(57)【要約】      （修正有）【課題】精密単独測位において測位誤差の収束時間を短縮することができる移動体測位システムを提供する。【解決手段】複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて移動体の位置座標を算出する車上装置と、位置座標を算出するための補正用データを車上装置に送信する地上管理装置と、を備えている。車上装置は、各測位衛星又は地上管理装置から測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行う第１処理シーケンスと、測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の位置座標を地上管理装置に送信すると共に、地上管理装置から補正用データを取得して精密単独測位演算を行う第２処理シーケンスとを実行する。車上装置は、第１処理シーケンスと第２処理シーケンスで算出された各位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。【選択図】図１８
2020012800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、
複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、
前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置と、を備え、
前記車上装置は、
前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、
前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第２処理シーケンスとを実行し、
前記第２処理シーケンスにおいて、
前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
移動体測位システム。
【請求項２】
測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、
複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、
前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置とを備え、
前記車上装置は、
前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、
前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標とを前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理シーケンスとを実行し、
前記第２処理シーケンスにおいて、
前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離、前記搬送波、及び前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて算出された当該移動体の概略位置座標を前記地上管理装置に送信し、
前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離、前記搬送波、及び前記概略位置座標とに基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、
前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
移動体測位システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の移動体測位システムであって、
前記地上管理装置は、他の前記移動体から受信した当該移動体の位置座標を格納しており、当該位置座標が経時的に安定していると判定した場合、当該他の移動体が使用している補正用データを精密単独測位演算に使用する、移動体測位システム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の移動体測位システムであって、
前記補正用データは、前記測位衛星の軌道誤差を補正するための衛星軌道誤差補正データと、前記搬送波に対して、前記測位信号が対流圏を通過することによる誤差を補正するための対流圏誤差補正データと、前記測位信号が電離層を通過することによる誤差を補正するための電離層誤差補正データとを含んでいる、移動体測位システム。
【請求項５】
測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位方法であって、プロセッサとメモリとを有するコンピュータが、
複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する処理と、
前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する処理と、
前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理と、
前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第２処理とを実行し、
前記第２処理において、
前記車上装置は、前記第１処理と前記第２処理で算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
移動体測位方法。
【請求項６】
測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位方法であって、プロセッサとメモリとを有するコンピュータが、
複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する処理と、
前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する処理と、
前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理と、
前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離、搬送波、及び当該移動体の位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理とを実行し、
前記第２処理において、
前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離、前記搬送波、及び前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて算出された当該移動体の概略位置座標を前記地上管理装置に送信し、
前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離、前記搬送波、及び前記概略位置座標に基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、
前記車上装置は、前記第１処理と前記第２処理で算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
移動体測位方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の移動体測位方法であって、
他の前記移動体から受信した当該移動体の位置座標を格納し、当該位置座標が経時的に安定していると判定した場合、当該他の移動体が使用している前記補正用データを精密単独測位演算に使用する、移動体測位方法。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の移動体測位方法であって、
前記補正用データは、前記測位衛星の軌道誤差を補正するための衛星軌道誤差補正データと、前記搬送波に対して、前記測位信号が対流圏を通過することによる誤差を補正するための対流圏誤差補正データと、前記測位信号が電離層を通過することによる誤差を補正するための電離層誤差補正データとを含んでいる、移動体測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体測位システム及び移動体測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、汎地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System; GNSS）を用いて高精度に測位を行うことができる、さまざまな測位方法が開発されている。その代表的な測位方法として精密単独測位（Precise Point Positioning; PPP）が知られており、この精密単独測位を利用した測位装置の例として、特許文献１に、複数の測位衛星から送信される測位用信号を用いて得られる前記複数の測位衛星のそれぞれと受信機との距離から該受信機の位置を測位する単独測位装置において、前記測位用信号に含まれる航法メッセージ又はオフライン処理によりあらかじめ推定された値から前記測位衛星の軌道情報及び衛星時計誤差を観測する衛星情報検出手段と、電離層遅延量情報を取得する電離層遅延情報取得手段と、対流圏遅延量情報を取得する対流圏遅延情報取得手段と、受信機位置を過去の受信機位置推定結果及び前記測位衛星の軌道情報を用いて線形近似化し、未知数である線形近似された受信機位置、整数値バイアス、受信機時計誤差、衛星時計誤差、電離層遅延量、及び対流圏遅延量を説明変数とし、観測値であるキャリア位相、コード擬似距離、衛星時計誤差、電離層遅延量情報、及び対流圏遅延量情報を目的変数とする回帰方程式を構成し、該回帰方程式にパラメータ推定アルゴリズムを適用することで、少なくとも受信機位置を推定演算する測位演算手段と、を備えたことを特徴とする単独測位装置が記載されている。
