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衛星測位地図表示システム(特許第5813181号)

要約

【課題】
地図表示において位置情報の精度を向上させる

【解決手段】

衛星測位地図表示システム1は、GNSS衛星からの信号を受信することにより観測点Pの位置を示す現在位置情報を取得する。スマートフォン2のデータ記憶部25は、地図データを記憶する。衛星測位地図表示システム1は、複数の参照点Rの中から、観測点Pを内包するように配置された少なくとも3個の参照点Rを選択する。さらに、選択されたn個の参照点Ri(i=1,・・・,n)のそれぞれについて、地図上における参照点Riの位置と実際の参照点Riの位置との差を示す変位ベクトルViを算出する。そして、変位ベクトルViに基づいて、地図上における観測点Pの位置と実際の観測点Pの位置との差を示す補正ベクトルVpを算出する。その後にスマートフォン2は、地図データと現在位置情報と補正ベクトルVpとに基づいて、観測点Pの位置を地図上に表示する。

【選択図】図1

【発明の詳細な説明】


【技術分野】

【0001】

本発明は、全地球航法衛星システムを用いて取得した位置情報を地図上に表示する衛星測位地図表示システムに関する。

【背景技術】


【0002】

GPS(Global Positioning System)で代表される全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を用いて位置情報を取得し、取得した位置情報が示す位置を地図上に表示する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。

【先行技術文献】


【特許文献】

【0003】


【特許文献1】

特開2008−232630号公報

【発明の概要】


【発明が解決しようとする課題】


【0004】

日本列島における日々の地殻変動を含め、法令セミダイナミック基準に基づく公的地図の時差により、一般に利用される民間地図上の位置と、GNSS測位で得られる位置との間に差異が生じている。

【0005】

近年、GNSS測位の精度向上に伴い、より正確な測位が可能となる一方、そのリファレンスとなる公的地図、または公的地図を利用した民間地図において、その位置情報の精度を維持することが困難になってきている。

【0006】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、地図表示において位置情報の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するためになされた本発明の衛星測位地図表示システムは、観測位置情報取得手段と、地図データ記憶手段と、参照点選択手段と、参照点変位算出手段と、観測点変位算出手段と、地図表示手段とを備える。

【0008】

観測位置情報取得手段は、全地球航法衛星システムの衛星から送信される信号を受信することにより測定された観測点の位置を示す観測位置情報を取得する。地図データ記憶手段は、地図データを記憶する。

【0009】

参照点選択手段は、地図データが示す地図上における位置である地図上位置と、実際の位置である実位置とが既に特定されている予め設定された複数の参照点の中から、観測点を内包するように配置された少なくとも3個の参照点を選択する。なお、観測点を内包する際には、選択した少なくとも3個の参照点により形成される図形が、歪な形状にならないようにする必要がある。例えば三角形であれば、二辺が極端に長く且つ残りの一辺が極端に短くなる形状にならないようにする。

【0010】

参照点変位算出手段は、参照点選択手段により選択された少なくとも3個の参照点のそれぞれについて、地図上位置と実位置との差を示す参照点変位パラメータを算出する。観測点変位算出手段は、参照点選択手段により選択された少なくとも3個の参照点の参照点変位パラメータに基づいて、地図上における観測点の位置と実際の観測点の位置との差を示す観測点変位パラメータを算出する。

【0011】

地図表示手段は、地図データと、観測位置情報と、観測点変位パラメータとに基づいて、観測点の位置を地図上に表示する。このように構成された本発明の衛星測位地図表示システムによれば、観測点を内包する少なくとも3個の参照点における地図上位置と実位置との差に基づいて、地図上で表示される観測点の位置を、実際の観測点の位置に対して近くなるように補正することができ、地図表示において位置情報の精度を向上させることができる。

【0012】

また本発明の衛星測位地図表示システムでは、参照点変位パラメータおよび観測点変位パラメータは、地図データが示す地図上における位置を始点とし、実際の位置を終点とした変位ベクトルであり、観測点変位算出手段が、参照点が観測点に近くなるほど、参照点の参照点変位パラメータの寄与が大きくなるように観測点変位パラメータを算出するようにしてもよい。

【0013】

また本発明の衛星測位地図表示システムでは、基準点選択手段と、参照点補正手段とを備えるようにしてもよい。基準点選択手段は、参照点選択手段により選択された少なくとも3個の参照点のそれぞれについて、連続観測が行われている複数の基準点のうち、参照点を内包するように配置された少なくとも3個の基準点を選択する。なお、参照点を内包する際には、選択した少なくとも3個の基準点により形成される図形が、歪な形状にならないようにする必要がある。例えば三角形であれば、二辺が極端に長く且つ残りの一辺が極端に短くなる形状にならないようにする。参照点補正手段は、基準点選択手段により選択された少なくとも3個の基準点のそれぞれについて、対応する参照点の実位置が特定された時点の位置と、参照点の現時点の位置との差を示す基準点変位パラメータを算出し、算出した基準点変位パラメータに基づいて、参照点の実位置を補正する。

