JP4853490B2 - 移動体間干渉測位システム、装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、周辺の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位システム、装置及び方法に関する。

従来から、近接車両でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータと自車でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータとの差分を求めると共に、これにより求められた３個以上のＧＰＳ電波伝搬時間差分値と未知数となる相対位置との関係式を連立させて解くことによって自車を基準とした近接車両の相対位置を求める、ＧＰＳ電波伝搬時間差分による相対位置算出手段と、を備えたことを特徴とする車車間通信による相対位置算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１４８６６５号公報

しかしながら、従来では、上記特許文献１に記載されるように、ＧＰＳデータを用いて２台の移動体間の相対位置を特定する方法は各種提案されているが、３台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合について考慮されていなかった。

ここで、３台以上の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、２台の移動体間で行う場合と方法と同様の態様で、各車両間でそれぞれ測位を行うと、通信負荷や演算負荷が増大するのみならず、複数の車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまうという問題がある。例えば３台の移動体間で相対位置の測位を行う場合に、各車両において周辺の２台の車両との相対位置をそれぞれ測位すると、全体として見ると効率が悪く、また、基準となる車両が各車両において異なりうることに起因して、各車両で把握される車両間の位置関係の整合性が取れなくなってしまう。

そこで、本発明は、３台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の２台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする。

第２の発明は、移動体に搭載され、該移動体の周辺の２台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも１台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の１台の移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。

第５の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。

第７の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定することを特徴とする。

第９の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定することを特徴とする。

第１０の発明は、第９の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定することを特徴とする。

第１１の発明は、互いに通信可能な３台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
前記３台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
前記３台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の２台以上の移動体に送信する送信段階と、
前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする。

第１２の発明は、移動体間干渉測位システムに関し、互いに通信可能な３台以上の移動体のうちから１台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記３台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、３台以上の移動体間の相対位置を効率的な測位処理で精度良く把握することができる移動体間干渉測位システム、装置及び方法が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とＧＰＳ（Global Positioning System）の全体的な構成を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０を備える。

ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージを地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する軌道情報、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１搬送波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。

尚、現在、２４個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００kmの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。

車両２０は、基準車両として機能する車両であり、以下では、基準車両ともいう。非基準車両３０は、車両２０（基準車両）に対する相対位置が測位される対象の車両であり、以下では、非基準車両ともいう。

ここで、注意すべきこととして、基準車両は、後述の如く各種の状況に応じて決定されるので、ある車両が、基準車両となるときがあれば、非基準車両となるときがありうる。従って、ある車両が、基準車両となるときは、車両２０と称され、非基準車両となるときは、非基準車両３０と称される。本発明は、非基準車両３０が２台以上存在するときに好適であるので、以下では、非基準車両３０が２台以上存在し、１台の基準車両２０を含めて、全体で３台以上の車両が存在する車両グループを想定する。

尚、車両は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。

図２は、車両２０と非基準車両３０の主要構成を示す図である。車両２０には、ＧＰＳ受信機２２及び車車間通信機２４が設けられる。また、非基準車両３０には、ＧＰＳ受信機３２及び車車間通信機３４が設けられる。

ＧＰＳ受信機２２、３２内には、その周波数がＧＰＳ衛星１０の搬送周波数と一致する発振器（図示せず）が内蔵されている。ＧＰＳ受信機２２、３２は、ＧＰＳアンテナ２２ａ、３２ａを介してＧＰＳ衛星１０から受信した電波（衛星信号）を中間周波数に変換後、ＧＰＳ受信機２２、３２内で発生させたＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。

ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０_iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、時刻ｔにおける搬送波位相の積算値Φ_ik（ｔ）を計測する。位相積算値Φ_ikは、Ｌ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。
Φ_ik（ｔ）＝Θ_ik（ｔ）−Θ_ik（ｔ−τ_k）＋Ｎ_ik＋ε_ik（ｔ） 式（１）
尚、位相積算値Φ_ikについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０_iに割り当てられた番号を示し、添え字ｋは基準車両側での積算値であることを示す。Ｎ_ikは、整数値バイアスを示し、ε_ikは、ノイズ（誤差）を表わす。

また、ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０_iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρ_ikを計測する。
ρ_ik（ｔ）＝ｃ・τ_k＋ｂ_k 式（２）
ここで、ｃは光速であり、ｂ_kは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機２２内の時計誤差による距離誤差に対応する。

車両２０は、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φ_ik及び擬似距離ρ_ikを車車間通信機２４により非基準車両３０に送信する。

ＧＰＳ受信機３２は、同様に、ＧＰＳ衛星１０_iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φ_iuを計測する。位相積算値Φ_iuは、Ｌ１波及びＬ２波の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。尚、位相積算値Φ_iuについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０_iに割り当てられた番号を示し、添え字ｕは非基準車両３０側での積算値であることを示す。位相積算値Φ_iuは、同様に、次式に示すように、搬送波受信時刻ｔでの発振器の位相Θ_iu（ｔ）と、ＧＰＳ衛星１０_iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θ_iu（ｔ−τ）との差として得られる。
Φ_iu（ｔ）＝Θ_iu（ｔ）−Θ_iu（ｔ−τ_u）＋Ｎ_iu＋ε_iu（ｔ） 式（３）
ここで、τ_uは、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ受信機３２までのトラベル時間を示し、ε_iuは、ノイズ（誤差）を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、ＧＰＳ受信機３２は、搬送波位相の１波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φ_iu（ｔ）には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスＮ_iuが導入される。

また、ＧＰＳ受信機３２は、ＧＰＳ衛星１０_iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρ_iuを計測する。ここで計測される擬似距離ρ_iuは、以下のように距離誤差等の誤差を含んでいる。
ρ_iu（ｔ）＝ｃ・τ_u＋ｂ_u 式（４）
ここで、ｂ_uは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機３２内の時計誤差による距離誤差に対応する。