【０００３】
また、精密単独測位を利用した高精度な測位端末の例として、特許文献２に、ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数の人工衛星から複数の航法信号を受信すると共に、精密歴と補正情報を出力する情報源から精密歴と補正情報を取得し、複数の航法信号に基づく測位の精度を向上させる際に、継続観測により誤差要因の各値を収束させる処理過程で、航法信号に基づかない既知パラメータから推定された自端末位置の値を記憶領域から取得して、該推定した各値を継続観測の初期値及び／又は追加する一つの値として使用した後に、少なくともアンビギュイティに関する誤差成分をキャンセルしつつ自端末位置を算定処理する衛星測位システムの測位端末が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１４６８７７号公報
【特許文献２】特許第５７９４６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、精密単独測位は、主に、測量や建築などの分野で利用されてきた。それに加えて、近年は、防災や減災、環境保全などといった、他の分野における利用が急速に進展しつつある。そうした新たな用途の一つとして、自動車や農業機械、建設機械などの移動体の自律走行制御が挙げられる。
【０００６】
移動体の自律走行制御には、センチメートル級の高精度な測位データが常時欠かせないとされる。一方、精密単独測位においては、受信機や測位衛星に搭載されている時計の精度、測位衛星の軌道のずれ、電離層や対流圏を通過する際の搬送波の遅延などに起因する測位誤差を事後的に収束させることによって、高精度な測位データを生成している。したがって、移動体の自律走行制御に精密単独測位を用いる場合、即時性、すなわち短時間で
測位誤差を収束させることができる性能が求められる。この点、特許文献２に記載の測位端末は即時性が高められているが、端末の起動直後や、トンネルなどの遮蔽物によって衛星通信が遮断されている状況においては、搬送波位相とよばれる測位衛星と移動体との距離の近似値を補正することができず、短時間で測位誤差を収束させることが難しい。上述の場合にも短時間で測位誤差を収束させることができれば、移動体の自律走行制御に精密単独測位を用いることが可能となる。
そこで本発明は、精密単独測位において短時間で測位誤差を収束させることができる移動体測位システム及び移動体測位方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、測位衛星からの測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置とを備え、前記車上装置は、前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算により前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算により前記位置座標を算出する第２処理シーケンスとを実行し、前記第２処理シーケンスにおいて、前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。
【０００８】
また、本発明の他の一態様は、測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置と、を備え、前記車上装置は、前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密な軌道を示すデータを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離及び搬送波と、当該移動体の前記位置座標とを前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理シーケンスとを実行し、前記第２処理シーケンスにおいて、前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離及び前記搬送波と、前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて概算された当該移動体の位置座標とを前記地上管理装置に送信し、前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離及び前記搬送波と、前記概算された当該移動体の位置座標とに基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、精密単独測位において短時間で測位誤差を収束させることができる移動体測位システム及び移動体測位方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】移動体測位システム１のハードウェア構成例を示す図である。
【図２】車上装置１０２を構成する分波装置２２０の機能ブロックを例示する図である。
【図３】車上装置１０２を構成するＧＮＳＳ受信装置２４０の機能ブロックを例示する図である。
【図４】車上装置１０２を構成する車両制御装置２６０の機能ブロックを例示する図である。
【図５】地上サーバ１０４を構成する補強データ配信サーバ４２０の機能ブロックを例示する図である。
【図６】地上サーバ１０４を構成するアシストデータ配信サーバ４４０の機能ブロックを例示する図である。
【図７】地上サーバ１０４を構成する管理サーバ４７０の機能ブロックを例示する図である。
【図８】第１位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。
【図９】観測データのデータ構成例を模式的に示す図である。
【図１０】観測データ生成処理を例示する図である。
【図１１】観測データ選択処理を例示する図である。
【図１２】アシストデータのデータ構成例を模式的に示す図である
【図１３】アシストデータ生成処理の一例を示す図である。
【図１４】第１位置データ生成処理の一例を示す図である。
【図１５】第２位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。
【図１６】第２位置データ生成処理の一例を示す図である。
【図１７】車両側の時計誤差を推定する方法を模式的に示す図である。
【図１８】位置データ選択処理の一例を示す図である。
【図１９】第２位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。
【図２０】第２位置データ生成処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ以下で説明する。なお、説明に用いた以下の図面においては、同一又は類似の部分に同一の符号を付すことによって、重複する説明を省略することがある。また、図面によっては、説明の際に不要な符号を省略することがある。
【００１２】
本実施形態においては、移動体測位システムを利用して自律的な走行制御が行われる移動体を、周知の自律走行車（以下、単に「車両」とよぶ）として説明する。しかし、本発明における移動体の用途及び機能はこれに限定されず、制動、変速、操舵などの操作を物理的に実行するアクチュエータに対して、センサやアンテナから受信した測位データに基づいて適切な動作を指示する制御装置を有していれば、たとえば農業機械であってもよいし、建設機械であってもよい。
【００１３】
−−−実施例１−−−
＜移動体測位システムによる測位の概要＞
はじめに、移動体測位システムによる測位の概要について説明する。移動体測位システムは、既述の精密単独測位とよばれる衛星測位技術を利用して、所定の三次元直交座標系（以下、「測地座標系」とよぶ）における車両の位置座標を示すデータ（以下、「位置データ」とよぶ）を生成する。
【００１４】
位置データは、４機以上の測位衛星と車両との間の搬送波位相をそれぞれ求め、それらの交点を計算することによって、生成することができる。搬送波位相は、測位衛星が測位信号を発信する際の搬送波の位相を観測することによって求められる。
【００１５】
上記の搬送波位相は、各測位衛星の軌道、受信装置や測位衛星に使用されている時計の精度、電離層や対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延、搬送波の位相に含まれるバイアスなどに起因する誤差を含んでいる。このため、移動体測位システムでは、これらの誤差を補正することによって、搬送波位相を精緻化している。以下、誤差を補正するためのこれらの値の総称値を、補正値とよぶ。
【００１６】
移動体測位システムでは、まず、（１）４機以上の測位衛星との間の擬似距離をそれぞれ計算し、それらを半径とする球面の交点を求めておよその位置を示すデータ（以下、「仮位置データ」とよぶ）を生成する。そして、（２）仮位置データから搬送波位相を修正する補正値をそれぞれ計算し、（３）これらの補正値を用いて搬送波測位を行うことによって、測位誤差を収束させて、位置データを生成する。以下、上記の（１）（２）（３）の処理を合わせて、精密単独測位演算とよぶ。なお、以下では説明の簡単のため、上記（１）のうち、擬似距離に基づいて仮位置データを生成する演算処理に関する説明を省略する。
【００１７】
移動体測位システムは、ＩＴＲＦ２００８（International Terrestrial Reference Frame 2008）を測地座標系とするＪＧＳ２０１１（Japan satellite navigation Geodetic System 2011）に準拠して精密単独測位を行う。しかし、移動体測位システムが準拠する
