備えられており、この画像認識処理部７で
処理された画像情報が位置検出処理部２が与えられてい
る。

【００１５】距離センサ４は、車両の速度あるいは車輪
の回転数等に基づいて走行距離を検出するものであり、
車輪速センサ、車速センサ等が使用される。また、方位
センサ５は、車両の走行に伴う方位の変化を検出するも
のであり、地磁気センサ、ジャイロあるいは左右両輪の
回転数の差に基づいて旋回角速度を検出する旋回角速度
センサ等が使用される。

【００１６】位置検出処理部２は、ＣＰＵ等から構成さ
れている。この位置検出処理部２では、ＧＰＳ受信機１
のみによる車両の位置検出とは別に、いわゆる推測航法
と地図マッチングとを併用して車両の位置が検出され
る。ここに推測航法とは、車両の走行軌跡から車両の位
置を推定する技術である。具体的には、位置検出処理部
２は、距離センサ４から与えられた距離データに基づい
て車両の移動距離を求め、方位センサ５から与えられた
方位データに基づいて車両の方位を求める。また、位置
検出処理部２には、例えば車両が発進する前に、操作デ
ータスイッチ８から車両の正確な初期データが予め与え
られている。位置検出処理部２は、予め与えられている
初期データと、車両の方位及び車両の移動距離の各デー
タとに基づいて、車両の位置を推定する。なお、操作デ
ータスイッチ８は、上記初期データ等車両の位置検出に
必要な種々に操作データを設定入力するためのものであ
る。

【００１７】地図マッチングとは、車両の位置は必ず道
路上の一点であることを利用して、車両の推定位置を道
路地図上の位置に補正する技術である。具体的には、位
置検出処理部２は、上記推測航法により車両の推定位置
が検出されると、地図メモリ９から道路地図を読み出
し、この読み出した道路地図と車両の推定位置とを照合
し、車両の推定位置を道路地図上に補正する。このよう
にして検出された車両の位置は、ＧＰＳ受信機１のみに
より検出した車両の位置よりも正確なものとなる。な
お、地図メモリ９は、ＣＤ−ＲＯＭ等から構成されてい
る。

【００１８】また、位置検出処理部２は、ビーコン受信
機６から位置データが与えられると、この位置データを
基にして車両の位置を検出する。このようにして検出さ
れた車両の位置も、やはりＧＰＳ受信機１のみにより検
出した車両の位置よりも正確なものである。画像認識処
理部７には、車載カラーカメラ１０で撮像された画像が
与えられる。この車載カラーカメラ１０は、車両走行中
に周辺情報を撮影するためのものであり、車両の前方部
又は後方部あるいはその両方に設置されている。

【００１９】画像認識処理部７は、カメラ１０で撮像さ
れた画像が与えられると、カメラ１０から与えられたア
ナログ画像信号をディジタル画像データに変換し、この
画像データの中から車両の位置検出に係る周辺情報を認
識する。この車両の位置検出に係る周辺情報としては、
例えば信号機の他交差点に関連する道路標識、道路表
示、及びインターチェンジ、パーキングエリア等の特定
施設を示す道路標識、道路表示等が使用される。

【００２０】画像認識処理部７には、辞書メモリ１１が
接続されている。この辞書メモリ１１は、認識可能な全
ての道路施設、道路標識、道路表示及びその色彩を加味
した特徴量、特徴量の平均値や分布の状態、各特徴量が
認識に影響を与える順位等を記憶しているものである。
画像認識処理部７では、例えば以下のようにして道路標
識の認識が行われる。

【００２１】画像認識処理部７は、与えられた画像デー
タの中から道路標識が含まれる部分画像を切り出して、
道路標識の認識に必要な特徴量を抽出する。この抽出し
た特徴量は、辞書メモリ１１に記憶された全ての標識の
特徴量と比較照合する。そして、例えば相違度が最小の
道路標識を選択して、道路標識の認識が完了する。この
ように、画像認識処理部７にて認識処理された画像情報
は、位置検出処理部２に与えられる。位置検出処理部２
では、画像情報が与えられると、この画像情報を基に車
両の位置が検出される。この検出された車両の位置は、
ＧＰＳ受信機１のみにより検出した車両の位置よりも正
確なものである。

【００２２】位置検出処理部２は、上記地図マッチング
又はビーコン受信機６の位置データあるいは画像認識処
理部７の画像情報を基に、ＧＰＳ受信機１のみにより検
出した車両の位置よりも正確な車両の位置が検出される
と、この正確な車両の位置と、ＧＰＳ受信機１のみによ
り検出した車両の位置とを比較し、ＧＰＳ受信機１のみ
により検出した車両の位置検出結果に含まれる誤差を求
める。この誤差算出は、操作データスイッチ８にて初期
データが設定入力されたときにも行われるようにしても
よい。なぜならば、初期データが設定入力された段階
で、正確な車両の位置が検出されたものとみなせるから
である。こうして求めた各ＧＰＳ衛星３を使用した車両
位置検出誤差は、一定時間（約１０〜２０分）の間ほと
んど変化しない。