また、ＧＰＳ受信機３２は、上述の計測を行う他、図３を参照して後述する各種処理を行う。

車車間通信機２４、３４は、以下で後述する各種の情報のやり取りのため、互いに双方向通信を行うように構成されている。本例では、基準車両２０の車車間通信機２４は、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φ_ik及び擬似距離ρ_ikを、非基準車両３０の車車間通信機３４に無線通信網を介して送信する。以下では、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φ_ik及び擬似距離ρ_ikのデータを総称して「観測データ」ともいい、位相積算値Φ_ikのデータを、Ｌ１波及びＬ２波のそれぞれに対応して、それぞれ「Ｌ１データ」及び「Ｌ２データ」ともいい、擬似距離ρ_ikのデータを「Ｃ／Ａデータ」ともいう。また、本例では、非基準車両３０の車車間通信機３４は、非基準車両３０で測位した測位結果（即ち、後述の車両２０に対する非基準車両３０の相対位置）を、基準車両２０の車車間通信機２４及び他の非基準車両３０の車車間通信機３４に無線通信網を介して送信する。また、本例では、基準車両２０の車車間通信機２４と非基準車両３０の車車間通信機３４と間で、必要に応じてその他の情報（例えば後述の走行状態を示す情報や単独測位結果を表す情報）が送受される。

図３は、本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。尚、車両３０側の構成において、受信部４０及び測位結果送信部４２は、車車間通信機３４により実現され、実数解算出部４４、整数解算出部４６及びＦＩＸ判定部４８は、ＧＰＳ受信機３２により実現されるが、ＧＰＳ受信機３２に接続される他のマイクロコンピューター等により実現されてもよい。

図３に示すように、基準車両としての車両２０においては、所定の周期毎に、観測されたＬ１データ、Ｌ２データ及びＣ／Ａデータからなる観測データの送信データが生成され、車車間通信機２４により非基準車両３０に供給される。また、車両２０においては、所定の周期毎に、車両２０の位置が測位され、その測位位置が非基準車両３０に供給される。この測位は、例えば観測されたＣ／Ａデータを用いる単独測位により実現されてもよい。Ｃ／Ａデータを用いる単独測位方法は広く知られているので説明を省略する。

非基準車両３０においては、受信部４０において、所定の周期毎に、基準車両側から観測データが受信される。また、ＧＰＳ受信機３２において、非基準車両３０側の位相積算値Φ_iu（Ｌ１データ、Ｌ２データ）及び擬似距離ρ_iu（Ｃ／Ａデータ）が取得される。これらの基準車両側の観測データと非基準車両３０側の観測データは、各データはＧＰＳ時刻やＰＳＳ信号等を利用して同期が取られてよい。

実数解算出部４４においては、観測データの二重位相差を観測量とし非基準車両３０の位置と整数値バイアスの２重位相差とを状態変数として、最小二乗法により、車両２０に対する非基準車両３０の相対位置が測位される。例えば、下記の手順で非基準車両３０の位置が測位されてもよい。以下では、説明の簡略化のため、位相積算値について、Ｌ１波のみを用いる場合を説明するが、Ｌ２波の位相積算値も用いる場合、Ｌ２波の位相積算値を、Ｌ１波の位相積算値と同様の態様で、追加すればよい。

先ず、ペアリングされた２つのＧＰＳ衛星１０_j、１０_h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する位相積算値の２重位相差は、次式となる。
Φ^jh _ku＝（Φ_jk（ｔ）−Φ_ju（ｔ））−（Φ_hk（ｔ）−Φ_hu（ｔ）） 式（５）
一方、位相積算値の２重位相差Φ^jh _kuは、（ＧＰＳ衛星１０_iとＧＰＳ受信機２２若しくは３２との距離）＝（搬送波の波長Ｌ）×（位相積算値）という物理的な意味合いから、次のようになる。

ここで、式（６）における［Ｘ_k（ｔ）、Ｙ_k（ｔ）、Ｚ_k（ｔ）］は、時刻ｔにおける基準車両２０のワールド座標系における座標値であり、［Ｘ_u（ｔ）、Ｙ_u（ｔ）、Ｚ_u（ｔ）］は、時刻ｔにおける非基準車両３０の座標値（未知）であり、［Ｘ_j（ｔ）、Ｙ_j（ｔ）、Ｚ_j（ｔ）］及び［Ｘ_h（ｔ）、Ｙ_h（ｔ）、Ｚ_h（ｔ）］は、時刻ｔにおける各ＧＰＳ衛星１０_j、１０_hの座標値である。Ｎ^jh _kuは、整数値バイアスの２重位相差である（即ち、Ｎ^jh _ku＝（Ｎ_jk−Ｎ_ju）−（Ｎ_hk−Ｎ_hu））。尚、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。

また、時刻ｔにおける２つのＧＰＳ衛星１０_j、１０_h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する擬似距離の２重位相差は、次式となる。
ρ^jh _ku＝（ρ_jk（ｔ）−ρ_ju（ｔ））−（ρ_hk（ｔ）−ρ_hu（ｔ）） 式（７）
擬似距離の２重位相差ρ^jh _kuは、次のように表せる。

ここで、式（８）における［Ｘ_k（ｔ）、Ｙ_k（ｔ）、Ｚ_k（ｔ）］、［Ｘ_u（ｔ）、Ｙ_u（ｔ）、Ｚ_u（ｔ）］、［Ｘ_j（ｔ）、Ｙ_j（ｔ）、Ｚ_j（ｔ）］及び［Ｘ_h（ｔ）、Ｙ_h（ｔ）、Ｚ_h（ｔ）］は、上記式（６）と同様である。また、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。

