JP7547192B2 - Transmission source positioning device and transmission source positioning program - Google Patents
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Description
本開示は、送信源の位置を標定する技術に関する。 This disclosure relates to technology for locating the position of a transmission source.
送信源の位置を標定する技術が、特許文献1、2等に開示されている。特許文献1、2では、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、カルマンフィルタ等による送信源からの受信波の到来方向の予測値(位置標定システムを搭載する移動体の位置と、前回の送信源の標定位置と、に基づいて算出。)と、が一致するように、送信源の位置を標定する。
Technologies for locating the position of a transmitting source are disclosed in
従来技術の送信源の真位置の移動に伴なう課題を図1に示す。ここで、送信源の標定位置の収束指標として、送信源の標定位置を中心とし送信源の真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ(以下では、送信源の「標定指標」という。)等が採用される。そして、送信源の標定指標は、標定初期段階から位置収束段階へと、徐々に小さくなるのであって、再び大きくなるわけではない(位置標定処理が異常に動作する場合を除く。)。 Figure 1 shows the problems associated with the movement of the true position of the transmitting source in the prior art. Here, the convergence index of the location position of the transmitting source is the size of the radius of a circle that is centered on the location position of the transmitting source and in which the true position of the transmitting source is highly likely to exist (hereinafter referred to as the "location index" of the transmitting source). The location index of the transmitting source gradually becomes smaller from the initial location stage to the position convergence stage, but does not become larger again (except when the location process is operating abnormally).
図1では、送信源の真位置が移動している。しかし、送信源の移動のデータを得られないため、送信源の真位置を固定点として取り扱っている。最初に、送信源の標定指標が大きい標定初期段階では、送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、送信源の標定位置を移動する送信源の真位置に追従させることができる。最後に、送信源の標定指標が小さい位置収束段階では、送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができず、送信源の標定位置を移動する送信源の真位置に追従させることができない。よって、送信源の真位置が長時間移動したときには、送信源の標定位置と移動する送信源の真位置との間の標定誤差を生じさせる。 In Figure 1, the true position of the transmitting source is moving. However, because data on the movement of the transmitting source cannot be obtained, the true position of the transmitting source is treated as a fixed point. First, in the initial location stage when the location index of the transmitting source is large, the amount of correction from the previous value to the current value of the location position of the transmitting source can be made large, and the location position of the transmitting source can be made to follow the true position of the moving transmitting source. Finally, in the location convergence stage when the location index of the transmitting source is small, the amount of correction from the previous value to the current value of the location position of the transmitting source cannot be made large, and the location position of the transmitting source cannot be made to follow the true position of the moving transmitting source. Therefore, when the true position of the transmitting source moves for a long time, a location error occurs between the location position of the transmitting source and the true position of the moving transmitting source.
従来技術の受信波の到来方向の乱れに伴なう課題を図2に示す。ここで、位置標定システムを搭載する移動体の姿勢変化等に応じて、送信源と移動体との間の受信波の到来経路にマルチパス等が生じて、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じる。 Figure 2 shows the problem associated with disturbance in the direction of arrival of received waves in the conventional technology. Here, depending on the attitude change of the mobile body on which the positioning system is mounted, multipath or the like occurs in the arrival path of the received waves between the transmission source and the mobile body, causing disturbance in the direction of arrival of the received waves between the transmission source and the mobile body.
図2では、送信源の真位置は移動していない。最初に、移動体がほぼ直線移動する初期段階((1)の移動体位置)では、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じていないため、送信源の標定位置を移動しない送信源の真位置の近傍に固定することができる((1)の標定位置)。その後、移動体が180°旋回する中期段階((2)の移動体位置)では、送信源と移動体の姿勢の関係でブラインド等が生じ、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じているため、送信源の標定位置に飛びが生じてしまい、送信源の標定位置を移動しない送信源の真位置の近傍に固定することができない((2)の標定位置)。最後に、移動体が再び直線移動する終期段階((3)の移動体位置)では、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じていなくても、送信源の標定位置を移動しない送信源の真位置の近傍になかなか復帰することができない((3)の標定位置)。よって、到来方向が一度でも乱れると、送信源の標定位置と移動しない送信源の真位置(移動する送信源の真位置でもよい。)との間の標定誤差を生じさせる。 In FIG. 2, the true position of the transmitting source does not move. First, in the initial stage (mobile body position (1)) when the moving body moves almost in a straight line, there is no disturbance in the direction of arrival of the received wave between the transmitting source and the moving body, so the location position of the transmitting source can be fixed near the true position of the non-moving transmitting source (location position (1)). Then, in the middle stage (mobile body position (2)) when the moving body turns 180 degrees, blind spots etc. occur due to the relationship between the attitude of the transmitting source and the moving body, so there is a jump in the location position of the transmitting source, and the location position of the transmitting source cannot be fixed near the true position of the non-moving transmitting source (location position (2)). Finally, in the final stage (mobile body position (3)) when the moving body moves in a straight line again, even if there is no disturbance in the direction of arrival of the received wave between the transmitting source and the moving body, the location position of the transmitting source cannot be easily returned to the vicinity of the true position of the non-moving transmitting source (location position (3)). Therefore, even a single disturbance in the direction of arrival will result in a location error between the location of the transmitting source and the true position of a stationary transmitting source (or the true position of a moving transmitting source).
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、送信源の位置を標定するにあたり、送信源の真位置が移動するときや、位置標定システムを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、送信源の標定位置と送信源の真位置との間の標定誤差を減らすことを目的とする。 In order to solve the above problem, the present disclosure aims to reduce the location error between the location of the transmission source and the true position of the transmission source when the true position of the transmission source moves or when the attitude of a mobile body equipped with a position location system changes, etc., when locating the position of the transmission source.
前記課題を解決するために、標定された送信源の位置の分散値が極小値に到達するたびに、標定された送信源の位置を選択する。ここで、標定された送信源の位置の分散値が小さいことは、標定された送信源の位置が送信源の真位置に近いことの目安となる。そして、選択された送信源の位置に基づいて、過去から現在への送信源の移動方向及び移動速度を算出し、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度を予測する。さらに、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度に基づいて、現在から将来への送信源の位置を予測して最終出力とするにあたり、位置標定処理を通じて予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げる。そのうえで、最終出力された送信源の位置に基づいて、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデル(固定点又は直線移動等)を更新する。 To solve the above problem, the location of the transmitting source is selected each time the variance value of the located transmitting source position reaches a minimum value. Here, a small variance value of the located transmitting source position is an indication that the located transmitting source position is close to the true position of the transmitting source. Then, based on the selected transmitting source position, the moving direction and moving speed of the transmitting source from the past to the present are calculated, and the moving direction and moving speed of the transmitting source from the present to the future are predicted. Furthermore, when predicting the transmitting source position from the present to the future based on the moving direction and moving speed of the transmitting source from the present to the future and outputting it as a final output, the predicted transmitting source positions are linearly and continuously connected through the position location process. Then, based on the finally output transmitting source position, the transmitting source motion model (fixed point or linear movement, etc.) for locating the transmitting source position is updated.
