JP5145735B2 - Positioning device and positioning system - Google Patents
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Description
本発明は、測位装置及び測位システムに係り、特に、自装置の位置を計測する測位装置及び測位システムに関する。 The present invention relates to a positioning device and a positioning system, and more particularly to a positioning device and a positioning system that measure the position of the device.
従来より、最低限5個の衛星からの信号を用いて、3次元測位を行う衛星測位方法が知られている(特許文献1)。この衛星測位方法では、X、Y、Z、Tの未知数を有する方程式を解くことにより、擬似距離測定を行っている。なお、(X、Y、Z)が予め定義された座標系における3次元の移動体位置を表しており、Tが全衛星についての擬似距離を決定する同期測定時刻を表している。 Conventionally, a satellite positioning method that performs three-dimensional positioning using signals from at least five satellites is known (Patent Document 1). In this satellite positioning method, pseudorange measurement is performed by solving an equation having X, Y, Z, and T unknowns. Note that (X, Y, Z) represents a three-dimensional moving body position in a predefined coordinate system, and T represents a synchronous measurement time for determining a pseudorange for all satellites.
また、位置情報を送信する赤外線送信装置を配置し、対象物に取り付けた赤外線受信装置を用いて位置情報を取得する位置検出装置が知られている(特許文献2)。この位置検出装置では、赤外線送信装置によって、照射方向によって異なる情報を発信し、対象となる空間を分割する。空間をより細かく分割するためには、高密度可動鏡面デバイスを用いることが有効であり、高精細でありながら信号同士の重なりが少ない照射ができる。この位置検出装置を複数台用いることで、3次元の位置特定も可能になる。
しかしながら、上記の特許文献1に記載の技術では、高層ビルや立体交差などの高架道路が存在する都心部において、必要な数のGPS衛星を捉えられない場合があるため、測位できない状況が発生してしまい、安定して測位することができない、という問題がある。また、高層ビルなどで電波が反射されるマルチパスの影響により、測位精度が低下してしまう、という問題がある。
However, in the technique described in the above-mentioned
また、上記の特許文献2に記載の技術では、分割された空間の単位で位置を計測するため、高精度な測位を実現することが難しい、という問題がある。
Further, the technique described in
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、安定して、高精度に自装置の位置を計測することができる測位装置及び測位システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a positioning device and a positioning system that can stably and highly accurately measure the position of the device itself.
上記の目的を達成するために本発明に係る測位装置は、二次元配列された複数の受光素子を備え、存在位置を示す光信号を送信する光源から前記光源の存在位置を示す光信号を受信するための光受信手段と、前記光受信手段によって受信した光信号に基づいて、前記光源が存在する方向を検出する方向検出手段と、所定期間における自装置の移動距離を検出する移動検出手段と、前記光受信手段によって、少なくとも3つの光源から前記光信号を受信したときに、前記方向検出手段によって検出された前記少なくとも3つの光源の各々が存在する方向、及び前記光受信手段によって受信した前記少なくとも3つの光源からの光信号が示す前記光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測し、前記光受信手段によって2つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、前記2つの光源の各々が存在する方向のなす角を算出し、算出された前記なす角、前記2つの光源の各々の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測し、前記光受信手段によって1つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、自装置の所定方向に対する前記方向検出手段によって検出された前記1つの光源が存在する方向の相対角度を算出し、前記算出された相対角度、前記1つの光源の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測する測位手段とを含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a positioning apparatus according to the present invention includes a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally, and receives an optical signal indicating the location of the light source from a light source that transmits an optical signal indicating the location. An optical receiving means for detecting, a direction detecting means for detecting a direction in which the light source exists based on an optical signal received by the optical receiving means, and a movement detecting means for detecting a moving distance of the own apparatus in a predetermined period When the optical signal is received from at least three light sources by the light receiving means, the direction in which each of the at least three light sources detected by the direction detecting means exists, and the light received by the light receiving means based on the location of each of the light source shown is an optical signal from at least three light sources, measuring the position of the own apparatus, only two light sources by the light receiving means When the optical signal is received, the position of the own device is measured in time series, the angle formed by the direction in which each of the two light sources exists, the calculated angle formed by the two light sources, Based on each existence position, the position of the own apparatus measured last time, and the movement distance of the period from the previous measurement time to the present time detected by the movement detecting means, the position of the own apparatus is measured, and the light receiving means When the optical signal is received from only one light source, the position of the own device is measured in time series, and the relative direction of the direction in which the one light source is detected by the direction detecting means with respect to a predetermined direction of the own device. An angle is calculated, and the calculated relative angle, the existence position of the one light source, the position of the own device measured last time, and the movement distance in the period from the previous measurement time to the current time detected by the movement detection means are calculated. And Zui is configured to include a positioning means for measuring the position of the own apparatus.
また、本発明に係る測位システムは、存在位置を示す光信号を送信する複数の光源と、二次元配列された複数の受光素子を備え、前記光源から前記光信号を受信するための光受信手段、前記光受信手段によって受信した光信号に基づいて、前記光源が存在する方向を検出する方向検出手段、所定期間における自装置の移動距離を検出する移動検出手段、及び前記光受信手段によって、少なくとも3つの光源から前記光信号を受信したときに、前記方向検出手段によって検出された前記少なくとも3つの光源の各々が存在する方向、及び前記光受信手段によって受信した前記少なくとも3つの光源からの光信号が示す前記光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測し、前記光受信手段によって2つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、前記2つの光源の各々が存在する方向のなす角を算出し、算出された前記なす角、前記2つの光源の各々の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測し、前記光受信手段によって1つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、自装置の所定方向に対する前記方向検出手段によって検出された前記1つの光源が存在する方向の相対角度を算出し、前記算出された相対角度、前記1つの光源の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測する測位手段を含む測位装置とを含んで構成されている。 In addition, the positioning system according to the present invention includes a plurality of light sources that transmit an optical signal indicating an existing position and a plurality of light receiving elements that are two-dimensionally arranged, and an optical receiving unit that receives the optical signal from the light source. At least by a direction detecting means for detecting a direction in which the light source exists based on an optical signal received by the light receiving means , a movement detecting means for detecting a moving distance of the own apparatus in a predetermined period, and the light receiving means. The direction in which each of the at least three light sources is detected by the direction detecting means when the optical signals are received from three light sources, and the optical signals from the at least three light sources received by the light receiving means. based on the location of each of the light sources indicated, and measures the position of the apparatus, receiving the optical signals from only two light sources by the light receiving means Measuring the position of the own device in time series, calculating the angle formed by the direction in which each of the two light sources exists, calculating the formed angle, the existing position of each of the two light sources, Based on the measured position of the own device and the movement distance of the period from the previous measurement time to the present time detected by the movement detecting means, the position of the own device is measured, and the light receiving means is used only from one light source. When the optical signal is received, the position of the own device is measured in time series, and the relative angle of the direction in which the one light source detected by the direction detecting unit with respect to the predetermined direction of the own device is calculated, Based on the calculated relative angle, the existence position of the one light source, the position of the own apparatus measured last time, and the movement distance of the period from the previous measurement time to the present time detected by the movement detection means, Place It is configured to include a positioning device comprising a positioning means for measuring.
