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発表資料
移動体間端末協調衛星測位技術 の研究開発（111507009） 研究代表者 三浦 ⿓龍龍†* 研究分担者 湯 素華†, 川⻄西 直†, 古川 玲玲†*, 久保 信明‡ †株式会社国際電気通信基礎技術研究所 ‡東京海洋⼤大学 *平成25年年度度までの所属 研究内容 • • 交通事故削減には，⾞車車両間の相対位置が重要 相対位置を，GNSS*で測位した絶対位置から計算する場合・・・ • 本研究開発の着眼点 – 都市部では，建物による遮蔽や反射で，精度度が劣劣化しやすい – 劣劣化した絶対位置から計算した相対位置は，やはり精度度が劣劣化しやすい – 単純に反射波を除去すると，測位に必要な衛星数が⾜足りず，測位できない恐れがある GNSS衛星 – 近接する⾞車車両が受信する信号の中には，反射などによって受信信号が 受ける影響が似ているものがあるのでは？ • 例例えば，同じ建物の同じ壁⾯面による反射波を受信している，とか – 2台の⾞車車両間で，受信信号が受ける影響が似ている信号 だけを選択して測位すれば，絶対位置の精度度には 同じような誤差が含まれるのでは？ – この絶対位置から相対位置を計算 すれば，誤差が相殺されて， 相対位置の精度度が向上するのでは？ • ⽬目標精度度 A – 3m Aの絶対位置 の測位誤差 Aの絶対位置 （測位結果） AとBの相対位置 （測位結果から計算） *GNSS: Aの絶対位置 （真値） Global Navigation Sattelite System Bの絶対位置 （測位結果） AとBの相対位置 （真値） Bの絶対位置 の測位誤差 BとCの相対位置 （測位結果から計算） B Bの絶対位置 （真値） BとCの相対位置 （真値） C Cの絶対位置 （真値=測位結果） 研究成果：相関性の⾼高い信号を⽤用いた協調相対測位⽅方式 全可視衛星 参照衛星 3 共通衛星 5 ① 2台の⾞車車両で共通して受信できた衛星（共通衛星）を選択 ② 共通衛星の中から，仰⾓角の⾼高い衛星（参照衛星）を選択 l 参照衛星はマルチパス誤差*がないとみなせる 1 2 4 その他の共通衛星 6 ③ その他の共通衛星に対して，2台の⾞車車両と参照衛星との間の， 「擬似距離離の⼆二重差」と「距離離真値の⼆二重差」の差から， マルチパス誤差の相関性を判定 7 l ⼆二重差によって，マルチパス誤差以外の誤差要因を相殺 l 距離離真値はわからないので， Kalman Filterを⽤用いた予測値で代⽤用 ①② ④ 相関性が⾼高いと判断された衛星と，参照衛星とを⽤用いて， それぞれの絶対位置を測位して，相対位置を算出 A ③ ρ A( R) 参照衛星 R *マルチパス誤差：反射や回折の影響で，直接波よりも伸びた電波伝搬距離離 B 仰⾓角が⾼高いので直接波を受信 マルチパス誤差なし 3 その他の 共通衛星 C ρ B( R) ρ A(C ) 2 参照衛星 4 共通衛星 5 その他の共通衛星 6 7 ④ 3 2 参照衛星 4 その他の共通衛星 6 ρ B(C ) ( s) ( s) pn( s) = ρn( s) + c ⋅ (Δtn − ΔT ( s) ) + dion,n + dtrop,n + mn( s) + ε n( s) 計測擬似距離離 距離離真値 受信機 時刻誤差 衛星 時刻誤差 ( RC ) ( RC ) pAB ≈ ρ AB + (mA(C ) − mB(C ) ) A B 擬似距離離 の⼆二重差 距離離真値 の⼆二重差 共通衛星Cに対する マルチパス誤差の差分 電離離層誤差 対流流層誤差 相関性を 判定！ マルチパス 誤差 熱雑⾳音 A 共通衛星 5 B 7 相関性の⾼高い共通衛星 （参照衛星を含む） を⽤用いて絶対位置を測位 ↓ 相対位置を算出 研究成果：都市部での⾛走⾏行行実験による有効性の検証 • 東京駅東側のエリアで，NovAtel社製GNSS受信機を搭載した 2台の⾞車車両を縦⾛走させて，データを取得し，オフラインで処理理 • 2つの受信機のマルチパス誤差（MPE）の相関性をチェック – 同じようなMPEを含む信号を受信した瞬間が，少なからず存在 • 提案⼿手法が前提とする仮定が正しいことを確認 相対位置検出精度度の評価 ⽇日本橋交差点から東京海洋⼤大までの道路路でのデータでは， 提案⼿手法によって精度度が向上し，誤差のRMSで1.79mを達成 • – ⽬目標に掲げた3m以下の精度度を達成 ⼋八重洲周辺では4.21mに留留まるも，精度度向上を確認 7.2 *10-3 Histogram Receiver 2 MPE [m] 102 101 100 0 10 101 Receiver 1 MPE [m] 102 0 東京⼋八重洲周辺の道路路における 2台の受信機間でのマルチパス誤差の相関性 東京⼋八重洲周辺の道路路 ⽇日本橋交差点から東京海洋⼤大までの道路路 10 20 5 10 North Error [m] – North Error [m] • 0 -5 -10 -10 -5 0 5 East Error [m] 受信機出⼒力力：RMS = 35.59 [m] 10 0 -10 -20 -20 -10 0 10 East Error [m] 提案⼿手法：RMS = 1.79 [m] 20 ⽇日本橋交差点から東京海洋⼤大までの道路路上での相対位置検出精度度（⽔水平誤差） 研究成果：その他諸々 • 協調測位のための情報を⾞車車⾞車車間で交換する⽅方法の検討 • 交通シミュレータを⽤用いた交通事故削減の効果を検証 • 提案⼿手法のリアルタイム動作を検証 – 700MHz帯の⾞車車⾞車車間通信規格の予備領領域への格納⽅方法を検討 – 12機分の情報を3パケットで送信可能に – 情報交換に数パケット必要なため，遅延が発⽣生するが， 提案⼿手法による相対位置精度度の向上により，遅延による影響を上回る交通事故削減率率率を達成 – 2.4GHz帯の無線LANを⽤用いつつ， 700MHz帯の⾞車車⾞車車間通信規格の通信頻度度やデータサイズを模擬 – リアルタイムに相対位置を算出可能であることを確認 今後の研究開発成果の展開および波及効果創出への取り組み • 他技術との連携による，⾃自動⾞車車の⾃自動⾛走⾏行行システムやロボットの安全制御への応 ⽤用の可能性 – ミリ波レーダや画像センサを⽤用いた障害物検知技術や， ⾼高性能ジャイロセンサを⽤用いた⾃自律律航法（Dead Reckoning） • ユーザ同⼠士の相対位置が重要なアプリケーションへの応⽤用 – ソーシャルネットワーク，ゲーム，ナビゲーション，スポーツなど – 特に，スマートフォンの近距離離無線を活⽤用することで，⾞車車⾞車車間通信の普及を待たず，本研究 開発成果の活⽤用が可能になる可能性も