(57)【要約】【課題】有用性を向上可能な移動体用測位装置を提供する。【解決手段】移動体に搭載されて移動体の位置を測定する移動体用測位装置は、第１の衛星からの測位信号及び第２の衛星からの第１の補強信号を受信する第１のアンテナと、モバイルネットワークを介して移動体の外部の装置からの第２の補強信号を受信する第２のアンテナと、測位信号、第１の補強信号及び第２の補強信号に基づいて移動体の位置を測位する測位部と、を備え、測位部は、測位信号及び第１の補強信号の受信処理を行う第１の信号処理部及び第２の補強信号の受信処理を行う第２の信号処理部を含む融合型集積回路と、融合型集積回路からリファレンス信号を受信し、基準周波数信号を出力する基準周波数発生器と、を備える。【選択図】図２
2020046245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体（１）に搭載されて前記移動体（１）の位置を測定する移動体用測位装置（１０）において、
第１の衛星（１０１）からの測位信号及び第２の衛星（１０３）からの第１の補強信号を受信する第１のアンテナ（１１）と、
モバイルネットワーク（１０９）を介して前記移動体（１）の外部の装置（１１１）からの第２の補強信号を受信する第２のアンテナ（１３）と、
前記測位信号、前記第１の補強信号及び前記第２の補強信号に基づいて前記移動体（１）の位置を測位する測位部（２０）と、を備え、
前記測位部（２０）は、
前記測位信号及び前記第１の補強信号の受信処理を行う第１の信号処理部（２１）及び前記第２の補強信号の受信処理を行う第２の信号処理部（２３）を含む融合型集積回路（２４）と、
前記融合型集積回路（２４）からリファレンス信号を受信し、基準周波数信号を出力する基準周波数発生器（２９）と、を備える
ことを特徴とする移動体用測位装置。
【請求項２】
前記基準周波数発生器（２９）は、前記測位信号の遮断時にホールドオーバー制御を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体用測位装置。
【請求項３】
前記移動体（１）の運動状態を計測する慣性／速度計側部（２６）をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体用測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体用測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星からの測位信号を受信して、車両等の移動体の位置情報を測位する測位システムが知られている。測位システムは、例えばＧＰＳ（Global  Positioning  System）に代表されるＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）とも呼ばれる。ＧＮＳＳとしては、ＧＰＳの他にも、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＱＺＳＳ等がある。かかる測位システムにおいて、移動体には測位装置が備えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６３０８４０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような測位システムは、移動体の自動運転化あるいはコネクテッドカー化にとって重要なシステムであり、移動体に搭載される測位装置の有用性をより高めることが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、有用性を向上可能な移動体用測位装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動体に搭載されて移動体の位置を測定する移動体用測位装置において、第１の衛星からの測位信号及び第２の衛星からの第１の補強信号を受信する第１のアンテナと、モバイルネットワークを介して移動体の外部の装置からの第２の補強信号を受信する第２のアンテナと、測位信号、第１の補強信号及び第２の補強信号に基づいて移動体の位置を測位する測位部と、を備え、測位部は、測位信号及び第１の補強信号の受信処理を行う第１の信号処理部及び第２の補強信号の受信処理を行う第２の信号処理部を含む融合型集積回路と、融合型集積回路からリファレンス信号を受信し、基準周波数信号を出力する基準周波数発生器と、を備える移動体用測位装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明によれば、有用性が高められた移動体用測位装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る測位システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】同実施形態に係る車載用測位装置の構成の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１０】