本発明によれば、複数の光源によって、光源の存在位置を示す光信号を送信し、測位装置において、光受信手段によって、光源から光信号を受信する。このとき、二次元配列された複数の受光素子の何れかによって、光信号を受光する。 According to the present invention, an optical signal indicating the position of the light source is transmitted by the plurality of light sources, and the optical signal is received from the light source by the light receiving means in the positioning device. At this time, an optical signal is received by any one of the plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally.
そして、測位装置の方向検出手段によって、光受信手段によって受信した光信号を受光した受光素子の位置に基づいて、光源が存在する方向を検出する。 Then, the direction detecting unit of the positioning device detects the direction in which the light source exists based on the position of the light receiving element that has received the optical signal received by the light receiving unit.
また、光受信手段によって、少なくとも3つの光源から光信号を受信したときに、測位手段によって、方向検出手段によって検出された少なくとも3つの光源の各々が存在する方向、及び光受信手段によって受信した少なくとも3つの光源からの光信号が示す光源の各々の存在位置に基づいて、三角測量の原理により、自装置の位置を計測する。 In addition, when the optical signal is received from the at least three light sources by the light receiving unit, the direction in which each of the at least three light sources detected by the direction detecting unit exists by the positioning unit, and at least received by the optical receiving unit. Based on the location of each of the light sources indicated by the optical signals from the three light sources, the position of the device itself is measured by the principle of triangulation.
このように、少なくとも3つの光源から存在位置を示す光信号を受信し、3つの光源の各々が存在する方向、及び3つの光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測することにより、安定して、高精度に自装置の位置を計測することができる。 In this way, the optical signal indicating the presence position is received from at least three light sources, and the position of the own device is measured based on the direction in which each of the three light sources exists and the presence position of each of the three light sources. Thus, the position of the device itself can be measured stably and with high accuracy.
本発明に係る測位手段は、方向検出手段によって検出された少なくとも3つの光源の各々が存在する方向に基づいて、少なくとも3つの光源のうちの2つの光源の各々が存在する方向のなす角を、2つの光源の少なくとも2つの組み合わせの各々について算出する角度算出手段を備え、光受信手段によって少なくとも3つの光源から光信号を受信したときに、角度算出手段によって算出された各組み合わせのなす角、及び少なくとも3つの光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測することができる。これにより、三角測量の原理により、2つの光源が存在する方向のなす角と各光源の存在位置とに基づいて、高精度に自装置の位置を計測することができる。 The positioning means according to the present invention, based on the direction in which each of the at least three light sources detected by the direction detection means is present, an angle formed by the direction in which each of the two light sources out of the at least three light sources exists, Angle calculating means for calculating each of at least two combinations of two light sources, and when an optical signal is received from at least three light sources by the light receiving means, an angle formed by each combination calculated by the angle calculating means, and The position of the own apparatus can be measured based on the position of each of the at least three light sources. Thereby, based on the principle of triangulation, the position of the own device can be measured with high accuracy based on the angle formed by the direction in which the two light sources exist and the position of each light source.
また、本発明に係る測位装置は、測位手段は、自装置の位置を時系列に計測し、光受信手段によって2つの光源のみから光信号を受信したときに、2つの光源の各々が存在する方向のなす角を算出し、前回計測された自装置の位置を中心とし、移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離を半径とする円上の位置であって、かつ該位置から2つの光源の各々への方向のなす角が算出したなす角となる複数の候補位置を検出し、検出された複数の候補位置から、自装置の所定方向に対する2つの光源が存在する方向の相対角度が方向検出手段によって検出された2つの光源が存在する方向に最も近くなるような位置を求め、求められた位置に基づいて、自装置の位置を計測することができる。これにより、2つの光源のみから光信号を受信した場合であっても、高精度に自装置の位置を計測することができる。 Further, the positioning apparatus according to the present invention, measuring position means measures the position of the own device in time series, when receiving an optical signal from only two light sources by the light receiving unit, there are each of two light sources The position on the circle is calculated by calculating the angle formed by the direction to be measured, centered on the position of the device measured last time, and having the radius of the moving distance from the previous measurement to the present time detected by the movement detection means. And detecting a plurality of candidate positions whose angles formed by the directions from the position to each of the two light sources are calculated, and from the detected plurality of candidate positions, the two light sources with respect to a predetermined direction of the own apparatus are detected. A position where the relative angle of the existing direction is closest to the direction in which the two light sources detected by the direction detection means are obtained, and the position of the own apparatus can be measured based on the obtained position . Thereby , even if it is a case where an optical signal is received only from two light sources, the position of an own apparatus can be measured with high precision.
本発明に係る測位装置は、測位手段は、光受信手段によって1つの光源のみから光信号を受信したときに、前回計測された自装置の位置を中心とし、移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離を半径とする円上の各々の位置から、自装置の所定方向に対する1つの光源が存在する方向の相対角度が方向検出手段によって検出された前記1つの光源が存在する方向に最も近くなるような位置を求め、前記求められた位置に基づいて、自装置の位置を計測することができる。これにより、1つの光源のみから光信号を受信した場合であっても、高精度に自装置の位置を計測することができる。 Last positioning apparatus according to the present invention, measuring position means, when receiving an optical signal from only one light source by the light receiving means, centered on the position of the apparatus was last measured, detected by the movement detecting means The one light source in which the relative angle in the direction in which one light source is present with respect to a predetermined direction of its own device is detected by the direction detection means from each position on the circle whose radius is the moving distance from the time of measurement to the present. It is possible to obtain a position that is closest to the direction in which the device exists, and to measure the position of the own device based on the obtained position . Thereby , even if it is a case where an optical signal is received only from one light source, the position of an own apparatus can be measured with high precision.
上記の光受信手段は、光源を撮像することにより、光源からの光信号を受信し、方向検出手段は、光受信手段によって撮像された画像に基づいて、光信号の受信方向を検出することができる。 The optical receiving means receives the optical signal from the light source by imaging the light source, and the direction detecting means can detect the receiving direction of the optical signal based on the image captured by the optical receiving means. it can.
上記の光源は、信号機、街灯、及び道路鋲の何れかとすることができる。これにより、既存の設備を利用することができるため、低コストで構成することができる。 The light source can be any one of a traffic light, a streetlight, and a road fence. Thereby, since the existing installation can be utilized, it can comprise at low cost.