具体的には、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が極小値に到達するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択部と、前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置の方向を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測部と、各回に選択されると予測された前記送信源の位置の方向の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力部と、前記位置出力部において最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新部と、を備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。 Specifically, the present disclosure provides a position location unit that locates the position of a transmission source such that an actual measurement value of the direction of arrival of a received wave from the transmission source coincides with a predicted value of the direction of arrival of a received wave from the transmission source; a position selection unit that selects the located position of the transmission source each time a variance value of the located position of the transmission source reaches a minimum value after location of the position of the transmission source has begun; and a position selection unit that selects the position of the transmission source predicted to be selected next time by extrapolating a line segment connecting the position of the transmission source predicted to be selected last time and the position of the transmission source selected this time from the position of the transmission source predicted to be selected this time. This transmitting source position locating device is characterized by comprising: a position prediction unit that calculates the direction of the transmitting source position and interpolates the position of the transmitting source until the next time the transmitting source position is selected; a position output unit that outputs the calculation result of the direction of the transmitting source position predicted to be selected each time and the interpolation result of the transmitting source position until the transmitting source position is selected each time as the final output of the transmitting source position; and a model update unit that updates a transmitting source motion model for locating the transmitting source position based on the transmitting source position finally output by the position output unit.
また、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定ステップと、前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が極小値に到達するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択ステップと、前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置の方向を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測ステップと、各回に選択されると予測された前記送信源の位置の方向の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力ステップと、前記位置出力ステップにおいて最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新ステップと、を順にコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラムである。 The present disclosure also provides a position location step for locationing the position of the transmitting source such that an actual measurement value of the direction of arrival of the received wave from the transmitting source coincides with a predicted value of the direction of arrival of the received wave from the transmitting source; a position selection step for selecting the located position of the transmitting source each time a variance value of the located position of the transmitting source reaches a minimum value after location of the position of the transmitting source has started; and a position selection step for selecting the position of the transmitting source predicted to be selected next time by extrapolating a line segment connecting the position of the transmitting source predicted to be selected last time and the position of the transmitting source selected this time from the position of the transmitting source predicted to be selected this time. This is a transmission source position location program that causes a computer to execute, in sequence, a position prediction step in which the direction is calculated and the position of the transmission source is interpolated until the next time the position of the transmission source is selected; a position output step in which the calculation result of the direction of the transmission source position predicted to be selected each time and the interpolation result of the transmission source position until the transmission source position is selected each time are used as the final output of the position of the transmission source; and a model update step in which the transmission source motion model for locating the position of the transmission source is updated based on the transmission source position finally output in the position output step.
これらの構成によれば、送信源の真位置が移動するときに、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新することにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。そして、位置標定システムを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げることにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。 With these configurations, when the true position of the transmitting source moves, the transmitting source motion model for locating the position of the transmitting source is updated, thereby reducing the output error between the output position of the transmitting source and the true position of the transmitting source. Furthermore, when a moving body equipped with a position locating system undergoes a change in attitude, etc., the predicted positions of the transmitting source are linearly and continuously connected, thereby reducing the output error between the output position of the transmitting source and the true position of the transmitting source.
前記課題を解決するために、標定された送信源の位置の分散値が初めて所定分散値より小さくなったときに、及び、その後に所定時間間隔が経過するたびに(分散値は通常は小さい。)、標定された送信源の位置を選択する。ここで、標定された送信源の位置の分散値が小さいことは、標定された送信源の位置が送信源の真位置に近いことの目安となる。そして、選択された送信源の位置に基づいて、過去から現在への送信源の移動方向及び移動速度を算出し、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度を予測する。さらに、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度に基づいて、現在から将来への送信源の位置を予測して最終出力とするにあたり、位置標定処理を通じて予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げる。そのうえで、最終出力された送信源の位置に基づいて、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデル(固定点又は直線移動等)を更新する。 To solve the above problem, the location of the located transmission source is selected when the variance value of the located transmission source position becomes smaller than a predetermined variance value for the first time, and each time a predetermined time interval has elapsed thereafter (the variance value is usually small). Here, a small variance value of the located transmission source position is an indication that the located transmission source position is close to the true position of the transmission source. Then, based on the selected transmission source position, the moving direction and moving speed of the transmission source from the past to the present are calculated, and the moving direction and moving speed of the transmission source from the present to the future are predicted. Furthermore, when predicting the position of the transmission source from the present to the future based on the moving direction and moving speed of the transmission source from the present to the future and outputting it as a final output, the predicted transmission source positions are linearly and continuously connected through the position location process. Then, based on the finally output transmission source position, the transmission source motion model (fixed point or linear movement, etc.) for locating the transmission source position is updated.
具体的には、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が初めて所定分散値より小さくなったときに、及び、その後に所定時間間隔が経過するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択部と、前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測部と、各回に選択されると予測された前記送信源の位置の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力部と、前記位置出力部において最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新部と、を備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。 Specifically, the present disclosure provides a position location unit that determines the position of a transmission source such that an actual measurement value of the direction of arrival of a received wave from the transmission source coincides with a predicted value of the direction of arrival of a received wave from the transmission source; a position selection unit that selects the determined position of the transmission source when a variance value of the determined position of the transmission source becomes smaller than a predetermined variance value for the first time after the start of location of the position of the transmission source, and each time a predetermined time interval has elapsed thereafter; and extrapolating a line segment connecting the previously predicted position of the transmission source to the currently selected position of the transmission source from the currently predicted position of the transmission source. This transmitting source position locating device is characterized by comprising: a position prediction unit that calculates the position of the transmitting source predicted to be selected next time and interpolates the position of the transmitting source until the position of the transmitting source is selected next time; a position output unit that outputs the calculation result of the position of the transmitting source predicted to be selected each time and the interpolation result of the position of the transmitting source until the position of the transmitting source is selected each time as the final output of the position of the transmitting source; and a model update unit that updates a transmitting source motion model for locating the position of the transmitting source based on the transmitting source position finally output by the position output unit.
