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JP7639248B2 - Positioning device - Google Patents
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JP7639248B2 - Positioning device - Google Patents

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JP7639248B2 JP2021080553A JP2021080553A JP7639248B2 JP 7639248 B2 JP7639248 B2 JP 7639248B2 JP 2021080553 A JP2021080553 A JP 2021080553A JP 2021080553 A JP2021080553 A JP 2021080553A JP 7639248 B2 JP7639248 B2 JP 7639248B2
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Description

本発明は、測位装置に関する。 The present invention relates to a positioning device.

従来より、複数の衛星から送信される送信信号についての搬送波位相を計測する測位ユニットと、前記測位ユニットから出力される前記搬送波位相を用いて、予め特定されている特定位置からの車体の相対的な位置変位を求める相対変位算出部と、前記相対変位算出部の算出結果に基づいて、車体が予め設定されている直線状の目標経路に沿って走行するように、車体の走行状態を制御する自動走行制御部とが備えられている作業車がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there have been work vehicles equipped with a positioning unit that measures the carrier phase of transmission signals sent from multiple satellites, a relative displacement calculation unit that uses the carrier phase output from the positioning unit to determine the relative positional displacement of the vehicle body from a specific position that has been determined in advance, and an automatic driving control unit that controls the driving state of the vehicle body based on the calculation results of the relative displacement calculation unit so that the vehicle body drives along a predetermined linear target route (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-201612号公報JP 2019-201612 A

従来の作業車の相対変位算出部は、基準局(観測局)で観測された衛星の情報や基準局の正確な位置を表す位置情報を用いないため、測位精度に限界がある。また、複数の測位衛星についての観測データを取得し、正確な設置位置が既知の観測局からの情報を用いてRTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System)による測位を行うことが考えられる。このような観測局には、国土地理院によって設置されている電子基準点も含まれる。 Conventional work vehicle relative displacement calculation units have limited positioning accuracy because they do not use satellite information observed at reference stations (observation stations) or location information indicating the exact location of the reference stations. It is also possible to obtain observation data from multiple positioning satellites and perform positioning using RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System) using information from observation stations whose exact installation positions are known. Such observation stations include electronic reference points installed by the Geospatial Information Authority of Japan.

しかしながら、観測局が離れている場合や、観測データの更新間隔が長くて更新から時間が経過している場合には、フィックス状態が得られずにフロート状態になり、測位精度が低下するという課題がある。 However, if the observation stations are far away or if the observation data is updated at long intervals and a long time has passed since the last update, the positioning accuracy decreases because the fixed state cannot be obtained and the system goes into a floating state.

そこで、観測局が離れている場合や、観測データの更新間隔が長くて更新から時間が経過している場合においても、測位精度を向上させることができる測位装置を提供することを目的とする。 The objective of the present invention is to provide a positioning device that can improve positioning accuracy even when the observation station is far away or when the observation data is updated at long intervals and a long time has passed since the last update.

本発明の実施形態の測位装置は、移動体に搭載され、所定の測位周期毎にRTK-GNSSによって前記移動体の位置を測位する測位装置であって、複数の測位衛星についての観測データを取得し設置位置が既知の観測局から前記観測データを受信する観測データ受信部と、前記複数の測位衛星から測位信号を受信する測位信号受信部と、前記観測データ受信部によって受信された前記観測データと、前記測位信号受信部によって受信された測位信号とを用い、前記設置位置を基準位置とする相対測位によって、前記移動体の位置を測位する測位部と、前記測位部が前記移動体の位置を測位したときにフィックス状態又はフロート状態のいずれであったかを判定する状態判定部とを含み、前記測位部は、前記状態判定部によって前記フロート状態であったと判定されると、最後に前記フィックス状態であったと判定された測位周期において測位した前記移動体の位置を前記設置位置の代わりに前記基準位置として用いる相対測位によって前記移動体の位置を測位し、前記移動体の位置を表すデータとして出力する。 The positioning device according to an embodiment of the present invention is mounted on a moving body and uses RTK-GNSS to position the position of the moving body at each predetermined positioning cycle. The positioning device includes an observation data receiving unit that acquires observation data for a plurality of positioning satellites and receives the observation data from an observation station whose installation position is known, a positioning signal receiving unit that receives positioning signals from the plurality of positioning satellites, a positioning unit that uses the observation data received by the observation data receiving unit and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit to position the position of the moving body by relative positioning with the installation position as a reference position, and a state determination unit that determines whether the moving body was in a fixed state or a floating state when the positioning unit positioned the position of the moving body. When the state determination unit determines that the moving body was in the floating state, the positioning unit determines the position of the moving body by relative positioning using the position of the moving body measured in the positioning cycle in which it was last determined to be in the fixed state as the reference position instead of the installation position, and outputs the position of the moving body as data representing the position of the moving body.

