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【発明の名称】 姿勢算出装置、および、姿勢算出方法
【発明者】 【氏名】初本 慎太郎

【氏名】谷川原 誠

【要約】 【課題】予備のGPSを含めた3台以上のGPS受信機を有し、各々のGPS受信機のアンテナから位置情報を受信し、受信した位置情報から物体の姿勢を算出する姿勢算出装置で、高精度の姿勢算出をおこなう。

【構成】3台以上のGPS受信機から姿勢を算出するGPS受信機の組合せを、予め固定で決めることなく、GPS受信機のアンテナ間の基線長が長い組合せを常時監視する。そして、各々のGPS受信機の組合せからアンテナ間の基線長が最も長い2台のGPS受信機を選択し、その2台から出力される情報情報を姿勢算出に用いる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
3台以上のGPS受信機を有し、各々のGPS受信機のアンテナから位置情報を受信し、受信した位置情報から物体の姿勢を算出する姿勢算出装置において、
前記GPS受信機の内で、GPS受信機のアンテナ間の基線長が最も長い2台のGPS受信機を選択し、その選択された2台のGPS受信機の受信した位置情報により、姿勢を算出する姿勢算出装置。
【請求項2】
3台以上のGPS受信機を有し、各々のGPS受信機のアンテナから位置情報を受信し、受信した位置情報から物体の姿勢を算出する姿勢算出装置の姿勢算出方法において、
位置情報を出力しているGPS受信機のアンテナ間の基線長を求めるステップと、
前記基線長の距離を比較するステップと、
前記基線長の最大となる2台のGPS受信機を選択するステップと、
前記選択された2台のGPS受信機の出力した位置情報により、物体の姿勢を算出するステップとを有することを特徴とする姿勢算出方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、姿勢算出装置、および、姿勢算出方法に係り、船舶や車両などの移動体でGPS(Global Positioning System)の位置情報を利用して、高精度の姿勢算出をおこなうのに好適な姿勢算出装置、および、姿勢算出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
絶対姿勢算出は、絶対座標を用いて物体の姿勢を算出する方法である。また、GPS測量は、複数のGPS衛星によって測量をおこなうシステムであり、GPS測量を絶対姿勢算出について利用できる。GPS測量については、以下の非特許文献1に記載がある。また、GPSを利用した移動体の姿勢算出については、以下の特許文献1に記載がある。
【0003】
【特許文献1】特開平9−189564号公報
【非特許文献1】佐田達典著,「GPS測量技術」,オーム社,2003年10月,p. 56-60
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来、GPSを利用した絶対姿勢算出は、ヨー角の検出は2個のGPSから算出し、ロール角、ピッチ角、ヨー角の検出は、3個のGPSから算出している。ただし、そのうちのGPSの位置検出が1台でも欠けると、検出不可能となっている。これを回避するために、予備のGPSを搭載し、位置検出が欠けたGPSのバックアップで利用することは考えられるが、姿勢算出のための計算に使用するGPSの組合せは予め決められた組合わせでおこなっている。
【0005】
一般に、姿勢算出する場合には、基線長が長いほど精度の良い姿勢検出が可能である。しかしながら、従来のGPSを利用した姿勢算出では、動的に位置を検出するためのGPSを切り替えて使用するものではなかった。そのために、姿勢算出のためのGPSの組合せがより良い精度が算出できる組合せがあるにも関わらず、姿勢算出のための計算に使用するGPSの組合せは予め決められた組合わせでおこなっているために、精度が悪い結果しか得られていない場合がある。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、予備のGPS受信機を含めた3台以上のGPS受信機から姿勢を算出するGPS受信機の組合せを、予め固定で決めることなく、基線長が長い組合せを常時監視・選択して姿勢算出に用いることにより、高精度の姿勢算出をおこなう姿勢算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の姿勢算出装置は、3台以上のGPS受信機を有し、各々のGPS受信機のアンテナから位置情報を受信し、受信した位置情報から物体の姿勢を算出する姿勢算出装置である。そして、3台以上のGPS受信機から姿勢を算出するGPS受信機の組合せを、予め固定で決めることなく、アンテナ間の基線長が長い組合せを常時監視して、アンテナ間の基線長が最も長い2台のGPS受信機を姿勢算出に用いる。
【0008】