この構成によれば、送信源の真位置が移動するときに、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新することにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。そして、位置標定システムを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げることにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。 According to this configuration, when the true position of the transmitting source moves, the transmitting source motion model for locating the position of the transmitting source is updated, thereby reducing the output error between the output position of the transmitting source and the true position of the transmitting source. Furthermore, when a moving body equipped with a position locating system undergoes a change in attitude, etc., the predicted positions of the transmitting source are linearly and continuously connected, thereby reducing the output error between the output position of the transmitting source and the true position of the transmitting source.
また、本開示は、前記モデル更新部は、更新前の前記送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置が所定程度に収束する前に、更新後の前記送信源運動モデルを適用開始させることを特徴とする送信源位置標定装置である。 The present disclosure also provides a transmission source position locating device, characterized in that the model update unit starts applying the updated transmission source motion model before the position of the transmission source located using the transmission source motion model before the update converges to a predetermined degree.
この構成によれば、更新前の送信源運動モデルに基づく完全収束前に、更新後の送信源運動モデルを適用開始させることにより、更新後の送信源運動モデルの適用開始を遅延させないことができるとともに、更新前の送信源運動モデルに基づく出力位置のデータ数が十分であることから、更新後の送信源運動モデルの構築精度を向上させることができる。 With this configuration, by starting to apply the updated transmission source motion model before complete convergence based on the transmission source motion model before the update, it is possible to avoid delaying the start of application of the updated transmission source motion model, and since the number of data points for the output positions based on the transmission source motion model before the update is sufficient, the construction accuracy of the updated transmission source motion model can be improved.
また、本開示は、前記モデル更新部は、更新前後の前記送信源運動モデルを並列適用させ、更新後の前記送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置が前記所定程度に収束した後に、更新前の前記送信源運動モデルを用いて最終出力された前記送信源の位置に代えて、更新後の前記送信源運動モデルを用いて最終出力された前記送信源の位置を採用開始させることを特徴とする送信源位置標定装置である。 The present disclosure also provides a transmission source position locating device, characterized in that the model update unit applies the transmission source motion model before and after the update in parallel, and after the position of the transmission source located using the updated transmission source motion model converges to the predetermined degree, starts adopting the position of the transmission source finally output using the updated transmission source motion model instead of the position of the transmission source finally output using the transmission source motion model before the update.
この構成によれば、更新後の送信源運動モデルに基づく完全収束後に、更新前の送信源運動モデルを適用終了させるとともに、更新後の送信源運動モデルへと切り替えることにより、標定された送信源の位置の分散値を実効的に再び大きくするとともに、更新後の送信源運動モデルに基づく高精度処理へと位置標定処理を続行することができる。 According to this configuration, after complete convergence based on the updated transmission source motion model, application of the pre-update transmission source motion model is terminated and switching is made to the updated transmission source motion model, thereby effectively increasing the variance value of the located transmission source position again and allowing the position location process to continue to high-precision processing based on the updated transmission source motion model.
このように、本開示は、送信源の位置を標定するにあたり、送信源の真位置が移動するときや、位置標定システムを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、送信源の標定位置と送信源の真位置との間の標定誤差を減らすことができる。 In this way, when locating the position of a transmission source, the present disclosure can reduce the location error between the location of the transmission source and the true position of the transmission source when the true position of the transmission source moves or when the attitude of a mobile body equipped with a position location system changes, etc.
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of implementations of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.
(本開示の位置標定システムの概要)
本開示の位置標定システムの構成を図3に示す。位置標定システムPは、到来方向測定装置1及び送信源位置標定装置2から構成される。送信源位置標定装置2は、位置標定部21、位置選択部22、位置予測部23、位置出力部24及びモデル更新部25から構成される。送信源位置標定装置2は、図4、図6、図10及び図11に示す送信源位置標定プログラムを、コンピュータにインストールすることにより実現される。
(Overview of the positioning system of the present disclosure)
The configuration of the positioning system of the present disclosure is shown in Fig. 3. The positioning system P is composed of an arrival
到来方向測定装置1は、移動体が搭載するアンテナが受信した送信源からの受信波を取得し、送信源からの受信波の到来方向のスペクトルを算出し、到来方向スペクトル結果に基づいて、送信源からの受信波の到来方向を算出する。ここで、送信源からの受信波の到来方向のスペクトルとして、MUSIC(Multiple Signal Classification)スペクトル等が挙げられる。そして、到来方向測定装置1は、MUSICスペクトルを算出したうえで、MUSICスペクトル結果に基づいて、送信源からの受信波の到来方向を算出するために、各アンテナ間の受信位相差の情報、各アンテナの搭載位置の情報及び送信源の送信周波数の情報を取得する。
The direction of
位置標定部21は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、送信源からの受信波の到来方向の予測値(位置標定システムPを搭載する移動体の位置と、前回の送信源の標定位置と、に基づいて算出。)と、が一致するように、送信源の位置を標定する。ここで、位置標定部21として、カルマンフィルタ等が挙げられ、カルマンフィルタ等の状態方程式として、固定点モデル(送信源が固定)又は直線移動モデル(送信源が直線移動)等が挙げられ、カルマンフィルタ等の観測方程式として、三角測量方程式等が挙げられる。そして、位置標定部21は、送信源の位置を標定するために、送信源からの受信波の到来方向の情報、移動体の位置姿勢の情報及び前回の送信源の標定位置の情報を取得する。
The
位置選択部22、位置予測部23及び位置出力部24について、図4~図7を用いて説明する。モデル更新部25について、図8~図13を用いて説明する。
The
(本開示の第1の位置標定処理)
本開示の第1の位置標定処理の手順及び内容を図4及び図5に示す。位置選択部22は、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が極小値に到達するたびに、標定された送信源の位置を選択する。ここで、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が小さいことは、標定された送信源の位置が送信源の真位置に近いことの目安となる。
(First position location process of the present disclosure)
The procedure and contents of the first position location process of the present disclosure are shown in Fig. 4 and Fig. 5. The
位置予測部23は、選択された送信源の位置に基づいて、過去から現在への送信源の移動方向及び移動速度を算出し、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度を予測する。そして、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度に基づいて、現在から将来への送信源の位置を予測して最終出力とするにあたり、位置標定処理を通じて予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げる。以下に具体的に説明する。
The
位置標定部21は、時刻t1以前から時刻t4以降まで等しい時間間隔をおいて、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、送信源からの受信波の到来方向の予測値(位置標定システムPを搭載する移動体の位置と、前回の送信源の標定位置と、に基づいて算出。)と、が一致するように、送信源の位置を標定する(ステップS1)。
The