観測量Ｚと状態変数ηの関係は、次の線形モデルで表現される。
Ｚ＝Ｈ（ｉ）・η＋Ｖ 式（９）
ここで、Ｖは観測雑音を示す。ηは、状態変数を表わし、非基準車両３０の座標値（未知）及び整数値バイアスの２重位相差である。例えばペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、η＝［Ｘ_u、Ｙ_u、Ｚ_u、Ｎ¹² _ku、Ｎ¹³ _ku、Ｎ¹⁴ _ku、Ｎ¹⁵ _ku］^Ｔである（^Ｔは転置を表す）。式（９）の観測量Ｚは、位相積算値の２重位相差Φ^jh _ku（上記式（５）参照）及び擬似距離の２重位相差ρ^jh _ku（上記式（７）参照）である。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、Ｚ＝［Φ¹² _ku、Φ¹³ _ku、Φ¹⁴ _ku、Φ¹⁵ _ku、ρ¹² _ku、ρ¹³ _ku、ρ¹⁴ _ku、ρ¹⁵ _ku］^Ｔである。上記式（９）の観測方程式は線形であるが、式（６）及び式（８）では、観測量Ｚは、状態変数Ｘ_u、Ｙ_u及びＺ_uに関して非線形であるため、式（６）及び式（８）の各項が状態変数Ｘ_u、Ｙ_u及びＺ_uのそれぞれで偏微分され、上記式（９）の観測行列Ｈが求められる。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、以下のように、観測行列Ｈは、以下の通りである。

ここで、数８のＨ_１は、観測量Ｚ_１＝［Φ¹² _ku、Φ¹³ _ku、Φ¹⁴ _ku、Φ¹⁵ _ku］^Ｔとした場合の観測行列であり、数８のＨ_２は、観測量Ｚ_２＝［ρ¹² _ku、ρ¹³ _ku、ρ¹⁴ _ku、ρ¹⁵ _ku］^Ｔとした場合の観測行列であり、観測行列Ｈは、２つの観測行列Ｈ_１、Ｈ_２が組み込まれた形となる。

上記式（９）から、数３の観測行列Ｈを用いて最小二乗法で解くと、以下の通りηの実数解（フロート解）が得られる。
η＝（Ｈ^Ｔ・Ｈ）^−１・Ｈ^Ｔ・Ｚ 式（１０）
尚、基準車両２０に対する非基準車両３０の相対位置が重要であるので、この実数解の導出で用いられる基準車両２０の座標値［Ｘ_u（ｔ）、Ｙ_u（ｔ）、Ｚ_u（ｔ）］は、例えば基準車両２０から観測データと共に送られる単独測位結果の値であってもよい。

整数解算出部４６においては、実数解算出部４４で算出された整数値バイアスの実数解（フロート解）に基づいて、整数値バイアスの整数解が算出される。例えば、実数解算出部４４で算出された実数解に対して最も誤差の小さい整数解（即ち、波数）を第１候補として求め、次に誤差の小さい整数解を第２候補として求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するＬＡＭＢＤＡ法が使用されてよい。或いは、ＬＡＭＢＤＡ法に代えて、他の整数最小二乗法や簡易の四捨五入により整数解を導出してもよい。

ＦＩＸ判定部４８においては、整数解算出部４６で導出された整数解をＦＩＸ解とするか否かが判定される。即ち、整数解算出部４６で導出された整数解の信頼性を判断し、信頼性が高い整数解が得られた場合には、当該整数解をＦＩＸして、以後、当該整数解を用いたＲＴＫ測位により測位結果を出力していく。このとき、基準車両２０に対する非基準車両３０の相対位置が測位結果として出力される。この測位結果（基準車両２０に対する非基準車両３０の相対位置）は、測位結果送信部４２により基準車両２０及び他の非基準車両３０に送信され、基準車両２０及び他の非基準車両３０でも利用される。

尚、整数解の信頼性の判定方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、レシオテストを適用して、整数解の信頼性が判定されてもよい。例えば、レシオテストの一例として、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組であり、それぞれ４つの整数値バイアスの実数解（ｎ¹²、ｎ¹³、ｎ¹⁴、ｎ¹⁵）、整数値バイアスの整数解の第１候補（Ｎ¹² ₁、Ｎ¹³ ₁、Ｎ¹⁴ ₁、Ｎ¹⁵ ₁）及び第２候補（Ｎ¹² ₂、Ｎ¹³ ₂、Ｎ¹⁴ ₂、Ｎ¹⁵ ₂）が算出される場合を想定する。このとき、レシオＲは、以下に示すように、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第１候補との間の距離（ノルム）と、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第２候補との間の距離との間の比である。
Ｒ＝｛（ｎ¹²−Ｎ¹² ₂）^２＋（ｎ¹³−Ｎ¹³ ₂）^２＋（ｎ¹⁴−Ｎ¹⁴ ₂）^２＋（ｎ¹⁵−Ｎ¹⁵ ₂）^２｝／｛（ｎ¹²−Ｎ¹² ₁）^２＋（ｎ¹³−Ｎ¹³ ₁）^２＋（ｎ¹⁴−Ｎ¹⁴ ₁）^２＋（ｎ¹⁵−Ｎ¹⁵ ₁）^２｝ 式（１１）
レシオＲは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの整数解の第１候補の信頼度が高いことを表す。従って、適切な所定の閾値αを設定して、レシオＲが所定の閾値αよりも大きい場合に、整数解の信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの整数解の第１候補を採用することとしてよい。