まず、本実施形態に係る測位システムの全体構成の一例を説明する。図１は、本実施形態に係る測位システム１００の構成例を示す図である。
【００１１】
測位システム１００は、第１の衛星１０１、第２の衛星１０３、補強情報生成装置１１１及び移動体用測位装置（以下、単に「測位装置」ともいう。）１０を備える。移動体１は、代表的には車両であるが、これ以外の移動体であってもよい。
【００１２】
第１の衛星１０１は、例えばＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏ等に代表されるＧＮＳＳの衛星である。例えばＧＰＳ衛星は、測位用のＬ１周波数帯、Ｌ２周波数帯及びＬ５周波数帯の送信機、並びに複数のセシウム及びルビジウム原子時計を搭載し、軌道高度約２０，０００ｋｍ、周回周期０．５恒星日、６枚の軌道面に４個ずつ合計２４個の衛星を含む。第１の衛星１０１は、衛星信号として測位信号（衛星位置及び時計情報等）を発信する。第１の衛星１０１は、ＱＺＳＳ等の準天項衛星であってもよく、静止軌道（赤道上空の高度約３５，７８６ｋｍの円軌道）を、地球の自転周期と同じ周期で公転しているＳＢＡＳ等の静止衛星であってもよい。第１の衛星１０１は、複数の種類の衛星を含んでもよい。
【００１３】
第２の衛星１０３は、例えばインマルサット衛星等のＬバンド衛星である。第２の衛星１０３は、静止衛星であって、例えば３機の衛星を含み、地上から常時１機は見通せることができるようにされる。第２の衛星１０３は、衛星信号として、Ｌバンドの測位補強信号（衛星位置及び時計情報等、以下「第１の補強信号」ともいう）を送信する。第２の衛星１０３は、複数の衛星を含んでもよい。
【００１４】
なお、第１の衛星１０１及び第２の衛星１０３は、それぞれ異なる周波数信号を用いて衛星信号を発信する。
【００１５】
補強情報生成装置１１１は、地上に設置されて、あらかじめ基準位置が定められた基準局１１３が受信した第１の衛星１０１からの測位信号に基づき補強情報を生成する。補強情報は、基準位置に対する、第１の衛星１０１からの測位信号から求められる基準局１１３の位置の誤差を補正する情報を含む。基準局１１３は、それぞれ基準位置が定められて複数設置されている。補強情報生成装置１１１は、生成した補強情報を含む補強信号を第２の衛星１０３に対して送信する。
【００１６】
また、補強情報生成装置１１１は、モバイルネットワーク１０９を介して、移動体１に搭載された測位装置１０に対して補強信号（以下、モバイルネットワーク１０９を介して送信される補強信号を「第２の補強信号」ともいう）を送信する。つまり、移動体１の測位装置１０は、第２の衛星１０３を介して第１の補強信号を受信するとともに、モバイルネットワーク１０９を介して第２の補強信号を受信する。
【００１７】
測位装置１０は、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号を受信するとともに、モバイルネットワーク１０９を介して補強情報生成装置１１１からの第２の補強信号を受信する。測位装置１０は、受信した測位信号、第１の補強信号及び第２の補強信号を用いて移動体１の位置を測位する。
【００１８】
第１の衛星１０１の測位信号のみを用いた測位の誤差を生じさせる要因としては、例えば衛星クロック誤差や信号間バイアス誤差、衛星軌道誤差がある。また、電波伝搬による誤差の要因として、電離層伝搬遅延誤差や対流圏伝搬遅延誤差がある。本実施形態に係る測位システムにおいて、測位装置１０は、第１の補強信号又は第２の補強信号を用いてこれらの誤差を補正し、より正確な位置情報を算出する。
【００１９】
また、例えば移動体１がトンネル等を通過する間、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号は途絶える可能性がある一方、モバイルネットワーク１０９からの第２の補強信号は継続して受信される。これにより、測位システム１００の冗長化が図られる。また、継続的に補強信号が受信されることにより、第２の衛星１０３からの第１の補強信号の受信が再開されたときに高精度の測位が可能になるまでの収束時間を短縮することができる。
