(57)【要約】【課題】データ処理量の増加を抑制しながら、速度や変位を高精度に算出する。【解決手段】ＧＮＳＳデータ編集部は、第１アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づく第１ＧＮＳＳデータと、第２アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づき第１ＧＮＳＳデータよりも短い周期で得られる第２ＧＮＳＳデータと、を用いて、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとＧＮＳＳ速度推定用データとを生成する。姿勢角演算部は、ＩＭＵから出力されるＩＭＵ角速度とＧＮＳＳ姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定する。速度演算部は、ＩＭＵから出力されるＩＭＵ加速度、ＧＮＳＳ速度推定用データ、および、統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する。【選択図】  図１
2020056701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づく第１ＧＮＳＳデータと、第２アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づき前記第１ＧＮＳＳデータよりも短い周期で得られる第２ＧＮＳＳデータと、を用いて、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとＧＮＳＳ速度推定用データとを生成するＧＮＳＳデータ編集部と、
ＩＭＵから出力されるＩＭＵ角速度と前記ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定する姿勢角演算部と、
前記ＩＭＵから出力されるＩＭＵ加速度、前記ＧＮＳＳ速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する速度演算部と、
を備える、
航法装置。
【請求項２】
請求項１に記載の航法装置であって、
前記ＧＮＳＳデータ編集部は、
前記第２ＧＮＳＳデータを用いて前記ＧＮＳＳ速度推定用データを生成し、前記第２ＧＮＳＳデータを前記第１ＧＮＳＳデータの周期で抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部で抽出された第２ＧＮＳＳデータと前記第１ＧＮＳＳデータとを用いて前記ＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成する姿勢角用データ生成部と、を備える、
航法装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の航法装置であって、
前記第１アンテナを複数備える、
航法装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
航法装置。
【請求項５】
請求項４に記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記ＩＭＵ加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第１フィルタと、
前記ＧＮＳＳ速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第２フィルタと、
前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力とを加算することで、前記統合速度を出力する加算器と、
を備える、
航法装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、第１速度を算出する第１演算部と、
前記ＩＭＵ加速度と前記ＧＮＳＳ速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第２速度を推定する第２演算部と、
前記第１速度と前記第２速度とを用いて、前記第２速度の推定誤差を算出する推定誤差算出部と、
前記第２速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する出力部と、
を備える、
航法装置。
【請求項７】
請求項６に記載の航法装置であって、
前記第１演算部は、
前記ＩＭＵ加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第１フィルタと、
前記ＧＮＳＳ速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第２フィルタと、
前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力とを加算することで、前記統合速度を出力する加算器と、
を備える、