次に、図４を参照して、本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念を説明する。

図４は、一例として、互いの相対位置を必要とする４台の車両Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる車両グループが存在する状況を概念的に示す図である。本実施例では、このような３台以上の車両からなる一の車両グループにおいて、一台の特定の車両が基準車両として決定される。基準車両の決定方法は、任意であるが、好ましい決定方法については後述する。ここでは、車両Ｃが基準車両に決定されることとする。この場合、車両Ｃは、上述の基準車両２０の機能を実現し、他の車両Ａ，Ｂ，Ｄは、上述の非基準車両３０の機能を実現する。具体的には、図３を参照して上述したように、車両Ｃは、他の車両Ａ，Ｂ，Ｄに対して、車両Ｃで観測された観測データを送信（ブロードキャスト）する。そして、他の車両Ａ，Ｂ，Ｄのそれぞれにおいては、車両Ｃからの観測データと、自身の観測データとを用いて、車両Ｃに対する自身の車両の相対位置を測位する。そして、他の車両Ａ，Ｂ，Ｄのそれぞれにおいては、自身の測位結果を、他の全ての車両（車両Ｃを含む）に送信（ブロードキャスト）する。これにより、車両Ｃに対する車両Ａの位置（即ちベクトルＣＡ）、車両Ｃに対する車両Ｂの位置（即ちベクトルＣＢ）、及び、車両Ｃに対する車両Ｄの位置（即ちベクトルＣＤ）が、全ての車両Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて把握可能となる。従って、例えば車両Ｄにおいて、例えば車両Ａとの相対位置を特定するために、車両Ａで測位されたベクトルＣＡと、自身で測位したベクトルＣＤとを用いて、車両Ａと車両Ｄの間の相対位置を導出することができる。

ここで、本実施例による移動体間干渉測位システムの有用性を説明するために、各車両間で無秩序に干渉測位を行う比較例としてのシステムと対比する。各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば図４に示す状況の車両Ａにおいては、車両Ｂ，Ｃ，Ｄから観測データを受信し、車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれとの相対位置を干渉測位する必要があるのに対して、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、車両Ａにおいては、車両Ｃのみから観測データを受信し、車両Ｃとの相対位置だけ干渉測位すればよく、演算負荷及び通信負荷が大幅に低減される。尚、通信負荷について、本実施例による移動体間干渉測位システムでは、例えば車両Ａは、自身の測位結果を他の車両に送信（ブロードキャスト）し、他の車両の測位結果を受信する必要があるが、車両Ｂ，Ｄからのデータ量の多い観測データを受信する必要がないので、全体として通信負荷は低減される。また、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムでは、例えば車両Ａにおいては、例えば車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係を車両Ａを基準として把握するが、車両Ｄにおいては、車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係を車両Ｄを基準として把握する。この結果、車両Ａと車両Ｄにおいて基準とする車両が異なることに起因して、車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係が、車両Ａと車両Ｄの間で異なって把握される場合がある（即ち車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが不能である）。これに対して、本実施例によれば、例えば車両Ａにおいては、例えば車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係を車両Ｃを基準として把握し、車両Ｄにおいては、車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係を車両Ｃを基準として把握するので、車両Ａと車両Ｄにおいて基準とする車両Ｃが共通であり、車両Ｂと車両Ｃの相対位置関係が、車両Ａと車両Ｄの間で異なって把握される場合がない。

このように、本実施例によれば、各車両間で無秩序に干渉測位を行うシステムとは対照的に、非常に効率的な態様で演算負荷及び通信負荷を低減することができ、また、基準車両も一台であることから、車両間で整合性が取れた相対位置を把握することが可能となる。

尚、図４に示した例は、４台の車両からなる車両グループにおいて、各車両間の相対位置を特定するものであるが、３台若しくは５台以上の車両グループの各車両間でも同様である。また、２グループ以上の車両グループが形成される場合は、それぞれのグループ内で、１台の基準車両が決定されればよい。また、ある車両が、２グループ以上の車両グループに属していてもよい。また、例えば図４に示す例において、例えば車両Ｂは、特に他の車両との相対位置を把握する必要がないが、他の車両に協力するために車両グループに属するものであってもよい。

次に、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい実現例を、基準車両決定アルゴリズムの幾つかの好ましい例と関連して説明する。以下では、理解の容易化のための都合上、図４に示した状況と関連付けて説明を行い、原則的に車両Ａを自車として説明する。

図５は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第１の実現例を示すフローチャートである。図５に示す処理ルーチンは、車両Ａにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図５に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム（例えばＧＰＳ時刻やＰＰＳ信号を利用して）で同期して時々刻々繰り返し実行される。尚、各車両においては、各車両のＧＰＳ受信機２２若しくは３２及び車車間通信機２４若しくは３４が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。

ステップ５００では、自車（車両Ａ）の走行状態が、自車の車載センサから把握される。尚、自車の走行状態は、自車の車速センサから把握されてよいし、自車のトランスミッションの出力軸の回転数等から把握されてもよいし、その他、自車位置の単独測位結果の履歴から把握されてもよい。尚、自車の走行状態は、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）での利用のために（後述のステップ５０２参照）、必要に応じて周辺の他車にブロードキャストされる。

ステップ５０２では、他車の走行状態が把握される。他車の走行状態は、上記ステップ５００に関連して他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよいし、或いは、前回の測位周期までの相対位置関係から自車の走行状態を差し引いて把握されてもよい。

ステップ５０４では、上記ステップ５００及び５０２で得た情報に基づいて、停止している車両が自車であるか否かが判定される。停止している車両が自車である場合には、ステップ５０６に進み、停止している車両が自車でない場合には、ステップ５１０に進む。

ステップ５０６では、停止している自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。尚、上記ステップ５０４の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。尚、このような基準車両の決定ルール（以下で説明するものも同様）は、基準車両が２台以上にならないように各車両で共有化される。

