特許 7511954 レーダー測位方法、測位レーダー及び測位システム

(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】

(24)【登録日】2024-06-28

(45)【発行日】2024-07-08

(54)【発明の名称】レーダー測位方法、測位レーダー及び測位システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20240701BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20240701BHJP

   G01S 13/06 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

G01S5/14

G01S7/03 212

G01S13/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023533281

(86)(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-13

(86)【国際出願番号】 CN2021102809

(87)【国際公開番号】W WO2022236936

(87)【国際公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-05-29

(31)【優先権主張番号】202110511801.4

(32)【優先日】2021-05-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】523201786

【氏名又は名称】雷遠信息技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＬＯＮＧＲＵＮ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＨＫ） ＬＩＭＩＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】ＮＯ ２４ ＷＯ ＨＯＰ ＳＨＥＫ ＴＳＵＥＮ， ＷＯ ＨＩＮＧ ＲＯＡＤ， ＦＡＮＬＩＮＧ， Ｎ．Ｔ．，ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ ＳＡＲ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】叶 雷

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０１６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８６７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１０３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００９１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００－Ｇ０１Ｓ ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００－Ｇ０１Ｓ １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダー測位方法であって、
複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各前記ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信することと、
前記反射データに基づいて、対象物体から各ビーコンまでの距離を特定することと、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することと、
前記レーダービーコン組合せが送信電波を受信できず、前記エコー信号を反射しなくなったことにより、前記対象物体から各ビーコンまでの算出した距離が急減した時点と、前記レーダービーコン組合せが送信電波を受信し始め、前記エコー信号を返したことにより、前記対象物体から各ビーコンまでの算出した距離が上昇した時点において、カウント情報を１回ずつカウントすることをさらに含み、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
予め記憶されている、複数のカウント情報と複数のレーダービーコン組合せの各ビーコンの位置情報とを対応付けて示すデータから、カウント後の現在のカウント情報と対応する前記レーダービーコン組合せの各ビーコンの位置情報を取得することと、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記反射データに基づいて、対象物体から各ビーコンまでの距離を特定することは、
レーダー信号の送信時間とエコー信号の受信時間とに基づいて、時間差を特定することと、
前記時間差に基づいて、前記対象物体からビーコンまでの距離を特定することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記レーダービーコン組合せは、第1のビーコンと、第2のビーコンと、第3のビーコンとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
現在のステップの対象物体の位置情報を特定することと、
現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定することと、
前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定することと、
前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定することと、
前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整することと、
前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

測位レーダーであって、
所定の方向に電波を送信するように構成される送信装置と、
複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各前記ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信するように構成される受信装置と、
前記反射データに基づいて、対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定するように構成される制御装置と、を含み、
前記制御装置は、前記レーダービーコン組合せが送信電波を受信できず、前記エコー信号を反射しなくなったことにより、前記対象物体から各ビーコンまでの算出した距離が急減した時点と、前記レーダービーコン組合せが送信電波を受信し始め、前記エコー信号を返したことにより、前記対象物体から各ビーコンまでの算出した距離が上昇した時点において、カウント情報を１回ずつカウントするように構成され、
前記制御装置は、複数のカウント情報と複数のレーダービーコン組合せの各ビーコンの位置情報とを対応付けて示すデータを予め記憶しており、
前記制御装置は、前記データから、カウント後の現在のカウント情報と対応する前記レーダービーコン組合せの各ビーコンの位置情報を取得し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定するように構成されることを特徴とする測位レーダー。

【請求項6】

前記制御装置は、レーダー信号の送信時間とエコー信号の受信時間とに基づいて、時間差を特定し、前記時間差に基づいて、前記対象物体からビーコンまでの距離を特定するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の測位レーダー。

【請求項7】

前記制御装置は、
現在のステップの対象物体の位置情報を特定し、
現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定し、
前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定し、
前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定し、
前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整し、
前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の測位レーダー。