時刻t1以前では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、送信源の位置の標定の開始後に未だ所定分散値より大きい(ステップS2、NO)。そこで、位置選択部22は、カルマンフィルタ等と同様、標定された送信源の位置をそのまま選択する(ステップS3)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置を送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
Before time t1 , the variance value (location index) of the located transmission source position is still greater than the predetermined variance value after the start of location of the transmission source position (step S2, NO). Therefore, the
時刻t1以前でも、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、送信源の位置の標定の開始後に初めて所定分散値より小さくなるが(ステップS2、YES)、極小値に到達していない(ステップS4、NO)。そこで、位置選択部22は、カルマンフィルタ等と同様、標定された送信源の位置をそのまま選択する(ステップS5)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置を送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
Even before time t1 , the variance value (location index) of the located transmission source position becomes smaller than the predetermined variance value for the first time after the start of location of the transmission source position (step S2, YES), but does not reach the minimum value (step S4, NO). Therefore, the
時刻t1では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達している(ステップS4、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図5の時刻t1の黒丸)を選択する(ステップS6)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置(図5の時刻t1の黒丸)を送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
At time t1 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and reaches a minimum value (step S4, YES). Therefore, the
時刻t1から時刻t2まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達していない(ステップS4、NO)。そこで、位置選択部22は、カルマンフィルタ等と同様、標定された送信源の位置をそのまま選択する(ステップS5)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置を送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
From time t1 to time t2 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than a predetermined variance value (step S2, YES) and does not reach a minimum value (step S4, NO). Therefore, the
時刻t2では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達している(ステップS4、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図5の時刻t2の黒丸)を選択する(ステップS6)。そして、位置予測部23は、時刻t1及び時刻t2に選択された送信源の位置を結ぶ線分を、時刻t2に選択された送信源の位置から外挿することにより、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t3に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t3の白丸への方向)を算出する(ステップS6)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t3に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t3の白丸への方向)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
At time t2 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has reached a minimum value (step S4, YES). Therefore, the
時刻t2から時刻t3まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達していない(ステップS4、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS5)。そして、位置予測部23は、時刻t1及び時刻t2に選択された送信源の位置を結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t3に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS5)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t3に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
From time t2 to time t3 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has not reached the minimum value (step S4, NO). Therefore, the
時刻t3では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達している(ステップS4、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図5の時刻t3の黒丸)を選択する(ステップS6)。そして、位置予測部23は、時刻t2及び時刻t3に選択された送信源の位置を結ぶ線分を、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置から外挿することにより、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t4に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t4の白丸の方向)を算出する(ステップS6)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t4に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t4の白丸の方向)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
At time t3 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has reached a minimum value (step S4, YES). Therefore, the
時刻t3から時刻t4まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達していない(ステップS4、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS5)。そして、位置予測部23は、時刻t2及び時刻t3に選択された送信源の位置を結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t4に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS5)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t4に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
From time t3 to time t4 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has not reached the minimum value (step S4, NO). Therefore, the
時刻t4では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達している(ステップS4、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図5の時刻t4の黒丸)を選択する(ステップS6)。そして、位置予測部23は、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置と時刻t4に選択された送信源の位置とを結ぶ線分を、時刻t4に選択されると予測された送信源の位置から外挿することにより、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t5に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t5の白丸の方向)を算出する(ステップS6)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t5に選択されると予測される送信源の位置の方向(図5の時刻t5の白丸の方向)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
At time t4 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has reached the minimum value (step S4, YES). Therefore, the
時刻t4から時刻t5まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS2、YES)、極小値に到達していない(ステップS4、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS5)。そして、位置予測部23は、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置と時刻t4に選択された送信源の位置とを結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t5に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS5)。さらに、位置出力部24は、次回に標定指標が極小値に到達する時刻t5に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS7)。
From time t4 to time t5 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S2, YES) and has not reached the minimum value (step S4, NO). Therefore, the
なお、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が一時的に所定分散値より大きくなったとしても、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が以前に所定分散値より小さかったときの送信源の移動方向及び移動速度の予測結果に基づいて、滑らかに移動するとともに真位置から大きくずれない出力位置を最終出力することができる。 Even if the variance value (location index) of the located transmission source position temporarily becomes larger than the specified variance value, the final output position can move smoothly and not deviate significantly from the true position, based on the predicted movement direction and movement speed of the transmission source when the variance value (location index) of the located transmission source position was previously smaller than the specified variance value.