ステップ５０８では、自車で観測された観測データを、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。

ステップ５１０では、停止していない自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、停止している他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）が基準車両となる。尚、今回の測位周期で停止している車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。

ステップ５１２では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。

ステップ５１４では、上記ステップ５１２で得られた干渉測位結果（即ち、基準車両に対する自車の相対位置）を、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。

ステップ５１６では、他車からブロードキャストされる相対位置（ステップ５１４参照）を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）の干渉測位結果（即ち、自車に対する他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの相対位置）を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。

ステップ５１８では、上記ステップ５１６で受信した干渉測位結果（及び、自車が非基準車両である場合は、更にステップ５１２の自車の測位結果）に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。

以上の図５に示す処理によれば、停車状態にある車両を基準車両として他の車両の相対位置が干渉測位される。例えば、交差点などで停止している車両が基準車両として機能する。これにより、位置が固定された車両を基準車両とすることができるので、固定位置の基地局を利用する通常のＲＴＫ測位と同様の干渉測位を実現することができる。この結果、干渉測位演算で得られる整数解がＦＩＸしやすくなり、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。

図６は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第２の実現例を示すフローチャートである。図６に示す処理ルーチンは、車両Ａにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図６に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム（例えばＧＰＳ時刻やＰＰＳ信号を利用して）で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のＧＰＳ受信機２２若しくは３２及び車車間通信機２４若しくは３４が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。

ステップ６００では、自車で観測可能なＧＰＳ衛星１０（可視衛星）の衛星番号を、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。尚、観測可能なＧＰＳ衛星１０とは、所定強度以上の受信強度で電波を受信できるＧＰＳ衛星１０として定義されてもよい。

ステップ６０２では、他車で観測可能なＧＰＳ衛星１０の衛星番号が把握される。他車で観測可能なＧＰＳ衛星１０の衛星番号は、上記ステップ６００に関連して他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）からブロードキャストされたデータに基づいて把握されてもよい。

ステップ６０４では、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ基準車両となったと仮定したときに周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最も多くなるか否かを判定する。ここで、共通衛星とは、自車と他車の双方で観測可能なＧＰＳ衛星１０である。測位に必要な最小限度数は、一般的な基準衛星を用いて測位する構成では、５である。例えば、自車Ａが、他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれに対して、それぞれ、５，６，７個の共通衛星を有し、これらの合計（＝１８）が、他車が基準車両となったと仮定したときの同合計よりも大きい場合は、本ステップ６０４で肯定判定される。本ステップ６０４で肯定判定された場合は、ステップ６０６に進み、否定判定された場合は、ステップ６１０に進む。

ステップ６０６では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。

ステップ６０８では、自車で観測された観測データを、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。

ステップ６１０では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ６０４の条件を満たす他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）が基準車両となる。

ステップ６１２では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。

ステップ６１４では、上記ステップ６１２で得られた干渉測位結果（即ち、基準車両に対する自車の相対位置）を、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。

ステップ６１６では、他車からブロードキャストされる相対位置（ステップ６１４参照）を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）の干渉測位結果（即ち、自車に対する他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの相対位置）を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。

ステップ６１８では、上記ステップ６１６で受信した干渉測位結果（及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果）に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。

以上の図６に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が測位に必要な最小限度数以上あり且つ周辺の他の車両との関係で共通衛星の数が最も多い車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、全ての車両間での相対位置の把握が可能となり、また、共通衛星の数が最も多い車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。

図７は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第３の実現例を示すフローチャートである。図７に示す処理ルーチンは、車両Ａにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図７に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム（例えばＧＰＳ時刻やＰＰＳ信号を利用して）で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のＧＰＳ受信機２２若しくは３２及び車車間通信機２４若しくは３４が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。

ステップ７００では、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）の概略位置が把握される。周辺の他車の概略位置は、前回測位周期での干渉測位結果（相対位置関係）に基づいて把握されてもよいし、他車からブロードキャストされたデータ（Ｌ／Ａデータや、それぞれの車両での単独測位結果）に基づいて把握されてもよい。

ステップ７０２では、現在の衛星配置から誤差楕円を作成する。衛星配置は、自車で現在観測可能な全てのＧＰＳ衛星１０に係る衛星配置であってもよいし、或いは、自車が基準車両となったと仮定したときに、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれとの関係で共通衛星となるＧＰＳ衛星１０に係る衛星配置であってもよい。この場合、周辺の他車のそれぞれとの関係で共通衛星が異なる場合は、誤差楕円は、共通衛星毎に作成されてもよい。誤差楕円の作成方法は多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、自車の真の２次元位置を（ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ））とし、単独測位結果に基づく自車の同２次元位置を（ｘ’（ｔ）、ｙ’（ｔ））とすると、測位誤差ΔＰ（ｔ）は、以下の通り表せる。

測位誤差の共分散行列は、以下の通りとなる。

このとき、誤差楕円は、以下の通り表せる。

これは、マハラノビス距離Ｄとなる領域を示しており、（ｘ’、ｙ’）を中心とする楕円となる。ここで、左辺を展開して出てくる項、２σ_ｘｙ（ｘ−ｘ’）（ｙ−ｙ’）は楕円の回転を表し、誤差楕円の短軸方向を特定するために用いられる。尚、誤差楕円は、その他、例えば特開２００２−３２８１５７号で開示されるような方法で算出されてもよい。

ここで、衛星配置からの誤差楕円は、図８に概念的に示すように、衛星配置が横長であるときは、縦長の楕円となり、短軸方向の方が長軸方向よりも誤差が生じ難い。従って、短軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行う方が、長軸方向に沿って並ぶ車両同士をペアとして干渉測位を行うよりも測位精度が向上することが分かる。