また、上記の測位装置は、自装置の所定方向に対する方向検出手段によって検出された光源が存在する方向の相対角度を算出する相対角度算出手段と、光源からの光信号が示す光源の存在位置、測位手段によって計測された自装置の位置、及び相対角度算出手段によって算出された相対角度に基づいて、自装置の所定方向の向きを計測する方向計測手段とを更に含むことができる。これにより、自装置の位置と共に、自装置の向きを高精度に計測することができる。 In addition, the positioning device includes a relative angle calculation unit that calculates a relative angle in a direction in which the light source detected by the direction detection unit with respect to a predetermined direction of the own device, and an existing position of the light source indicated by the optical signal from the light source, It can further include direction measuring means for measuring the direction of the own apparatus based on the position of the own apparatus measured by the positioning means and the relative angle calculated by the relative angle calculating means. Thereby, the direction of the own device can be measured with high accuracy together with the position of the own device.
以上説明したように、本発明の測位装置及び測位システムによれば、少なくとも3つの光源から存在位置を示す光信号を受信し、3つの光源の各々が存在する方向、及び3つの光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測することにより、安定して、高精度に自装置の位置を計測することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the positioning device and the positioning system of the present invention, the optical signal indicating the existing position is received from at least three light sources, the direction in which each of the three light sources exists, and each of the three light sources. By measuring the position of the own apparatus based on the presence position, an effect is obtained that the position of the own apparatus can be stably measured with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、車両に搭載した測位装置において、光通信を利用して車両の位置を測定する車両測位システムに本発明を適用した場合を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a vehicle positioning system that measures the position of a vehicle using optical communication in a positioning device mounted on the vehicle will be described as an example.
図1に示すように、第1の実施の形態に係る車両測位システム10は、自装置の位置情報を示す光信号を送信する複数の光源12と、車両に搭載され、かつ、光源12からの光信号を受信して、自車両の位置を計測する測位装置14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
光源12は、例えば、街灯、信号機、道路鋲などの道路環境に既に存在する発光可能なインフラ設備を用いて構成されている。光源12は、光源12の位置を示す位置情報が格納されているメモリ16と、メモリ16に格納されている位置情報を読み出して、送信信号を生成する信号生成部18と、例えばLEDから構成され、発光すると共に、高速点滅を利用して光信号を送信する発光部20と、信号生成部18によって生成された送信信号を光信号によって送信するように、発光部20の発光を制御する発光制御部22とを備えている。なお、位置情報は、予め計測された光源12の絶対位置(例えば、経度、緯度、及び高度を用いて表される3次元の絶対位置)を示している。
The
光源12では、電波の代わりに光を用いる通信を行い、LEDが出射する光を高速に点滅させて、点灯時間の長さや点灯予定期間中における点灯パルスの位置などを、送信する位置情報に応じて変えることにより、位置情報を光信号で送信する。また、光を用いる通信は、人の目では認識できないほどの高速な光の点滅を利用して情報を送信する技術であり、光を利用するため見通し内での通信に限定されるため、信号の受信方向から通信相手の識別や位置の特定が容易である点が電波通信と比べた場合の利点といえる。また、通常、人間の目は、50Hz以上の速さで点灯する光に対しては、残像現像によって、連続して点灯しているように見えるが、受信側で、100Hz以上の撮像能力を持つTVカメラや受光ダイオードを利用することによって、人間には光源の点灯や消灯の状態が変化していないように見せながら、高速にデータを送信することができる。
The
なお、光源12として、既存の発光可能なインフラを利用するのではなく、光源として測位用の装置を別途設けてもよいが、既存の発光可能なインフラを利用した方が、コスト面において問題が少なくて済む。また、光送信機によって発光される光を、可視領域の光としてもよく、また赤外領域の光としてもよい。
In addition, instead of using an existing infrastructure capable of emitting light as the
また、測位装置14は、例えば車両の前方を撮像する光受信手段としてのCCDカメラ26と、CCDカメラ26で撮像された画像から光信号を検出し、検出した光信号を復号して、光源12の絶対位置を取得する位置情報取得部28と、CCDカメラ26で撮像された画像から光信号を検出し、画像中の光信号の検出位置から、CCDカメラ26に対する光源12が存在する方向を取得する方向取得部30と、位置情報取得部28によって取得された光源12の絶対位置、及び方向取得部30によって取得された光源12の方向に基づいて、CCDカメラ26の位置と撮像方向とを、自車両の位置及び走行方向として算出する位置方向算出部32と、自車両に搭載されたディスプレイを用いて構成され、ディスプレイに表示されたナビ地図上に、位置方向算出部32によって算出された自車両の位置及び走行方向を表示する表示部34とを備えている。
Further, the
図2に示すように、複数の光源12は、例えば、道路の周辺に設置されている複数の街灯を用いて構成され、道路上を走行する車両に対して光信号を送信する。また、車両に搭載された測位装置14は、CCDカメラ26によって、複数の光源12を同時に撮像し、複数の光源12から送信された光信号を同時に受信する。
As shown in FIG. 2, the plurality of
次に、第1の実施の形態に係る車両測位システム10の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、道路周辺に設置された複数の光源12の各々によって、光源12の位置情報を示す光信号を、道路上を走行している車両に対して常時送信する。
First, by each of the plurality of
また、車両に搭載された測位装置14によって、図3に示す測位処理ルーチンが実行される。まず、ステップ100において、3つ以上の光源12から送信された光信号を同時に受信したか否かを判定し、CCDカメラ26によって撮像された画像から、3つ以上の光信号が検出されると、ステップ102へ進み、上記ステップ100で受信した3つ以上の光信号の各々を復号して、各光信号に含まれる光源12の絶対位置情報を取得する。なお、光源12の絶対位置は、緯度、経度、及び高度のようなグローバルな座標系で表現されている。また、特定の地域(国や自治体)ごとに定められた座標系で表現されていてもよい。以下では、3つの光源12から光信号を受信した場合を例に説明する。
Further, the positioning processing routine shown in FIG. 3 is executed by the
そして、ステップ104において、図4に示すように、CCDカメラ26によって撮像された画像内における光信号の検出位置Ii(xi、yi)(i=1、2、3)を各々取得する。ここで、図4に示すように、CCDカメラ26の位置及び各光源12の位置をxyz軸からなる空間で定義する。CCDカメラ26がz軸上に位置し、z軸方向が、CCDカメラ26の撮像方向と同一方向である。また、y軸方向が、高度方向と同一方向であり、xz平面が、経度及び緯度で表される平面と同一平面である。