【請求項8】

測位システムであって、
少なくとも1つのレーダービーコン組合せと、
請求項５～７のいずれか１項に記載の測位レーダーと、を含むことを特徴とする測位システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０２１年０５月１１日に出願された、出願番号２０２１１０５１１８０１．４、発明の名称「レーダー測位方法、測位レーダー及び測位システム」の中国特許出願に対して優先権を主張し、そのすべての内容は引用により本願に組み込まれている。

【0002】

本発明は測位分野に関し、具体的にはレーダー測位方法、測位レーダー及び測位システムに関する。

【背景技術】

【0003】

科学技術の発展に伴い、多くの場合、対象物体の正確な位置を特定する必要がある。従来技術は通常衛星測位技術によって実現されるが、単純に衛星測位に依存すると、一部の衛星信号が悪い場合や環境では衛星測位信号が遮られ、測位が困難になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この点に鑑みて、本発明の実施形態は、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができるレーダー測位方法、測位レーダー及び測位システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１の態様では、本発明の実施形態は、レーダー測位方法であって、
複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各前記ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信することと、
前記反射データに基づいて、対象物体から各ビーコンまでの距離を特定することと、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することと、を含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、前記方法は、
レーダービーコン組合せのカウント情報を特定することをさらに含み、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
前記カウント情報に基づいて予め記憶されているデータから各ビーコンの位置情報を取得することと、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することと、を含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、前記反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定することは、
レーダー信号の送信時間とエコー信号の受信時間とに基づいて、時間差を特定することと、
前記時間差に基づいて、前記対象物体からビーコンまでの距離を特定することと、を含む。

【0008】

いくつかの実施形態では、前記レーダービーコン組合せは、第１のビーコンと、第２のビーコンと、第３のビーコンとを含む。

【0009】

いくつかの実施形態では、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
現在のステップの対象物体の位置情報を特定することと、
現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定することと、
前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定することと、
前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定することと、
前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整することと、
前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定することと、を含む。

【0010】

第２の態様では、本発明の実施形態は、測位レーダーであって、
所定の方向に送信電波を送信する送信装置と、複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各前記ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信する受信装置と、を含むレーダー距離測定部と、
前記反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定するように構成された制御装置と、を含む。

【0011】

いくつかの実施形態では、前記制御装置は、レーダービーコン組合せのカウント情報を特定するようにさらに構成され、
前記制御装置は、前記カウント情報に基づいて予め記憶されているデータから各ビーコンの位置情報を取得し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定するように構成される。

【0012】

いくつかの実施形態では、前記制御装置は、レーダー信号の送信時間とエコー信号の受信時間とに基づいて、時間差を特定し、前記時間差に基づいて、前記対象物体からビーコンまでの距離を特定するように構成される。

【0013】

いくつかの実施形態では、前記制御装置は、
現在のステップの対象物体の位置情報を特定し、
現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定し、
前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定し、
前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定し、
前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整し、
前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定するように構成される。

【0014】

第３の態様では、本発明の実施形態は、測位システムであって、
少なくとも１つのレーダービーコン組合せと、
第２の態様に記載の測位レーダーと、を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明の実施形態に係る発明は、レーダービーコン組合せの反射データを受信することにより、反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。これにより、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

以下の図面を参照して本発明の実施形態を説明することにより、本発明の上述およびその他の目的、特徴および利点がより明確になる。

【図1】本発明の第１の実施形態に係るレーダー測位システムの概略図である。

【図2】本発明の実施形態に係る測位レーダーの構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る対象物体の位置情報を特定するフローチャートである。

【図4】本発明の第２の実施形態に係るレーダー測位システムの概略図である。

【図5】本発明の実施形態に係る予め記憶されているデータの概略図である。

【図6】本発明の実施形態に係る距離変化のグラフである。

【図7】本発明の実施形態に係る球形ビーコンの概略図である。

【図8】本発明の実施形態に係る球形ビーコンのレーダー信号伝送の概略図である。

【図9】本発明の実施形態に係るレーダー測位方法のフローチャートである。

【図10】本発明の実施形態に係る制御装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、実施形態に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。以下、本発明の詳細な説明では、特定の詳細な部分について詳しく説明する。本発明は、当業者にとってこれらの詳細な部分の説明がなくても完全に理解できる。本発明の本質を混同することを避けるために、公知の方法、プロセス、フロー、素子、回路は詳細に述べられていない。

