GPSは通常1-3mの誤差、建物や山などでは10-50mもの誤差が発生することもある
高精度地図と自車との位置を照らして、その位置の差を地図上の座標にマップする
自車座標は常にPlusの値をとる(Xが前、Yが左)
位置を知るには、少なくとも3点のランドマークとそれらへの自車からの距離を知る必要がある。(Triangulation, 三角測量)
1箇所ではあるランドマークの周囲が全て候補に、2箇所では交差する2点が候補になってしまうため。
ただし、これは2Dの話で3Dの場合はさらにもう一つないと高度で外してしまうかもしれない。
GPSはアメリカの作ったもの。この種のシステムのことをGlobal Navigation Satellite System(GNSS)という。(GPSはGNSSの中で最も使われているシステム)
GPSは3つの要素からなる。サテライト、コントロールステーション、GPSレシーバー。
距離は光の速さxレシーバーまでの時間となる、が、光の速さは3x10^8なので、少しの誤差で大きく値がずれてしまう。そのためすべてのサテライトはかなり正確な原子時計を持っている。
また、この誤差を減らすためにReal Time Kinematic(RTK) positioningを使用する。
これは、地上の基地局がGPSの電波を受け取り自身の位置を測定、そしてGround Truthと呼ばれる当該基地局が既に知っている自身の位置との差異を求め、ここで求めた差異の分を他のレシーバーに伝えることで、他のレシーバーの誤差を修正する役割を持つ。
これにより比較的正確な位置(10cm未満程度)を測定することはできるようになったが、それでも、障害物がある場所や郊外では不正確になる問題、そして位置の更新頻度が低い(10Hz / 10 times per sec)
Inertial Navigation。現在地がわかって、速度(加速度)がわかって、その上で道が直線だったら時間tの後に位置している場所もわかるという話。
ではどれくらいの加速度かをどのように測るか。
一つは例えばジャイロスコープで測定する。
AccelerometerとGyroscopeはInertial Measurement Unit(IMU)のメインコンポーネント 。
IMUは頻繁に更新される。(1,000Hz)
IMUの弱いところはMotion Error。長い時間走っているとこのエラーがどんどんと大きくなってしまう。
そこでGPSと組み合わせて使用することにより、IMUでリアルタイムに位置を、GPSでモーションエラーを現在地の修正により補填をできる。
しかしこれでもまだ全ての問題は解決できていない。山間などで長い間GPSがアップデートされないとLocalizationとしてはエラーを含みうる状態になってしまう。