(本開示の第2の位置標定処理)
本開示の第2の位置標定処理の手順及び内容を図6及び図7に示す。位置選択部22は、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が初めて所定分散値より小さくなったときに、及び、その後に所定時間間隔が経過するたびに(標定指標は通常は小さい。)、標定された送信源の位置を選択する。ここで、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が小さいことは、標定された送信源の位置が送信源の真位置に近いことの目安となる。
(Second position location process of the present disclosure)
The procedure and contents of the second position location process of the present disclosure are shown in Fig. 6 and Fig. 7. The
位置予測部23は、選択された送信源の位置に基づいて、過去から現在への送信源の移動方向及び移動速度を算出し、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度を予測する。そして、現在から将来への送信源の移動方向及び移動速度に基づいて、現在から将来への送信源の位置を予測して最終出力とするにあたり、位置標定処理を通じて予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げる。以下に具体的に説明する。
The
位置標定部21は、時刻t1以前から時刻t4以降まで等しい時間間隔をおいて、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、送信源からの受信波の到来方向の予測値(位置標定システムPを搭載する移動体の位置と、前回の送信源の標定位置と、に基づいて算出。)と、が一致するように、送信源の位置を標定する(ステップS11)。
The
時刻t1以前では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、送信源の位置の標定の開始後に未だ所定分散値より大きい(ステップS12、NO)。そこで、位置選択部22は、カルマンフィルタ等と同様、標定された送信源の位置をそのまま選択する(ステップS13)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置を送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
Before time t1 , the variance value (location index) of the located transmission source position is still greater than the predetermined variance value after the start of location of the transmission source position (step S12, NO). Therefore, the
時刻t1では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、送信源の位置の標定の開始後に初めて所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されていない(ステップS14、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図7の時刻t1の黒丸)を選択する(ステップS15)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置(図7の時刻t1の黒丸)を送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
At time t1 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value for the first time after the start of location of the transmission source position (step S12, YES), and the position prediction process has not started (step S14, NO). Therefore, the
時刻t1から時刻t2まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t1から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過していない(ステップS16、NO)。そこで、位置選択部22は、カルマンフィルタ等と同様、標定された送信源の位置をそのまま選択する(ステップS17)。そして、位置出力部24は、標定された送信源の位置を送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
From time t1 to time t2 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than a predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process is started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has not elapsed since time t1 (step S16, NO). Therefore, the
時刻t2では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t1から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過している(ステップS16、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図7の時刻t2の黒丸)を選択する(ステップS18)。そして、位置予測部23は、時刻t1及び時刻t2に選択された送信源の位置を結ぶ線分を、時刻t2に選択された送信源の位置から外挿することにより、次回に所定時間間隔が経過する時刻t3に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t3の白丸)を算出する(ステップS18)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t3に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t3の白丸)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
At time t2 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process is started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has passed since time t1 (step S16, YES). Therefore, the
時刻t2から時刻t3まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t2から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過していない(ステップS16、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS17)。そして、位置予測部23は、時刻t1及び時刻t2に選択された送信源の位置を結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に所定時間間隔が経過する時刻t3に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS17)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t3に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
From time t2 to time t3 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process has started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has not elapsed since time t2 (step S16, NO). Therefore, the
時刻t3では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t2から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過している(ステップS16、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図7の時刻t3の黒丸)を選択する(ステップS18)。そして、位置予測部23は、時刻t2及び時刻t3に選択された送信源の位置を結ぶ線分を、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置から外挿することにより、次回に所定時間間隔が経過する時刻t4に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t4の白丸)を算出する(ステップS18)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t4に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t4の白丸)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
At time t3 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process is started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has passed since time t2 (step S16, YES). Therefore, the
時刻t3から時刻t4まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t3から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過していない(ステップS16、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS17)。そして、位置予測部23は、時刻t2及び時刻t3に選択された送信源の位置を結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に所定時間間隔が経過する時刻t4に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS17)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t4に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
From time t3 to time t4 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process has started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has not elapsed since time t3 (step S16, NO). Therefore, the
時刻t4では、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t3から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過している(ステップS16、YES)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置(図7の時刻t4の黒丸)を選択する(ステップS18)。そして、位置予測部23は、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置と時刻t4に選択された送信源の位置とを結ぶ線分を、時刻t4に選択されると予測された送信源の位置から外挿することにより、次回に所定時間間隔が経過する時刻t5に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t5の白丸)を算出する(ステップS18)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t5に選択されると予測される送信源の位置(図7の時刻t5の白丸)を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
At time t4 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process is started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has passed since time t3 (step S16, YES). Therefore, the
時刻t4から時刻t5まででは、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)は、所定分散値より小さく(ステップS12、YES)、位置予測処理は開始されており(ステップS14、YES)、時刻t4から所定時間間隔(位置標定間隔より長い)が経過していない(ステップS16、NO)。そこで、位置選択部22は、標定された送信源の位置を選択しない(ステップS17)。そして、位置予測部23は、時刻t3に選択されると予測された送信源の位置と時刻t4に選択された送信源の位置とを結ぶ線分の長さ及び方向に基づいて、次回に所定時間間隔が経過する時刻t5に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置を補間する(ステップS17)。さらに、位置出力部24は、次回に所定時間間隔が経過する時刻t5に送信源の位置が選択されるまでの送信源の位置の補間結果を、送信源の位置の最終出力とする(ステップS19)。
From time t4 to time t5 , the variance value (location index) of the located transmission source position is smaller than the predetermined variance value (step S12, YES), the position prediction process has started (step S14, YES), and a predetermined time interval (longer than the location location interval) has not elapsed since time t4 (step S16, NO). Therefore, the
なお、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が一時的に所定分散値より大きくなったとしても、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が以前に所定分散値より小さかったときの送信源の移動方向及び移動速度の予測結果に基づいて、滑らかに移動するとともに真位置から大きくずれない出力位置を最終出力することができる。 Even if the variance value (location index) of the located transmission source position temporarily becomes larger than the specified variance value, the final output position can move smoothly and not deviate significantly from the true position based on the predicted movement direction and movement speed of the transmission source when the variance value (location index) of the located transmission source position was previously smaller than the specified variance value.
又は、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が一時的に所定分散値より大きくなったとしても、送信源の位置の分散値(標定指標)が所定分散値より小さい状態から大きい状態へと遷移するまでの送信源の移動方向及び移動速度の算出結果に基づいて、滑らかに移動するとともに真位置から大きくずれない出力位置を最終出力することもできる。 Alternatively, even if the variance value (location index) of the located transmission source position temporarily becomes larger than a predetermined variance value, it is possible to finally output an output position that moves smoothly and does not deviate significantly from the true position based on the calculation results of the movement direction and movement speed of the transmission source until the variance value (location index) of the transmission source position transitions from a state smaller than the predetermined variance value to a state larger than the predetermined variance value.
なお、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が再び所定分散値より小さくなったときには、送信源の位置の分散値(標定指標)が所定分散値より大きい状態から小さい状態へと遷移してからの送信源の移動方向及び移動速度の算出結果に基づいて、滑らかに移動するとともに真位置から大きくずれない出力位置を最終出力することができる。 When the variance value (location index) of the located transmission source position again becomes smaller than the predetermined variance value, an output position that moves smoothly and does not deviate significantly from the true position can be finally output based on the calculation results of the movement direction and movement speed of the transmission source after the variance value (location index) of the transmission source position transitions from a state larger than the predetermined variance value to a state smaller than the predetermined variance value.