【0018】

また、本明細書で提供される図面は、説明の目的のために提供され、必ずしも比例して描かれたものではないことを当業者は理解するであろう。

【0019】

なお、以下の説明において、「回路」とは、少なくとも１つの素子又はサブ回路が電気的接続又は電磁的接続により構成された導電回路を意味することを理解されたい。素子または回路が他の素子に「接続」されている場合、または素子／回路が２つのノード間に「接続」されている場合、それは他の素子に直接結合または接続されているか、または中間素子が存在していてもよく、素子間の接続は物理的、論理的、またはそれらの組合せであってもよい。逆に、素子が他の素子に「直接結合」または「直接接続」されている場合、両者は中間素子が存在しないことを意味する。

【0020】

文脈が明確に要求されない限り、明細書の「含む」、「備える」などの類似語は、排他的または貧挙的な意味ではなく、含む意味として解釈されるべきである。つまり、「含むがこれに限らない」という意味である。

【0021】

本発明の説明では、用語「第１」、「第２」などは、説明の目的にのみ使用され、相対的な重要性を指示するものまたは暗示するものとしては理解できないことを理解する必要がある。さらに、本発明の説明では、特に説明がない限り、「複数」の意味は２つまたは２つ以上である。

【0022】

図１は本発明の第１の実施形態に係るレーダー測位システムの概略図である。図１に示す実施形態では、測位システムは、レーダービーコン組合せ１と測位レーダー２とを含む。レーダービーコン組合せ１は、第１のレーダー１１と、第２のレーダー１２と、第３のレーダー１３との３つのビーコンを含む。測位レーダー２は対象物体の所定位置に取り付け、例えば、いくつかの施工シーンでは、掘削機を用いて穴を掘る必要がある場合や、掘削機のバケットを穴の中に突っ込んで作業する必要がある場合、作業者は通常掘削機の位置を直接特定することができず、掘削機のバケットの位置を特定するために測位レーダー２を掘削機のバケットに取り付けることができる。なお、下記対象物体の位置情報と測位レーダーの位置情報は同一の位置情報である。

【0023】

さらに、図２は本発明の実施形態に係る測位レーダーの構成図である。図２に示すように、本発明の実施形態に係る測位レーダーは、送信装置２１と、受信装置２２と、制御装置２３とを含む。

【0024】

本実施形態では、図１を参照して、送信装置２１は所定の方向に電波を送信するように構成され、図１に示す電波はＡ１、Ａ２、Ａ３を含む。実際の使用において、送信される電波Ａ１、Ａ２、Ａ３の起点は同一点であり、理解の便宜上、図１の電波Ａ１、Ａ２、Ａ３は同一起点ではないことを理解すべきである。

【0025】

本実施形態では、受信装置２２は、複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信するように構成される。

【0026】

図１を参照して、レーダービーコン組合せ１は、第１のビーコン１１と、第２のビーコン１２と、第３のビーコン１３との３つのビーコンを含む。第１のビーコン１１は、電波Ａ１を受信してエコー信号Ｂ１を生成する。第２のビーコン１２は、電波Ａ２を受信してエコー信号Ｂ２を生成する。第３のビーコン１３は、電波Ａ３を受信してエコー信号Ｂ３を生成する。受信装置２２は、エコー信号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を受信する。

【0027】

さらに、第１のビーコン１１、第２のビーコン１２および第３のビーコン１３の位置情報は既知であり、具体的には施工設置時に水準器によりビーコンの位置情報を特定することができる。ここで、位置情報は座標である。例えば、第１のビーコン１１の座標は（Ｘ_１、Ｙ_１、Ｚ_１）であり、第２のビーコン１２の座標は（Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２）であり、第３のビーコン１３の座標は（Ｘ_３、Ｙ_３、Ｚ_３）である。

