特許 5996467 移動体位置情報の不正検出装置、移動体位置情報の補正処理装置及び不正検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5996467

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】移動体位置情報の不正検出装置、移動体位置情報の補正処理装置及び不正検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   G08G 3/00 20060101AFI20160908BHJP

   B63B 49/00 20060101ALI20160908BHJP

【ＦＩ】

   G08G3/00 A

   B63B49/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-67505(P2013-67505)

(22)【出願日】2013年3月27日

(65)【公開番号】特開2014-191649(P2014-191649A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2015年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233055

【氏名又は名称】株式会社日立ソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(74)【代理人】

【識別番号】100108394

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 健一

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 明

【審査官】 白石 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２６７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２３８４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００５８２７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｇ ３／００

Ｂ６３Ｂ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体からAIS受信衛星が収集し、受信日時と、移動体ＩＤと、移動体の緯度・経度情報と、AIS受信衛星の衛星ＩＤと、を有するAISデータを取得し、前記AISデータの前記衛星ＩＤと一致し、かつ、前記受信日時の日付部分が更新日と一致する２行軌道要素形式(TLE)を取得するデータ取得部と、
取得した前記２行軌道要素形式を利用し、前記受信日時のAIS受信衛星の３次元位置を計算し、さらに、緯度経度座標系に投影した衛星位置pを計算する衛星位置計算部と、
前記AISデータに基づく移動体の位置とAIS受信衛星との間の水平距離dを計算する２点間距離計算部と、
前記水平距離dとAISの水平電波距離Dとを比較し、d>Dの場合に、不正データと判定する判定部と
を有することを特徴とする移動体位置情報の不正検出装置。

【請求項2】

前記不正データを、移動体の位置データとして利用しないことを特徴とする請求項１に記載の移動体位置情報の不正検出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の移動体位置情報の不正検出装置により不正とされた前記不正データを、前記衛星位置pに更新するデータ更新部を有することを特徴とする移動体位置情報の補正処理装置。

【請求項4】

前記データ更新部は、
データを更新済みのAISデータの検証フラグを１として処理対象外データとすることを特徴とする請求項３に記載の補正処理装置。

【請求項5】

移動体からAIS受信衛星が収集し、受信日時と、移動体ＩＤと、移動体の緯度・経度情報と、AIS受信衛星の衛星ＩＤと、を有するAISデータを取得し、前記AISデータの前記衛星ＩＤと一致し、かつ、前記受信日時の日付部分が更新日と一致する２行軌道要素形式(TLE)を取得するデータ取得部と、
取得した前記２行軌道要素形式を利用し、前記受信日時のAIS受信衛星の３次元位置を計算し、さらに、緯度経度座標系に投影した衛星位置pを計算する衛星位置計算部と、
前記AISデータに基づく移動体の位置とAIS受信衛星との間の水平距離dを計算する２点間距離計算部と、
前記水平距離dとAISの水平電波距離Dとを比較し、d>Dの場合に、不正データと判定する判定部と、を有する移動体位置情報の不正検出装置と、
前記移動体位置情報の不正検出装置により不正とされた前記不正データを、前記衛星位置pに更新するデータ更新部を有する移動体位置情報の補正処理装置と
を備えた情報処理システム。

【請求項6】

移動体からAIS受信衛星が収集し、受信日時と、移動体ＩＤと、移動体の緯度・経度情報と、AIS受信衛星の衛星ＩＤと、を有するAISデータを取得し、前記AISデータの前記衛星ＩＤと一致し、かつ、前記受信日時の日付部分が更新日と一致する２行軌道要素形式(TLE)を取得するデータ取得処理と、
取得した前記２行軌道要素形式を利用し、前記受信日時のAIS受信衛星の３次元位置を計算し、さらに、緯度経度座標系に投影した衛星位置pを計算する衛星位置計算部と、
前記AISデータに基づく移動体の位置とAIS受信衛星との間の水平距離dを計算する２点間距離計算処理と、
前記水平距離dとAISの水平電波距離Dとを比較し、d>Dの場合に、不正データと判定する判定処理と
を有することを特徴とする移動体位置情報の不正検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体に付属する情報である位置情報等の誤り、または、不正の検出、または位置情報の補正に関するものである。