(本開示のモデル更新処理)
本開示のモデル更新処理の概要を図8に示す。モデル更新部25は、位置出力部24において最終出力された送信源の位置に基づいて、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデル(固定点モデル又は直線運動モデル等)を更新する。
(Model Update Process of the Present Disclosure)
An overview of the model updating process of the present disclosure is shown in Fig. 8. The
図8の左側では、位置出力部24は、更新前の送信源運動モデルとして固定点モデルに基づいて、時刻t1~t4における送信源の出力位置を最終出力する。そして、モデル更新部25は、時刻t1~t4における送信源の出力位置に基づいて、更新後の送信源運動モデルとして直線運動モデルを構築する。図8の右側では、位置出力部24は、更新後の送信源運動モデルとして直線運動モデルに基づいて、時刻t4~t7における送信源の出力位置を最終出力する。そして、モデル更新部25は、時刻t4~t7における送信源の出力位置に基づいて、更なる更新後の送信源運動モデルとして新たな直線運動モデルを構築する。
On the left side of Fig. 8, the
なお、モデル更新部25は、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が極小値に到達する時刻のうち、毎回の時刻に又は数回おきの時刻に、送信源運動モデルを更新することができる。また、モデル更新部25は、標定された送信源の位置の分散値(標定指標)が初めて所定分散値より小さくなった後に所定時間間隔が経過する時刻のうち、毎回の時刻に又は数回おきの時刻に、送信源運動モデルを更新することができる。
The
このように、送信源の真位置が移動するときに、送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新することにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。そして、位置標定システムPを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、予測された送信源の位置を直線的かつ連続的に繋げることにより、送信源の出力位置と送信源の真位置との間の出力誤差を減らすことができる。 In this way, by updating the transmission source motion model for locating the position of the transmission source when the true position of the transmission source moves, the output error between the output position of the transmission source and the true position of the transmission source can be reduced. Furthermore, by linearly and continuously connecting the predicted positions of the transmission source when the mobile body equipped with the position location system P changes its attitude, etc., the output error between the output position of the transmission source and the true position of the transmission source can be reduced.
本開示のモデル更新処理の改良を図9に示す。モデル更新部25は、更新前の送信源運動モデル(固定点モデル等)を用いて標定された送信源の位置が所定程度に収束する前に、更新後の送信源運動モデル(直線運動モデル等)を適用開始させる。
The improvement of the model update process of the present disclosure is shown in FIG. 9. The
図9の左欄では、モデル更新部25は、さらに、更新前後の送信源運動モデルを順次適用させ、更新前の送信源運動モデルを用いて標定された送信源の位置が所定程度に収束する前に、更新前の送信源運動モデルを用いて最終出力された送信源の位置に代えて、更新後の送信源運動モデルを用いて最終出力された送信源の位置を採用開始させる。
In the left column of FIG. 9, the
このように、更新前の送信源運動モデルに基づく完全収束前に、更新後の送信源運動モデルを適用開始させることにより、更新後の送信源運動モデルの適用開始を遅延させないことができるとともに、更新前の送信源運動モデルに基づく出力位置のデータ数が十分であることから、更新後の送信源運動モデルの構築精度を向上させることができる。 In this way, by starting to apply the updated transmission source motion model before complete convergence based on the transmission source motion model before the update, it is possible to avoid delaying the start of application of the updated transmission source motion model, and since the number of data points for the output positions based on the transmission source motion model before the update is sufficient, the construction accuracy of the updated transmission source motion model can be improved.
図9の右欄では、モデル更新部25は、さらに、更新前後の送信源運動モデルを並列適用させ、更新後の送信源運動モデルを用いて標定された送信源の位置が所定程度に収束した後に、更新前の送信源運動モデルを用いて最終出力された送信源の位置に代えて、更新後の送信源運動モデルを用いて最終出力された送信源の位置を採用開始させる。
In the right column of FIG. 9, the
このように、更新後の送信源運動モデルに基づく完全収束後に、更新前の送信源運動モデルを適用終了させるとともに、更新後の送信源運動モデルへと切り替えることにより、標定された送信源の位置の分散値を実効的に再び大きくするとともに、更新後の送信源運動モデルに基づく高精度処理へと位置標定処理を続行することができる。 In this way, after complete convergence based on the updated transmission source motion model, application of the pre-update transmission source motion model is terminated and switching to the updated transmission source motion model is performed, thereby effectively increasing the variance value of the located transmission source position again and allowing the position location process to continue to high-precision processing based on the updated transmission source motion model.
本開示のモデル更新処理の手順を図10及び図11に示す。以下では、図9の右欄に示したモデル更新処理について説明する。とはいえ、図9の左欄に示したモデル更新処理も本開示に含まれる。図9の左欄に示したモデル更新処理でも、図9の右欄に示したモデル更新処理と同様に、従来技術と比べて優れた効果を発揮するからである。 The steps of the model update process of the present disclosure are shown in Figures 10 and 11. Below, the model update process shown in the right column of Figure 9 will be described. However, the model update process shown in the left column of Figure 9 is also included in the present disclosure. This is because the model update process shown in the left column of Figure 9 also exhibits superior effects compared to conventional technology, just like the model update process shown in the right column of Figure 9.