測位装置１０は、第１の衛星１０１から測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号が途絶えている場合であっても、所定期間位置情報の生成を継続可能に構成される。
【００２０】
以下、測位装置１０の構成例を詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る測位装置１０の構成例を示す説明図である。
【００２１】
測位装置１０は、第１のアンテナ１１、第２のアンテナ１３、第１の信号変換器１５、第２の信号変換器１６、第１のフィルタ１７、第２のフィルタ１９、測位部２０及びインタフェース２７を備える。測位装置１０は、ネットワークインタフェース２７を介して、車載ネットワーク４１に接続される。
【００２２】
第１のアンテナ１１は、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号を受信し、測位部２０に伝達する。第１のアンテナ１１は、複数のアンテナを含んでもよい。第１のアンテナ１１は、例えばＬ１周波数帯、Ｌ２周波数帯及びＬ５周波数帯の測位信号とＬバンドの第１の補強信号とを受信する。
【００２３】
第１のアンテナ１１により受信された測位信号及び第１の補強信号は、第１の信号変換器１５及び第１のフィルタ１７を介して測位部２０に伝達される。測位信号及び第１の補強信号は、例えば第１の信号変換器１５により増幅された後、第１のフィルタ１７によりノイズを除去されて、測位部２０に伝達される。
【００２４】
第２のアンテナ１３は、モバイルネットワーク１０９を介して、補強情報生成装置１１１が送信した第２の補強信号を受信し、測位部２０に伝達する。第２のアンテナ１３は、複数のアンテナを含んでもよい。第２のアンテナ１３は、例えばＬＴＥ（Long  Term  Evolution）や５Ｇ等のモバイル通信システムで利用される所定周波数帯域を使用して第２の補強信号を受信する。
【００２５】
第２のアンテナ１３により受信された第２の補強信号は、第２の信号変換器１６及び第２のフィルタ１９を介して測位部２０に伝達される。第２の補強信号は、例えば第２の信号変換器１６により増幅された後、第２のフィルタ１９によりノイズを除去されて、測位部２０に伝達される。
【００２６】
測位部２０は、融合型集積回路２４、基準周波数発生器２９、慣性／速度計側部２６及び制御部２５を備える。制御部２５は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等のプロセッサであり、受信した測位信号、第１の補強信号及び第２の補強信号を用いて移動体１の位置情報を算出する。
【００２７】
融合型集積回路２４は、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号の受信処理を行う第１の信号処理部２１と、モバイルネットワーク１０９からの無線信号の受信処理を行う第２の信号処理部２３とを備える。モバイルネットワーク１０９からの無線信号には、補強情報生成装置１１１からの第２の補強信号が含まれる。
【００２８】
第１の信号処理部２１は、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号に基づいて、第１のリファレンス信号として、確度及び精度の高いタイムパルス（１ＰＰＳ信号）を生成する。第１の信号処理部２１は、第１のリファレンス信号を基準周波数発生器２９に出力する。また、第１の信号処理部２１は、測位信号及び第１の補強信号の受信不良等により第１のリファレンス信号を出力できなくなった場合、その旨の信号（第１のホールドオーバー信号）を基準周波数発生器２９に出力する。
【００２９】
基準周波数発生器２９は、融合型集積回路２４から入力される第１のリファレンス信号に同期させるような制御を同期回路により行い、例えば１０ＭＨｚの高精度の第１の基準周波数信号を出力する。基準周波数発生器２９は、ルビジウム発振器や水晶発振器等の発振器を備え、発振器が生成する出力信号を第１の基準周波数信号として出力する。
【００３０】
基準周波数発生器２９は、第１のリファレンス信号に基づいて出力される第１の基準周波数信号に基づいて第１の位相比較用信号を生成する。基準周波数発生器２９は、第１の基準周波数信号と第１の位相比較用信号との位相差を検出し、第１の位相差信号を生成する。そして、基準周波数発生器２９は、第１の位相差信号に基づいて発振器が出力する第１の基準周波数信号を補正する。これにより、基準周波数発生器２９から出力される第１の基準周波数信号の周波数が一定に保たれる。