Then, in
なお、画像内における光信号の大きさは、光源12までの位置によって変化するため、上記ステップ104では、光信号を表す領域の重心点の座標を算出し、算出された光信号の重心点の座標を、検出位置Ii(xi、yi)とする。
Since the magnitude of the optical signal in the image changes depending on the position up to the
また、3つの光源は、CCDカメラ26から見て同一直線上にないことが必要であるため、以下では、画像内において3つの光源が観測されていることを前提に説明する。
Since the three light sources need not be on the same straight line when viewed from the
次のステップ106では、光源12が存在する方向として、CCDカメラ26の撮像方向である基準方向に対する光源12が存在する方向の相対角度を各々算出する。図5のxz平面への投影図が示すように、CCDカメラ26の焦点位置O(x0、y0、z0)(=(0、0、z0))と焦点距離fとは既知であるため、画像中での光源位置I1(x1、y1)、I2(x2、y2)、I3(x3、y3)から、xz平面上におけるCCDカメラ26の撮像方向に対する光源12が存在する方向の相対角度θi(i=1,2,3)を、以下の(1)式により算出して、方位角とする。
θi=tan−1{(xi−x0)/f} ・・・(1)
In the
θ i = tan −1 {(xi−x0) / f} (1)
また、画像中での光源位置I1(x1、y1)、I2(x2、y2)、I3(x3、y3)から、yz平面上におけるCCDカメラ26の撮像方向に対する光源12が存在する方向の相対角度φi(i=1,2,3)を、以下の(2)式により算出して、俯角とする。
φi=tan−1{(yi−y0)/f} ・・・(2)
Further, the relative angle in the direction in which the
φ i = tan −1 {(yi−y0) / f} (2)
次のステップ108では、上記ステップ106で算出された複数の方位角に基づいて、3つの光源12のうちの2つの光源12の組み合わせ毎に、xz平面上における2つの光源12の各々が存在する方向のなす角θ1、2、θ1、3、θ2、3を算出し、また、上記ステップ106で算出された複数の俯角に基づいて、3つの光源12のうちの2つの光源12の組み合わせ毎に、yz平面上における2つの光源12の各々が存在する方向のなす角φ1、2、φ1、3、φ2、3を算出する。
In the
そして、ステップ110において、3つの光源12の各々の絶対位置に基づいて、3つの光源12のうちの2つの光源12の組み合わせ毎に、xz平面上の光源12間の距離r1、2、r1、3、r2、3を算出し、また、xz平面上の光源12間の距離s1、2、s1、3、s2、3を算出する。
In
そして、ステップ112において、上記ステップ108で算出されたxz平面上のなす角θ1、2、θ1、3と上記ステップ110で算出されたxz平面上の距離r1、2、r1、3とに基づいて、三角測量の原理により、以下に示す方程式を解いて、CCDカメラ26の位置(経度、緯度)を自車両の位置として算出する。
In
図6に示すように、xz平面上において、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P1との距離をd1とし、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P2との距離をd2とすると、余弦定理によって、以下の(3)式で表される。
r1、2 2=d1 2+d2 2−2d1d2・cosθ1、2 ・・・(3)
As shown in FIG. 6, on the xz plane, if the distance between the position of the
r 1, 2 2 = d 1 2 + d 2 2 -2d 1 d 2 · cos θ 1, 2, ... (3)
ここで、xz平面上において、光源12の位置P1を原点とし、光源12の位置P2をx軸上の点とすると、CCDカメラ26の位置は、(x、z)で表すことができ、(x、z)は、図6の曲線C上の点である。また、距離d1、d2を以下の(4)式及び(5)式で表すことができる。
Here, on the xz plane, assuming that the position P1 of the
また、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P3との距離をd3とすると、以下の(6)式で表される。
r1、3 2=d1 2+d3 2−2d1d3・cosθ1、3 ・・・(6)
Further, when the distance between the position of the
r 1, 3 2 = d 1 2 + d 3 2 -2d 1 d 3 · cos θ 1, 3 (6)
ここで、(x、z)は、図6の曲線D上の点であり、また、光源12の位置P3を(x3、z3)とすると、距離d3を以下の(7)式で表すことができる。
Here, (x, z) is a point on the curve D in FIG. 6, and when the position P3 of the
なお、(x3、z3)は、位置P1〜P3の絶対位置から求められる位置P1及び位置P2に対する位置P3の相対位置関係に基づいて算出することができる。 Note that (x3, z3) can be calculated based on the relative positional relationship of the position P3 with respect to the position P1 and the position P2 obtained from the absolute positions of the positions P1 to P3.
上述したように、(3)式及び(6)式がx、zに関する連立方程式となるため、連立方程式を解くことにより、未知変数(x、z)が算出される。また、x、zは、光源12の位置P1からの相対位置を表しているため、光源12の位置P1(緯度、経度)と算出されたx、zとに基づいて、CCDカメラ26の位置(経度、緯度)が算出される。
As described above, since the equations (3) and (6) are simultaneous equations concerning x and z, the unknown variables (x, z) are calculated by solving the simultaneous equations. Further, since x and z represent relative positions from the position P1 of the
そして、ステップ113において、上記ステップ108で算出されたyz平面上のなす角φ1、2、φ1、3、と上記ステップ110で算出されたyz平面上の距離s1、2、s1、3とに基づいて、三角測量の原理により、以下に示す方程式を解いて、CCDカメラ26の位置(高度)を自車両の位置として算出する。
In
yz平面上において、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P1との距離をe1とし、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P2との距離をe2とすると、余弦定理によって、以下の(8)式で表される。
s1、2 2=e1 2+e2 2−2e1e2・cosφ1、2 ・・・(8)
On the yz plane, assuming that the distance between the position of the
s 1, 2 2 = e 1 2 + e 2 2 -2e 1 e 2 · cos φ 1, 2, ... (8)
ここで、光源12の位置P1を原点とし、光源12の位置P2をy軸上の点とすると、CCDカメラ26の位置は、(y、z)で表すことができ、距離e1、e2は以下の(9)式及び(10)式で表される。
Here, assuming that the position P1 of the
また、CCDカメラ26の位置と光源12の位置P3との距離をe3とすると、以下の(11)式で表される。
s1、3 2=e1 2+e3 2−2e1e3・cosθ1、3 ・・・(11)
Further, when the distance between the position of the
s 1, 3 2 = e 1 2 + e 3 2 -2e 1 e 3 · cos θ 1, 3 (11)
ここで、光源12の位置P3を(y3、z3)とすると、距離e3が以下の(12)式で表される。
Here, assuming that the position P3 of the
なお、(y3、z3)は、位置P1〜P3の絶対位置から求められる位置P1及び位置P2に対する位置P3の相対位置関係に基づいて算出することができる。 Note that (y3, z3) can be calculated based on the relative positional relationship of the position P3 with respect to the position P1 and the position P2 obtained from the absolute positions of the positions P1 to P3.