図10では、モデル適用開始処理について説明する。モデル更新部25は、位置標定部21に、第1の運動モデルを適用開始させる(ステップS21)。ここで、送信源の運動方向・速度の確定前であり、第1の運動モデルは、固定点モデルである。そして、モデル更新部25は、第1の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する(ステップS22)。ここで、モデル更新部25は、ステップS22でNOと判定したときには、ステップS22でYESと判定するまでは、モデル適用開始処理をしばらく停止する。
The model application start process will be described with reference to FIG. 10. The
一方で、モデル更新部25は、ステップS22でYESと判定したときには、第1の最終的な出力位置に基づいて、第2の運動モデルを構築する(ステップS23)。ここで、送信源の運動方向・速度の確定後であり、第2の運動モデルは、直線運動モデル(又は曲線運動モデル)である。そして、モデル更新部25は、位置標定部21に、第2の運動モデルを適用開始させる(ステップS24)。そして、モデル更新部25は、第2の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する(ステップS25)。ここで、モデル更新部25は、ステップS25でNOと判定したときには、ステップS25でYESと判定するまでは、モデル適用開始処理をしばらく停止する。
On the other hand, when the
一方で、モデル更新部25は、ステップS25でYESと判定したときには、第2の最終的な出力位置に基づいて、第3の運動モデルを構築する(ステップS26)。ここで、送信源の運動方向・速度の確定後であり、第3の運動モデルは、直線運動モデル(又は曲線運動モデル)である。そして、モデル更新部25は、位置標定部21に、第3の運動モデルを適用開始させる(ステップS27)。そして、モデル更新部25は、第3の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する(ステップS28)。ここで、モデル更新部25は、ステップS28でNOと判定したときには、ステップS28でYESと判定するまでは、モデル適用開始処理をしばらく停止する。第4以降の運動モデルでも、第1~第3の運動モデルと同様に、モデル適用開始処理が実行される。
On the other hand, when the
図11では、位置採用開始処理について説明する。モデル更新部25は、第1の最終的な出力位置を採用開始する(ステップS31)。そして、モデル更新部25は、第2の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する(ステップS32)。ここで、モデル更新部25は、ステップS32でNOと判定したときには、ステップS32でYESと判定するまでは、位置採用開始処理をしばらく停止する。一方で、モデル更新部25は、ステップS32でYESと判定したときには、第2の最終的な出力位置が第1の最終的な出力位置とほぼ一致するかどうかを判定する(ステップS33)。ここで、モデル更新部25は、ステップS33でYESと判定したときには、第1の最終的な出力位置に代えて、第2の最終的な出力位置を採用開始する(ステップS34)。一方で、モデル更新部25は、ステップS33でNOと判定したときには、採用位置に飛びがないように、第2の最終的な出力位置を破棄し、第1の最終的な出力位置を採用続行する(ステップS35)。
In FIG. 11, the position adoption start process will be described. The
ステップS34が実行されたときを説明する。モデル更新部25は、第3の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する(ステップS36)。ここで、モデル更新部25は、ステップS36でNOと判定したときには、ステップS36でYESと判定するまでは、位置採用開始処理をしばらく停止する。一方で、モデル更新部25は、ステップS36でYESと判定したときには、第3の最終的な出力位置が第2の最終的な出力位置とほぼ一致するかどうかを判定する(ステップS37)。ここで、モデル更新部25は、ステップS37でYESと判定したときには、第2の最終的な出力位置に代えて、第3の最終的な出力位置を採用開始する(ステップS38)。一方で、モデル更新部25は、ステップS37でNOと判定したときには、採用位置に飛びがないように、第3の最終的な出力位置を破棄し、第2の最終的な出力位置を採用続行する(ステップS39)。
The case where step S34 is executed will be described. The
ステップS35が実行されたときを説明する。モデル更新部25は、第3の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する(ステップS40)。ここで、モデル更新部25は、ステップS40でNOと判定したときには、ステップS40でYESと判定するまでは、位置採用開始処理をしばらく停止する。一方で、モデル更新部25は、ステップS40でYESと判定したときには、第3の最終的な出力位置が第1の最終的な出力位置とほぼ一致するかどうかを判定する(ステップS41)。ここで、モデル更新部25は、ステップS41でYESと判定したときには、第1の最終的な出力位置に代えて、第3の最終的な出力位置を採用開始する(ステップS42)。一方で、モデル更新部25は、ステップS41でNOと判定したときには、採用位置に飛びがないように、第3の最終的な出力位置を破棄し、第1の最終的な出力位置を採用続行する(ステップS43)。第4以降の運動モデルでも、第1~第3の運動モデルと同様に、位置採用開始処理が実行される。
The case where step S35 is executed will be described. The
本開示の送信源の真位置の移動に対する解決を図12に示す。図12でも図1と同様に、送信源の真位置が移動している。最初に、送信源の移動のデータを得られないため、送信源の真位置を固定点として取り扱っている。しかし、送信源の標定指標が大きい標定初期段階では、送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができるため、送信源の出力位置を移動する送信源の真位置に追従させることができる。最後に、送信源の移動のデータを得られるため、送信源の真位置を移動点として取り扱っている。すると、送信源の標定指標が小さい位置収束段階では、送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができなくても、送信源の出力位置を移動する送信源の真位置に追従させることができる。よって、送信源の真位置が長時間移動したときにも、送信源の出力位置と移動する送信源の真位置との間の出力誤差を生じさせない。 The solution to the movement of the true position of the transmitting source according to the present disclosure is shown in FIG. 12. In FIG. 12, the true position of the transmitting source moves as in FIG. 1. First, the true position of the transmitting source is treated as a fixed point because data on the movement of the transmitting source cannot be obtained. However, in the initial stage of location where the location index of the transmitting source is large, the amount of correction of the location position of the transmitting source from the previous value to the current value can be increased, so the output position of the transmitting source can be made to follow the true position of the moving transmitting source. Finally, the true position of the transmitting source is treated as a moving point because data on the movement of the transmitting source can be obtained. Then, in the position convergence stage where the location index of the transmitting source is small, even if the amount of correction of the location position of the transmitting source from the previous value to the current value cannot be increased, the output position of the transmitting source can be made to follow the true position of the moving transmitting source. Therefore, even when the true position of the transmitting source moves for a long time, no output error occurs between the output position of the transmitting source and the true position of the moving transmitting source.
本開示の受信波の到来方向の乱れに対する解決を図13に示す。図13でも図2と同様に、送信源の真位置は移動していない。最初に、移動体がほぼ直線移動する初期段階((1)の移動体位置)では、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じていないため、送信源の出力位置を移動しない送信源の真位置の近傍に固定することができる((1)の出力位置)。その後、移動体が180°旋回する中期段階((2)の移動体位置)では、送信源と移動体の姿勢の関係でブラインド等が生じ、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じているが、運動モデルを最適化するため、送信源の出力位置を移動しない送信源の真位置の近傍に固定することができる((2)の出力位置)。最後に、移動体が再び直線移動する終期段階((3)の移動体位置)では、送信源と移動体との間の受信波の到来方向に乱れが生じていないため、送信源の出力位置を移動しない送信源の真位置の近傍に固定することができる((3)の出力位置)。よって、到来方向が乱れたときにも、初期段階、中期段階及び終期段階のすべての段階において、送信源の出力位置と移動しない送信源の真位置(移動する送信源の真位置でもよい。)との間の出力誤差を生じさせない。 The solution to the disturbance in the direction of arrival of the received wave of the present disclosure is shown in FIG. 13. In FIG. 13, as in FIG. 2, the true position of the transmission source does not move. First, in the initial stage (mobile body position (1)) in which the moving body moves almost linearly, there is no disturbance in the direction of arrival of the received wave between the transmission source and the moving body, so the output position of the transmission source can be fixed in the vicinity of the true position of the non-moving transmission source (output position of (1)). Then, in the middle stage (mobile body position (2)) in which the moving body turns 180°, blinds, etc. occur due to the relationship between the posture of the transmission source and the moving body, and disturbance occurs in the direction of arrival of the received wave between the transmission source and the moving body, but in order to optimize the motion model, the output position of the transmission source can be fixed in the vicinity of the true position of the non-moving transmission source (output position of (2)). Finally, in the final stage (mobile body position (3)) when the mobile body moves in a straight line again, there is no disturbance in the direction of arrival of the received wave between the transmission source and the mobile body, so the output position of the transmission source can be fixed near the true position of the stationary transmission source (output position (3)). Therefore, even when the direction of arrival is disturbed, no output error occurs between the output position of the transmission source and the true position of the stationary transmission source (or the true position of a moving transmission source) in any of the initial, middle, and final stages.