【背景技術】

【0002】

GPS(Global Positioning System)が一般に公開されて以来、測量機器、携帯端末、航空機、船舶、自動車等、ほとんどの移動体にGPS受信端末が搭載され、自信の位置情報を容易に利用できるようになった。従来、搭乗者のために自身が搭乗する移動体の位置情報を取得し、現在の位置情報把握やナビゲーションに利用されてきた。近年、安全航行のために各移動体のリアルタイムな位置情報や位置情報の履歴を遠隔地のデータセンターや管制に集約されている。船舶自動識別装置（AIS）は、位置情報を船舶の安全航行を目的とし、各自船舶がGPSで測位した位置情報を近隣の港湾・船舶に無線で配信する。AISはセンサーに含まれるノイズ、意図的な誤情報の発信、センサー情報の送受信時の受信エラー等の指摘があり、対策が検討されている。

【0003】

上記に関連する公知技術文献としては下記の特許文献１〜５がある。
下記特許文献１は、AIS信号を発信した船舶をレーダによって補足・照合し、不正を検出するものである。

【0004】

下記特許文献２は、発信したAIS信号が反射に起因して重複して受信する信号を一本化するものである。

【0005】

下記特許文献３は、他の船舶になりすまして情報を発信する船舶について、発信する無線の信号特性で識別するものである。

【0006】

下記特許文献４は、収集した船舶情報に未取得項目がある場合、情報の要求信号を送信するものである。

【0007】

特許文献５では、船舶等のターゲットが停止状態、または、低速移動状態のときにCPA、TCPAのランダムな変動を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−１４１６５６号公報

【特許文献2】特開２０１０−１９０６２０号公報

【特許文献3】特開２０１１−２２６７９８号公報

【特許文献4】特開２０１２−８６６７０号公報

【特許文献5】特開２０１２−１５５３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来、AISは安全航行を目的としたものであり、約１５０ｋｍ四方の領域を対象としている。AIS信号に利用する電波の届く範囲が水平方向に約７０ｋｍであるが、近年、垂直方向には数百ｋｍ以上の上空の衛星軌道まで届くことを利用し、人工衛星を利用した地球全体の船舶航行の監視体制が整いつつある。AIS地上受信局と人工衛星の組み合わせによる情報収集を前提とすると、全世界の船舶などの移動体のAIS信号を時系列に集約し、航行履歴の管理等が可能となる。しかしながら、AIS履歴より航跡を抽出したときに、陸地や明らかに異常な遠隔地を経由するケース等が見受けられる。特定のAIS地上受信局を扱う場合は、その対象地域以外の位置情報を持つAIS信号を不正とみなすことで対応することができるが、全世界を対象地域とする人工衛星から受信したAIS信号の場合には、この方法では不正と判断することができない。

【0010】

本発明の目的は、人工衛星から受信したAIS信号を含むAIS集合データに対して不正なAIS信号を判定する技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明においては、人工衛星の軌道情報を利用して人工衛星のAIS信号を受信した時刻における人工衛星の位置情報を算出し、人工衛星の位置とAIS信号に含まれる位置との距離を算出し、距離が十分不正と判断できる距離より大きいとき、AIS信号を不正とみなすことを特徴とする。また、不正なものを補正しても良い。
本発明の一観点によれば、移動体からAIS受信衛星が収集し、受信日時と、移動体ＩＤと、移動体の緯度・経度情報と、AIS受信衛星の衛星ＩＤと、を有するAISデータを取得し、前記AISデータの前記衛星ＩＤと一致し、かつ、前記受信日時の日付部分が更新日と一致する２行軌道要素形式(TLE)を取得するデータ取得部と、取得した前記２行軌道要素形式を利用し、前記受信日時のAIS受信衛星の３次元位置を計算し、さらに、緯度経度座標系に投影した衛星位置（座標）pを計算する衛星位置計算部と、前記AISデータに基づく移動体の位置とAIS受信衛星との間の水平距離dを計算する２点間距離計算部と、前記水平距離dとAISの水平電波距離Dとを比較し、d>Dの場合に、不正データと判定する判定部と、を有することを特徴とする移動体位置情報の不正検出装置が提供される。