【0028】

本実施形態では、制御装置２３は、前記反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定するように構成される。ここで、反射データは、各前記ビーコンが反射するエコー信号である。

【0029】

さらに、送信装置２１が電波を送信する場合、制御装置２３は、電波を送信する第１の時間を記録し、制御装置２３は、受信装置２２を介してエコー信号を受信した後、エコー信号を受信した第２の時間を取得し、第１の時間と第２の時間により測位レーダーからビーコンまでの距離を算出する。

【0030】

具体的には、第１のビーコン１１について、電波を送信する第１の時間をＴ_１１、エコー信号を受信する第２の時間をＴ_１２とすると、測位レーダーから第１のビーコンまでの距離Ｒ_１は、

【0031】

ただし、Ｖは電波の中継速度であり、通常は光速に近似される。Ｔ_１１は電波を送信する第１の時間であり、Ｔ_１２はエコー信号を受信した第２の時間である。

【0032】

同様の方法により、測位レーダーから第２のビーコンまでの距離Ｒ_２および測位レーダーから第３のビーコンまでの距離Ｒ_３を得ることができる。

【0033】

さらに、制御装置２３は、対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。具体的には、制御装置２３は、前記対象物体の位置情報を特定し、図３に示すように、以下のようなステップを含む。

【0034】

ステップＳ３１０で、現在のステップの対象物体の位置情報を特定する。

【0035】

本実施形態では、現在のステップが最初の実行ステップである場合、対象物体の位置情報に初期値を設定することができ、現在のステップが最初の実行ステップでない場合は、前回の実行ステップの位置情報と誤差補正値とに基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を特定することができる。具体的には、以下のステップＳ３５０で説明する。本発明の実施形態では、対象物体の位置情報は（Ｘ_Ｕ、Ｙ_Ｕ、Ｚ_Ｕ）であると記す。

【0036】

ステップＳ３２０で、現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定する。

【0037】

上述したように、第１のビーコン１１の座標は（Ｘ_１、Ｙ_１、Ｚ_１）であり、第２のビーコン１２の座標は（Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２）であり、第３のビーコン１３の座標は（Ｘ_３、Ｙ_３、Ｚ_３）であり、対象物体の位置情報は（Ｘ_Ｕ、Ｙ_Ｕ、Ｚ_Ｕ）であることが得られる。行列パラメータＭは次の通りである。

【0038】

【0039】

これにより、行列パラメータＭを得ることができる。

【0040】

ステップＳ３３０で、前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定する。

【0041】

上述したように、第１のビーコン１１の座標は（Ｘ_１、Ｙ_１、Ｚ_１）であり、第２のビーコン１２の座標は（Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２）であり、第３のビーコン１３の座標は（Ｘ_３、Ｙ_３、Ｚ_３）であり、対象物体の位置情報は（Ｘ_Ｕ、Ｙ_Ｕ、Ｚ_Ｕ）であり、同時に、対象物体から第１のビーコンまでの距離はＲ_１であり、対象物体から第２のビーコンまでの距離はＲ_２であり、対象物体から第３のビーコンまでの距離はＲ_３である。これにより、

【0042】

さらに、上記式を線形化すると、

【0043】

すなわち、

これにより、誤差補正値は、

【0044】

ただし、ＤＸ_Ｕは第１の補正値であり、ＤＹ_Ｕは第２の補正値であり、ＤＺ_Ｕは第３の補正値である。

【0045】

ステップＳ３４０で、前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定する。

【0046】

さらに、推定精度ＤＥ^２の計算式は、

これにより、推定精度を得ることができる。

【0047】

ステップＳ３５０で、推定精度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。

【0048】

本実施形態では、予め所定の閾値を設定しておき、前記推定精度と所定の閾値とを比較して、推定精度が所定の閾値以上であるか否かを判断する。

【0049】

前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、ステップＳ３１０に戻り、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整する。具体的には、調整の式は次のとおりである。