図７に戻り、ステップ７０４では、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）との関係で自車が誤差楕円の短軸方向に並んでいるか否かを判定する。なお、短軸方向に並んでいるとは、必ずしも短軸方向に一直線に並んでいることを意味せず、例えば長軸方向のオフセット量が所定値より小さい場合にも短軸方向に並んでいると看做すことができる。例えば図９に示すような状況（図４に示す状況と異なる）のように、自車（車両Ａ）が他の車両Ｂ，Ｄと共に誤差楕円の短軸方向に並んでいる場合には、本ステップ７０４は肯定判定となる。本ステップ７０４で肯定判定された場合には、ステップ７０６に進み、否定判定された場合には、ステップ７０８に進む。

ステップ７０６では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。ここで、上記ステップ７０４の条件を満たす車両が、自車以外にも存在する場合は、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。或いは、上記ステップ７０４の条件を満たす各車両において、自車に対する周辺の各他車の長軸方向のオフセット量を合計し、当該合計値が最も小さい車両が基準車両とされてもよい。

ステップ７０８では、自車で観測された観測データを、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。

ステップ７１０では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記ステップ７０４の条件を満たす他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）が基準車両となる。尚、今回の測位周期で上記ステップ７０４の条件を満たす車両が存在しない場合には、他の方法で基準車両が決定されてよく、例えば前回の測位周期で基準車両であった車両が引き続き基準車両となるように決められていてよい。

ステップ７１２では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。

ステップ７１４では、上記ステップ７１２で得られた干渉測位結果（即ち、基準車両に対する自車の相対位置）を、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。

ステップ７１６では、他車からブロードキャストされる相対位置（ステップ７１４参照）を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）の干渉測位結果（即ち、自車に対する他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの相対位置）を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。

ステップ７１８では、上記ステップ７１６で受信した干渉測位結果（及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果）に基づいて、基準車両に対する自車や周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。

以上の図７に示す処理によれば、衛星配置から誤差楕円を求め、誤差楕円の短軸方向に並んだ車両のいずれかが基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。これにより、誤差が出難い短軸方向の車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。

なお、図７に示す処理によれば、図９に示すような状況では、車両Ａ，Ｂ，Ｄのいずれかが基準車両として決定される。これにより、車両Ｃとの関係では誤差が出やすくなるものの、車両Ａ，Ｂ，Ｄの各車両間で誤差が出難くなり、精度の高い干渉測位を実現することができる。尚、対照的に、図９に示すような状況で、車両Ｃが基準車両として決定されると、車両Ｃと車両Ａ，Ｂ，Ｄのいずれとの関係でも誤差が出やすくなり、測位精度が悪化する。

図１０は、本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第４の実現例を示すフローチャートである。図１０に示す処理ルーチンは、車両Ａにおいて実行されるものとして説明されるが、他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄにおいても並列的に実行されるものとする。即ち、図１０に示す処理ルーチンは、各車両において、一定のサンプルタイム（例えばＧＰＳ時刻やＰＰＳ信号を利用して）で同期して時々刻々繰り返し実行される。各車両のＧＰＳ受信機２２若しくは３２及び車車間通信機２４若しくは３４が移動体間干渉測位装置として本処理ルーチンを実行する。

ステップ１０００では、ＧＰＳ衛星１０からの電波を受信できているか否かを判定する。ＧＰＳ衛星１０からの電波を受信できている間は、連続受信時間をカウントアップし（ステップ１００１）、受信が途切れた場合には、連続受信時間をゼロにリセットする（ステップ１００２）。尚、連続受信時間は、測位に用いる全てのＧＰＳ衛星１０からの電波を受信できている連続受信時間を表すものであってもよい。

ステップ１００３では、現在の連続受信時間を周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。

ステップ１００４では、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）からブロードキャストされる他車の連続受信時間（ステップ１００３参照）と、自車の連続受信時間とを比較する。

ステップ１００５では、自車の連続受信時間が他車の連続受信時間に比べて最大であるか否かを判定する。自車の連続受信時間が最大である場合は、ステップ１００６に進み、自車の連続受信時間が最大で無い場合は、ステップ１０１０に進む。

ステップ１００６では、自車が基準車両として機能すべきと判断し、自車が基準車両となる。

ステップ１００８では、自車で観測された観測データを、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。この場合、自車では上述の干渉測位処理を行う必要はない。

ステップ１０１０では、自車は、基準車両として機能すべきでないと判断する。この場合、上記のステップ１００４の条件を満たす他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）が基準車両となる。

ステップ１０１２では、基準車両からの観測データを受信し、上述の如く干渉測位処理を実行する。

ステップ１０１４では、上記ステップ１０１２で得られた干渉測位結果（即ち、基準車両に対する自車の相対位置）を、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）にブロードキャストする。

ステップ１０１６では、他車からブロードキャストされる相対位置（ステップ１０１４参照）を受信する。即ち、自車が基準車両である場合は、周辺の他車（他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄ）の干渉測位結果（即ち、自車に対する他の車両Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの相対位置）を受信し、自車が非基準車両である場合は、基準車両以外の周辺の他車の干渉測位結果を受信する。

ステップ１０１８では、上記ステップ１０１６で受信した測位結果（及び、自車が非基準車両である場合は、更に自車の測位結果）に基づいて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係を把握する。また、必要に応じて、基準車両に対する周辺の他車のそれぞれの相対位置関係に基づいて、非基準車両間の相対位置関係を把握する。