測地系は、たとえばＷＧＳ８４（World Geodetic System 1984）やＰＥ９０．１１（Parameters of the Earth 1990）などの他の測地系であってもよい。
移動体測位システムは、下記の演算装置を用いて精密単独測位演算を行い、測位対象の車両の位置データを生成する。
【００１８】
＜移動体測位システム１について＞
まず、移動体測位システム１の物理的な構成について説明する。図１に、移動体測位システム１のハードウェア構成の一例を模式的に示した。図１に示したように、移動体測位システム１においては地上に設置された複数の汎用サーバからなるサーバ装置（以下、「地上サーバ１０４」とも言う）に対して、複数の車両の車上装置１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・１０２ｎ（以下、まとめて言うときや特に区別しないときには「車上装置１０２」と総称する）がインターネット１０８を介して接続される。本実施形態における車上装置１０２は、車載用の汎用コンピュータを想定している。車上装置１０２は、ラップトップＰＣなどの汎用コンピュータであってもよいし、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器を含む構成であってもよい。車上装置１０２とインターネット等の通信ネットワーク１０８と無線で接続される。また、地上サーバ１０４とインターネット１０８とは周知の通信用機器（以下、「通信装置１０６」とも言う）を介して有線で接続されるが、無線で接続されてもよい。移動体測位システム１を利用する各車両には、それぞれを一意に識別するためのＩＤである利用者ＩＤがあらかじめ付与されている。地上サーバ１０４は、各車両の車上装置１０２に測位データ又は測位データを補正する補正データを提供する。
【００１９】
一方、モニタ局１１４は、測位衛星１００からの測位信号を受信可能な地域に設けられ、各測位衛星１００の精密な軌道や時刻を推定するために、測位信号を受信して収集すると共に、信号品質の検証を行う地上設備である。各測位衛星１００の軌道データ等の情報は、通信ネットワーク１０８を介して前記地上サーバ１０４に送信される。
【００２０】
次に、移動体測位システム１の機能的な構成について説明する。図２〜４に、車上装置１０２の機能ブロックの一例を示した。また、図５〜７に、地上サーバ１０４の機能ブロックの一例を示した。図２〜７に示したように、移動体測位システム１は、主に分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０、及び車両制御装置２６０から構成される車上装置１０２と、主に補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０、及び管理サ
ーバ４７０から構成される地上サーバ１０４とを含む。車上装置１０２及び地上サーバ１０４の各構成要素は、前記の図１に例示するように、ＣＰＵ（Central processing unit
）及び各種コプロセッサなどの演算器１０、メモリ２０、データの入出力を行うための入出力装置３０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、半導体ドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ４０、それらを連結する有線又は無線の通信線を含むハードウェアと、ストレージ４０に格納され、演算器１０に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
【００２１】
車上装置１０２は、ラップトップＰＣなどの汎用コンピュータと、これにインストールされたウェブブラウザを含む構成であってもよいし、地上サーバ１０４は、ウェブサーバを含む構成であってもよい。また周知のカーナビゲーションシステムと一体的に設けるようにしてもよい。
＜車上装置１０２の構成例＞
車上装置１０２は、分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０を含む。
（分波装置２２０）
図２に示したように、分波装置２２０は、通信部２２２、データ処理部２２４及びデータ格納部２３６を含む。
【００２２】
通信部２２２は、車上装置１０２の内部配線を介してＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０との通信処理を担当する。データ格納部２３６は各種データを格納する。データ処理部２２４は、ＧＮＳＳアンテナ１１２を介して測位衛星１００から取得した測位信号及びデータ格納部２３６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。ＧＮＳＳアンテナ１１２は、測位衛星１００から測位信号を受信するための衛星通信用のアンテナ装置である。
【００２３】
データ処理部２２４は、アナログ信号→デジタル信号変換部２２６、コード相関部２２８、航法メッセージ復調部２３０、擬似距離演算部２３２及び観測データ送信部２３４を含む。
【００２４】
アナログ信号→デジタル信号変換部２２６は、アナログ信号である測位信号をデジタル信号に変換する。なお、以下では、アナログ信号である測位信号をアナログ測位信号とよび、デジタル信号に変換された測位信号をデジタル測位信号とよぶ。コード相関部２２８は、デジタル測位信号に含まれる擬似ランダムノイズ（Pseudorandom noise; PRN）コー
ドと、レプリカコードデータ格納部２３８に格納されている上記擬似ランダムノイズコードのレプリカとの相関演算を行う。これにより、当該アナログ測位信号を発信した測位衛星１００が特定される。航法メッセージ復調部２３０は、測位衛星１００から受信する航法メッセージを復調する。航法メッセージは、測位衛星１００の軌道情報に関するデータが擬似ランダムノイズコードで位相変調されてなる。擬似距離演算部２３２は、測位衛星１００と自車との間の擬似距離を計算する。観測データ送信部２３４は、擬似距離を示すデータなどが測位信号の搬送波に加えられてなる観測データを、通信部２２２を介して車両制御装置２６０に送信する。観測データの詳細は、図９〜１１に関連して後述する。データ処理部２２４は、通信部２２２及びデータ格納部２３６のインタフェースとしても機能する。
【００２５】
データ格納部２３６は、レプリカコードデータ格納部２３８を含む。レプリカコードデータ格納部２３８は、擬似ランダムノイズコードのレプリカコードデータを格納する。レ
プリカコードデータは、車上装置１０２が利用する測位衛星から送信される航法メッセージ（擬似ランダムノイズコード）のレプリカであり、コード相関部２２８での相関演算により受信している航法メッセージの発信元である測位衛星からの受信時間を特定するために利用される。
（ＧＮＳＳ受信装置２４０）
図３に示したように、ＧＮＳＳ受信装置２４０は、通信部２４２、データ処理部２４４及びデータ格納部２５４を含む。
【００２６】
通信部２４２は、車上装置１０２の内部配線を介して分波装置２２０及び車両制御装置２６０との通信処理を担当する。データ格納部２５４は各種データを格納する。データ処理部２４４は、通信部２４２により取得されたデータ及びデータ格納部２５４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２４４は、通信部２４２及びデータ格納部２５４のインタフェースとしても機能する。
データ処理部２４４は、測位信号受信部２４６、アシストデータ受信部２４８、精密単独測位演算部２５０及び精密単独測位演算結果送信部２５２を含む。
【００２７】
測位信号受信部２４６は、通信部２４２を介して分波装置２２０からアナログ測位信号を受信してデジタル信号に変換する。アシストデータ受信部２４８は、通信部２４２を介して後述するアシストデータ配信サーバ４４０からアシストデータとよばれる搬送波位相の補正に用いられる補正用データを受信する。精密単独測位演算部２５０は、精密単独測位演算を行い、位置座標を示す位置データを生成する。精密単独測位演算部２５０が生成する位置データを、第１位置データとよぶ。精密単独測位演算結果送信部２５２は、通信部２４２を介して第１位置データを車両制御装置２６０に送信する。
【００２８】
データ格納部２５４は、測位信号データ格納部２５６、レプリカコードデータ格納部２５７、アシストデータ格納部２５８及び精密単独測位演算結果データ格納部２５９を含む。
【００２９】
測位信号データ格納部２５６は、デジタル測位信号をデータとして格納する。レプリカコードデータ格納部２５７は、擬似ランダムノイズコードのレプリカコードデータを格納する。アシストデータ格納部２５８は、アシストデータ配信サーバ４４０から受信したアシストデータを格納する。精密単独測位演算結果データ格納部２５９は、精密単独測位演算部２５０が生成した第１位置データを格納する。
（車両制御装置２６０）
図４に示したように、車両制御装置２６０は、通信部２６２、データ処理部２６４及びデータ格納部２７８を含む。
【００３０】
通信部２６２は、車上装置１０２の内部配線を介して分波装置２２０及びＧＮＳＳ受信装置２４０との通信処理を担当する。データ格納部２７８は各種データを格納する。データ処理部２６４は、通信部２６２により取得されたデータ及びデータ格納部２７８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２６４は、通信部２６２及びデータ格納部２７８のインタフェースとしても機能する。
【００３１】
データ処理部２６４は、観測データ送信部２６６、外部での精密単独測位演算結果受信部２６８、精密単独測位演算部２７０、収束判定・測位選択部２７２、測位統合部２７４及び走行軌道生成・車両制御部２７６を含む。
【００３２】