航法装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の航法装置であって、
前記出力部は、
前記第２速度を前記第１速度に同期させる第１遅延部と、
前記第１遅延部の出力から前記第１速度を減算して前記推定誤差を出力する第１減算器と、
前記第２速度を前記推定誤差に同期させる第２遅延部と、
前記第２速度から前記推定誤差を減算して、前記統合速度を出力する第２減算器と、
を備える、
航法装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記統合速度を積分して、変位を算出する変位用積分器を備える、
航法装置。
【請求項１０】
ＩＭＵセンサの出力から得られるＩＭＵ加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第１フィルタと、
ＧＮＳＳ信号に基づいて得られ、前記ＩＭＵ加速度よりも取得周期が長いＧＮＳＳ速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第２フィルタと、
前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力とを加算することで、統合速度を算出する加算器と、
を備える、
航法装置。
【請求項１１】
第１アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づいて第１ＧＮＳＳデータを生成し、
第２アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づいて前記第１ＧＮＳＳデータよりも短い周期で得られる第２ＧＮＳＳデータを生成し、
少なくとも前記第１ＧＮＳＳデータを用いてＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成し、
前記第２ＧＮＳＳデータを用いてＧＮＳＳ速度推定用データを生成し、
ＩＭＵから出力されるＩＭＵ角速度と前記ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定し、
前記ＩＭＵから出力されるＩＭＵ加速度、前記ＧＮＳＳ速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する、
航行支援情報の生成方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記第２ＧＮＳＳデータを前記第１ＧＮＳＳデータの周期で抽出し、
前記抽出された第２ＧＮＳＳデータと前記第１ＧＮＳＳデータとを用いてＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成する、
航行支援情報の生成方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
航行支援情報の生成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の航法支援情報の生成方法であって、
前記ＩＭＵ加速度を積分してＩＭＵ速度を算出し、
前記ＩＭＵ速度の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第１フィルタ処理を行い、
前記ＧＮＳＳ速度に対してデータ補間を行い、
前記データ補間した出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第２フィルタ処理を行い、
前記第１フィルタ処理の出力と前記第２フィルタ処理の出力とを加算することで、前記統合速度を出力する、
航行支援情報の生成方法。
【請求項１５】
請求項１１または請求項１２に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、第１速度を算出し、
前記ＩＭＵ加速度と前記ＧＮＳＳ速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第２速度を推定し、
前記第１速度と前記第２速度とを用いて、前記第２速度の推定誤差を算出し、
前記第２速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する、
航行支援情報の生成方法。
【請求項１６】
第１アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づいて第１ＧＮＳＳデータを生成し、
第２アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づいて前記第１ＧＮＳＳデータよりも短い周期で得られる第２ＧＮＳＳデータを生成し、
少なくとも前記第１ＧＮＳＳデータを用いてＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成し、
前記第２ＧＮＳＳデータを用いてＧＮＳＳ速度推定用データを生成し、