【0050】

ただし、Ｘ_Ｕ’、Ｙ_Ｕ’、Ｚ_Ｕ’は調整後の位置情報である。

【0051】

前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、ステップＳ３６０に進む。

【0052】

ステップＳ３６０で、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定する。

【0053】

前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定するように構成される。

【0054】

これにより、対象物体の位置情報を特定することができる。

【0055】

本発明の実施形態は、レーダービーコン組合せの反射データを受信することにより、反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。これにより、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができる。

【0056】

図４は本発明の第２の実施形態に係る測位システムの概略図である。図４に示す実施形態では、測位システムは、複数のレーダービーコン組合せと測位レーダー２とを含む。ここで、測位レーダー２は、乗り物に取り付けられている。レーダービーコン組合せ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、トンネル、駐車場などであってもよい建物に予め取り付けられている。測位レーダー２は、電波を送受信することができる。レーダービーコン組合せは、前記測位レーダー２が送信する電波を反射することができる。

【0057】

乗り物の走行中、測位レーダー２は乗り物とレーダービーコン組合せが相対的に運動するにつれて、測位レーダー２は所定の方向に絶えず無線電波を送信し、レーダービーコン組合せは無線電波を反射してエコー信号を形成し、測位レーダー２はエコー信号を受信する。測位レーダー２は、受信したエコー信号に基づいて、運動する乗り物を測位する。

【0058】

さらに、各レーダービーコン組合せは、３つのビーコンを含む。

【0059】

さらに、トンネル内に各レーダービーコン組合せを等間隔に配置し、各レーダービーコン組合せのカウントと各ビーコンの位置情報を予め記憶することができる。具体的には、図４中の４つのレーダービーコン組合せを例に説明すると、記憶されているデータは図５に示すように、図５において、（Ｘ_Ｊ、Ｉ、Ｙ_Ｊ、Ｉ、Ｚ_Ｊ、Ｉ）で、Ｊはカウントであり、Ｊ＝１、２、３、…、Ｎであり、Ｎは０より大きい正の整数であり、Ｉ＝１、２、３であり、それぞれレーダービーコン組合せにおける各ビーコンの番号を表す。

【0060】

本実施形態では、制御装置は、エコー信号に基づいて、カウント情報を特定することができる。具体的には、図４および図６を参照して説明すると、図６において、縦軸は制御装置が算出する距離Ｒを示し、Ｒは測位レーダーとレーダービーコン組合せのいずれかのビーコンとの間の距離であってもよいし、測位レーダーとレーダービーコン組合せの複数のビーコンとの間の距離の平均値であってもよいし、本発明の実施形態はこれに限定するものではなく、具体的には、本発明の実施形態に係る測位レーダーが各ビーコンまでの距離Ｒを特定する過程は上述した通りであり、ここではこれ以上説明しない。測位レーダー２は、測位レーダーが所定の区間にあるときにのみビーコンがエコー信号を反射できるように、所定の方向に送信電波を送信するため、Ｔ３時点でトンネルに入り始めたと仮定すると、各レーダービーコン組合せは送信電波を受信できず、エコー信号を反射しないため、算出された距離は０となる。乗り物の絶えずの移動に伴い、Ｔ４の時点で、レーダービーコン組合せ１Ａは送信電波を受信し始め、エコー信号を返し、このとき、測位レーダーとレーダービーコン組合せ１Ａとの距離は遠く、算出された距離はＲ_ＭＡＸである。乗り物の絶えずの移動に伴い、測位レーダーとレーダービーコン組合せ１Ａの距離は徐々に減少し、Ｔ５の時点ではＲ_ＭＩＮに減少した。同時に、この時点でレーダービーコン組合せ１Ａは電波を送信するカバー範囲にないため、距離はＲ_ＭＩＮから０に激減した。同様に、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０の時点では、レーダービーコン組合せ１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、それぞれ送信電波の受信を開始し、エコー信号を返す。Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１１の時点では、レーダービーコン組合せ１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、それぞれ電波の送信範囲外である。