観測局が離れている場合や、観測データの更新間隔が長くて更新から時間が経過している場合においても、測位精度を向上させることができる測位装置を提供することができる。 It is possible to provide a positioning device that can improve positioning accuracy even when the observation stations are far away or when the observation data is updated at long intervals and a long time has passed since the last update.

実施形態の測位装置100を含む測位システム1を示す図である。1 is a diagram showing a positioning system 1 including a positioning device 100 according to an embodiment. 測位装置100の構成の一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a configuration of a positioning device 100. 制御装置130が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。FIG. 4 is a flowchart showing the process executed by the control device 130. 位置推定結果の水平誤差の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a horizontal error of a position estimation result.

以下、本発明の測位装置を適用した実施形態について説明する。 The following describes an embodiment in which the positioning device of the present invention is applied.

<実施形態>
図1は、実施形態の測位装置100を含む測位システム1を示す図である。図1において横軸は時間軸を表す。ここでは、一例として、測位装置100が移動体の一例としてのドローン20に搭載されている形態について説明する。測位システム1は、RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System)によって高精度な位置測定を可能にする。RTK-GNSSによる測位は、観測局10と、ドローン20に搭載された測位装置100とで測位衛星5から出力される測位信号を受信し、測位衛星5と測位装置100との間の距離を計測し、複数の測位衛星5についての連立方程式を解くことで測位装置100の三次元座標を算出する。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a positioning system 1 including a positioning device 100 according to an embodiment. In FIG. 1, the horizontal axis represents the time axis. Here, as an example, a form in which the positioning device 100 is mounted on a drone 20 as an example of a moving body will be described. The positioning system 1 enables highly accurate position measurement by RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System). In positioning by RTK-GNSS, a positioning signal output from a positioning satellite 5 is received by an observation station 10 and a positioning device 100 mounted on a drone 20, the distance between the positioning satellite 5 and the positioning device 100 is measured, and the three-dimensional coordinates of the positioning device 100 are calculated by solving simultaneous equations for a plurality of positioning satellites 5.

ここでは、GNSSの一例であるGPS(Global Positioning System)を用いる形態について説明するため、測位衛星5から出力される測位信号はGPS信号である。しかしながら、GNSSは、GPSに限られるものではなく、GLONASS、北斗(北斗-2、Compass)、Gallileoまたはその他のGNSSを利用して三次元座標を算出してもよい。 Here, we will explain a form that uses GPS (Global Positioning System), which is an example of GNSS, so the positioning signal output from the positioning satellite 5 is a GPS signal. However, the GNSS is not limited to GPS, and three-dimensional coordinates may be calculated using GLONASS, Beidou (BeiDou-2, Compass), Gallileo, or other GNSS.

RTK-GNSSでは、測位装置100は、観測局10から受信した観測データと、測位衛星5から受信した測位信号とを用い、観測局10の設置位置を基準位置とする相対測位によって、測位装置100の位置を測位する。ここでは、測位装置100の位置はドローン20の位置と同義である。 In RTK-GNSS, the positioning device 100 uses the observation data received from the observation station 10 and the positioning signal received from the positioning satellite 5 to determine the position of the positioning device 100 by relative positioning with the installation position of the observation station 10 as the reference position. Here, the position of the positioning device 100 is synonymous with the position of the drone 20.

観測局10は、設置位置の正確な位置(緯度、経度、標高を表す座標)が既知であり、複数の測位衛星5からGPS電波を受信(取得)して各測位衛星5までの距離を測定する。観測局10は、設置位置を表す位置データと、各測位衛星5までの距離を表す距離データとを含む観測データを常時出力している。観測データに含まれる距離データは、所定期間毎に更新される。観測局10と複数の測位衛星5との位置関係が変動するからである。このような観測局10には、国土地理院の電子基準点が含まれていてもよい。 The observation station 10 knows its exact installation location (coordinates representing latitude, longitude, and altitude), and receives (acquires) GPS radio waves from multiple positioning satellites 5 to measure the distance to each positioning satellite 5. The observation station 10 constantly outputs observation data including position data representing its installation location and distance data representing the distance to each positioning satellite 5. The distance data included in the observation data is updated at regular intervals. This is because the positional relationship between the observation station 10 and the multiple positioning satellites 5 changes. Such an observation station 10 may include an electronic reference point of the Geospatial Information Authority of Japan.