ＩＭＵから出力されるＩＭＵ角速度と前記ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定し、
前記ＩＭＵから出力されるＩＭＵ加速度、前記ＧＮＳＳ速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記第２ＧＮＳＳデータを前記第１ＧＮＳＳデータの周期で抽出し、
前記抽出された第２ＧＮＳＳデータと前記第１ＧＮＳＳデータとを用いてＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の航法支援情報の生成プログラムであって、
前記ＩＭＵ加速度を積分してＩＭＵ速度を算出し、
前記ＩＭＵ速度の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第１フィルタ処理を行い、
前記ＧＮＳＳ速度に対してデータ補間を行い、
前記データ補間した出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第２フィルタ処理を行い、
前記第１フィルタ処理の出力と前記第２フィルタ処理の出力とを加算することで、前記統合速度を出力する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
【請求項２０】
請求項１６または請求項１７に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記ＩＭＵ加速度から得られるＩＭＵ速度と、前記ＧＮＳＳ速度推定用データに基づくＧＮＳＳ速度とを相補フィルタ処理して、第１速度を算出し、
前記ＩＭＵ加速度と前記ＧＮＳＳ速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第２速度を推定し、
前記第１速度と前記第２速度とを用いて、前記第２速度の推定誤差を算出し、
前記第２速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＮＳＳ信号に基づくＧＮＳＳデータと、慣性センサで計測されるＩＭＵデータとを用いて、物体の速度または変位等を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とを用いて、移動体の位置を算出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とを用いる場合、いずれか一方を用いる場合よりも、データ処理量は多くなる。さらに、位置等の算出精度を向上しようとすると、データ処理量は、さらに多くなってしまう。
【０００５】
一方、データ処理量を単純に削減しようとすると、所望の算出精度を実現できなくなってしまう。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、データ処理量の増加を抑制しながら、速度や変位を高精度に算出できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の航法装置は、ＧＮＳＳデータ編集部、ＧＮＳＳ姿勢角算出部、ＧＮＳＳ速度算出部、姿勢角演算部、および、速度演算部を備える。ＧＮＳＳデータ編集部は、第１アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づく第１ＧＮＳＳデータと、第２アンテナで受信したＧＮＳＳ信号に基づき第１ＧＮＳＳデータよりも短い周期で得られる第２ＧＮＳＳデータと、を用いて、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとＧＮＳＳ速度推定用データとを生成する。姿勢角演算部は、ＩＭＵから出力されるＩＭＵ角速度とＧＮＳＳ姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定する。速度演算部は、ＩＭＵから出力されるＩＭＵ加速度、ＧＮＳＳ速度推定用データ、および、統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する。
【０００８】
ＧＮＳＳデータ編集部は、データ抽出部、および、姿勢角用データ生成部を備える。データ抽出部は、第２ＧＮＳＳデータを用いてＧＮＳＳ速度推定用データを生成し、第２ＧＮＳＳデータを第１ＧＮＳＳデータの周期で抽出する。姿勢角用データ生成部は、データ抽出部で抽出された第２ＧＮＳＳデータと第１ＧＮＳＳデータとを用いてＧＮＳＳ姿勢角推定用データを生成する。
【０００９】
この構成では、統合姿勢角の算出に用いるＧＮＳＳデータの周期が長くなる。ここで、姿勢角は、速度と比較して、ＧＮＳＳデータの周期が長くなっても精度が低下しにくい。そして、統合姿勢角の算出に用いるＧＮＳＳデータの周期を長くすることによって、統合姿勢角と統合速度とのＧＮＳＳデータの周期を同じにするよりも、処理するデータ量が少なくなる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、データ処理量の増加を抑制しながら、速度や変位を高精度に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。