以上の図１０に示す処理によれば、周辺の他の車両との関係でＧＰＳ電波の連続受信時間が最大となる車両が、基準車両として決定され、当該基準車両に対する他の車両の相対位置が干渉測位される。ここで、図１１（Ａ）に示す車両Ａのように、ＧＰＳ電波の連続受信時間が長い車両では、図１１（Ｂ）に示すように、縦軸の擬似距離相当量（擬似距離自体又は擬似距離から擬似距離変化量を差し引いた値）はキャリア（搬送波）によるスムージング（フィルタリング）により滑らかになり観測データ（特にＣ／Ａデータ）に含まれる雑音成分に影響が減少する。他方、例えば図１１（Ａ）に示す車両Ｂのように、ＧＰＳ電波の遮断がある場合には、フィルタリングが初期化されることにより雑音成分の影響が遮断毎に大きくなる。従って、図１０に示す処理によれば、ＧＰＳ電波の連続受信時間が最大となる車両を基準車両とすることができるので、精度の高い干渉測位を実現することができる。この結果、高精度の相対位置を求めることができ、基準車両を介して全ての周辺の他の車両の位置関係を正確に把握することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、好ましい実施例として、基準車両以外の非基準車両で干渉測位を行っているが、非基準車両で行われていた一部又は全部の干渉測位演算が基準車両で実行されてもよい。例えば、図４に示す状況で、基準車両が車両Ｃである場合、相対位置ＣＡの干渉測位が基準車両及び車両Ｃのいずれか一方のみで実行され、相対位置ＣＢの干渉測位が基準車両及び車両Ｂのいずれか一方のみで実行され、相対位置ＣＤの干渉測位が基準車両及び車両Ｂのいずれか一方のみで実行されることとしてもよい。この場合も、干渉測位を行った車両がその干渉測位結果を他の車両にブロードキャストすることで、上述の実施例と同様、干渉測位結果を各車両間で共有することができ、測位負荷及び通信負荷を抑えて高精度な干渉測位結果を得ることができる。尚、全部の干渉測位演算が基準車両で実行される場合、即ち、例えば、図４に示す状況で、相対位置ＣＡの干渉測位が基準車両Ｃのみで実行され、相対位置ＣＢの干渉測位が基準車両Ｃのみで実行され、相対位置ＣＤの干渉測位が基準車両Ｃのみで実行される場合には、基準車両の演算負荷が大きくなるもの、非基準車両での演算負荷が低減され、全体のシステムとしては、上述の実施例と同様の効果が奏される。尚、この場合、車両Ｃから干渉測位結果が他の車両にブロードキャストされることで、上述の実施例と同様、全車両において全体として整合性の取れた相対位置関係を把握することができる。

また、上述した実施例では、基準車両の決定は、自律的なシステムを実現するために、車両グループに属する各車両でそれぞれ実行されているが、車両グループ内のある特定の車両（好ましくは、１台であるが、２台以上も可）で実行されてもよいし、車両グループに属さない第３の車両若しくは路側設備（センターサーバーを含む）で実行されてもよい。この場合、基準車両の決定を直接的に実行しない車両では、他の車両若しくは第３の車両又は路側設備からの情報（基準車両の決定結果）に基づいて、基準車両を決定（把握）する。

また、上述した実施例では、好ましい実施例として、瞬時測位法により整数値バイアスの実数解を求めているが、整数値バイアスの実数解の算出方法は、多種多様であり、上述の方法以外の他の方法が採用されてもよい。例えば、擬似距離の２重位相差ρ^jh _kuを用いずに、位相積算値の２重位相差Φ^jh _kuだけを用いる方法も可能である。また、ＧＰＳ受信機２２、３２が、GPS衛星１０から発射されるＬ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方を受信可能な２周波受信機である場合には、Ｌ２波に対する位相積算値の２重位相差Φ^jh _kuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。また、他の帯域の搬送波（例えば、今後追加が予定されているL5帯の電波）に対する位相積算値の２重位相差Φ^jh _kuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。同様に、擬似距離の２重位相差ρ^jh _kuについても、Ｃ／Ａコード以外の同様のＰＲＮコード（擬似雑音符号）（例えば、Ｐコード等）に基づく擬似距離の1重又は2重位相差ρ^jh _kuが、追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。上述した整数値バイアスの実数解の算出方法では、上述の如く２重位相差を取ることでＧＰＳ受信機２２，３２内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、一重位相差を取る構成であってもよい。また、上述の方法では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。また、その他の例として、最小二乗法に代えて、カルマンフィルタを用いてもよい。この場合、前回エポックでの推定（測位）結果が今回エポックの推定結果に影響を及ぼさないように、状態変数や誤差共分散行列の初期化をエポック毎に行う瞬時測位を実現してもよいし、状態変数や誤差共分散行列の初期化を行うことなく、通常的なカルマンフィルタの適用によりエポック毎に状態変数や誤差共分散行列を更新（引継ぎ）することとしてもよい。また、車両３０の移動に起因した車両特有の動的状態量を考慮するため、車両３０に搭載される車両センサ（車速センサや加速度センサ等）に基づく車両の移動速度等の動的状態量を既知入力として、カルマンフィルタに導入してもよい。また、車両３０の移動履歴から該車両３０の現時刻の状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入してもよい。この場合、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度（加速度の微分値）のような車両３０の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。例えば、車両３０の速度ｖを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成して、カルマンフィルタに導入してもよい。

また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以外の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS (Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。