ドローン20は、移動体の一例であり、測位装置100を搭載している。ドローン20は、一例として、測位装置100によって測位されるドローン20の座標に基づいて、ドローン20の航行制御を行う航行制御装置を搭載している。 The drone 20 is an example of a moving body, and is equipped with a positioning device 100. As an example, the drone 20 is equipped with a navigation control device that controls the navigation of the drone 20 based on the coordinates of the drone 20 determined by the positioning device 100.

測位装置100は、測位装置100の三次元座標を算出する際に、フィックス解が得られるフィックス状態と、フィックス解が得られないフロート状態とのいずれであるかを判定する。例えば、図1に示す時刻t-1においてフィックス状態であったとしても、次の測位周期である時刻tではフロート状態に変化する場合が有り得る。 When calculating the three-dimensional coordinates of the positioning device 100, the positioning device 100 determines whether it is in a fixed state where a fixed solution can be obtained, or a floating state where a fixed solution cannot be obtained. For example, even if it is in a fixed state at time t-1 shown in FIG. 1, it may change to a floating state at time t, which is the next positioning cycle.

一般的にRTK-GNSSでは、フィックス状態においては、観測局10の観測データに基づいて測位を行うことによって数センチメートル程度の高い測位精度が得られる。しかしながら、フロート状態においては、観測局10との間の距離が長いことや、観測データの更新のタイミングからの経過時間が長いこと等の要因によって、測位精度が数メートル程度にまで劣化するおそれがある。実施形態の測位装置100は、フロート状態における測位精度を数センチメートル程度まで向上させる。 Generally, in a fixed state, RTK-GNSS achieves high positioning accuracy of about several centimeters by performing positioning based on observation data from the observation station 10. However, in a floating state, the positioning accuracy may deteriorate to about several meters due to factors such as the long distance to the observation station 10 and the long time that has passed since the observation data was last updated. The positioning device 100 of the embodiment improves the positioning accuracy in a floating state to about several centimeters.

<測位装置100の構成>
図2は、測位装置100の構成の一例を示す図である。測位装置100は、観測データ受信部110、測位信号受信部120、及び制御装置130を含む。観測データ受信部110は、観測局10から携帯電話回線を解して観測データを受信する受信器である。測位信号受信部120は、少なくとも4つ以上の測位衛星5から出力される測位信号を受信するGPS受信器である。
<Configuration of positioning device 100>
2 is a diagram showing an example of the configuration of the positioning device 100. The positioning device 100 includes an observation data receiving unit 110, a positioning signal receiving unit 120, and a control device 130. The observation data receiving unit 110 is a receiver that receives observation data from the observation station 10 via a mobile phone line. The positioning signal receiving unit 120 is a GPS receiver that receives positioning signals output from at least four or more positioning satellites 5.

測位装置100は、一例として、1周波の測位信号(GPS信号)を受信し、携帯電話回線を介して観測局10から観測データを受信し、受信した測位信号(GPS信号)と、受信した観測データとに基づいて測位装置100の位置を測位する方法である1周波RTKを採用している。 As an example, the positioning device 100 employs single-frequency RTK, which is a method of receiving a single-frequency positioning signal (GPS signal), receiving observation data from the observation station 10 via a mobile phone line, and locating the position of the positioning device 100 based on the received positioning signal (GPS signal) and the received observation data.

測位装置100は、測位周期毎にRTK-GNSSによってドローン20の位置を測位するために、受信した測位信号と、受信した観測データとに基づいて測位信号に含まれる誤差を相殺し、誤差を相殺した測位信号に基づいて観測局10の設置位置に対する測位装置100の相対的な位置を求め、求めた相対的な位置と、観測局10の設置位置とに基づいて、測位装置100の位置を求める。 To position the position of the drone 20 using RTK-GNSS for each positioning period, the positioning device 100 cancels out the error contained in the positioning signal based on the received positioning signal and the received observation data, determines the relative position of the positioning device 100 to the installation position of the observation station 10 based on the positioning signal with the error canceled out, and determines the position of the positioning device 100 based on the determined relative position and the installation position of the observation station 10.