観測データ送信部２６６は、通信部２６２を介して観測データをアシストデータ配信サーバ４４０に送信する。外部での精密単独測位演算結果受信部２６８は、通信部２６２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０又はアシストデータ配信サーバ４４０で行われた精密単独
測位演算の演算結果を示すデータを受信する。精密単独測位演算部２７０は、精密単独測位演算を行い、位置データを生成する。精密単独測位演算部２７０が生成する位置データを、第２位置データとよぶ。収束判定・測位選択部２７２は、通信部２６２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０の精密単独測位演算結果送信部２５２から受信した第１位置データと、精密単独測位演算部２７０が生成した第２位置データとのうち、いずれか一方を選択して自車の位置データとする。測位統合部２７４は、収束判定・測位選択部２７２から受信した位置データと、車体に設置されている各種センサから取得した測位データとを統合することによって、統合測位データを生成する。走行軌道生成・車両制御部２７６は、測位統合部２７４から受信した統合測位データに基づいて走行軌道データを生成し、車両の走行を制御する。
【００３３】
データ格納部２７８は、測位用補完データ格納部２８０及び車両制御用地図データ格納部２８２を含む。測位用補完データ格納部２８０は、測位用補完データ、すなわち通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０の精密単独測位演算結果配信部４５４から受信した補正値を示すデータを格納する。車両制御用地図データ格納部２８２は、車両の走行制御に使用する高精度地図データを格納する。
【００３４】
なお、上記においては、車上装置１０２の各機能が、分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０という相互に接続された３台の装置によって実現されているとして説明したが、これらの各機能は１台の装置によって一体的に実現されていてもよい。
＜地上サーバ１０４＞
地上サーバ１０４は、補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０を含む。
【００３５】
（補強データ配信サーバ４２０）
図５に示したように、補強データ配信サーバ４２０は、通信部４２２、データ処理部４２４及びデータ格納部４３２を含む。
通信部４２２は、地上サーバ１０４の内部配線を介してアシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０との通信処理を担当する。データ格納部４３２は各種データを格納する。データ処理部４２４は、通信部４２２により取得されたデータ及びデータ格納部４３２に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４２４は、通信部４２２及びデータ格納部４３２のインタフェースとしても機能する。
データ処理部４２４は、精密軌道・クロック推定部４２６、補強データ生成部４２８及び補強データ配信部４３０を含む。
【００３６】
精密軌道・クロック推定部４２６は、モニタ局１１４が生成した観測データを受信して、搬送波位相に含まれる誤差のうち、測位衛星１００の時計の精度、測位衛星１００の軌道のずれ、搬送波の位相に含まれるバイアスに起因する誤差を推定する。補強データ生成部４２８は、精密軌道・クロック推定部４２６の推定結果に基づいて、補強データとよばれるデータを生成する。補強データは、搬送波位相に含まれる誤差のうち、測位衛星１００の時計の精度、測位衛星１００の軌道のずれ、搬送波の位相に含まれるバイアスに起因する誤差を補正するための値を示すデータである。補強データ配信部４３０は、通信部４２２を介して補強データをアシストデータ配信サーバ４４０に配信する。
【００３７】
データ格納部４３２は、モニタ局の観測データ格納部４３４を含む。モニタ局の観測データ格納部４３４は、モニタ局１１４から取得した観測データを格納する。モニタ局１１４から取得する観測データは、測位衛星１００とモニタ局１１４との間の擬似距離や搬送波、信号強度などからなる。
（アシストデータ配信サーバ４４０）
【００３８】
図６に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０は、通信部４４２、データ処理部４４４及びデータ格納部４５８を含む。アシストデータ配信サーバ４４０は、各車両の車両制御装置２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ・・・２６０ｎ（以下、必要に応じて「車両制御装置２６０」と総称する）及びモニタ局１１４と通信するための通信装置１０６と接続されており、インターネット１０８を介してこれらの装置と各種データの送受信を行う。
【００３９】
通信部４４２は、地上サーバ１０４の内部配線を介して補強データ配信サーバ４２０及び管理サーバ４７０との通信処理を担当する。データ格納部４５８は各種データを格納する。データ処理部４４４は、通信部４４２により取得されたデータ及びデータ格納部４５８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４４４は、通信部４４２及びデータ格納部４５８のインタフェースとしても機能する。
【００４０】
データ処理部４４４は、各車両の観測データ受信部４４６、補強データ受信部４４８、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０、精密単独測位演算部４５２、精密単独測位演算結果配信部４５４及びアシストデータ配信部４５６を含む。
【００４１】
各車両の観測データ受信部４４６は、通信部４４２を介して各車両が生成した観測データを車両制御装置２６０から受信する。補強データ受信部４４８は、通信部４４２を介して補強データを補強データ配信サーバ４２０から受信する。対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、対流圏及び電離層における搬送波の遅延量を、各車両における測位衛星１００とＧＮＳＳアンテナ１１２とを最短距離で結ぶ線分と水平線とによって構成される仰角に基づいて計算し、その計算結果と補強データによりアシストデータを生成する。精密単独測位演算部４５２は、アシストデータを用いて既述の補正値を計算する。また、算出した補正値を用いて、測位衛星１００と測位対象の車両との間の搬送波位相を補正し、搬送波測位により第２位置データを計算する。精密単独測位演算結果配信部４５４は、通信部４４２を介して精密単独測位演算部４５２が計算した補正値を示すデータ又は第２位置データを、各車両の車両制御装置２６０に配信する。アシストデータ配信部は、通信部４４２を介してアシストデータを各車両のＧＮＳＳ受信装置２４０又は車両制御装置２６０に配信する。
【００４２】
データ格納部４５８は、各車両の観測データ格納部４６０及びアシストデータ格納部４６２を含む。各車両の観測データ格納部４６０は、各車両から受信した観測データを格納する。アシストデータ格納部４６２は、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０が生成したアシストデータを格納する。
【００４３】
（管理サーバ４７０）
図７に示したように、管理サーバ４７０は、通信部４７２、データ処理部４７４及びデータ格納部４８６を含む。
通信部は、地上サーバ１０４の内部配線を介して補強データ配信サーバ４２０及びアシストデータ配信サーバ４４０との通信処理を担当する。データ格納部４８６は各種データを格納する。データ処理部４７４は、通信部４７２により取得されたデータ及びデータ格納部４８６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４７４は、通信部４７２及びデータ格納部４８６のインタフェースとしても機能する。
データ処理部４７４は、端末管理部４７６、認証課金部４７８、ソフトウェア管理更新部４８０、稼働監視部４８２及びデータ蓄積分析部４８４を含む。
【００４４】
端末管理部４７６は、各車両とアシストデータ配信サーバ４４０との間の通信を管理する。認証課金部４７８は、既述の利用者ＩＤを示すデータを各車両の車両制御装置２６０
から受信して認証を行い、認証結果に基づいて、移動体測位システム１ａを利用する各車両のドライバに対して利用料を賦課する。ソフトウェア管理更新部４８０は、地上サーバ１０４の各機能を司るソフトウェアの管理及び更新を行う。稼働監視部４８２は、移動体測位システム１ａが利用可能な、ＧＰＳ（Global positioning system）やＧＬＯＮＡＳ
Ｓ（Global navigation satellite system）などの衛星測位システムにおける、測位衛星１００の稼働状況を監視する。データ蓄積分析部４８４は、各サーバのデータ格納部（４３２、４５８、４８６）に格納された各種データの蓄積状況を分析する。
【００４５】
データ格納部４８６は、端末データ格納部４８８、認証課金データ格納部４９０、ソフトウェアデータ格納部４９２、各車両の観測データ格納部４９４、モニタ局の観測データ格納部４９６、補強データ格納部４９８及びアシストデータ格納部４９９を含む。
【００４６】
端末データ格納部４８８は、各車両から取得した利用者ＩＤなどの端末データを格納する。認証課金データ格納部４９０は、各車両に付与された利用者ＩＤを示すデータと、課金状況を示すデータを車両ごとに格納する。ソフトウェアデータ格納部４９２は、車上装置１０２や地上サーバ１０４の各機能を司るソフトウェアが利用する各種データを格納する。各車両の観測データ格納部４９４は、各車両の車両制御装置２６０から受信した観測データを格納する。モニタ局の観測データ格納部４９６は、モニタ局１１４から受信した観測データを格納する。補強データ格納部４９８は、補強データ配信サーバ４２０から受信した補強データを格納する。アシストデータ格納部４９９は、アシストデータ配信サーバ４４０から受信したアシストデータを格納する。