上述したように、(8)式及び(11)式がy、zに関する連立方程式となるため、連立方程式を解くことにより、未知変数(y、z)が算出される。y、zは、光源12の位置P1からの相対位置を表しているため、光源12の位置P1(高度)と算出されたzとに基づいて、CCDカメラ26の位置(高度)が算出される。
As described above, since the equations (8) and (11) are simultaneous equations concerning y and z, the unknown variables (y, z) are calculated by solving the simultaneous equations. Since y and z represent relative positions from the position P1 of the
そして、ステップ114で、絶対座標系におけるCCDカメラ26の撮像方向を、自車両の走行方向として算出する。上記ステップ114では、上記102で取得された光源12が存在する位置(緯度、経度、高度)の何れか(例えば、位置P1)と、上記ステップ112、113で算出されたCCDカメラ26の位置(緯度、経度、高度)とに基づいて、CCDカメラ26の位置から光源12の位置P1への絶対座標系(例えば、東西南北)の方向を算出し、算出された絶対座標系の方向、及び上記ステップ106で算出されたCCDカメラ26の撮像方向に対する光源12が存在する方向の相対角度θ1、φ1に基づいて、絶対座標系におけるCCDカメラ26の撮像方向を、自車両の走行方向として算出する。
In
次のステップ116では、上記ステップ112、113で算出された位置と、上記ステップ114で算出された方向とを、表示部34のナビ地図上に表示して、ステップ100へ戻る。なお、このステップ116において、算出した高度情報に基づいて、高架の自動車専用道路を走行中なのか、高架下の一般道を走行中なのかを区別して表示することが好ましい。
In the next step 116, the position calculated in
以上説明したように、第1の実施の形態に係る車両間通信システムによれば、少なくとも3つの光源から存在位置を示す光信号を受信し、3つの光源の各々が存在する方向に基づいて、2つの光源が存在する方向のなす角を組み合わせ毎に算出し、各組み合わせのなす角と3つの光源の各々の存在位置とに基づいて、三角測量の原理により、自車両の位置を計測するため、安定して、高精度に自装置の位置を計測することができる。 As described above, according to the inter-vehicle communication system according to the first embodiment, an optical signal indicating an existing position is received from at least three light sources, and based on the direction in which each of the three light sources exists, To calculate the angle formed by the direction in which two light sources exist for each combination, and to measure the position of the vehicle based on the principle of triangulation based on the angle formed by each combination and the position of each of the three light sources The position of the device can be measured stably and with high accuracy.
また、自車両の位置と共に、自車両の走行方向を高精度に計測することができる。 In addition, the traveling direction of the host vehicle can be measured with high accuracy along with the position of the host vehicle.
光源として、信号機、街灯、又は道路鋲を利用するため、既存の道路設備を利用することができ、新たなインフラを必要とせず、低コストで構成することができる。 Since a traffic light, a streetlight, or a road fence is used as a light source, existing road equipment can be used, and a new infrastructure is not required, and it can be configured at low cost.
また、高層ビルや立体交差などの高架によりGPSが十分な性能を発揮できない都心部やトンネル内部であっても、高精度な測位を実現できる。また、高所に設置された信号機や街灯を利用することで、周囲の車両に妨害されることなく、光信号を受信することができるため、より安定して測位することができる。 In addition, high-precision positioning can be realized even in urban areas and inside tunnels where GPS cannot exhibit sufficient performance due to elevated buildings such as high-rise buildings and three-dimensional intersections. In addition, by using a traffic light or a streetlight installed at a high place, an optical signal can be received without being obstructed by surrounding vehicles, so that positioning can be performed more stably.
また、都心部では、道路に街灯や信号機が既に多数存在し、測位不可となる状況が少ないため、安定して測位することができる。 In the city center, there are many street lamps and traffic lights on the road, and there are few situations where positioning is impossible. Therefore, stable positioning can be achieved.
なお、上記の実施の形態では、CCDカメラを用いて光信号を受信する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、二次元配列された複数のフォトダイオードを用いて光信号を受信するようにしてもよい。この場合には、二次元配列されたフォトダイオードによって光源からの光信号を受信すると共に、受光量が最も多いフォトダイオードの位置に基づいて、光源が存在する方向を特定すればよい。 In the above embodiment, the case where an optical signal is received using a CCD camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and an optical signal using a plurality of two-dimensionally arranged photodiodes is used. May be received. In this case, the light signal from the light source is received by the two-dimensionally arranged photodiodes, and the direction in which the light source exists may be specified based on the position of the photodiode having the largest amount of received light.
また、光源では、メモリに自身の位置情報を記憶し、メモリからの位置情報に基づいて送信信号を生成する場合を例に説明したが、位置情報は時間変化するものではないため、位置情報を示す送信信号(パルス波形)を予め生成してメモリに記憶しておいてもよい。その場合、メモリから送信信号を読み出すため、信号生成部が不要となる。 In the light source, the case where the position information of itself is stored in the memory and the transmission signal is generated based on the position information from the memory has been described as an example. However, since the position information does not change with time, the position information is A transmission signal (pulse waveform) shown may be generated in advance and stored in a memory. In that case, since the transmission signal is read from the memory, the signal generation unit is not necessary.
また、測位処理ルーチンにおいて、3つの光信号が受信されたときに、ステップ102以降の処理を行う場合を例に説明したが、ステップ100、102では、光信号の数に関わらず、光信号を受信して復号し、ステップ104において3つ以上の光源位置が検出されたときに、3つ以上の光信号を受信したと判断して、ステップ106以降の処理を行うようにしてもよい。
In the positioning processing routine, the case where the processing after step 102 is performed when three optical signals are received has been described as an example. However, in
また、1台のCCDカメラによって、3つ以上の光源を同時に撮像して、3つの光信号を受信する場合を例に説明したが、車両に取り付けられた複数のCCDカメラで分担して、3つの光源を同時に撮像するようにしてもよい。この場合には、CCDカメラ間の位置と姿勢とを予め計測しておくことが必要である。 Moreover, although the case where three or more light sources are simultaneously imaged by one CCD camera and three optical signals are received has been described as an example, it is shared by a plurality of CCD cameras attached to the vehicle. Two light sources may be imaged simultaneously. In this case, it is necessary to measure in advance the position and orientation between the CCD cameras.