【0012】

受信時刻に対応する人工衛星の２行軌道要素形式より、受信時刻における人工衛星の緯度経度座標を計算し、同時刻に受信したAISデータが示す位置情報との距離が物理的に受信困難な距離である場合、AISデータが示す位置情報は妥当ではないと判断し、判定結果フラグを更新すると同時に、人工衛星の緯度経度座標を補正座標としてAISデータが示す位置情報の代替とすることで、移動体の位置の妥当性を検証することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、人工衛星の軌道情報を利用することで不正なAIS信号を判定できるため、集積したデータの信頼性を高めることができる。集積したデータの信頼性を高めることで、そのデータを利用した解析結果もより信頼性の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】AISにおける船舶位置、実際の船舶位置、衛星軌道と衛星位置の関係図である。

【図2A】図２Ａは、本実施の形態の位置検出システムの一構成例を示す機能ブロック図である。

【図2B】図２Ｂは、サーバに設けられる不正検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

【図3】本実施の形態におけるAISデータ構造例を示す図である。

【図4】本実施の形態における衛星軌道データ構造例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態による処理の流れを示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の実施の形態による移動体情報の不正検出技術について図面を参照しながら説明を行う。

【0016】

図１は、AISを発信する移動体の例である船舶とAISを受信する人工衛星との位置関係を示す図である。ある時刻におけるAIS受信衛星(101)は、AIS受信衛星軌道(102)上を通過する。ある時刻におけるAIS受信衛星軌道上の位置からAISを受信可能となる領域(103)を決定する。ここで、AIS受信可能領域の半径距離をDｋｍとする。ここで、実在する船舶(104)はAISを受信可能となる領域内にあり、AIS受信衛星(101)は船舶が発信するAISを受信する。受信したAISが示す船舶(105)の位置は、実在する船舶(104)の位置とは異なる場合がある。このような場合には、明らかに現実と異なるAISを判別し、補正する。

【0017】

図２Ａは、本実施の形態の位置検出システムの一構成例を示す機能ブロック図である。位置検出システムは、移動体(1)と、移動体(1)が送信したAISを受信する衛星(3)と、衛星(3)からの移動体の情報を受け取るサーバ(200)と、サーバ(200)からネットワーク経由で移動体の位置を受けるクライアント(5)と、を有している。図２Ｂは、サーバ(200)に設けられる不正検出装置の一構成例を示す機能ブロック図である。サーバ(200)が有する不正検出装置は、外部記憶装置(201)、データ受信部(202)、データ処理部(203)に大別される。外部記憶装置(201)は受信したAISと受信元となるAIS受信衛星(101)の２行軌道要素形式を保存する。データ受信部(202)は、受信した補正前のAISデータと日々更新されるTLEと呼ばれる２行軌道要素形式を外部記憶装置(201)に保存する。データ処理部(203)は、データ取得部(204)、衛星位置計算部(205)、２点間水平距離計算部(206)、判定部(207)、データ更新部(208)からなる。

【0018】

図３は、外部記憶装置(201)に格納するAISのデータ構造である。１行の１レコードは、一度に受信するAISを表し、人工衛星がAISを受信した受信日時(301)、AISの種類を表すメッセージID(302)、AISを発信した船舶を一意に示す船舶ID(303)、AISに含まれる船舶の経度(304)、AISに含まれる船舶の緯度(305)を有する。さらに、外部記憶装置(201)には、受信した衛星を一意に示す衛星ID(306)、検証フラグ(307)、更新フラグ(308が)が、AISからのデータに加えて付加される。衛星ID(306)について、衛星を一意に示す一例として、TLEに含まれるSatellite Numberが挙げられる。Satellite NumberはTLEの１行目の３〜７文字目までの数値で定義されている。このレコードは、受信日時、メッセージID、船舶IDの組み合わせについて一意である。衛星ID(306)は、図２Ｂの衛星ＩＤ付与部２０８ａにより付与されるようにしても良い。