【0061】

測位レーダーが算出した距離には一定の規則性変化があるため、算出した距離に基づいてカウントすることができる。例えば、距離が上昇するごとにカウントすることができ、すなわち、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０の時点にそれぞれ１回カウントすることができ、あるいは、トンネルに入った直後に１回目のカウントを行い、その後、距離が急減するごとに１回、つまりＴ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９の時点でそれぞれ１回カウントすることができる。カウント後、現在のカウントにより予め記憶されているデータからビーコンの位置情報を取得し、さらにビーコンの位置情報と算出された距離から測位レーダーの位置情報、すなわち対象物体の位置情報を特定する。

【0062】

いくつかの実施形態では、車両がトンネルを走行している間に、１つの位置で測位レーダーが１つのレーダービーコン組合せで返されたエコー信号を受信できるように、レーダーの送信方向、ビーコンの取り付け位置、ビーコンの取り付け方向を予め設定しておくことができる。

【0063】

本発明の実施形態は、レーダービーコン組合せの反射データを受信することにより、反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。これにより、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができる。

【0064】

さらに、本発明の実施形態で用いられるビーコンは、球形ビーコンである。具体的には、図７に示すビーコンは、球形レンズ１１１と反射装置１１２とを含む。

【0065】

ここで、図８は本発明の実施形態に係る球形レンズ及び反射装置の概略図である。本実施形態のレーダービーコンは、好ましくは球形レンズと同心の曲面を有する球形レンズと反射装置とを含む。

【0066】

具体的には、図８に示すように、実線円は球形レンズを示し、破線円は前記球形レンズの異なる方向の焦点によって形成される前記球形レンズと同心の曲面を示し、以下、曲面と略称する。前記球形レンズは、前記曲面と共通の球心Ｏを有する。さらに、前記曲面は前記球形レンズと同心であり、かつ半径は前記球形レンズの球面の半径よりも大きい。

【0067】

本実施形態では、球面の半径は図中Ｌのように、球形レンズの半径は図中Ｒのようになっている。

【0068】

さらに、球面の半径は、前記球形レンズの半径よりも大きい。

【0069】

さらに、前記球形レンズは、単媒体球形レンズである。なお、前記単媒体球形レンズとは、同一の材質で作製された球形レンズをいう。これにより、前記球形レンズの異なる方向の焦点を規則的な球面にすることができ、かつ前記球面と前記球形レンズは同じ円心を持つことができる。

【0070】

さらに、前記曲面は焦点によって形成された球面の一部である。

【0071】

さらに、異なる方向における２組の電磁波の伝送路を図に示す。ここで、第１組の電磁波はＷ１１とＷ１２であり、電磁波Ｗ１１と電磁波Ｗ１２は前記球形レンズに平行に入射し、球形レンズを経て屈折した後、焦点はＦ点である。第２組の電磁波はＷ２１とＷ２２であり、電磁波Ｗ２１と電磁波Ｗ２２は前記球形レンズに平行に入射し、球形レンズを経て屈折した後、焦点はＧ点である。
図から分かるように、任意の方向の電磁波が前記球形レンズを通過すると、最後の焦点は球面上に位置する。

【0072】

本実施形態では、球形レンズの材質はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、Ｐｏｌｙ ｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）である。ポリテトラフルオロエチレンは、モノマーとしてテトラフルオロエチレンを重合して得られる高分子ポリマーである。形状は白色ワックス状、半透明で、耐熱性、耐寒性に優れ、コストが低いなどの特徴があり、－１８０～２６０oＣで長期使用することができる。

【0073】

さらに、本発明の実施形態は、ポリテトラフルオロエチレンに基づいて作製された球形レンズの誘電率が２．０８である。

【0074】

さらに、前記曲面と球形レンズ表面との距離は０．４Ｒ－０．５Ｒである。前記距離は、前記曲面の半径Ｌと前記球形レンズの半径Ｒとの差である。

【0075】

具体的には、原理計算とシミュレーションにより、球形レンズの材質がポリテトラフルオロエチレンで誘電率が２．０８の場合、球面から球形レンズ表面までの距離Ｄが０．４Ｒの場合、レーダービーコンの効率が最も高い。距離Ｄが０．５Ｒの場合、最も平坦な口径位相が得られ、Ｄがさらに大きくなると、口径効率も方向図も悪くなる。したがって、本発明の実施形態に係る球形レンズにとって、Ｄが０．４Ｒ－０．５Ｒの間にある場合、レーダービーコンの効率は最も優れている。