本開示の送信源位置標定装置及び送信源位置標定プログラムは、送信源の真位置が移動するときや、位置標定システムを搭載する移動体が姿勢変化等するときに、送信源の標定位置と送信源の真位置との間の標定誤差を減らすことができる。 The transmitter position locating device and transmitter position locating program disclosed herein can reduce the location error between the location of the transmitter and the true position of the transmitter when the true position of the transmitter moves or when the attitude of a mobile body equipped with a position locating system changes.
P:位置標定システム
1:到来方向測定装置
2:送信源位置標定装置
21:位置標定部
22:位置選択部
23:位置予測部
24:位置出力部
25:モデル更新部
P: Positioning system 1: Direction of arrival measuring device 2: Source positioning device 21: Positioning section 22: Position selection section 23: Position prediction section 24: Position output section 25: Model update section
Claims (5)
前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が極小値に到達するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択部と、
前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置の方向を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測部と、
各回に選択されると予測された前記送信源の位置の方向の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力部と、
前記位置出力部において最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新部と、
を備えることを特徴とする送信源位置標定装置。 a position locating unit that locates the position of the transmission source so that an actual measurement value of the arrival direction of the received wave from the transmission source coincides with a predicted value of the arrival direction of the received wave from the transmission source;
a position selection unit that selects the located position of the transmission source every time a variance value of the located position of the transmission source reaches a minimum value after starting the location of the position of the transmission source;
a position prediction unit that calculates a direction of the position of the transmission source predicted to be selected next by extrapolating a line segment connecting the position of the transmission source predicted to be previously selected and the position of the transmission source selected currently from the position of the transmission source predicted to be selected currently, and that interpolates the positions of the transmission source until the position of the transmission source is selected next time;
a position output unit that outputs, as a final output of the position of the transmission source, a calculation result of the direction of the position of the transmission source predicted to be selected each time and an interpolation result of the position of the transmission source until the position of the transmission source is selected each time;
a model updating unit that updates a transmission source motion model for locating the position of the transmission source based on the position of the transmission source finally output by the position output unit;
A transmission source position locating device comprising:
前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が初めて所定分散値より小さくなったときに、及び、その後に所定時間間隔が経過するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択部と、
前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測部と、
各回に選択されると予測された前記送信源の位置の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力部と、
前記位置出力部において最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新部と、
を備えることを特徴とする送信源位置標定装置。 a position locating unit that locates the position of the transmission source so that an actual measurement value of the arrival direction of the received wave from the transmission source coincides with a predicted value of the arrival direction of the received wave from the transmission source;
a location selection unit that selects the location of the transmission source when a variance value of the location of the transmission source becomes smaller than a predetermined variance value for the first time after the start of location of the location of the transmission source, and each time a predetermined time interval has elapsed thereafter;
a position prediction unit that calculates a position of the transmission source predicted to be selected next time by extrapolating a line segment connecting a position of the transmission source predicted to be previously selected and a position of the transmission source selected currently from the position of the transmission source predicted to be selected currently, and that interpolates the positions of the transmission source until the position of the transmission source is selected next time;
a position output unit that outputs a calculation result of the position of the transmission source predicted to be selected each time and an interpolation result of the position of the transmission source until the position of the transmission source is selected each time as a final output of the position of the transmission source;
a model updating unit that updates a transmission source motion model for locating the position of the transmission source based on the position of the transmission source finally output by the position output unit;
A transmission source position locating device comprising:
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の送信源位置標定装置。 The transmission source position locating device according to claim 1 or 2, characterized in that the model update unit starts applying the updated transmission source motion model before the position of the transmission source located using the transmission source motion model before the update converges to a predetermined degree.
ことを特徴とする、請求項3に記載の送信源位置標定装置。 The transmission source position locating device of claim 3, characterized in that the model update unit applies the transmission source motion model before and after the update in parallel, and after the position of the transmission source located using the updated transmission source motion model converges to the predetermined degree, starts to adopt the position of the transmission source finally output using the updated transmission source motion model instead of the position of the transmission source finally output using the transmission source motion model before the update.
前記送信源の位置の標定の開始後に標定された前記送信源の位置の分散値が極小値に到達するたびに、標定された前記送信源の位置を選択する位置選択ステップと、
前回に選択されると予測された前記送信源の位置と今回に選択された前記送信源の位置とを結ぶ線分を、今回に選択されると予測された前記送信源の位置から外挿することにより、次回に選択されると予測される前記送信源の位置の方向を算出するとともに、次回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置を補間する位置予測ステップと、
各回に選択されると予測された前記送信源の位置の方向の算出結果と、各回に前記送信源の位置が選択されるまでの前記送信源の位置の補間結果と、を前記送信源の位置の最終出力とする位置出力ステップと、
前記位置出力ステップにおいて最終出力された前記送信源の位置に基づいて、前記送信源の位置が標定されるための送信源運動モデルを更新するモデル更新ステップと、
を順にコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラム。 a position locating step of locating a position of the transmitting source such that an actual measured value of an arrival direction of a received wave from the transmitting source coincides with a predicted value of an arrival direction of the received wave from the transmitting source;
a position selection step of selecting the located position of the transmitting source each time a variance value of the located position of the transmitting source reaches a minimum value after starting the location of the position of the transmitting source;
a position prediction step of calculating a direction of the position of the transmission source predicted to be selected next time by extrapolating a line segment connecting the position of the transmission source predicted to be previously selected and the position of the transmission source selected currently from the position of the transmission source predicted to be selected currently, and interpolating the positions of the transmission source until the position of the transmission source is selected next time;
a position output step of outputting the calculated direction of the position of the transmitting source predicted to be selected each time and the interpolated result of the position of the transmitting source until the position of the transmitting source is selected each time as a final output of the position of the transmitting source;
a model updating step of updating a transmission source motion model for locating the position of the transmission source based on the position of the transmission source finally output in the position output step;
A transmission source location program for causing a computer to execute the above steps in sequence.
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