【００４７】
本実施形態の管理サーバ４７０は、上記のように移動体測位システム１の利用料金徴収機能を備えているが、このような測位システムの本質的な機能と関係の薄い機能については、外部システムにその処理を委託する等の構成を取ることもできる。また具体的な料金徴収機能についてはシステム仕様に応じて適宜設計すればよい。
【００４８】
なお、上記においては、地上サーバ１０４の各機能が、補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０という相互に接続された３台のサーバによって実現されているとして説明したが、これらの各機能は１台のサーバによって一体的に実現されていてもよい。
【００４９】
＜擬似距離の補正と測位誤差の収束との関係＞
本実施形態の移動体測位システム１ａは、以上説明した構成要素を利用して精密単独測位演算を行い、測位対象の移動体の第１位置データ及び第２位置データを生成すると共に、生成された第１位置データと第２位置データとのいずれか一方を選択して測位対象の移動体に位置データを提供する。
【００５０】
既述の通り、これらの位置データはいずれも４機以上の測位衛星（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）と車両との間の搬送波位相に基づいて生成される。したがって、搬送波位相の測定とその補正が、移動体測位システム１ａにおける位置データ生成処理の核心である。搬送波位相は、下記の観測方程式によって表現することができる。
【００５１】
【数１】
2020012800.tif 000003
上記の観測方程式における、各変数及び定数の内訳は以下の通りである。
2020012800.tif 000004
上記の観測方程式において、搬送波位相は観測値として左辺に示されている。また、擬似距離は右辺上段に、補正値は右辺下段に、それぞれ示されている。
【００５２】
補正値は、右辺下段に示されているように、（イ）受信装置（２２０、２４０）側の時計精度に起因するもの、（ロ）測位衛星１００側の時計精度に起因するもの、（ハ）電離層を通過する際に生じる搬送波の遅延に起因するもの、（ニ）対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延に起因するもの、（ホ）搬送波の位相のずれに起因するもの、（ヘ）Phase windup 効果とよばれる、測位衛星１００の測位信号送信用アンテナとＧＮＳＳアンテ
ナ１１２との相対的な位置関係の変化に起因するもの、（ト）ＧＮＳＳアンテナ１１２の位相中心からの測位信号の入射位置の変動によるもの、（チ）観測時のノイズに起因するもの、から構成されている。
位置データは、４機以上の測位衛星（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）と車両との間の搬送波位相（観測方程式）による連立方程式を解くことで求められる。
【００５３】
上記の誤差要因についてそれぞれ補正値を求め、補正することによって、測位対象の車両の、センチメートル級の正確な位置座標を測定することができる。したがって、以下においては搬送波位相の補正を中心に、移動体測位システム１ａの演算処理を説明する。
【００５４】
移動体測位システム１ａは、上記の観測方程式によって表される位置データを、２つの演算処理系統によって別個に生成する。以下、ＧＮＳＳ受信装置２４０で精密単独測位演算を行う系統を第１位置データ生成シーケンス、アシストデータ配信サーバ４４０及び車
両制御装置２６０で精密単独測位演算を行う系統を第２位置データ生成シーケンスとよぶ。
【００５５】
図８に、第１位置データ生成シーケンスの一例を示した。また、図１５に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。ここではまず、第１位置データ生成シーケンスを、図８を用いて具体的に説明する。第２位置データ生成シーケンスの説明は、図１５に関連して後述する。
＜第１位置データの生成過程＞
図８に示したように、第１位置データは、下記の過程を経て生成される。
【００５６】
車上装置１０２は、測位衛星１００が送信した測位信号を受信すると（Ｓ８１０ａ）、観測データを生成し（Ｓ８１４）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ８２０）。観測データを受信した地上サーバ１０４は、補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ８２６、Ｓ８３０）、アシストデータを車上装置１０２に送信する（Ｓ８３２）。アシストデータを受信した車上装置１０２は、精密単独測位演算を行い、第１位置データを生成する（Ｓ８３４）。
【００５７】
次に、図９〜１１を用いて、観測データの概要及び生成処理を説明する。アシストデータ生成処理の説明は、図１２〜１３に関連して後述する。また、第１位置データの生成処理のうち、精密単独測位演算の演算フローについては、図１４に関連して後述する。
【００５８】
（観測データの生成・選択）
測位衛星１００からＧＮＳＳアンテナ１１２を介して測位信号を受信した分波装置２２０は、観測データを生成する。図９に、観測データのデータ構成例を模式的に示した。図９に示したように、観測データは、擬似距離及び搬送波に加えて、測位信号の受信時刻と、擬似ランダムノイズコード、信号強度などを含む。擬似ランダムノイズコードは、測位衛星１００が測位信号をスペクトラム拡散変調する際に、コードとして使用する。また、擬似ランダムノイズコードは、測位信号を発信した測位衛星１００ごとに異なるため、分波装置２２０が測位信号の発信元を特定する際に、識別番号として使用する。
【００５９】
次に、観測データの生成処理について説明する。図１０に、観測データ生成処理の一例を示した。図１０に示したように、分波装置２２０は、ＧＮＳＳアンテナ１１２が測位信号を受信すると（Ｓ１０１０）、通信部２２２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０に測位信号を送信する（Ｓ１０１２）。他方で、分波装置２２０は、アナログ信号→デジタル信号変換部２２６が受信した測位信号を標本化及び量子化することによってデジタル信号に変換する（Ｓ１０１４）。このデジタル信号は、測位衛星１００において二位相偏移変調（Binary phase shift keying）されたのち、擬似ランダムノイズコードによってスペクト
ラム拡散変調された航法メッセージである。そのため、航法メッセージ復調部２３０は、レプリカコードデータ格納部２３８に格納されている擬似ランダムノイズコードのレプリカを用いてこれを復調し、二位相偏移変調されている信号を復調することによって、航法メッセージを復調する（Ｓ１０１６）。さらに、擬似距離演算部２３２が、擬似ランダムノイズコードを用いた既述の方法によって、測位衛星１００と自車との間の擬似距離を計算する（Ｓ１０１８）。擬似距離は、測位衛星１００が発信した測位信号がＧＮＳＳアンテナ１１２に到達するまでの時間を測位信号に含まれるデータから測定し、この測定値に光速を乗じることによって算出することができる。その後、観測データ送信部２３４が、この擬似距離に搬送波などを加え、ＲＴＣＭフォーマットに変換して観測データを生成し（Ｓ１０２０）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１０２２）。観測データは、送受信される際にはパケットに分割され、パケットごとに可変長データとして保持される。
【００６０】
図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、車両制御装置２６０は、分波装置２２
０から観測データを受信すると、通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０にその観測データを送信する。衛星測位の原理上、分波装置２２０は、複数の測位衛星１００からそれぞれ測位信号を受信して観測データを生成し、車両制御装置２６０に送信する。そこで、車両制御装置２６０は、観測データを選択してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する。図１１に、観測データ選択処理の一例を示した。図１１に示したように、まず、車両制御装置２６０のデータ処理部２６４は、分波装置２２０から受信した観測データを、測位衛星１００ごとに分割する（Ｓ１１１０、Ｓ１１１２）。測位衛星１００の識別には、擬似ランダムノイズコードが用いられる。次に、観測データ送信部２６６は、測位衛星１００ごとに分割された観測データから、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する観測データを選択し（Ｓ１１１４）、データフォーマットを変換したうえで、通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１１１６）。なお、観測データ送信部２６６が選択する観測データは、１機の測位衛星１００に関するものでもよいし、２機以上の測位衛星１００に関するものでもよい。また、アシストデータ配信サーバ４４０に送信される観測データのデータフォーマットは、ＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
【００６１】