【００３１】
また、基準周波数発生器２９は、第１のリファレンス信号を取得できない場合にホールドオーバー制御を行う。ホールドオーバー制御とは、リファレンス信号が正常に取得されて同期回路の同期が得られている間に各種パラメータを学習し、リファレンス信号が遮断された際に、学習した各種パラメータに基づいて発振器を制御する機能である。ホールドオーバー機能により、リファレンス信号が遮断された状態であっても、所定期間、確度及び精度の高い基準周波数を維持することができる。
【００３２】
なお、基準周波数発生器２９としては、ＧＮＳＳＤＯあるいはＧＰＳＤＯ等と称される、移動端末機に搭載されているような公知の基準周波数発生器を用いることができる。これにより、移動体１が置かれ得る様々な環境下において、高精度な時刻同期（クロック）を融合型集積回路２４に供給し、クロックの安定性を維持することができる。
【００３３】
慣性／速度計側部２６は、移動体１の運動状態を計測する。慣性／速度計測部２６は、加速度センサやジャイロセンサ、回転数センサのセンサ信号に基づいて、移動体１の速度、加速度及び３軸角速度（ロール角速度、ピッチ角速度、ヨー角速度）を検出する。慣性／速度計測部２６は、検出結果を融合型集積回路２４及び制御部２５に出力する。
【００３４】
また、慣性／速度計測部２６は、第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号が受信できない場合に、所定期間、移動体１の位置情報をブリッジングし、移動体１の位置推定を実行する。具体的に、慣性／速度計測部２６は、測位信号及び第１の補強信号の受信が途絶えた場合、その時点で測位されている位置に対して、検出される移動体１の運動状態から推定される移動体１の移動を反映させて移動体１の位置推定を実行する。これにより、測位信号及び第１の補強信号の受信が再開されてから高精度の測位が可能になるまでの収束時間を短縮することができる。
【００３５】
制御部２５は、第１の補強信号又は第２の補強信号を用いて、測位信号による測位を補完あるいは補強するための補正値を算出し、補正値により測位誤差を補正し、より正確な位置情報を算出する。制御部２５は、さらに慣性／速度計測部２６からの出力を用いて位置情報を算出してもよい。これにより、例えば誤差精度が約３ｍ程度のＧＮＳＳデータを補正して、誤差精度がセンチメートル（例えば５０ｃｍ程度）の位置情報を生成することができる。
【００３６】
また、制御部２５は、移動体１がトンネル等を通過する際に第１の衛星１０１からの測位信号及び第２の衛星１０３からの第１の補強信号が途絶えた場合であっても、基準周波数発生器２９のホールドオーバー機能によって、高精度の時刻同期の安定性を維持することができる。
【００３７】
制御部２５により生成された移動体１の位置情報は、インタフェース２７を介して、車載ネットワーク４１上のトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）５１や地図情報制御装置（ＭＰＵ）５３等の他の制御装置に送信される。車載ネットワーク４１は、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）であってもよく、車載イーサネット（登録商標）であってもよい。車載イーサネット（登録商標）である場合、測位装置１０は、時間同期プロバイダとして、ＰＴＰ（Precision  Time  Protocol）やEthernet  over  Sync等の同期信号を他の制御装置に提供することができる。
【００３８】
したがって、ナビゲーション制御ユニットや、Ｖ２Ｘ（車車間通信、路車間通信・・・）制御ユニット等を個別に移動体１に搭載することなく、測位装置１０によって高精度の位置情報を算出して、他の制御システムに位置情報を利用可能にすることができる。これにより、車載システムを簡略化しつつ、移動体１が同期マスタとなって、他の車両やインフラ構造との間で、安定的にまた高品質の同期を確保することができる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・移動体、１０・・・移動体用測位装置、１１・・・第１のアンテナ、１３・・・第２のアンテナ、２０・・・測位部、２１・・・第１の信号処理部、２３・・・第２の信号処理部、２４・・・融合型集積回路、２６・・・慣性／速度計測部、２９・・・基準周波数発生器、１１１・・・補強情報生成装置
【図１】
2020046245.tif 000003
【図２】
2020046245.tif 000004