また、2つの方程式から未知変数(x、z)又は未知数(y、z)を求める場合を例に説明したが、3つの方程式から未知変数(x、z)又は未知数(y、z)を求めるようにしてもよい。この場合には、光源位置P1、P2についての上記(3)式と、光源位置P1、P3についての上記(6)式と、光源位置P2、P3についての以下に示す(13)式とを求め、これら3つの方程式から、最小二乗法を用いて、未知変数(x、z)を求めればよい。
r2、3 2=d2 2+d3 2−2d2d3・cosθ2、3 ・・・(13)
Moreover, although the case where the unknown variable (x, z) or the unknown number (y, z) is obtained from the two equations has been described as an example, the unknown variable (x, z) or the unknown number (y, z) is obtained from the three equations. You may do it. In this case, the above equation (3) for the light source positions P1 and P2, the above equation (6) for the light source positions P1 and P3, and the following equation (13) for the light source positions P2 and P3 are obtained. From these three equations, an unknown variable (x, z) may be obtained using the least square method.
r 2, 3 2 = d 2 2 + d 3 2 -2d 2 d 3 · cos θ 2, 3 (13)
また、同様に、3つの方程式から、最小二乗法により未知変数(y、z)を求めればよい。これにより、CCDカメラによる光源の観測誤差の影響を小さくすることができる。 Similarly, an unknown variable (y, z) may be obtained from the three equations by the least square method. Thereby, the influence of the observation error of the light source by the CCD camera can be reduced.
また、3つ以上の光源が観測された場合には、上記と同様に、方程式の数を増やして、最小二乗法で解くことにより、測位精度を向上させることができる。 Further, when three or more light sources are observed, the positioning accuracy can be improved by increasing the number of equations and solving by the least square method, as described above.
次に、第2の実施の形態に係る車両測位システムについて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成の部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a vehicle positioning system according to the second embodiment will be described. In addition, about the part of the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態では、1つ又は2つの光源から送信された光信号を受信した場合であっても、自車両の位置を計測するようになっている点が第1の実施の形態と異なっている。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the position of the host vehicle is measured even when an optical signal transmitted from one or two light sources is received. Is different.
第2の実施の形態に係る測位装置214は、CCDカメラ26と、位置情報取得部28と、方向取得部30と、前回位置を計測してから今回の計測時までの計測間隔期間における自車両の移動情報(例えば、移動距離)を検出する移動情報検出部236と、位置情報取得部28によって取得された光源12の絶対位置、方向取得部30によって取得された光源12の方向、及び移動情報検出部236によって検出された移動情報に基づいて、CCDカメラ26の位置及び撮像方向を、自車両の位置及び走行方向として算出する位置方向算出部232と、表示部34とを備えている。
The
移動情報検出部236は、車輪速を検出するセンサ(図示省略)を備え、検出された車輪速を用いて計測間隔期間における移動距離を検出する。加えて、ステアリング角を取得して車両の移動軌跡を検出してもよい。なお、カメラやレーダなど周囲環境を観測するセンサを用いて、周囲の静止物体を観測し続けることによって、移動距離を検出するようにしてもよい。
The movement
また、測位装置214はメモリ(図示省略)を備え、計測された位置及び方向をメモリに記憶している。
The
次に、第2の実施の形態に係る測位処理ルーチンについて、図8を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, a positioning processing routine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
まず、ステップ250において、光源12から送信された光信号を受信したか否かを判定し、CCDカメラ26によって撮像された画像から、1つ又は複数の光信号が検出されると、ステップ102へ進み、上記ステップ250で受信した1つ又は複数の光信号を復号し、光信号に含まれる光源12の絶対位置情報を取得する。
First, in
そして、ステップ104で、CCDカメラ26によって撮像された画像内における光信号の検出位置Ii(xi、yi)を一つ又は複数取得する。
In
次のステップ106では、光源12が存在する方向として、CCDカメラ26の撮像方向である基準方向に対する光源12が存在する方向の相対角度(方位角θi、俯角φi)を一つ又は複数算出する。
In the
そして、ステップ252において、上記ステップ250で同時に受信した光信号の数を判定し、2つの光源12のみから光信号を同時に受信した場合には、ステップ254において、上記ステップ106で算出された2つの方位角に基づいて、xz平面上における2つの光源12が存在する方向のなす角θ1、2を算出し、また、上記ステップ106で算出された2つの俯角に基づいて、yz平面上における2つの光源12の各々が存在する方向のなす角φ1、2、を算出する。
In
そして、ステップ256において、2つの光源12の各々の絶対位置に基づいて、xz平面上の光源12間の距離r1、2を算出し、また、yz平面上の光源12間の距離s1、2を算出する。
In step 256, the distances r 1 and r 2 between the
そして、ステップ258において、移動情報検出部236で検出された前回計測時からの移動距離dmを取得し、ステップ260で、前回計測された自車両の位置をメモリから取得する。
In step 258, the movement distance dm from the previous measurement detected by the movement
そして、ステップ262において、上記ステップ254で算出されたxz平面上のなす角θ1、2と、上記ステップ256で算出されたxz平面上の距離r1、2と、上記ステップ258で取得された移動距離dmと、上記ステップ260で取得された前回計測された自車両の位置とに基づいて、以下のように、CCDカメラ26の位置(経度、緯度)を自車両の位置として算出する。
In step 262, the angles θ 1 and 2 formed on the xz plane calculated in
図9に示すように、xz平面上において、光源12の位置P1、P2間の距離r1、2となす角θ1、2とが決まっているため、CCDカメラ26の位置Oは、曲線C上に制約され、また、前回の測位点Opと移動距離dmとに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置の候補が2点に絞られる。なお、前回の測位点Opのxz平面上の位置は、前回測定された絶対位置と、光源12の位置P1の絶対位置との相対関係によって求めることができる。
As shown in FIG. 9, since the angles θ 1 and 2 formed by the distances r 1 and 2 between the positions P1 and P2 of the
そして、候補となる2点の各々において、CCDカメラ26の撮像方向に対する光源12の位置P1、P2の各々が存在する方向の相対角度を算出し、上記ステップ106で算出された方位角θ1、θ2と比較して、算出された相対角度が方位角θ1、θ2に近い候補点の座標(x、z)を求める。そして、求められた(x、z)と上記ステップ102で取得された光源12の位置P1の絶対位置(緯度、経度)とに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置(緯度、経度)を特定する。
Then, at each of the two candidate points, a relative angle in the direction in which each of the positions P1 and P2 of the
また、ステップ264では、上記ステップ254で算出されたyz平面上のなす角φ1、2と、上記ステップ256で算出されたYZ平面上の距離s1、2と、上記ステップ258で取得された移動距離dmと、上記ステップ260で取得された前回計測された自車両の位置とに基づいて、以下に説明するように、CCDカメラ26の位置(高度)を自車両の位置として算出し、ステップ114へ移行する。
In