制御装置130は、主制御部131、測位部132、状態判定部133、及びメモリ134を有する。制御装置130は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータ又はマイクロコンピュータによって実現される。主制御部131、測位部132、及び状態判定部133は、制御装置130が実行するプログラムの機能(ファンクション)を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ134は、制御装置130のメモリを機能的に表したものである。 The control device 130 has a main control unit 131, a positioning unit 132, a status determination unit 133, and a memory 134. The control device 130 is realized by a computer or microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an input/output interface, and an internal bus. The main control unit 131, the positioning unit 132, and the status determination unit 133 are functional blocks showing the functions of the programs executed by the control device 130. The memory 134 is a functional representation of the memory of the control device 130.

主制御部131は、制御装置130の処理を統括する処理部であり、測位部132及び状態判定部133が実行する以外の処理を実行する。主制御部131は、例えば、観測データ受信部110に観測データを受信させる指令を出力するとともに、測位信号受信部120に測位信号を受信させる指令を出力する。 The main control unit 131 is a processing unit that controls the processing of the control device 130, and executes processing other than that executed by the positioning unit 132 and the state determination unit 133. For example, the main control unit 131 outputs a command to the observation data receiving unit 110 to receive observation data, and outputs a command to the positioning signal receiving unit 120 to receive a positioning signal.

測位部132は、観測データ受信部110によって受信された観測データと、測位信号受信部120によって受信された測位信号とを用い、観測局10の設置位置を基準位置とする相対測位によって、測位装置100の位置を測位する。 The positioning unit 132 uses the observation data received by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit 120 to determine the position of the positioning device 100 by relative positioning using the installation position of the observation station 10 as the reference position.

また、測位部132は、状態判定部133によってフロート状態であると判定されると、最後にフィックス状態であると判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を観測局10の設置位置の代わりに基準位置として用いる相対測位によって測位装置100の位置を測位し、測位装置100の位置を表すデータとして出力する。 In addition, when the state determination unit 133 determines that the positioning device 100 is in a floating state, the positioning unit 132 determines the position of the positioning device 100 by relative positioning using the position of the positioning device 100 determined in the positioning cycle in which the positioning device 100 was last determined to be in a fixed state as a reference position instead of the installation position of the observation station 10, and outputs the position of the positioning device 100 as data representing its position.

より具体的には、測位部132は、状態判定部133によってフロート状態であると判定されると、最後にフィックス状態であると判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を観測局10の設置位置の代わりに基準位置として用いる相対測位において、今回の測位周期において観測局10によって受信された観測データと、今回の測位周期において測位信号受信部120によって受信された測位信号とに基づいて測位信号に含まれる誤差を相殺し、誤差が相殺された測位信号を用いて基準位置に対する測位装置100の位置を求め、基準位置と、基準位置に対する測位装置100の位置とに基づいて測位装置100の位置を測位する。測位した測位装置100の位置は、基準位置の座標に、基準位置に対する測位装置100の位置を表す座標の差分を加えることで求めることができる。測位部132は、測位した測位装置100の位置を表すデータとして出力する。 More specifically, when the state determination unit 133 determines that the positioning device 100 is in a floating state, the positioning unit 132 cancels out the error contained in the positioning signal based on the observation data received by the observation station 10 in the current positioning cycle and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit 120 in the current positioning cycle in the relative positioning that uses the position of the positioning device 100 measured in the last positioning cycle determined to be in a fixed state as the reference position instead of the installation position of the observation station 10, and obtains the position of the positioning device 100 relative to the reference position using the positioning signal with the error canceled, and measures the position of the positioning device 100 based on the reference position and the position of the positioning device 100 relative to the reference position. The measured position of the positioning device 100 can be obtained by adding the difference in coordinates representing the position of the positioning device 100 relative to the reference position to the coordinates of the reference position. The positioning unit 132 outputs the measured position as data representing the position of the positioning device 100.

また、測位部132は、状態判定部133によってフィックス状態であると判定されると、観測データ受信部110によって受信された観測データと、測位信号受信部120によって受信された測位信号とを用い、観測局10の設置位置を基準位置とする相対測位で測位した測位装置100の位置を、測位装置100の位置を表すデータとして出力する。 In addition, when the state determination unit 133 determines that the positioning unit 132 is in a fixed state, the positioning unit 132 uses the observation data received by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit 120 to output the position of the positioning device 100 determined by relative positioning using the installation position of the observation station 10 as the reference position, as data representing the position of the positioning device 100.