また、移動体測位システム１ａは、たとえばＧＰＳを構成する２機のNAVSTAR（Navigation satellites with time and ranging）Block III衛星と、ＧＬＯＮＡＳＳを構成する
１機のＧＬＯＮＡＳＳ‐Ｋ衛星とのように、異なる衛星測位システムを構成する測位衛星１００からそれぞれ測位信号を受信して、精密単独測位を行うことができる。この場合、分波装置２２０の擬似距離演算部２３２は、ＷＧＳ８４に準拠しているＧＰＳの測位信号や、ＰＥ９０．１１に準拠しているＧＬＯＮＡＳＳの測位信号の測地系を、移動体測位システム１ａが準拠しているＪＧＳ２０１１測地系に変換して擬似距離を算出することができる。
【００６２】
（補強データの生成）
図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、観測データは、モニタ局１１４でも同様の過程により生成される。モニタ局１１４で生成された観測データは、補強データ配信サーバ４２０に送信され（Ｓ８２４）、補強データとよばれるデータの生成に用いられる。補強データは、搬送波位相に含まれる測位誤差のうち、測位衛星１００が航行する軌道のずれや、測位衛星１００及び受信装置（２２０、２４０）に搭載されている時計の精度、搬送波の位相のバイアスに起因する誤差を補正するためのデータであり、精密軌道・クロック推定とよばれる演算処理によって生成される（Ｓ８２６）。補強データ配信サーバ４２０は、生成した補強データを、通信部４２２を介してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ８２８）。
【００６３】
（アシストデータの生成）
アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データを（Ｓ８２０）、補強データ配信サーバ４２０から補強データを受信すると（Ｓ８２８）、アシストデータとよばれる搬送波位相の補正に用いられるデータを生成する（Ｓ８３０）。
【００６４】
ここで、アシストデータのデータ構成を説明する。図１２に、アシストデータのデータ構成の一例を模式的に示した。図１２に示したように、アシストデータは、測位衛星１００が航行する軌道のずれや、測位衛星１００及び車上装置１０２のＧＮＳＳ受信装置２４０に搭載されている時計の精度、搬送波の位相のバイアスに起因する誤差や、電離層や対流圏を通過する際に生じる測位信号の遅延に起因する誤差を補正するための補正値に加えて、測距精度指標の種別、衛星時刻、擬似ランダムノイズコードなどによって構成されている。
【００６５】
アシストデータ生成処理を説明する。図１３に、アシストデータ生成処理の一例を示し
た。図１３に示したように、各車両の観測データ受信部４４６は、通信部４４２を介して各車両の車両制御装置２６０から観測データを受信すると（Ｓ１３１０）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０に送信する。対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、観測データを受信すると、各車両の観測データ格納部４６２に格納されている車両ごとの観測データに基づく位置座標との比較を行い、当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいるかを判定する（Ｓ１３１２）。当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいると判定した場合（Ｓ１３１２：Ｙ）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、その車両の対流圏・電離層遅延補正データを抽出して当該車両の対流圏・電離層遅延補正データとし（Ｓ１３１４）、アシストデータ配信部４５６に送信する。他方、当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいないと判定した場合（Ｓ１３１２：Ｎ）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、当該車両から取得した観測データに基づいて対流圏・電離層遅延補正データを生成し（Ｓ１３１６）、アシストデータ配信部４５６に送信する。アシストデータ配信部４５６は、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０から受信した対流圏・電離層遅延補正データと、補強データ受信部４４８から受信した補強データとを用いてアシストデータを生成し（Ｓ１３１８）、データフォーマットをＲＴＣＭフォーマットに変換したうえで、通信部４４２を介して当該車両のＧＮＳＳ受信装置２４０に送信する（Ｓ１３２０）。
【００６６】
（第１位置データの生成）
図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、アシストデータ配信サーバ４４０からアシストデータを受信した各車両のＧＮＳＳ受信装置２４０は、既述の観測方程式に基づいて精密単独測位演算を行い（Ｓ８３２、Ｓ８３４）、当該車両の位置データ（第１位置データ）を生成して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ８３６）。
【００６７】
ここで、第１位置データの生成処理を、ＧＮＳＳ受信装置２４０の動作に即して説明する。図１４に、第１位置データの生成処理の一例を示した。図１４に示したように、ＧＮＳＳ受信装置２４０の測位信号受信部２４６は、通信部２４２を介して測位信号を分波装置２２０から受信すると（Ｓ１４１０）、これをデジタル信号に変換し（Ｓ１４１２）、擬似ランダムコードのレプリカを用いて航法メッセージを復調し（Ｓ１４１４）、精密単独測位演算部２５０に送信する。また、アシストデータ受信部は、通信部を介してアシストデータをアシストデータ配信サーバ４４０から受信すると（Ｓ１４１６）、精密単独測位演算部２５０に送信する。測位信号受信部２４６から航法メッセージを、アシストデータ受信部２４８からアシストデータをそれぞれ受信した精密単独測位演算部２５０は、これらのデータに基づいて精密単独測位演算を行い、第１位置データを生成して（Ｓ１４１８）、精密単独測位演算結果送信部２５２に送信する。第１位置データは、当該測位衛星１００と自車との搬送波位相を、アシストデータを用いて補正し、連立方程式を解くことで生成される。精密単独測位演算結果送信部２５２は、精密単独測位演算部２５０から受信した第１位置データを、通信部２４２を介して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１４２０）。
以上の第１位置データ生成シーケンスは、車上装置１０２が起動した後、その動作中、所定の時間周期で繰り返し実行される。
【００６８】
＜第２位置データ生成シーケンス＞
移動体測位システム１ａは、第１位置データ生成シーケンスにおける上記の精密単独測位演算と並行して、第１位置データ生成シーケンスと異なる演算処理系統である第２位置データ生成シーケンスにおいても、第１位置データ生成シーケンスと同一の観測方程式を用いて精密単独測位演算を行い、位置データを生成する。この、第２位置データ生成シーケンスによって生成される位置データを、第２位置データとよぶ。図１５に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。図１５に示したように、本実施形態では、第２位置データは、下記の過程を経て生成される。
【００６９】
測位衛星１００から測位信号を受信した車上装置１０２は観測データを生成し（Ｓ１５１０ａ、Ｓ１５１２）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ１５１８）。観測データを受信した地上サーバ１０４は補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ１５２４、Ｓ１５２８）、これらを用いて測位衛星１００と当該車両との間の搬送波位相を補正するための補正値を算出する（Ｓ１５３０）。地上サーバ１０４は、算出した補正値を車上装置１０２に送信（Ｓ１５３２）する。補正値を受信した車上装置１０２は精密単独測位演算を完了し、第２位置データを生成する（Ｓ１５３４）。
【００７０】
第２位置データ生成シーケンスは、上記の通り、第１位置データ生成シーケンスと異なる。主な差異点は、精密単独測位演算の演算処理を行う装置と、精密単独測位演算に用いるデータの送受信経路とである。そこで、以下では、図１６〜１８を用いて、第２位置データ生成シーケンスについて説明する。
（観測データの生成・選択）
【００７１】
第２位置データ生成シーケンスにおいても、分波装置２２０は、測位衛星１００から測位信号を取得し（Ｓ１５１０ａ）、図１０に示した観測データ生成処理によって観測データを生成して（Ｓ１５１２）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１５１４）。観測データを受信した車両制御装置２６０は、図１１に示した観測データ選択処理によって複数の測位衛星１００に関する観測データから演算対象の測位衛星１００に関する観測データを選択し（Ｓ１５１６）、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１５１８）。
【００７２】
また、モニタ局１１４も同様の過程により、測位衛星１００から測位信号を受信して観測データを生成し（Ｓ１５１０ｂ、Ｓ１５２０）、補強データ配信サーバ４２０に送信する（Ｓ１５２２）。
【００７３】
（補強データの生成）
補強データ配信サーバ４４０は、モニタ局１１４から観測データを受信して補強データを生成し（Ｓ１５２４）、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１５２６）。補強データの生成処理も、第１位置データ生成シーケンスと同様である。