【００２３】そのため、位置検出処理部２では、上記車
両位置検出誤差を記憶しておき、当該誤差が求められた
後、一定時間の間、ＧＰＳ受信機１のみによる車両の位
置検出結果からその誤差を差し引くことによって、ＧＰ
Ｓ受信機１のみによる車両の検出位置の補正を行う。な
お、ＧＰＳ受信機１のみによる車両の位置検出誤差は、
ＧＰＳ受信機１のみにより検出した車両の位置よりも正
確な車両の位置が検出されるごとに更新される。

【００２４】位置検出処理部２は、ＧＰＳ受信機１のみ
により検出した車両の位置の補正が行われると、地図メ
モリ９から表示用地図データを読み出し、現在地に関連
する地図と、その地図上における車両の現在地マークと
を生成する。この地図及び車両の現在地マークは、表示
部１２に表示される。表示部１２は、ＣＲＴ等から構成
されている。

【００２５】図２は、車両の位置検出処理動作を示すフ
ローチャートである。同図を参照して、車両の位置検出
処理動作が開始されると、まず位置検出処理部２は、Ｇ
ＰＳ受信機１からの位置データを基に走行中の車両の位
置を検出すると（ステップＳ１）、この位置検出とは別
に、ＧＰＳ受信機１のみにより検出された車両の位置よ
りも正確な車両の位置を検出したか否かを判別する（ス
テップＳ２）。具体的には、地図マッチングにより車
両の位置が特定されたか、ビーコン受信機６からの位
置データを取得したか、画像認識処理部７から車両の
位置検出に係る画像情報が与えられたかを判断する。こ
こで、上記〜を基にしてＧＰＳ受信機１のみにより
検出された車両の位置よりも正確な車両の位置データが
得られるまでは、上記ＧＰＳ受信機１のみによる車両の
位置検出動作を続行する。

【００２６】一方、上記〜を基にしてＧＰＳ受信機
１のみにより検出された車両の位置よりも正確な車両の
位置データが得られれば、ＧＰＳ受信機１のみにより検
出した車両の位置よりも正確な車両の位置が検出される
と、この正確な車両の位置と、ＧＰＳ受信機１のみによ
り検出した車両の位置とを比較し、ＧＰＳ受信機１のみ
により検出した車両の位置検出結果に含まれる誤差を求
めた後、記憶する（ステップＳ３及びＳ４）。

【００２７】その後、ＧＰＳ受信機１のみによる車両の
位置検出結果から記憶している位置検出誤差を差し引
き、車両の位置を算出する。つまり、ＧＰＳ受信機１の
みによる車両の検出位置の補正を行う（ステップＳ
５）。このＧＰＳ受信機１のみによる車両の検出位置か
らその誤差分を除去したデータを使用して車両の位置を
算出する処理は、上記正確な車両の位置データを得てか
ら一定時間経過（約１０〜２０分）するまで継続して行
われる（ステップＳ６）。一定時間経過後は、スッテプ
Ｓ１の処理動作に戻される。

【００２８】上記位置検出装置では、ＧＰＳ受信機１の
位置データを基に車両の位置を検出したときに、これと
は別に方式でＧＰＳ受信機１のみにより検出された車両
の位置よりも正確な車両の位置が検出されておれば、こ
の正確な車両の位置と、ＧＰＳ受信機１のみによる車両
の位置検出結果とを比較して、ＧＰＳ受信機１のみによ
る車両の位置検出結果に含まれる誤差を求め、上記正確
な車両に位置検出後一定時間内においては、ＧＰＳ受信
機１のみによる車両の位置検出結果から上記車両位置検
出誤差を差し引いて車両の位置を算出している。そのた
め、ＧＰＳの利点を保持しつつ、手軽かつ安価にＧＰＳ
のみの車両の位置検出精度を向上させることが可能とな
る。

【００２９】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を
加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、ＧＰＳの利点を保持しつつ、手軽かつ安価にＧ
ＰＳのみの車両の位置検出精度を向上させ得るといった
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る位置検出装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】車両の位置検出処理動作を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１ ＧＰＳ受信機 ２ 位置検出処理部 ３ ＧＰＳ衛星 ４ 距離センサ ５ 方位センサ ６ ビーコン受信機 ７ 画像認識処理部 ８ 操作データスイッチ ９ 地図メモリ １０ カメラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に搭載されて用いられ、移動体の位
   置を検出するための装置であって、 地球の周回軌道を周回しているＧＰＳ衛星から送信され
   てくる信号を受信し、このＧＰＳ信号に基づいて移動体
   の位置を検出する位置検出手段、 上記ＧＰＳ信号に基づく位置検出とは異なる方法で移動
   体の正確な位置データを得るごとに、この移動体の正確
   な位置データと、上記位置検出手段により検出された移
   動体の位置とを比較して、上記ＧＰＳ信号に含まれる誤
   差を求める誤差算出手段、及び上記誤差算出手段により
   上記ＧＰＳ信号に含まれる誤差が求められた後、一定時
   間の間、上記ＧＰＳ信号からその誤差分を除去したデー
   タを使用して移動体の位置を算出する位置補正手段を含
   むことを特徴とする位置検出装置。