より具体的には、測位部132は、状態判定部133によってフィックス状態であると判定されると、観測データ受信部110によって受信された観測データと、測位信号受信部120によって受信された測位信号とを用いて測位信号に含まれる誤差を相殺し、誤差が相殺された測位信号を用いて基準位置に対する測位装置100の位置を求め、基準位置と、基準位置に対する測位装置100の位置とに基づいて測位装置100の位置を測位する。測位した測位装置100の位置は、基準位置の座標に、基準位置に対する測位装置100の位置を表す座標の差分を加えることで求めることができる。測位部132は、測位した測位装置100の位置を表すデータとして出力する。この場合の基準位置は、観測局10の設置位置である。 More specifically, when the state determination unit 133 determines that the positioning unit 132 is in a fixed state, the positioning unit 132 cancels out the error contained in the positioning signal using the observation data received by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit 120, obtains the position of the positioning device 100 relative to a reference position using the positioning signal with the error canceled, and determines the position of the positioning device 100 based on the reference position and the position of the positioning device 100 relative to the reference position. The determined position of the positioning device 100 can be determined by adding the difference in coordinates representing the position of the positioning device 100 relative to the reference position to the coordinates of the reference position. The positioning unit 132 outputs the determined position of the positioning device 100 as data representing the position. The reference position in this case is the installation position of the observation station 10.

状態判定部133は、測位部132が測位装置100の位置(三次元座標)を測位したときにフィックス状態又はフロート状態のいずれであったかを判定する。状態判定部133は、測位装置100の位置の測位時に、フィックス解が得られたかどうかで、フィックス解が得られるフィックス状態と、フィックス解が得られないフロート状態とのいずれであるかを判定する。 The state determination unit 133 determines whether the state was fixed or floated when the positioning unit 132 located the position (three-dimensional coordinates) of the positioning device 100. Depending on whether a fix solution was obtained when the positioning device 100 was located, the state determination unit 133 determines whether the state was fixed, in which a fix solution can be obtained, or float, in which a fix solution cannot be obtained.

メモリ134は、主制御部131、測位部132、及び状態判定部133が上述の処理を実行する際に利用するプログラムやデータを格納する他、観測データ受信部110及び測位信号受信部120が受信した測位信号及び観測データ等を一時的に格納する。 The memory 134 stores programs and data used by the main control unit 131, the positioning unit 132, and the state determination unit 133 when executing the above-mentioned processes, and also temporarily stores the positioning signals and observation data received by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal receiving unit 120.

<測位装置100の制御装置130が実行する処理>
図3は、制御装置130が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。
<Processing Executed by the Control Device 130 of the Positioning Device 100>
FIG. 3 is a flowchart showing the process executed by the control device 130. As shown in FIG.

フローがスタートすると、主制御部131は、観測データ受信部110に観測データを受信させる指令を出力する(ステップS1)。これにより、観測データ受信部110による観測データの受信が行われる。 When the flow starts, the main control unit 131 outputs a command to the observation data receiving unit 110 to receive observation data (step S1). This causes the observation data receiving unit 110 to receive the observation data.

主制御部131は、測位信号受信部120に測位信号を受信させる指令を出力する(ステップS2)。これにより、測位信号受信部120による測位信号の受信が行われる。ステップS1で出力される指令によって受信される観測データに含まれる測位衛星5までの距離と、ステップS2で出力される指令によって受信される測位信号によって得られる測位衛星5までの距離とは、観測データ受信部110及び測位信号受信部120において同一時刻に受信された測位信号に基づいて得られる距離である。 The main control unit 131 outputs a command to the positioning signal receiving unit 120 to receive the positioning signal (step S2). This causes the positioning signal receiving unit 120 to receive the positioning signal. The distance to the positioning satellite 5 included in the observation data received by the command output in step S1 and the distance to the positioning satellite 5 obtained by the positioning signal received by the command output in step S2 are distances obtained based on the positioning signals received at the same time by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal receiving unit 120.