【図２】ＧＮＳＳデータ編集部の機能ブロック図である。
【図３】ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとＧＮＳＳ速度推定用データとの生成概念を示す図である。
【図４】姿勢角演算部の機能ブロック図である。
【図５】変位演算部の機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る航行支援情報の生成方法を表すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る航法装置の変位演算部の機能ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態に係る航法装置、航行支援情報の生成方法、および、航行支援情報の生成プログラムについて、図を参照して説明する。なお、以下では、移動体として船舶を用いる態様を示すが、他の水上、水中移動体、陸上移動体、または、空中移動体にも、本願発明の構成は適用できる。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。図１に示すように、航法装置１０は、統合演算部２０、ＧＮＳＳアンテナ３１、ＧＮＳＳアンテナ３２、ＧＮＳＳ受信機４１、ＧＮＳＳ受信機４２、および、ＩＭＵ５０を備える。ＧＮＳＳアンテナ３１が、本発明の「第１アンテナ」に対応し、ＧＮＳＳアンテナ３２が、本発明の「第２アンテナ」に対応する。なお、航法装置１０は、統合演算部２０を、少なくとも備えていればよい。
【００１４】
ＧＮＳＳアンテナ３１、および、ＧＮＳＳアンテナ３２は、航法装置１０が装着される船舶（図示せず。）に設置されている。ＧＮＳＳアンテナ３１、および、ＧＮＳＳアンテナ３２は、いわゆるオープンスカイの環境に設置されている。
【００１５】
ＧＮＳＳアンテナ３１は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４１に出力する。ＧＮＳＳアンテナ３２は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４２に出力する。
【００１６】
ＧＮＳＳ信号は、所定の周波数からなる搬送波信号に、ＰＲＮ（擬似ランダムノイズ）コード、および、航法メッセージデータが重畳された信号である。ＰＲＮコードは、送信元の測位衛星を識別するコードである。航法メッセージデータは、測位衛星の軌道情報、補正情報等を含むデータである。
【００１７】
ＧＮＳＳ受信機４１、および、ＧＮＳＳ受信機４２は、それぞれに、ＧＮＳＳ信号の捕捉、追尾処理等のプログラムを記憶したメモリと、該プログラムを実行するＩＣ等の演算素子とによって実現できる。
【００１８】
ＧＮＳＳ受信機４１、および、ＧＮＳＳ受信機４２は、取得したＧＮＳＳ信号を、既知の方法によって捕捉、追尾する。この際、ＧＮＳＳ受信機４１、および、ＧＮＳＳ受信機４２は、コードおよび搬送波信号（キャリア信号）の捕捉、追尾を行う。
【００１９】
ＧＮＳＳ受信機４１は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ１を取得し、統合演算部２０に出力する。この際、ＧＮＳＳ受信機４１は、ＧＮＳＳデータＤｇ１の取得、出力の間隔を、第１周波数ｆ（Ｄｇ１）で行う。
【００２０】
ＧＮＳＳ受信機４２は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ２を取得し、統合演算部２０に出力する。この際、ＧＮＳＳ受信機４２は、ＧＮＳＳデータＤｇ２の取得、出力の間隔を、第２周波数ｆ（Ｄｇ２）で行う。
【００２１】
第２周波数ｆ（Ｄｇ２）は、第１周波数ｆ（Ｄｇ１）よりも高い。すなわち、第１周期は第２周期よりも短い。例えば、第１周波数ｆ（Ｄｇ１）は、１［Ｈｚ］であり、第２主波数ｆ（Ｄｇ２）は、５［Ｈｚ］である。なお、これらの周波数は、一例であり、第２周波数ｆ（Ｄｇ２）が第１周波数ｆ（Ｄｇ１）よりも高ければよい。
【００２２】
ＧＮＳＳ受信機４１によるＧＮＳＳデータＤｇ１の取得、ＧＮＳＳ受信機４２によるＧＮＳＳデータＤｇ２の取得は、ＧＮＳＳの時刻に同期して行われる。
【００２３】
ＧＮＳＳデータＤｇ１およびＧＮＳＳデータＤｇ２は、少なくとも、搬送波位相の積算値（ＡＤＲ）を含んでいる。なお、ＧＮＳＳ受信機４１、および、ＧＮＳＳ受信機４２は、搬送波信号のドップラ周波数、コード位相、コード位相によって算出される擬似距離、測位位置等を含んで、ＧＮＳＳデータＤｇ１およびＧＮＳＳデータＤｇ２として、統合演算部２０に出力することも可能である。
【００２４】