これにより、利用できるGPS受信機のシステム構成で精度が最良の組合せで姿勢算出をおこなうことができる。また、3台以上のGPS受信機を有しているので、ひの内の一部のGPS受信機が位置検出が不能になった場合でも、冗長性を有するので、正常に動作するGPS受信機により、姿勢算出が可能である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、予備のGPS受信機を含めた3台以上のGPS受信機から姿勢を算出するGPS受信機の組合せを、予め固定で決めることなく、基線長が長い組合せを常時監視・選択して姿勢算出に用いることにより、高精度の姿勢算出をおこなう姿勢算出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図1ないし図4を用いて本発明に係る一実施形態を説明する。
【0011】
先ず、図1および図2を用いて本発明の姿勢算出の原理について説明する。
図1は、船舶にGPS受信機を配したときのイメージ図である。
図2は、4台のGPS受信機を搭載した姿勢算出方法を説明するための図である。
【0012】
本発明の姿勢算出には、図1に示されるように3台以上のGPS受信機を用いる。各々のGPS受信機には、GPSアンテナを持っており、GPSアンテナ間の長さが姿勢算出の基線長になる。一般的な原理としては、基線長が長ければ長いほど、姿勢算出の精度は高くなる。
【0013】
以下、図2により本発明の姿勢算出の具体例を説明する。
【0014】
、姿勢算出対象物101には4台のGPSアンテナA,B,C,Dを搭載している。各GPSアンテナ間の基線長はα,β,γ,δ,εとする。
【0015】
基線長の長さは、β>α>δ=ε>γという関係にある。
【0016】
GPS受信機の測位情報を常に監視しつづけ、姿勢算出をおこなう際には、上記の基線長の長い組合せを優先で姿勢算出をおこなう。
【0017】
すなわち、GPS受信機A,B,C,Dが測位可能な状態であれば、基線長が最も長いβであるGPS受信機AとGPS受信機Cを利用して姿勢算出をおこなう。
【0018】
ここで、GPS受信機Aが測位不能状態になった場合、基線長が次に長いのは、αとなるので、GPS受信機BとGPS受信機Bを利用して姿勢算出をおこなう。
【0019】
このように、常に、測位状態と基線長が長い組合せを監視しながら、基線長の長い組合せでの姿勢算出をおこなう。
【0020】
次に、図3を用いて本発明の一実施形態に係る姿勢算出装置の構成について説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る姿勢算出装置の構成図である。
【0021】
本実施形態の姿勢算出装置は、図3に示されるように、GPS受信機101、メディアコンバータ(MC)200、HUB300、コントローラ400よりなる。
【0022】
GPS受信機101は、各々のアンテナを基準位置とした(緯度,経度,高さ)の三次元座標を計測し、その出力を、例えば、RS232Cなどのシリアルインタフェースにより、メディアコンバータ200に伝える。メディアコンバータ200は、LAN用のプロトコルに変換し、HUB300を介して、データをコントローラ400に送信する。
【0023】
コントローラ400は、通常のパソコン、サーバなどの計算機により実現され、例えば、図3に示されるように、CPU401、メインメモリ402、表示インタフェース403、通信インタフェース404、HDD405が、内部バスにより結合された構成である。
【0024】
通信インタフェース404は、LANのプロトコルによりデータを送受信するインタフェースである。表示インタフェースには、管理モニタ500が接続されている。
【0025】
また、HDD405には、姿勢算出プログラムが格納されており、CPU401は、これをメインメモリ402上に読み出し、実行する。
【0026】
次に、図4を用いて本発明の一実施形態に係る姿勢算出の処理について説明する。
図4は、本発明の一実施形態に係る姿勢算出の処理を示すフローチャートである。
【0027】
先ず、コントローラは、GPS受信機A,B,…が算出した位置情報を受信する(S100)。
【0028】
次に、位置情報により、各々のGPS受信機のアンテナ間の基線長を求める(S101)。また、通常、GPS受信機のアンテナ間の相対距離は、固定されているので、固定で基線長を持つようにしてもよい。
【0029】
そして、測定されたGPS受信機の組み合わせで、基線長が一番長い組合せのGPS受信機の組合せを求める(S102)
最後に、選択された2台のGPS受信機の位置情報により、姿勢計算をおこなう(S103)。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】船舶にGPS受信機を配したときのイメージ図である。
【図2】4台のGPS受信機を搭載した姿勢算出方法を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る姿勢算出装置の構成図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る姿勢算出の処理を示すフローチャートである。
【出願人】 【識別番号】502129933
【氏名又は名称】株式会社日立産機システム
【出願日】 平成18年7月4日(2006.7.4)
【代理人】 【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール特許業務法人


【公開番号】 特開2008−14721(P2008−14721A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−184798(P2006−184798)