測位部132は、観測データ受信部110によって受信された観測データと、測位信号受信部120によって受信された測位信号とを用い、観測局10の設置位置を基準位置とする相対測位によって、測位装置100の位置を測位する(ステップS3)。ステップS3の測位はRTK-GNSSによって行われる処理であり、このように測位される位置は、観測データと測位信号とによって推定される測位装置100の推定位置を表す。 The positioning unit 132 uses the observation data received by the observation data receiving unit 110 and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit 120 to determine the position of the positioning device 100 by relative positioning using the installation position of the observation station 10 as the reference position (step S3). The positioning in step S3 is a process performed by RTK-GNSS, and the position determined in this manner represents the estimated position of the positioning device 100 estimated using the observation data and the positioning signal.

状態判定部133は、ステップS3において測位部132が測位装置100の位置(三次元座標)を測位したときにフィックス状態又はフロート状態のいずれであったかを判定する(ステップS4)。 The state determination unit 133 determines whether the positioning device 100 was in a fixed state or a floating state when the positioning unit 132 determined the position (three-dimensional coordinates) of the positioning device 100 in step S3 (step S4).

ステップS4において、状態判定部133によってフィックス状態であったと判定されると、測位部132は、ステップS3で測位した測位装置100の位置を表すデータを測位装置100の現在の位置を表すデータとして出力する(ステップS5)。 If the state determination unit 133 determines in step S4 that the state is fixed, the positioning unit 132 outputs data representing the position of the positioning device 100 determined in step S3 as data representing the current position of the positioning device 100 (step S5).

一方、ステップS4において、状態判定部133によってフロート状態であったと判定されると、測位部132は、最後にフィックス状態であったと判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を観測局10の設置位置の代わりに基準位置として用いる相対測位によって測位装置100の位置を測位し、測位装置100の位置を表すデータとして出力する(ステップS6)。ステップS6の測位は、最後にフィックス状態であったと判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を基準位置として用いるRTK-GNSSによって行われる処理であり、このように測位される位置は、観測データと測位信号とによって推定される測位装置100の推定位置を表す。 On the other hand, if the state determination unit 133 determines in step S4 that the positioning device 100 was in a floating state, the positioning unit 132 determines the position of the positioning device 100 by relative positioning using the position of the positioning device 100 determined in the last positioning cycle in which it was determined that the positioning device 100 was in a fixed state as a reference position instead of the installation position of the observation station 10, and outputs the position as data representing the position of the positioning device 100 (step S6). The positioning in step S6 is a process performed by RTK-GNSS using the position of the positioning device 100 determined in the last positioning cycle in which it was determined that the positioning device 100 was in a fixed state as a reference position, and the position determined in this manner represents the estimated position of the positioning device 100 estimated from the observation data and the positioning signal.

ステップS5又はS6の処理が終了すると、主制御部131は、一連の処理を終了するかどうかを判定する(ステップS7)。一連の処理を終了するのは、例えばドローン20の電源がオフにされるときである。主制御部131は、一連の処理を終了しないと判定すると、フローをステップS1にリターンする。また、主制御部131は、ドローン20の電源がオフにされる場合は、一連の処理を終了する(エンド)。 When the processing of step S5 or S6 is completed, the main control unit 131 determines whether or not to end the series of processes (step S7). The series of processes is ended, for example, when the power of the drone 20 is turned off. When the main control unit 131 determines that the series of processes is not to be ended, the flow returns to step S1. Furthermore, when the power of the drone 20 is turned off, the main control unit 131 ends the series of processes (end).

<位置推定結果の水平誤差>
図4は、位置推定結果の水平誤差の一例を示す図である。図4(A)には、測位装置100の位置を固定して、5分間にわたって測位を行い、測位装置100の位置を推定した結果を示す。測位周期は一例として1秒である。図4(A)に示すように、水平誤差の標準偏差は1.98cmであった。
<Horizontal error of position estimation result>
4A and 4B are diagrams showing an example of horizontal error in the position estimation result. Fig. 4A shows the result of estimating the position of the positioning device 100 by fixing the position of the positioning device 100 and performing positioning for 5 minutes. The positioning period is 1 second as an example. As shown in Fig. 4A, the standard deviation of the horizontal error is 1.98 cm.

図4(B)には、比較用に、測位における基準位置を観測局10の設置位置に固定し、測位装置の位置を固定して、5分間にわたって測位を行い、測位装置の位置を推定した比較例の結果を示す。測位周期は一例として1秒である。図4(B)に示すように、水平誤差の標準偏差は14.86cmであった。 For comparison, FIG. 4(B) shows the results of a comparative example in which the reference position for positioning is fixed to the installation position of the observation station 10, the position of the positioning device is fixed, positioning is performed for 5 minutes, and the position of the positioning device is estimated. The positioning period is 1 second as an example. As shown in FIG. 4(B), the standard deviation of the horizontal error was 14.86 cm.