【0076】

従来技術でよく使われている角反射器は３つの互いに垂直な平面鏡から構成されているため、形成された形状構造は角反射器の風に対する抵抗を大きくし、風力が大きい場合、角反射器に揺れなどの現象を発生させ、レーダー測定システムが測定できないか、測定結果の精度が不足している。一方、本実施形態における球形レンズは平滑で規則的な表面を有し、大きな起伏と鋭い角と溝がなく、風が球形レンズを迂回することができ、風に対する抵抗が小さく、風力の影響を受けにくく、測定誤差を招く。

【0077】

本実施形態では、反射装置２２は、前記球面上に設けられ、かつ前記反射面と前記球面の一部とが重なり合い、かつ前記球面と同じ曲率の反射面を有する。

【0078】

さらに、前記レーダービーコンは、前記反射装置と前記球形レンズとの相対位置を固定するために前記反射装置と前記球形レンズとの間に接続された少なくとも１つの固定具をさらに含む。

【0079】

本発明の実施形態に係るレーダービーコンは受動ビーコン（追加の電力供給を必要としない）であり、安価であり、インフラストラクチャに広く設置することができる。

【0080】

本発明の実施形態に係る発明は、少なくとも１つのレーダービーコン組合せを建築環境に予め設置することにより、レーダービーコン組合せに対して、レーダーが相対運動する。レーダーの距離測定精度は結晶振動精度と相関があるため、オプションとして、レーダーは屋外で北斗衛星測位システムを通じてタイムサービスすることができ、タイムサービス精度は２０ナノ秒にも達することができ、これにより、本発明の実施形態に係るレーダー測位精度は１ミリ以内に保持することができる。これに加えて、本発明の実施形態に係るレーダーは、軌道交通に限定されるものではなく、トンネルや地下シーンに広く使用することができる。

【0081】

従来技術の角反射レーダーの反射角は３０度未満であり、測位機能をリアルタイムに実現することは困難である。本発明の実施形態に係るレーダーとレーダービーコン組合せを組合わせて使用することにより、移動中の物体の衛星測位システムにおける高精度な測位情報を取得することができる。

【0082】

本発明の実施形態は、レーダービーコン組合せの反射データを受信することにより、反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。これにより、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができる。

【0083】

図９は本発明の実施形態に係るレーダー測位方法のフローチャートである。図９に示すように、本発明の実施形態に係るレーダー測位方法は、以下のステップを含む。

【0084】

ステップＳ９１０で、複数のビーコンを含むレーダービーコン組合せの各前記ビーコンが反射するエコー信号である反射データを受信する。

【0085】

ステップＳ９２０で、前記反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定する。

【0086】

ステップＳ９３０で、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。

【0087】

いくつかの実施形態では、前記方法は、
レーダービーコン組合せのカウント情報を特定することをさらに含み、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
前記カウント情報に基づいて予め記憶されているデータから各ビーコンの位置情報を取得することと、
前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することと、を含む。

【0088】

いくつかの実施形態では、前記反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定することは、
レーダー信号の送信時間とエコー信号の受信時間とに基づいて、時間差を特定することと、
前記時間差に基づいて、前記対象物体からビーコンまでの距離を特定することと、を含む。

【0089】

いくつかの実施形態では、前記レーダービーコン組合せは、第１のビーコンと、第２のビーコンと、第３のビーコンとを含む。

【0090】

いくつかの実施形態では、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定することは、
現在のステップの対象物体の位置情報を特定することと、
現在のステップの対象物体の位置情報と各ビーコンの位置情報とに基づいて、行列パラメータを特定することと、
前記行列パラメータと、対象物体から各ビーコンまでの距離とに基づいて、誤差補正値を特定することと、
前記誤差補正値に基づいて、推定精度を特定することと、
前記推定精度が所定の閾値以上であることに応答して、前記誤差補正値に基づいて、現在のステップの対象物体の位置情報を調整することと、
前記推定精度が所定の閾値未満であることに応答して、現在のステップの対象物体の位置情報を前記対象物体の位置情報として特定することと、を含む。