【0014】

これにより、参照点の実位置が特定された時点の位置と、参照点の現時点の位置とが相違している場合に、参照点の位置を現時点の位置に近付くように補正した上で、観測点の位置を補正することができ、地図表示において位置情報の精度を更に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】
【0015】


図1】衛星測位地図表示システム1の構成を示すブロック図である。
図2】地図補正表示処理を示すフローチャートである。
図3】地図表示の具体例を示す図である。
図4】地図補正処理を示すフローチャートである。
図5】参照点の位置補正方法を説明するための図である。
図6】観測点の位置補正方法を説明するための図である。
図7】日本地図上において位置変動量を色で示した図である。

【発明を実施するための形態】


【0016】

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。本実施形態の衛星測位地図表示システム1は、図1に示すように、スマートフォン2と、サーバ3とを備える。

【0017】

スマートフォン2は、通信部21と、表示部22と、操作入力部23と、位置検出部24と、データ記憶部25と、制御部26とを備える。通信部21は、携帯電話の通信網を利用することにより、インターネット4を介してサーバ3との間でデータ通信を行う。

【0018】

表示部22は、スマートフォン2の筐体(不図示)の表面に設置され、表示画面に各種画像を表示する。操作入力部23は、表示部22の表示画面上に設置されたタッチパネルと、表示部22の表示画面の周囲に設置されたスイッチとを備える。そして操作入力部23は、使用者がタッチパネルとスイッチを介して行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。

【0019】

位置検出部24は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機を備え、GNSS衛星から受信した信号に基づいて、スマートフォン2の位置を検出する。データ記憶部25は、各種データを記憶するための記憶装置であり、表示部22の表示画面に地図画像を表示するための地図データを記憶する。

【0020】

制御部26は、通信部21、操作入力部23、位置検出部24およびデータ記憶部25からの入力に基づいて各種処理を実行し、通信部21、表示部22およびデータ記憶部25を制御する。

【0021】

サーバ3は、通信部31と、データ記憶部32と、制御部33とを備える。通信部31は、携帯電話の通信網を利用することにより、インターネット4を介してスマートフォン2との間でデータ通信を行う。データ記憶部32は、各種データを記憶するための記憶装置である。

【0022】

制御部33は、通信部31からの入力に基づいて各種処理を実行し、通信部31およびデータ記憶部32を制御する。このように構成された衛星測位地図表示システム1において、スマートフォン2の制御部26は、地図補正表示処理(後述)を実行し、サーバ3の制御部33は、地図補正処理(後述)を実行する。

【0023】

まず、スマートフォン2の制御部26が実行する地図補正表示処理の手順を説明する。地図補正表示処理は、地図補正表示処理の実行を要求する入力操作情報を操作入力部23から取得すると実行される。

【0024】

この地図補正表示処理が実行されると、制御部26は、図2に示すように、まずS10にて、位置検出部24に現在位置を検出させ、検出した現在位置を示す現在位置情報を位置検出部24から取得する(図3の現在位置アイコンIC1を参照)。その後S20にて、地図の補正をサーバ3に対して要求する地図補正要求情報と、S10で取得した現在位置情報とを、通信部21からサーバ3へ送信する。

【0025】

そしてS30にて、サーバ3から補正後位置情報(後述)を受信したか否かを判断する。ここで、補正後位置情報を受信していない場合には(S30:NO)、S30の処理を繰り返すことにより、補正後位置情報を受信するまで待機する。そして、補正後位置情報を受信すると(S30:YES)、S40にて、地図上において補正後位置情報が示す位置に、現在位置を示すアイコンが重畳して表示されるように(図3の現在位置アイコンIC2と矢印ALを参照)、表示部22に画像表示させ、地図補正表示処理を終了する。