このように、測位装置100は、フロート状態になったときに、最後にフィックス状態であったと判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を観測局10の設置位置の代わりに基準位置として用いる相対測位によって測位装置100の位置を測位することにより、基準位置を観測局10の設置位置に固定する場合に比べて、位置推定結果の水平誤差を約13.3%に低減することができた。 In this way, when the positioning device 100 becomes floating, it determines its position by relative positioning, using the position of the positioning device 100 determined in the last positioning cycle in which it was determined to be in a fixed state as the reference position instead of the installation position of the observation station 10. This makes it possible to reduce the horizontal error of the position estimation result to approximately 13.3% compared to when the reference position is fixed to the installation position of the observation station 10.

比較用の測位装置では、観測局10が離れている場合や、観測データの更新時刻から時間が経過していることによってフロート状態になったときに、基準位置が観測局10の設置位置に固定されているため、測定誤差が大きくなる。これに対して、測位装置100は、フロート状態になったときに、最後にフィックス状態であったと判定された測位周期において測位した測位装置100の位置を観測局10の設置位置の代わりに基準位置として用いることによって、位置推定精度が向上したことによって、上述のような差が生じたと考えられる。 In the comparative positioning device, when the observation station 10 is far away or when the device becomes floating due to the passage of time since the observation data update time, the reference position is fixed to the installation position of the observation station 10, resulting in a large measurement error. In contrast, when the positioning device 100 becomes floating, the position of the positioning device 100 measured in the positioning cycle in which it was last determined to be in a fixed state is used as the reference position instead of the installation position of the observation station 10, which is thought to be the reason for the above-mentioned difference.

したがって、観測局10が離れている場合や、観測データの更新間隔が長くて更新から時間が経過している場合においても、測位精度を向上させることができる測位装置100を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a positioning device 100 that can improve positioning accuracy even when the observation station 10 is far away or when the observation data is updated at long intervals and a long time has passed since the update.

また、フロート状態になった場合に、測位装置100の現在位置を高精度に推定するために、ジャイロセンサや加速度センサ等の計測値を用いることが考えられるが、測位装置100は、ジャイロセンサや加速度センサ等の計測値を用いることなく、測位精度を向上させることができる。 In addition, when the positioning device 100 is in a floating state, it is possible to use the measurement values of a gyro sensor, acceleration sensor, etc. to estimate the current position of the positioning device 100 with high accuracy, but the positioning device 100 can improve the positioning accuracy without using the measurement values of a gyro sensor, acceleration sensor, etc.

また、ドローン20のような移動体にジャイロセンサや加速度センサ等の計測装置を搭載すると、重量の増加の問題、搭載するスペースを確保する問題、移動体が小型である場合には搭載すること自体が困難になる問題等が生じる。これに対して、測位装置100をドローン20のような移動体に設置する場合には、ジャイロセンサや加速度センサ等の計測装置を搭載する必要がないため、上述の様々な問題が生じることなく、低コストで実現することができる。 In addition, mounting a measuring device such as a gyro sensor or acceleration sensor on a moving body such as the drone 20 can cause problems such as increased weight, securing space for mounting, and difficulty in mounting the device itself when the moving body is small. In contrast, when the positioning device 100 is installed on a moving body such as the drone 20, there is no need to mount a measuring device such as a gyro sensor or acceleration sensor, and therefore the various problems described above do not occur, and the device can be realized at low cost.

以上、本発明の例示的な実施形態の測位装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The above describes an exemplary embodiment of a positioning device according to the present invention, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the scope of the claims.