本発明の移動体間干渉測位システムの一実施例とＧＰＳの全体的な構成を示すシステム構成図である。 車両に搭載される移動体間干渉測位装置３０の主要構成の一例を示す図である。 本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。 本実施例の移動体間干渉測位システムにおける基本概念の説明図である。 本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第１の実現例を示すフローチャートである。 本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第２の実現例を示すフローチャートである。 本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第３の実現例を示すフローチャートである。 天頂から見たときの誤差楕円と衛星配置の関係の一例を概念的に示す図である。 誤差楕円と基準車両の決定態様の関係の一例を概念的に示す図である。 本実施例による移動体間干渉測位システムの好ましい第４の実現例を示すフローチャートである。 ＧＰＳ電波の連続受信時間と走行環境との関係、及び、連続受信時間の相違によるスムージング結果の差異を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ ＧＰＳ衛星
２０ 車両（基準車両）
２２ 基準車両側ＧＰＳ受信機
２４ 基準車両側車車間通信機
３０ 車両（非基準車両）
３２ 非基準車両側ＧＰＳ受信機
３４ 非基準車両側車車間通信機
４０ 受信部
４２ 測位結果送信部
４４ 実数解算出部
４６ 整数解算出部
４８ ＦＩＸ判定部

Claims (12)

1. 移動体に搭載され、該移動体の周辺の２台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
   該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
   自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
   他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
   前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
   前記基準移動体決定手段により自身の移動体が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信すると共に、該周辺の他の移動体で干渉測位された測位結果であって、自身の移動体に対する該周辺の他の移動体の相対位置の測位結果を、該周辺の他の移動体から前記通信手段により受信する一方、
   前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの前記基準移動体から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記基準移動体で観測された観測データとを用いて、前記測位手段により干渉測位を行い、該測位手段の出力する測位結果を、前記基準移動体に前記通信手段により送信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
2. 移動体に搭載され、該移動体の周辺の２台以上の他の移動体と協動して測位を行う移動体間干渉測位装置であって、
   該移動体で衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得手段と、
   自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
   他の移動体との間で通信を行う通信手段と、
   前記観測データ取得手段で取得した観測データと、他の移動体で取得した観測データとを用いて、自身の移動体に対する他の移動体の相対位置を干渉測位して、測位結果を出力する測位手段とを備え、
   前記基準移動体決定手段により自身の移動体が基準移動体に決定された場合には、前記周辺の他の移動体のうちの少なくとも１台から送信されてくる衛星電波の観測データを前記通信手段により受信すると共に、前記観測データ取得手段で取得した観測データと、前記周辺の他の移動体から受信した観測データとを用いて、自身の移動体に対する該他の移動体の相対位置を前記測位手段により干渉測位し、該測位手段の出力する測位結果を、前記周辺の他の移動体に前記通信手段により送信する一方、
   前記基準移動体決定手段により周辺の他の移動体のうちの一台が前記基準移動体に決定された場合には、前記観測データ取得手段により取得した観測データを、前記基準移動体に前記通信手段により送信すると共に、前記基準移動体で干渉測位された測位結果であって、該基準移動体に対する自身の移動体の相対位置の測位結果を、該基準移動体から前記通信手段により受信することを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
3. 前記基準移動体決定手段は、自身の移動体の走行状態と、前記周辺の他の移動体の走行状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
4. 前記基準移動体決定手段は、自身の移動体と、前記周辺の他の移動体のうち、停止状態にある特定の１台の移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項３に記載の移動体間干渉測位装置。
5. 前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星と、前記周辺の他の移動体で観測可能な衛星とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
6. 前記基準移動体決定手段は、前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で少なくとも測位に必要な最小限度数以上の共通衛星を持ち且つ前記基準移動体となったと仮定したときに他の移動体のそれぞれとの関係で共通衛星の数が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
7. 前記基準移動体決定手段は、自身の移動体で観測可能な衛星の衛星配置と、自身の移動体及び前記周辺の他の移動体のそれぞれの概略の位置とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
8. 前記基準移動体決定手段は、前記衛星配置から決まる誤差楕円の短軸方向に沿って並ぶ移動体のうちから、前記基準移動体を決定する、請求項７に記載の移動体間干渉測位装置。
9. 前記基準移動体決定手段は、自身の移動体における衛星電波の受信状態と、周辺の他の移動体における衛星電波の受信状態とに基づいて、前記基準移動体を決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
10. 前記基準移動体決定手段は、衛星電波の連続受信時間が最大となる移動体を、前記基準移動体と決定する、請求項９に記載の移動体間干渉測位装置。
11. 互いに通信可能な３台以上の移動体で協動して測位を行う移動体間干渉測位方法であって、
    前記３台以上の移動体のそれぞれの移動体において、衛星電波を観測して観測データを取得する観測データ取得段階と、
    前記３台以上の移動体のうちから、一台の基準移動体を決定する基準移動体決定段階と、
    前記基準移動体決定段階で決定された基準移動体において、前記観測データ取得段階で観測された観測データを、他の２台以上の移動体に送信する送信段階と、
    前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記送信段階で前記基準移動体から送信された観測データを受信する受信段階と、
    前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記観測データ取得段階で観測された観測データと、前記受信段階で受信した前記基準移動体の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の移動体の相対位置を干渉測位する測位段階と、
    前記他の２台以上の移動体のそれぞれにおいて、前記測位段階で得られた測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の移動体に送信する段階とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位方法。
12. 互いに通信可能な３台以上の移動体のうちから１台の基準移動体を決定する基準移動体決定手段と、
    前記基準移動体決定手段により決定された基準移動体において、該基準移動体で観測される衛星電波の観測データを、前記３台以上の移動体のうちの前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれに対して供給する観測データ供給手段と、
    前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記基準移動体から供給される観測データと、自身の非基準移動体で観測される衛星電波の観測データとを用いて、前記基準移動体に対する自身の非基準移動体の相対位置を干渉測位する測位手段と、
    前記基準移動体以外の２台以上の非基準移動体のそれぞれにおいて、前記測位手段の測位結果を、前記基準移動体及び自身以外の他の非基準移動体に送信する送信手段とを含むことを特徴とする、移動体間干渉測位システム。

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