ＩＭＵ５０は、加速度センサおよび角速度センサを備える。ＩＭＵとは、ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔの略語である。ＩＭＵ５０は、航法装置１０が装着される船舶（図示せず。）に設置されている。ＩＭＵ５０は、航法装置１０の物理的な動きを検出することで、加速度および角速度を計測する。
【００２５】
なお、ＩＭＵ５０は、ＧＮＳＳアンテナ３１およびＧＮＳＳアンテナ３２と略同じ位置に配置されていることが好ましい。しかしながら、ＩＭＵ５０と、ＧＮＳＳアンテナ３１およびＧＮＳＳアンテナ３２と、は離間していてもよい。この場合、既知のレバーアーム補正を適用すれば、速度や変位の測定精度の低下を抑制できる。
【００２６】
ＩＭＵ５０は、ＩＭＵ加速度ａｉおよびＩＭＵ角速度ωｉを計測し、ＩＭＵ計測データとして、統合演算部２０に出力する。なお、ＩＭＵ５０でのＩＭＵ計測データの出力の周波数（ＩＭＵ出力周波数）は、ＧＮＳＳデータＤｇ１およびＧＮＳＳデータＤｇ２の取得、出力の周波数よりも高い。すなわち、ＩＭＵ出力周波数は、第１周波数および第２周波数よりも高い。例えば、ＩＭＵ出力周波数は、１０［Ｈｚ］〜１００［Ｈｚ］程度である。なお、このＩＭＵ出力周波数は、ＧＮＳＳ系の各出力値よりも周波数が高ければ、所望値に変更するこが可能である。
【００２７】
統合演算部２０は、ＧＮＳＳデータ編集部２１、姿勢角演算部２２、変位演算部２３、ＧＮＳＳ姿勢角算出部２４、および、ＧＮＳＳ速度算出部２５を備える。統合演算部２０は、これらの機能部の処理を実現するプログラムと、当該プログラムを記憶したメモリと、該プログラムを実行するＣＰＵ等の演算処理装置とによって実現できる。
【００２８】
ＧＮＳＳデータ編集部２１には、ＧＮＳＳデータＤｇ１およびＧＮＳＳデータＤｇ２が入力される。ＧＮＳＳデータ編集部２１は、ＧＮＳＳデータＤｇ１とＧＮＳＳデータＤｇ２から、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωとＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖとを生成する。
【００２９】
図２は、ＧＮＳＳデータ編集部の機能ブロック図である。図３は、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データとＧＮＳＳ速度推定用データとの生成概念を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、ＧＮＳＳデータ編集部２１は、データ抽出部２１１と姿勢角用データ生成部２１２とを備える。ＧＮＳＳデータＤｇ１は、姿勢角用データ生成部２１２に入力される。ＧＮＳＳデータＤｇ２は、データ抽出部２１１に入力される。
【００３１】
データ抽出部２１１は、ＧＮＳＳデータＤｇ２からＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖを生成し、ＧＮＳＳ速度算出部２５に出力する。
【００３２】
また、データ抽出部２１１は、特定時刻のＧＮＳＳデータＤｇ２を抽出し、姿勢角用データ生成部２１２に出力する。ＧＮＳＳデータＤｇ２が抽出される時刻は、ＧＮＳＳデータＤｇ１のデータ周期Ｔ１に準じている。言い換えれば、姿勢角用データ生成部２１２には、ＧＮＳＳデータＤｇ１のデータ周期Ｔ１に準じて間引かれたＧＮＳＳデータＤｇ２が入力される。
【００３３】
姿勢角用データ生成部２１２は、ＧＮＳＳデータＤｇ１と抽出されたＧＮＳＳデータＤｇ２とを組にすることで、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωを生成し、ＧＮＳＳ姿勢角算出部２４に出力する。
【００３４】
例えば、図３に示すように、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１１）において、データ抽出部２１１は、データ周期Ｔ２で取得したＧＮＳＳデータＤｇ２（０）からＧＮＳＳデータＤｇ２（１１）を、それぞれにＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖとして出力する。同様に、時刻ｔ（５ｍ−１）から時刻ｔ（５ｍ＋１）において、データ抽出部２１１は、データ周期Ｔ２で取得したＧＮＳＳデータＤｇ２（５ｍ−１）からＧＮＳＳデータＤｇ２（５ｍ＋１）を、それぞれにＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖとして出力する。
【００３５】
また、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１１）において、データ抽出部２１１は、ＧＮＳＳデータＤｇ１のデータ周期Ｔ１に同期して、ＧＮＳＳデータＤｇ１（０）の取得された時刻ｔ（０）のＧＮＳＳデータＤｇ２（０）、ＧＮＳＳデータＤｇ１（５）の取得された時刻ｔ（５）のＧＮＳＳデータＤｇ２（５）、および、ＧＮＳＳデータＤｇ１（１０）の取得された時刻ｔ（１０）のＧＮＳＳデータＤｇ２（１０）を抽出する。同様に、時刻ｔ（５ｍ−１）から時刻ｔ（５ｍ＋１）において、データ抽出部２１１は、ＧＮＳＳデータＤｇ１のデータ周期Ｔ１に同期して、ＧＮＳＳデータＤｇ１（５ｍ）の取得された時刻ｔ（５ｍ）のＧＮＳＳデータＤｇ２（５ｍ）を抽出する。