【0026】

次に、サーバ3の制御部33が実行する地図補正処理の手順を説明する。地図補正処理は、サーバ3の動作中に繰り返し実行される処理である。この地図補正処理が実行されると、制御部33は、図4に示すように、まずS110にて、スマートフォン2からの地図補正要求情報を通信部31で受信したか否かを判断する。ここで、地図補正要求情報を受信していない場合には(S110:NO)、地図補正処理を一旦終了する。一方、地図補正要求情報を受信した場合には(S110:YES)、S120にて、地図補正要求情報とともに受信した現在位置情報が示す位置を観測点Pとして、観測点P付近に位置する参照点Rを3個以上選択する。但し、選択した参照点Rを頂点とする多角形が凸包により観測点Pを内包するように参照点Rを選択する。なお、観測点Pを内包する際には、選択した少なくとも3個の参照点Rにより形成される図形が、歪な形状にならないようにする必要がある。例えば三角形であれば、二辺が極端に長く且つ残りの一辺が極端に短くなる形状にならないようにする。また、参照点Rの位置は、準天頂衛星およびGPS衛星等で構成された衛星測位システムを利用して予め測位されており、参照点Rの位置を示す参照点位置情報がデータ記憶部32に予め記憶されている。以下、S120で選択されたn個(nは3以上の整数)の参照点Rをそれぞれ、参照点R1、参照点R2、・・・参照点Rn−1、参照点Rnと表記する。

【0027】

次にS130にて、S120で選択したn個の参照点R1,R2,・・・,Rn−1,Rnのそれぞれについて、参照点Ri(i=1,2・・・, n−1,n)の付近に位置する電子基準点Eを3個選択する。但し、選択した電子基準点Eを頂点とする三角形が参照点Riを内包するように電子基準点Eを選択する。以下、Riに対して選択された3個の電子基準点Eをそれぞれ、電子基準点Ei1、電子基準点Ei2、電子基準点Ei3と表記する。なお、参照点Riを内包する際には、選択した3個の電子基準点Eにより形成される図形が、歪な形状にならないようにする必要がある。例えば三角形であれば、二辺が極端に長く且つ残りの一辺が極端に短くなる形状にならないようにする。

【0028】

電子基準点Eは、国土地理院により全国約1200箇所に設置されている。そして国土地理院は、電子基準点Eの観測データに基づいて、電子基準点Eの位置を高精度に計測している。また国土地理院は、電子基準点Eの日々の座標値を国土地理院のホームページで公開している。電子基準点Eの日々の座標値は、F3解と呼ばれており、サーバ3のデータ記憶部32に予め記憶される。

【0029】

その後S140にて、S120で選択したn個の参照点R1,R2,・・・,Rn−1,Rnのそれぞれについて、S130で選択した電子基準点Eを用いて位置の補正を行う。具体的には、まず、参照点Riの位置が測定された時点での参照点Ri、電子基準点Ei1、電子基準点Ei2および電子基準点Ei3の位置をそれぞれ、位置p(Ri)、位置p(Ei1)、位置p(Ei2)および位置p(Ei3)と表記する。

【0030】

また、現時点での参照点Ri、電子基準点Ei1、電子基準点Ei2および電子基準点Ei3の位置をそれぞれ、位置p’(Ri)、位置p’(Ei1)、位置p’(Ei2)および位置p’(Ei3)と表記する。

【0031】

位置p(Eij)から位置p’(Eij)への変位は、電子基準点Eの日々の座標値(F3解)により得られる。位置p(Eij)を始点とし位置p’(Eij)を終点とする変位ベクトルをvijと表記すると、位置p(Eij)と位置p’(Eij)との関係は下式(1)で表される(図5を参照)。

【0032】
【数1】


そして、n個の参照点R1,R2,・・・,Rn−1,Rnのそれぞれについて、参照点Riの地図上での位置と現時点における参照点Riの位置との差を算出する。

【0033】

具体的には、参照点Riと電子基準点Eijとの距離をdijと表記し、位置p(Ri)を始点とし位置p’(Ri)を終点とする変位ベクトルをviと表記して、下式(2)により変位ベクトルviを算出する。

【0034】
【数2】


さらに、下式(3)により位置p’(Ri)を算出する(図5を参照)。

【0035】
【数3】


そして、式(3)で算出される位置p’(Ri)を、現時点における参照点Riの位置として補正する。

【0036】

次にS150にて、参照点Riの地図上での位置を位置pm(Ri)と表記し、参照点Riの地図上での位置pm(Ri)を始点とし位置p’(Ri)を終点とする変位ベクトルをViと表記して、n個の参照点R1,R2,・・・,Rn−1,Rnのそれぞれについて、下式(4)により変位ベクトルViを算出する(図5を参照)。

【0037】
【数4】


そしてS160にて、観測点Pの地図上での位置を補正する。具体的には、まず、観測点Pと参照点Riとの距離をDiと表記して、下式(5)により補正ベクトルVpを算出する(図6を参照)。なお、観測点Pの地図上での位置を補正する前に、補正した参照点の時系列誤差を修正する必要がある。

【0038】
【数5】


そして、観測点Pの地図上での位置を位置pm(P)と表記し、補正後における観測点Pの地図上での位置を位置p’m(P)と表記して、下式(6)により位置p’m(P)を算出する(図6を参照)。以下、位置p’m(P)を補正後観測点位置p’m(P)という。