（アシストデータの生成）
【００７４】
アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データを、補強データ配信サーバ４２０から補強データをそれぞれ受信すると、図１３に示したアシストデータ生成処理によって、アシストデータを生成する（Ｓ１５２８）。アシストデータ生成処理も、第１位置データ生成シーケンスと同様である。
【００７５】
しかし、第２位置データ生成シーケンスでは、アシストデータの生成と、その後の精密単独測位演算の演算処理に関連して、第１位置データ生成シーケンスとの間に差異がある。
【００７６】
第１に、精密単独測位演算が実行される演算装置である。具体的には、第１位置データ生成シーケンスにおいては、精密単独測位演算はＧＮＳＳ受信装置２４０で行われる。一方、第２位置データ生成シーケンスにおいては、精密単独測位演算は車両制御装置２６０で実行される。
第２に、アシストデータの送信先は、第１位置データ生成シーケンスの場合と異なり、車両制御装置２６０である。
【００７７】
第３に、精密単独測位演算を行う装置が観測データを入手する経路である。第２位置データ生成シーケンスでは、車両制御装置２６０が精密単独測位演算を行う。このため、車
両制御装置２６０は、分波装置２４０から受信した観測データに含まれる搬送波を、精密単独測位演算に使用する。一方、第１位置データ生成シーケンスでは、精密単独測位演算を行うＧＮＳＳ受信装置２４０は、測位衛星１００から分波装置２２０を介して受信した測位信号を使用して精密単独測位演算を行なう。
【００７８】
第４に、精密単独測位演算を行うための補正値の生成方法である。専ら自車のＧＮＳＳアンテナ１１２で受信した測位信号に基づいて精密単独測位演算を行う第１位置データ生成シーケンスでは、たとえば、トンネルなどの遮蔽物によって測位衛星１００からの測位信号が遮断されている状況が解消された直後には、補正値を算出し、精密単独測位を行うことはできない。一方、第２位置データ生成シーケンスでは、アシストデータ配信サーバ４４０で各車両の位置座標をそれぞれ把握することができるため、上記の状況においても、トンネルの出口付近を走行中の他の車両から取得した観測データを用いて、補正値を生成することができる。これにより、自車がトンネルを出た直後から、精密単独測位演算を行うことができる。
【００７９】
（第２位置データの生成）
図１５に例示する第２位置データ生成シーケンスにおいては、まず、アシストデータ配信サーバ４４０が搬送波位相を補正するための補正値を算出し（Ｓ１５３０）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１５３２）。車両制御装置２６０は、受信した補正値を用いて精密単独測位演算を行い、第２位置データを生成する（Ｓ１５３４）。
【００８０】
図１６に、第２位置データ生成処理の一例を示した。図１６に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データ及び測位対象車両の直近の位置データを受信すると（Ｓ１６１０）、生成したアシストデータを用いて補正値を算出する（Ｓ１６１２）。このとき、直近の位置データ及び直近の位置データに正規分布のようなランダムなノイズを加えた位置データを複数生成し、複数の補正値を算出することで、複数の精密単独測位演算を並行して行ってもよい（図１７に関連して後述）。アシストデータ配信サーバ４４０は、算出した補正値のデータフォーマットを変換して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１６１４）。なお、補正値のデータフォーマットはＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
【００８１】
車両制御装置２６０の外部での精密単独測位演算結果受信部２６８は、通信部２６２を介して補正値をアシストデータ配信サーバ４４０から受信すると、受信した補正値を精密単独測位演算部２７０に送信する。補正値を受信した精密単独測位演算部２７０は、この補正値を用いて分波装置２２０から受信した観測データに含まれる搬送波位相を補正し、精密単独測位により第２位置データを生成する（Ｓ１６１６）。以上の第２位置データ生成シーケンスは、車上装置１０２が起動した後、その動作中、所定の時間周期で繰り返し実行される。
【００８２】
上記のように、第２位置データ生成シーケンスにおいては、アシストデータ配信サーバ４４０で補正値を算出する。このため、たとえば受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定に、各車両の観測データ格納部４６２に格納された、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用することができる。その結果、観測点を増やす効果を得ることができる。図１７に、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差を高精度に推定する方法を模式的に示した。受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定は、精密単独測位演算の一環として行われる。すなわち、第１位置データ生成シーケンスにおいては、図１４に示したように、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定は、ＧＮＳＳ受信装置２４０の精密単独測位演算部２５９によって行われる。ＧＮＳＳ受信装置２４０のデータ格納部２５４は他の車両が生成した観測データをもたず、専ら自車で生成した観測データに基づいて自車の時計誤差を推定する。この状況を、図１７の左側に図示している
。この場合、測定対象の車両で得られる観測データｐ１のみを利用するため、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定には、図１７の左側に示したようにＧＮＳＳ受信装置２４０の演算処理能力に応じた時間を要する。他方、第２位置データ生成シーケンスにおいては、図１７の右側に図示したように、各車両の観測データ格納部４６２に格納された他の車両の観測データｐ２〜ｐ４を含めて利用することによって観測点が増えるため、時計誤差の少ない車両の数値を測位衛星１００と自車との間の搬送波位相を補正する際の変数とすることができ、自車の時計誤差を推定して変数とする場合と比較して、補正値の算出に要する時間を短縮することができる。あるいは、前記のように直近の位置データに正規分布のようなランダムなノイズを加えた位置データを複数生成し、擬似的に観測点を増やし、並列演算することにより、測位精度の収束時間を短縮することができる。
【００８３】
上記の説明においては、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定に、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用する方法を、図１７を用いて例示したが、補正値を構成する他の誤差要因についての変数を算出する場合においても、各車両の観測データ格納部４６２に格納された、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用することができるのは言うまでもない。
【００８４】
＜第１位置データ又は第２位置データの選択＞
本実施例の移動体測位システム１ａでは、車両制御装置２６０は、異なる演算処理系統によって算出された第１位置データと第２位置データとを比較し、より高精度な位置データを自車の位置データとして選択することができる。図１８に、位置データを選択する過程の一例を示した。図１８に示したように、車両制御装置２６０の収束判定・測位選択部２７２は、通信部２６２を介して第１位置データをＧＮＳＳ受信装置２４０から受信すると（Ｓ１８１０）、取得した第１位置データの誤差のばらつきを、精密単独測位演算部２７０が生成した第２位置データの誤差のばらつきと比較する（Ｓ１８１２）。第２位置データの方が誤差のばらつきが小さいと判定した場合（Ｓ１８１２：Ｙ）、第２位置データを自車の位置座標とする（Ｓ１８１４）。他方、第１位置データの方が誤差のばらつきが小さいと判定した場合（Ｓ１８１２：Ｎ）、収束判定・測位判定部２７２は第１位置データを自車の位置座標とする（Ｓ１８１６）。
【００８５】
収束判定・測位選択部２７２は、生成された第１位置データと第２位置データとについて、たとえば、所定時間内の各位置データの標準偏差を計算し、第１位置データと第２位置データの標準偏差を比較することで、測位の収束状況から第１位置データと第２位置データのどちらを自車の位置データとするかを判断することができる。
【００８６】
なお、収束判定・測位選択部２７２は、第２位置データを精密単独測位演算部２７０から受信してから所定の時間、たとえば５秒以内に当該第２位置データと同位置を示す第１位置データを受信できなかった場合、当該第２位置データを自車の位置データとする。同様に、収束判定・測位選択部２７２は、ＧＮＳＳ受信装置２４０から第１位置データを受信してから所定の時間内に当該第１位置データと同位置を示す第２位置データを受信できなかった場合、当該第１位置データを自車の位置データとする。これにより、位置データの取得経路が一つの場合と比較して、安定した測位を実現することができる。
【００８７】
収束判定・測位選択部２７２は、たとえば上記の処理によって選択した位置データを、周知のカルマンフィルタを用いて推定した自車の位置座標と比較し、同一の測地座標系における双方の位置座標のｘ成分、ｙ成分、ｚ成分の差の合計値が所定の範囲内にある場合に、測位誤差が収束したと判定してもよい。
【００８８】