【００３６】
姿勢角用データ生成部２１２は、時刻ｔ（０）に対応するＧＮＳＳデータＤｇ１（０）とＧＮＳＳデータＤｇ２（０）とを、時刻ｔ（０）の姿勢角推定用データＤｇωとして出力する。同様に、姿勢角用データ生成部２１２は、時刻ｔ（５）に対応するＧＮＳＳデータＤｇ１（５）とＧＮＳＳデータＤｇ２（５）とを、時刻ｔ（５）の姿勢角推定用データＤｇωとして出力する。姿勢角用データ生成部２１２は、時刻ｔ（１０）に対応するＧＮＳＳデータＤｇ１（１０）とＧＮＳＳデータＤｇ２（１０）とを、時刻ｔ（１０）の姿勢角推定用データＤｇωとして出力する。姿勢角用データ生成部２１２は、時刻ｔ（５ｍ）に対応するＧＮＳＳデータＤｇ１（５ｍ）とＧＮＳＳデータＤｇ２（５ｍ）とを、時刻ｔ（５ｍ）の姿勢角推定用データＤｇωとして出力する。
【００３７】
このような処理を行うことによって、姿勢角推定用データＤｇωのデータ周期は、速度推定用データＤｇｖのデータ周期よりも長くなる。したがって、単位時間当たりにおける姿勢角推定用データＤｇωのデータ量は、ＧＮＳＳデータＤｇ２の全てを姿勢角の算出に用いる場合よりも少なくなる。よって、統合演算部２０が単位時間に処理するデータ量は抑制される。
【００３８】
ＧＮＳＳ姿勢角算出部２４は、姿勢角推定用データＤｇωを用いて、既知の方法で、ＧＮＳＳ姿勢角Φｇを算出する。ＧＮＳＳ速度算出部２５は、速度推定用データＤｇｖを用いて、既知の方法で、ＧＮＳＳ速度Ｖｇを算出する。
【００３９】
姿勢角演算部２２は、ＩＭＵ角速度ωｉとＧＮＳＳ姿勢角Φｇとを用いて、統合姿勢角Φｃを推定する。図４は、姿勢角演算部の機能ブロック図である。
【００４０】
図４に示すように、例えば、姿勢角演算部２２は、カルマンフィルタ２００からなる。カルマンフィルタ２００は、時間更新ブロック２２１と観測更新ブロック２２２とを有する。カルマンフィルタ２００の観測値は、ＩＭＵ角速度ωｉとＧＮＳＳ姿勢角Φｇであり、状態変数（未知数）は、統合姿勢角Φｃを含む。このような構成によって、姿勢角演算部２２は、統合姿勢角Φｃを推定できる。姿勢角演算部２２は、統合姿勢角Φｃを、変位演算部２３に出力する。
【００４１】
変位演算部２３は、ＩＭＵ加速度ａｉ、ＧＮＳＳ速度Ｖｇ、および、統合姿勢角Φｃを用いて、統合速度Ｖｃを推定する。この際、変位演算部２３は、統合姿勢角Φｃによって得られる回転行列を用いて、ＧＮＳＳ座標系とＩＭＵ座標系との座標変換を行う。さらに、変位演算部２３は、統合速度Ｖｃを用いて、変位Ｄを算出する。図５は、変位演算部の機能ブロック図である。
【００４２】
図５に示すように、変位演算部２３は、速度演算部２３０と積分器２３６とを備える。積分器２３６が、本発明の「変位用積分器」に対応する。
【００４３】
図５に示すように、速度演算部２３０は、運動加速度算出部２３０１、積分器２３１、補間器２３２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２３３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３４、および、加算器２３５を備える。ＨＰＦ２３３が、本発明の「第１フィルタ」に対応し、ＬＰＦ２３４が、本発明の「第２フィルタ」に対応する。この構成によって、速度演算部２３０は、所謂、相補フィルタを構成している。
【００４４】
ＩＭＵ加速度ａｉは、運動加速度算出部２３０１に入力される。運動加速度算出部２３０１は、統合姿勢角Φｃによって得られる回転行列を用いて、重力が含まれているＩＭＵ加速度ａｉから、重力を除いたＩＭＵ運動加速度ａｉｃを算出する。運動加速度算出部２３０１は、ＩＭＵ運動加速度ａｉｃを積分器２３１に出力する。積分器２３１は、ＩＭＵ運動加速度ａｉｃを積分することで、ＩＭＵ速度Ｖｉを算出する。積分器２３１は、ＩＭＵ速度Ｖｉを、ＨＰＦ２３３に出力する。
【００４５】
ＨＰＦ２３３は、ＩＭＵ速度Ｖｉの高周波数成分を通過させ、低周波数成分を抑圧する。これにより、ＩＭＵ速度Ｖｉに含まれるバイアス誤差等の観測誤差は抑圧される。ＨＰＦ２３３は、フィルタ処理後のＩＭＵ速度Ｖｉｆを、加算器２３５に出力する。
【００４６】
ＧＮＳＳ速度Ｖｇは、補間器２３２に入力される。補間器２３２は、ＩＭＵ速度が存在し、ＧＮＳＳ速度Ｖｇが存在しない時刻に対して、例えば、０値を内挿する。これにより、ＩＭＵ速度と同じ更新周期を有する補間処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｃが生成される。補間器２３２は、補間処理後のＧＮＳＳ速度ＶｇｃをＬＰＦ２３４に出力する。
【００４７】