1 測位システム
5 測位衛星
10 観測局
20 ドローン
100 測位装置
110 観測データ受信部
120 測位信号受信部
130 制御装置
131 主制御部
132 測位部
133 状態判定部
134 メモリ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Positioning system 5 Positioning satellite 10 Observation station 20 Drone 100 Positioning device 110 Observation data receiving unit 120 Positioning signal receiving unit 130 Control device 131 Main control unit 132 Positioning unit 133 State determination unit 134 Memory

Claims (5)

移動体に搭載され、所定の測位周期毎にRTK-GNSSによって前記移動体の位置を測位する測位装置であって、
複数の測位衛星についての観測データを取得し設置位置が既知の観測局から前記観測データを受信する観測データ受信部と、
前記複数の測位衛星から測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記観測データ受信部によって受信された前記観測データと、前記測位信号受信部によって受信された測位信号とを用い、前記設置位置を基準位置とする相対測位によって、前記移動体の位置を測位する測位部と、
前記測位部が前記移動体の位置を測位したときにフィックス状態又はフロート状態のいずれであったかを判定する状態判定部と
を含み、
前記測位部は、前記状態判定部によって前記フロート状態であったと判定されると、最後に前記フィックス状態であったと判定された測位周期において測位した前記移動体の位置を前記設置位置の代わりに前記基準位置として用いる前記相対測位によって前記移動体の位置を測位し、前記移動体の位置を表すデータとして出力する、測位装置。
A positioning device that is mounted on a moving object and measures a position of the moving object by an RTK-GNSS at a predetermined positioning period,
an observation data receiving unit that acquires observation data about a plurality of positioning satellites and receives the observation data from an observation station whose installation position is known;
a positioning signal receiving unit that receives positioning signals from the plurality of positioning satellites;
a positioning unit that uses the observation data received by the observation data receiving unit and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit to measure the position of the moving object by relative positioning with the installation position as a reference position;
a state determination unit that determines whether the moving object was in a fixed state or a floating state when the positioning unit determined the position of the moving object,
When the state determination unit determines that the moving body was in the floating state, the positioning unit determines the position of the moving body by relative positioning, using the position of the moving body determined in the positioning cycle in which the moving body was last determined to be in the fixed state as the reference position instead of the installation position, and outputs the positioning device as data representing the position of the moving body.
前記測位部は、前記状態判定部によって前記フィックス状態であったと判定されると、前記観測データ受信部によって受信された前記観測データと、前記測位信号受信部によって受信された測位信号とを用い、前記設置位置を基準位置とする前記相対測位で測位した前記移動体の位置を、前記移動体の位置を表すデータとして出力する、請求項1に記載の測位装置。 2. The positioning device according to claim 1, wherein when the state determination unit determines that the fixed state has been established, the positioning unit uses the observation data received by the observation data receiving unit and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit to output the position of the moving body determined by the relative positioning using the installation position as a reference position as data representing the position of the moving body. 前記測位部は、前記状態判定部によって前記フィックス状態であったと判定されると、前記観測データ受信部によって受信された前記観測データと、前記測位信号受信部によって受信された測位信号とを用いて前記測位信号に含まれる誤差を相殺し、前記誤差が相殺された測位信号を用い、前記設置位置を基準位置とする前記相対測位で測位した前記移動体の位置を、前記移動体の位置を表すデータとして出力する、請求項1又は2に記載の測位装置。 3. The positioning device according to claim 1, wherein, when the state determination unit determines that the positioning unit is in the fixed state, the positioning unit cancels out an error contained in the positioning signal using the observation data received by the observation data receiving unit and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit, and uses the positioning signal in which the error has been canceled out to output the position of the moving body determined by the relative positioning with the installation position as a reference position as data representing the position of the moving body. 前記測位部は、前記状態判定部によって前記フロート状態であったと判定されると、最後に前記フィックス状態であったと判定された測位周期において測位した前記移動体の位置を前記設置位置の代わりに前記基準位置として用いる前記相対測位において、前記観測データ受信部によって受信された前記観測データと、前記測位信号受信部によって受信された測位信号とに基づいて前記測位信号に含まれる誤差を相殺し、前記誤差が相殺された測位信号を用いて前記移動体の位置を測位し、前記移動体の位置を表すデータとして出力する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の測位装置。 4. The positioning device according to claim 1, wherein, when the state determination unit determines that the moving body was in the float state, in the relative positioning in which the position of the moving body measured in the positioning cycle in which the moving body was last determined to be in the fixed state is used as the reference position instead of the installation position, the positioning unit cancels out an error contained in the positioning signal based on the observation data received by the observation data receiving unit and the positioning signal received by the positioning signal receiving unit, determines the position of the moving body using the positioning signal in which the error has been canceled, and outputs the positioning signal as data representing the position of the moving body. 前記測位部は、1周波RTKにより、前記移動体の位置を測位する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の測位装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 4, wherein the positioning unit measures the position of the moving object using single-frequency RTK.
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