yz平面上において、光源12の位置P1、P2間の距離s1、2となす角φ1、2とが決まっているため、前回の測位点Opと移動距離dmとに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置の候補を2点に絞り、候補の2点の各々において、CCDカメラ26の撮像方向に対する光源12の位置P1、P2の各々が存在する方向の相対角度を算出し、上記ステップ106で算出された俯角φ1、φ2と比較して、算出された相対角度が俯角φ1、φ2に近い候補点の座標(y、z)を求める。そして、求められたzと上記ステップ102で取得された光源12の位置P1の絶対位置(高度)とに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置(高度)を特定する。
On the yz plane, since the angles φ 1 and 2 formed by the distances s 1 and 2 between the positions P1 and P2 of the
また、上記ステップ252において、1つの光源12のみから光信号を受信したと判定された場合には、ステップ266において、移動情報検出部236で検出された前回計測時からの移動距離dmを取得し、ステップ268で、前回計測された自車両の位置をメモリから取得する。
When it is determined in
そして、ステップ270において、上記ステップ106で算出された方位角θ1と、上記ステップ266で取得された移動距離dmと、上記ステップ268で取得された前回計測された自車両の位置とに基づいて、以下に説明するように、CCDカメラ26の位置(経度、緯度)を自車両の位置として算出する。
In
上記ステップ270では、図10に示すように、xz平面上において、前回の測位点Opと移動距離dmとに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置の候補が、測位点Opを中心とし、半径が移動距離dmとする円上の点に絞られる。なお、前回の測位点Opのxz平面上の位置は、前回測定された絶対位置と、光源12の位置P1の絶対位置との相対関係によって求めることができる。
In
そして、円上の各点において、CCDカメラ26の撮像方向に対する光源12の位置P1が存在する方向の相対角度を算出し、上記ステップ106で算出された方位角θ1と比較して、算出された相対角度が方位角θ1に最も近い点の座標(x、z)を求める。そして、求められた(x、z)と上記ステップ102で取得された光源12の位置P1の絶対位置(緯度、経度)とに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置(緯度、経度)を特定する。
Then, at each point on the circle, and calculates a direction of the relative angular position P1 of the
なお、円上の各点において算出する相対角度は、半径方向に対する、円上の点から位置P1への方向の相対角度によって求められる。 The relative angle calculated at each point on the circle is obtained by the relative angle in the direction from the point on the circle to the position P1 with respect to the radial direction.
次のステップ272では、上記ステップ106で算出された俯角φ1と、上記ステップ266で取得された移動距離dmと、上記ステップ268で取得された前回計測された自車両の位置とに基づいて、以下に説明するように、CCDカメラ26の位置(高度)を自車両の位置として算出して、ステップ114へ移行する。
In the
上記ステップ270では、yz平面上において、前回の測位点Opと移動距離dmとに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置の候補を、測位点Opを中心とし、半径が移動距離dmとする円上の点に絞り、円上の各点において、CCDカメラ26の撮像方向に対する光源12の位置P1が存在する方向の相対角度を算出し、上記ステップ106で算出された俯角φ1と比較して、算出された相対角度が俯角φ1に最も近い点の座標(y、z)を求める。そして、求められたzと上記ステップ102で取得された光源12の位置P1の絶対位置(高度)とに基づいて、現在のCCDカメラ26の位置(高度)を特定する。
In
また、上記ステップ252において、3つ以上の光源12から光信号を受信したと判定された場合には、ステップ108へ移行する。なお、以下では3つの光信号を同時に受信した場合を例に説明する。ステップ108では、上記ステップ106で算出された複数の方位角に基づいて、xz平面上における2つの光源12の各々が存在する方向のなす角θ1、2、θ1、3、θ2、3を算出し、また、上記ステップ106で算出された複数の俯角に基づいて、yz平面上における2つの光源12の各々が存在する方向のなす角φ1、2、φ1、3、φ2、3を算出する。
If it is determined in
そして、ステップ110において、xz平面上の光源12間の距離r1、2、r1、3、r2、3を算出し、また、yz平面上の光源12間の距離s1、2、s1、3、s2、3を算出し、次のステップ112において、上記ステップ108で算出されたxz平面上のなす角θ1、2、θ1、3と上記ステップ110で算出されたxz平面上の距離r1、2、r1、3とに基づいて、CCDカメラ26の位置(経度、緯度)を自車両の位置として算出する。
Then, in
そして、ステップ113において、上記ステップ108で算出されたyz平面上のなす角φ1、2、φ1、3と上記ステップ110で算出されたyz平面上の距離s1、2、s1、3とに基づいて、CCDカメラ26の位置(高度)を自車両の位置として算出する。
In
そして、ステップ114で、上記102で取得された光源12が存在する位置P1と、上記ステップ112、113、ステップ262、264、及びステップ270、272のいずれかで算出されたCCDカメラ26の位置(緯度、経度、高度)とに基づいて、CCDカメラ26から光源12の位置P1への絶対座標系(例えば、東西南北)の方向を算出し、算出された絶対座標系の方向と、上記ステップ106で算出されたCCDカメラ26の撮像方向に対する光源12が存在する方向の相対角度θ1、φ1とに基づいて、絶対座標系に対するCCDカメラ26の撮像方向を、自車両の走行方向として算出する。
In
次のステップ116では、上記ステップ112、113、ステップ262、264、及びステップ270、272のいずれかで算出された位置と、上記ステップ114で算出された方向とを、表示部34のナビ地図上に表示して、ステップ250へ戻る。
In the next step 116, the position calculated in any one of the
以上説明したように、第2の実施の形態に係る車両測位システムによれば、3つ以上の光源から光信号を受信できず、2つの光源のみから光信号を受信した場合や1つの光源のみから受信した場合であっても、高精度に自装置の位置を計測することができるため、より安定して測位することができる。 As described above, according to the vehicle positioning system according to the second embodiment, optical signals cannot be received from three or more light sources, and optical signals are received from only two light sources or only one light source. Even if it is a case where it receives from, since the position of an own apparatus can be measured with high precision, it can measure more stably.
なお、上記の実施の形態では、移動情報として移動距離を検出する場合を例に説明したが、移動距離と共に移動方向も検出するようにしてもよい。この場合には、計測間隔期間の移動距離及び移動方向を用いて、現在のCCDカメラの位置を特定することができる。例えば、2つの光信号を受信した場合には、移動距離、移動方向、光源位置P1、P2間の距離、及び光源方向のなす角から、現在のCCDカメラの位置の候補点が1点に特定される。また、1つの光信号を受信した場合には、移動距離、移動方向、及び光源方向の相対角度から、現在のCCDカメラの位置の候補点が1点に特定される。 In the above embodiment, the case where the movement distance is detected as the movement information has been described as an example, but the movement direction may be detected together with the movement distance. In this case, the current position of the CCD camera can be specified using the moving distance and moving direction in the measurement interval period. For example, when two optical signals are received, the current CCD camera position candidate point is specified as one point from the moving distance, moving direction, distance between the light source positions P1 and P2, and the angle formed by the light source direction. Is done. When one optical signal is received, one candidate point for the current position of the CCD camera is identified from the relative distance in the moving distance, moving direction, and light source direction.