車両制御装置２６０の測位統合部２７４は、収束判定・測位選択部２７２から位置データを取得すると、通信部２６２を介して受信した各種センサデータと統合することによっ
て統合測位データを生成し、走行軌道生成・車両制御部２７６に送信する。走行軌道生成・車両制御部２７６は、統合測位データを受信すると、これに基づいて走行軌道データを生成し、通信部２６２を介して自車の走行を制御するためのアクチュエータなどの走行制御用機器に制御量を送信する。
【００８９】
以上説明したように、本実施例の移動体測位システム１によれば、第１位置データ生成シーケンスと第２位置データ生成シーケンスという２つの演算処理系統によって精密単独測位演算を行う。このうち、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算における補正値の演算をアシストデータ配信サーバ４４０で行うため、モニタ局１１４から取得した観測データや、他の車両から受信した観測データを補正値の算出過程で使用することができる。その結果、たとえば、車上装置１０２の起動直後や、トンネルなどの遮蔽物によって衛星からの信号が遮断されている状況のように、専ら自車のＧＮＳＳアンテナ１１２で受信した測位信号に基づいて精密単独測位を行う第１位置データ生成シーケンスでは補正値を算出することができない状況においても、第２位置データ生成シーケンスでは精密単独測位演算を完了することができるため、第２位置データを自車の位置データとすることによって、短時間で測位誤差を収束させることができ、安定した測位が実現できる。その結果、測位誤差の収束時間を効果的に短縮することができる移動体測位システム１ａを提供することができるようになる。
【００９０】
また、本実施例の移動体測位システム１においては、第１位置データ生成シーケンスと、第２位置データ生成シーケンスとで、処理系統が異なる。即ち、補正値を構成する変数や観測値の入手経路が異なるため、同一の観測方程式を用いて精密単独測位演算を行っても、計算結果、演算精度に差異が生じうる。移動体測位システム１ａでは、同位置を表す２つの演算結果を比較衡量し、より高精度な演算結果を測位対象の車両の位置座標とすることができる。そのため、移動体測位システム１ａによれば、高精度な位置データを利用することが可能となり、高精度の測位を必要とする自律走行車等の走行制御実現に資することができる。
【００９１】
−−−実施例２−−−
次に、本発明の他の実施例について説明する。実施例１で説明した移動体測位システム１では、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算を地上サーバ１０４と車上装置１０２とで分担して行っている。具体的には、アシストデータ配信サーバ４４０が搬送波位相を補正するための補正値を算出し、車両制御装置２６０がこの補正値を用いて精密単独測位演算を完了することによって、第２位置データが生成される構成であった。本実施例では、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算のすべての処理を地上サーバ１０４で行い、車上装置１０２はその地上サーバ１０４から演算結果である位置データ（補正後位置座標）を受信するようにした。
【００９２】
本実施例の移動体測位システム１の物理的又は機能的な構成は、図１〜７に示した実施例１の構成と同様である。また、第１位置データ生成シーケンスの処理フローも、図８〜１４に示した実施例１における第１位置データ生成シーケンスの処理フローと同様である。このため、これらの重複した要素については、説明を省略する。
【００９３】
＜第２位置データ生成シーケンスについて＞
図１９を用いて本実施例の第２位置データ生成シーケンスを説明する。図１９に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。
測位衛星１００から測位信号を受信した車上装置１０２は観測データを生成し（Ｓ１９１０ａ、Ｓ１９１２）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ１９１８）。観測データを受信した地上サーバ１０４は補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ１９２４、Ｓ１９２８）、これらを用いて精密単独測位演算を完了する（Ｓ１９３０）。これにより第２位置
データが生成される。地上サーバ１０４は、生成した第２位置データを車上装置１０２に送信する（Ｓ１９３２）。
【００９４】
次に、本実施例における、第２位置データ生成処理を説明する。図２０に、第２位置データ生成処理の一例を示した。図２０に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０の各車両の観測データ受信部は、通信部４４２を介して観測データ及び直近の車両の位置データを車両制御装置２６０から受信すると（Ｓ２０１０）、精密単独測位演算部４５２に送信する。精密単独測位演算部４５２は、各車両の観測データ受信部４４６から受信した観測データと対流圏・電離層遅延地域補正部４５０が生成したアシストデータとを用いて精密単独測位演算を行い、第２位置データを生成する（Ｓ２０１２）。このとき、複数の観測点を用いて受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差を推定する点は、実施例１の場合と同様である。アシストデータ配信サーバ４４０は、演算結果のデータフォーマットを変換し、第２位置データとして車両制御装置２６０に送信する（Ｓ２０１４）。なお、第２位置データのデータフォーマットはＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
以後、第１位置データ又は第２位置データの選択処理については実施例１の場合と同様である。
【００９５】
以上説明したように、実施例２の移動体測位システム１によれば、第２位置データ生成シーケンスにおける精密単独測位演算がアシストデータ配信サーバ４４０で行われるため、実施例１の場合と比較して、車両制御装置２６０の処理負荷を低減させることができる。これにより、同位置のハードウェアで車両制御装置２６０に他のデータ処理を実行させることが可能となる。あるいは車両制御装置２６０のハードウェアとしてのコスト低減を図ることができるなどの効果を得ることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明した。なお、上記実施形態についての説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。本発明は、上記実施形態の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【００９７】
１  移動体測位システム    １００  測位衛星    １０２  車上装置
１０４  地上サーバ    １１２  ＧＮＳＳアンテナ    １１４  モニタ局
２２０  分波装置    ２２６  アナログ信号→デジタル信号変換部
２２８  コード相関部    ２３０  航法メッセージ復調部
２３２  擬似距離演算部    ２３４  観測データ送信部
２３８，２５７  レプリカコードデータ格納部
２４０  ＧＮＳＳ受信装置    ２４６  測位信号受信部
２４８  アシストデータ受信部    ２５０，２７０  精密単独測位演算部
２５２  精密単独測位演算結果送信部    ２５６  測位信号データ格納部
２５８  アシストデータ格納部
２５９  精密単独測位演算結果データ格納部
２６０  車両制御装置    ２６６  観測データ送信部
２６８  外部での精密単独測位演算結果受信部
２７２  収束判定・測位選択部
２７４  測位統合部    ２７６  走行軌道生成・車両制御部
２８０  測位用補完データ格納部    ２８２  車両制御用地図データ格納部
４２０  補強データ配信サーバ    ４２６  精密軌道・クロック推定部
４２８  補強データ生成部    ４３０  補強データ配信部
４３４  モニタ局の観測データ格納部
４４０  アシストデータ配信サーバ    ４４６  各車両の観測データ受信部
４４８  補強データ受信部    ４５０  対流圏・電離層遅延地域補正部
４５２  精密単独測位演算部    ４５４  精密単独測位演算結果配信部
４５６  アシストデータ配信部    ４６０  各車両の観測データ格納部
４６２  アシストデータ格納部    ４７０  管理サーバ
５００  移動体（車両）
【図１】
2020012800.tif 000005
【図２】
2020012800.tif 000006
【図３】
2020012800.tif 000007
【図４】
2020012800.tif 000008
【図５】
2020012800.tif 000009
【図６】
2020012800.tif 000010
【図７】
2020012800.tif 000011
【図８】
2020012800.tif 000012
【図９】
2020012800.tif 000013
【図１０】
2020012800.tif 000014
【図１１】
2020012800.tif 000015
【図１２】
2020012800.tif 000016
【図１３】
2020012800.tif 000017
【図１４】
2020012800.tif 000018
【図１５】
2020012800.tif 000019
【図１６】
2020012800.tif 000020
【図１７】
2020012800.tif 000021
【図１８】
2020012800.tif 000022
【図１９】
2020012800.tif 000023
【図２０】
2020012800.tif 000024