【0091】

本発明の実施形態は、レーダービーコン組合せの反射データを受信することにより、反射データに基づいて、前記対象物体から各ビーコンまでの距離を特定し、前記対象物体から各ビーコンまでの距離と、予め記憶されている各ビーコンの位置情報とに基づいて、前記対象物体の位置情報を特定する。これにより、対象物体の衛星測位信号が弱い場合や衛星測位信号がない場合に正確な位置情報を提供することができる。

【0092】

図１０は本発明の実施形態に係る制御装置の概略図である。図１０に示す制御装置は、プロセッサ１０１とメモリ１０２とを少なくとも含む汎用ハードウェア構成を含む。プロセッサ１０１とメモリ１０２は、バス１０３を介して接続されている。メモリ１０２は、プロセッサ１０１が実行可能な命令またはプログラムを記憶するように構成されている。プロセッサ１０１は、独立したマイクロプロセッサであってもよいし、１つまたは複数のマイクロプロセッサのセットであってもよい。これにより、プロセッサ１０１は、メモリ１０２に格納された命令を実行することにより、上述した本発明の実施形態に係る方法フローを実行してデータの処理及び他の装置の制御を実現する。バス１０３は、上記複数のコンポーネントを接続するとともに、上記コンポーネントを表示コントローラ１０４と表示装置、および入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１０５に接続する。入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１０５は、マウス、キーボード、モデム、ネットワークインターフェース、タッチ入力デバイス、体感入力デバイス、プリンタ、および本技術分野で周知の他のデバイスであってもよい。典型的には、入出力デバイス１０５は、入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ１０６を介してシステムに接続されている。

【0093】

当業者であれば、本発明の実施形態は、方法、装置（デバイス）、またはコンピュータプログラム製品として提供することができることを理解するであろう。したがって、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態、またはソフトウェアおよびハードウェアを組合せた実施形態を採用することができる。また、本発明は、コンピュータ利用可能なプログラムコードを含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学メモリなどを含むがこれらに限らない）の１つまたは複数に実装されるコンピュータプログラム製品を採用することができる。

【0094】

本発明は、本願の実施形態に係る方法、装置（デバイス）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートを参照して説明される。フローチャートの各フローは、コンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解されるべきである。

【0095】

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方法で動作させることができるコンピュータ読み取り可能なメモリに格納することができ、それにより、コンピュータ読み取り可能なメモリに格納された命令は、フローチャートの１つまたは複数のフローで指定された機能を実装する命令装置を含む製造品を生成する。

【0096】

これらのコンピュータプログラム命令を汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込みプロセッサ、または他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供して１つの機器を生成し、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャートの１つのフローまたは複数のフローで指定された機能を実現するための手段を生成するようにすることもできる。

【0097】

本発明の別の実施形態は、コンピュータが上記の方法の一部または全部を実行するための実施形態を記憶するためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶するための不揮発性読み取り可能な記憶媒体に関する。

【0098】

すなわち、当業者は、上述の実施形態を実現する方法のすべてまたは一部のステップは、１つの装置（シングルチップ、チップなどであってもよい）またはプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が本願の各実施形態に記載された方法のすべてまたは一部のステップを実行するためのいくつかの命令を含む読み取り可能な記憶媒体に格納されたプログラムによって関連するハードウェアを指定することによって実行することができることを理解することができる。前述の読み取り可能な記憶媒体は、Ｕディスク、リムーバブルハードディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、または光ディスクなど、プログラムコードを記憶することができる様々な媒体を含む。

【0099】

以上説明した本発明の好適な実施例のみであって、本発明を限定するものではなく、当業者にとって、本発明は種々の変更や変化が可能である。本発明の精神と原理の内に行ったいかなる修正、均等置換、改善などは、本発明の保護範囲に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】