また、移動情報として、走行軌跡を更に検出するようにしてもよい。この場合には、現在の車両の位置と向きとを大まかに予測することができ、予測された大まかな車両の位置と向きとを用いて、高精度に自車両の位置及び方向を計測することができる。 Moreover, you may make it detect a driving | running | working locus | trajectory further as movement information. In this case, the current position and direction of the vehicle can be roughly estimated, and the position and direction of the host vehicle can be measured with high accuracy using the predicted rough position and direction of the vehicle. Can do.
10 車両測位システム
12 光源
14、214 測位装置
16 メモリ
18 信号生成部
20 発光部
22 発光制御部
26 CCDカメラ
28 位置情報取得部
30 方向取得部
32、232 位置方向算出部
34 表示部
236 移動情報検出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光受信手段によって受信した光信号に基づいて、前記光源が存在する方向を検出する方向検出手段と、
所定期間における自装置の移動距離を検出する移動検出手段と、
前記光受信手段によって、少なくとも3つの光源から前記光信号を受信したときに、前記方向検出手段によって検出された前記少なくとも3つの光源の各々が存在する方向、及び前記光受信手段によって受信した前記少なくとも3つの光源からの光信号が示す前記光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測し、
前記光受信手段によって2つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、前記2つの光源の各々が存在する方向のなす角を算出し、算出された前記なす角、前記2つの光源の各々の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測し、
前記光受信手段によって1つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、自装置の所定方向に対する前記方向検出手段によって検出された前記1つの光源が存在する方向の相対角度を算出し、前記算出された相対角度、前記1つの光源の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測する測位手段と、
を含む測位装置。 A plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally, an optical receiving means for receiving an optical signal indicating the presence position of the light source from a light source that transmits an optical signal indicating the existing position;
Direction detecting means for detecting a direction in which the light source exists based on an optical signal received by the light receiving means;
A movement detecting means for detecting a movement distance of the own apparatus in a predetermined period;
When the optical signal is received from at least three light sources by the light receiving means, the direction in which each of the at least three light sources detected by the direction detecting means exists, and the at least received by the light receiving means. Based on the location of each of the light sources indicated by the optical signals from the three light sources, measure the position of the device itself ,
When the optical signal is received from only two light sources by the light receiving means, the position of the device is measured in time series, and the angle formed by the direction in which each of the two light sources exists is calculated. Based on the angle between the two light sources, the position of each of the two light sources, the position of the own apparatus measured last time, and the movement distance from the previous measurement time to the present time detected by the movement detection means, Measure the position,
When the optical signal is received from only one light source by the light receiving means, the position of the own apparatus is measured in time series, and the one light source detected by the direction detecting means with respect to a predetermined direction of the own apparatus exists. The relative angle of the direction to be calculated is calculated, the calculated relative angle, the existence position of the one light source, the position of the own device measured last time, and the period from the previous measurement time detected by the movement detection means to the present time Positioning means for measuring the position of the device based on the movement distance of
Positioning device including.
前記方向検出手段は、前記光受信手段によって撮像された画像に基づいて、前記光信号の受信方向を検出する請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の測位装置。 The light receiving means receives the optical signal from the light source by imaging the light source,
The positioning device according to any one of claims 1 to 4, wherein the direction detection unit detects a reception direction of the optical signal based on an image captured by the optical reception unit.
前記光源からの光信号が示す前記光源の存在位置、前記測位手段によって計測された自装置の位置、及び前記相対角度算出手段によって算出された相対角度に基づいて、自装置の前記所定方向の向きを計測する方向計測手段とを更に含む請求項1〜請求項6の何れか1項記載の測位装置。 A relative angle calculating means for calculating a relative angle of a direction in which the light source exists detected by the direction detecting means with respect to a predetermined direction of the device itself;
Based on the presence position of the light source indicated by the light signal from the light source, the position of the own apparatus measured by the positioning means, and the relative angle calculated by the relative angle calculating means, the orientation of the own apparatus in the predetermined direction The positioning device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a direction measuring means for measuring the position.
二次元配列された複数の受光素子を備え、前記光源から前記光信号を受信するための光受信手段、
前記光受信手段によって受信した光信号に基づいて、前記光源が存在する方向を検出する方向検出手段、
所定期間における自装置の移動距離を検出する移動検出手段、及び
前記光受信手段によって、少なくとも3つの光源から前記光信号を受信したときに、前記方向検出手段によって検出された前記少なくとも3つの光源の各々が存在する方向、及び前記光受信手段によって受信した前記少なくとも3つの光源からの光信号が示す前記光源の各々の存在位置に基づいて、自装置の位置を計測し、
前記光受信手段によって2つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、前記2つの光源の各々が存在する方向のなす角を算出し、算出された前記なす角、前記2つの光源の各々の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測し、
前記光受信手段によって1つの光源のみから前記光信号を受信したときに、自装置の位置を時系列に計測し、自装置の所定方向に対する前記方向検出手段によって検出された前記1つの光源が存在する方向の相対角度を算出し、前記算出された相対角度、前記1つの光源の存在位置、前回計測された自装置の位置、及び前記移動検出手段によって検出された前回計測時から現在までの期間の移動距離に基づいて、自装置の位置を計測する測位手段を含む測位装置と、
を含む測位システム。 A plurality of light sources for transmitting an optical signal indicating the position of existence;
A light receiving means for receiving the light signal from the light source, comprising a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally;
Direction detecting means for detecting a direction in which the light source exists based on an optical signal received by the light receiving means ;
When the optical signal is received from at least three light sources by the movement detecting means for detecting the movement distance of the own device in a predetermined period and the light receiving means, the at least three light sources detected by the direction detecting means. Measure the position of the device based on the direction in which each of the light sources is present and the position of each of the light sources indicated by the optical signals from the at least three light sources received by the light receiving means ,
When the optical signal is received from only two light sources by the light receiving means, the position of the device is measured in time series, and the angle formed by the direction in which each of the two light sources exists is calculated. Based on the angle between the two light sources, the position of each of the two light sources, the position of the own apparatus measured last time, and the movement distance from the previous measurement time to the present time detected by the movement detection means, Measure the position,
When the optical signal is received from only one light source by the light receiving means, the position of the own apparatus is measured in time series, and the one light source detected by the direction detecting means with respect to a predetermined direction of the own apparatus exists. The relative angle of the direction to be calculated is calculated, the calculated relative angle, the existence position of the one light source, the position of the own device measured last time, and the period from the previous measurement time detected by the movement detection means to the present time A positioning device including positioning means for measuring the position of the device based on the movement distance of
Positioning system including.
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