【0019】

図４は、外部記憶装置(201)に格納されるAIS受信衛星(101)の２行軌道要素形式のデータ構造例を示す図である。２行軌道要素形式は、Two Line Element(TLE)と呼ばれており、北アメリカ航空宇宙防衛司令部(NORAD)が毎日（１日１回）更新して公開している。TLE は２行からなる衛星軌道を表現するパラメータの集合である。TLEを利用することで、特定時刻における衛星の３次元位置（緯度・経度・高度）と速度ベクトルを求めることができ、さらに３次元位置を地図で利用される緯度経度座標系へ投影することができる。データのレコードは、衛星ID(401)、更新日(402)、２行軌道要素形式(403)からなり、衛星IDと更新日の組み合わせに一意である。ここで、図３の受信日時に近い更新日のTLEを用いる。

【0020】

図５は、AISデータ１件についてのAISが示す船舶位置の検証と補正の処理の流れを示すフローチャートである。処理は、まず、ステップ(501)で、AISデータを取得し、ステップ(502)で、図３に示すAISデータから検証フラグ(307)が０であるデータ、すなわち、未検証のAISレコードを取得する。次に、AISレコードの衛星IDと一致し、かつ、受信日時の日付部分が更新日と一致する２行軌道要素形式(TLE)を取得する(ステップ503)。次に取得した２行軌道要素形式を利用し、受信日時の衛星の３次元位置を計算し、さらに、緯度経度座標系に投影した座標pを計算する(ステップ504)。TLEから衛星の特定日時における３次元位置を計算する方法は、SGP,SGP4,SDP4,SGP8,SDP8 等のいずれか一つを採用する。尚、投影した時点で衛星の高度は無視する。次に、AISが示す船舶の緯度経度座標とAIS受信時刻における衛星の座標pを計算し(ステップ505、AIS-衛星間の水平距離dを計算する)。緯度経度座標上の２点間の距離はヒュベニの公式より求める。次に距離dと閾値距離Dを比較する(ステップ506)。このとき閾値距離はAISの水平電波距離とされる７０ｋｍ程度（ＦＭ波の１６７−１６８ＭＨｚ帯の波長）が妥当である。距離dが閾値距離Dより大きい場合（Ｙｅｓ）、AISが示す船舶の位置は妥当ではないと判断し、より妥当と判断される図１の衛星位置pに更新すると同時に、更新フラグを１に更新し(ステップ507)、検証フラグを１に更新して(ステップ508)、処理を終了する。距離dが閾値距離D以下の場合（Ｎｏ）、検証フラグを１に更新して終了する。さらなるレコードがある場合には、ステップ501に戻り、処理を繰り返す。

【0021】

以上のように、検証フラグの付いていない全レコードに処理することで、妥当ではないAIS位置情報を衛星位置で補正することができる。従って不正な移動体位置を正しく補正することができる。

【0022】

次に、本発明の第２の実施の形態による移動体情報の処理技術について説明する。用途によっては、第１の実施の形態のように衛星位置pで補正することが妥当ではない場合がある。例えば、港湾内などで多くのデータが存在する場合には、不正なデータは補正しない。更新フラグを参照して補正データを利用しないことにより、不正でないデータのみから移動体の位置を得ることができるため、データ処理が簡単になるという利点がある。

【0023】

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

【0024】

また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明は、移動体位置の補正装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0026】

１０１…AIS受信衛星、１０２…AIS受信衛星軌道、１０３…AIS受信可能領域、１０４…実在する船舶、２０１…外部記憶装置、２０２…データ受信部、２０３…データ処理部、２０４…データ取得部、２０５…衛星位置計算部、２０６…２点間水平距離計算部、２０７…判定部、２０８…データ更新部、３０１…受信日時、３０２…メッセージID、３０３…船舶ID、３０４…経度、３０５…緯度、３０６…衛星ID、３０７…検証フラグ、３０８…更新フラグ、４０１…衛星ID、４０２…更新日、４０３…２行軌道要素形式、５０１…AISレコード取得、５０２…対応TLEレコード取得、５０３…AIS時刻の衛星位置計算、５０４…AIS-衛星間水平距離計算、５０５…判定処理、５０６…AIS位置更新処理。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】