【0039】


【数6】


その後S170にて、S160で算出した補正後観測点位置p’m(P)を示す補正後位置情報を通信部31からスマートフォン2へ送信し、地図補正処理を一旦終了する。

【0040】

このように構成された衛星測位地図表示システム1は、GNSS衛星から送信される信号を受信することにより測定された観測点Pの位置を示す現在位置情報を取得する(S10)。また衛星測位地図表示システム1のスマートフォン2が備えるデータ記憶部25は、地図データを記憶する。

【0041】

そして衛星測位地図表示システム1は、予め設定された複数の参照点Rの中から、観測点Pを内包するように配置された少なくとも3個の参照点Rを選択する(S120)。さらに衛星測位地図表示システム1は、選択されたn個の参照点Ri(i=1,2・・・,n−1,n)のそれぞれについて、地図上における参照点Riの位置と実際の参照点Riの位置との差を示す変位ベクトルViを算出する(S150)。

【0042】

そして衛星測位地図表示システム1は、選択されたn個の参照点Ri(i=1,2・・・, n−1,n)の変位ベクトルViに基づいて、上式(5)により、地図上における観測点Pの位置と実際の観測点Pの位置との差を示す補正ベクトルVpを算出する(S160)。なお上式(5)では、参照点Riが観測点Pに近くなるほど、参照点Riの変位ベクトルViの寄与が大きくなるように補正ベクトルVpが算出される。

【0043】

その後に、衛星測位地図表示システム1のスマートフォン2は、地図データと、現在位置情報と、補正ベクトルVpとに基づいて、上式(6)により、観測点Pの位置を地図上に表示する(S40)。

【0044】

このように構成された衛星測位地図表示システム1によれば、観測点Pを内包する少なくとも3個の参照点Rにおける地図上の位置と実際の位置との差に基づいて、地図上で表示される観測点Pの位置を、実際の観測点Pの位置に対して近くなるように補正することができ、地図表示において位置情報の精度を向上させることができる。

【0045】

また衛星測位地図表示システム1は、選択されたn個の参照点Ri(i=1,2・・・, n−1,n)のそれぞれについて、参照点Riを内包するように配置された3個の電子基準点Eを選択する(S130)。そして衛星測位地図表示システム1は、選択された3個の電子基準点Eij(j=1,2,3)のそれぞれについて、対応する参照点Riの実際の位置が特定された時点の位置と、参照点Riの現時点の位置との差を示す変位ベクトルvijを算出し、算出した変位ベクトルをvijに基づいて、参照点Riの実際の位置を補正する(S140)。

【0046】

これにより、参照点Rの実際の位置が特定された時点の位置と、参照点Rの現時点の位置とが相違している場合に、参照点Rの位置を現時点の位置に近付くように補正した上で、観測点Pの位置を補正することができ、地図表示において位置情報の精度を更に向上させることができる。

【0047】

以上説明した実施形態において、S10の処理は本発明における観測位置情報取得手段、データ記憶部25は本発明における地図データ記憶手段、S120の処理は本発明における参照点選択手段、S150の処理は本発明における参照点変位算出手段、S160の処理は本発明における観測点変位算出手段、S40の処理は本発明における地図表示手段である。

【0048】

また、S130の処理は本発明における基準点選択手段、S140の処理は本発明における参照点補正手段である。以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。

【0049】

例えば上記実施形態では、地図画像に対して現在位置アイコンを移動させることにより、地図上における現在位置を補正するものを示したが、現在位置アイコンに対して地図画像を移動させるようにしてもよい。

【0050】

上記実施形態では、参照点Riを内包するように配置された3個の電子基準点Eを選択するものを示したが、4個以上の電子基準点Eを選択するようにしてもよい。上記実施形態では、国土地理院により設置された電子基準点Eを用いて参照点Riの位置の補正を行うものを示した。しかし、電子基準点のように、測量法にて定められた連続観測が行われる基準点でなくても、例えば携帯電話の基地局等に私設の連続観測点を設置し、それを用いて参照点Riの位置の補正を行うようにしてもよい。

【0051】

上記実施形態では、国土地理院のホームページで公開している電子基準点Eの日々の座標値を用いて電子基準点Eの位置の補正を行うものを示した。上記実施形態では、このように電子基準点Eの日々の座標値を取得している。このため、衛星測位地図表示システム1において、サーバ3が、スマートフォン2に対して、例えば図7に示すように、地図上の位置と、対応する位置における位置変動量(例えば、地殻変動による位置変動量)の大きさとの対応関係を示す情報を提供するようにしてもよい。図7では、位置変動量の大きさを色で示している。