ＬＰＦ２３４は、補間処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｃの低周波数成分を通過させ、高周波数成分を抑圧する。これにより、補間処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｃに含まれる、補間処理によって生じるノイズは抑圧される。すなわち、ＬＰＦ２３４からは出力されるフィルタ処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｆは、ＩＭＵ速度Ｖｉと同じ周期にアップサンプリングされたＧＮＳＳ速度Ｖｇと同等になる。ＬＰＦ２３４は、フィルタ処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｆを、加算器２３５に出力する。
【００４８】
加算器２３５は、フィルタ処理後のＩＭＵ速度Ｖｉｆとフィルタ処理後のＧＮＳＳ速度Ｖｇｆとを加算することで、統合速度Ｖｃを算出する。
【００４９】
このような構成および処理を用いることによって、統合速度Ｖｃは、ＩＭＵ加速度ａｉと同じ短い更新周期を実現しながら、精度の低下を抑制できる。すなわち、ＩＭＵ加速度ａｉの更新周期は、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの更新周期よりも短いが、ＩＭＵ加速度ａｉの精度は、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの精度と比較して低くなってしまう。一方、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの精度は高いが、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの更新周期は、ＩＭＵ加速度ａｉの更新周期と比較して長くなってしまう。しかしながら、上述の相補フィルタを用いることによって、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの更新周期の長さとＩＭＵ加速度ａｉの精度の低さは除去され、統合速度Ｖｃは、更新周期の短さと精度の高さを両立できる。
【００５０】
また、姿勢角演算部２２で推定された統合姿勢角Φｃを用いることによって、ＩＭＵ座標系（船体座標系）とＧＮＳＳ座標系（ＮＥＤ座標系（局地水平座標系））との角度誤差を高精度に補正できる。これにより、統合速度Ｖｃは、さらに高精度に算出される。
【００５１】
この際、統合姿勢角Φｃの推定に用いるＧＮＳＳ姿勢角Φｇは、統合速度Ｖｃの推定に用いるＧＮＳＳ速度Ｖｇよりも更新周期が長い。このようにＧＮＳＳ姿勢角Φｇの更新周期を長くしても、ＩＭＵ角速度ωｉの精度は良好であるために、統合姿勢角Φｃの精度は、殆ど低下しない。したがって、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データの更新周期を長くでき、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データのデータ量を抑えることができる。
【００５２】
仮に、ＧＮＳＳ速度Ｖｇの更新周期を長くすると、ＩＭＵ加速度ａｉの精度は低いので、統合速度Ｖｃの推定は大きく低下してしまう。カーナビゲーション等の車載機器では、車速パルス等の他のセンサも統合することで速度や変位を良好に推定することが一般的である。しかしながら、船舶や空中移動体などに搭載する機器では、この方式を採用できず、ＩＭＵとＧＮＳＳを統合する方式が一般的である。
【００５３】
この場合、統合速度Ｖｃを高精度に推定するためには、ＧＮＳＳ速度推定用データの更新周期を短くしなければならず、更新周期を長くできない。したがって、高い精度を維持しながら、データ量を抑制するためには、ＧＮＳＳ速度推定用データの更新周期を短くして、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データの更新周期を長くすることが有効である。
【００５４】
速度演算部２３０は、統合速度Ｖｃを積分器２３６に出力する。積分器２３６は、統合速度Ｖｃを積分することで、変位Ｄを算出する。ここで、統合速度Ｖｃは、上述のように高精度であるので、誤差が小さい。したがって、統合速度Ｖｃを積算して得られる変位Ｄの誤差は小さい。
【００５５】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることによって、航法装置１０は、処理するデータ量を低く抑えながら、統合速度Ｖｃおよび変位Ｄを含む航行支援情報を、速い更新周期で且つ高精度で推定（算出）できる。なお、この航行支援情報には、統合姿勢角Φｃを含めてもよい。
【００５６】
上述の説明では、姿勢角演算部２２にカルマンフィルタを用いる態様を示した。しかしながら、姿勢角演算部２２は、カルマンフィルタに限るものではなく、ＩＭＵ角速度ωｉとＧＮＳＳ姿勢角Φｇとを観測値（既知数）とし、統合姿勢角Φｃを未知数とする状態空間モデルを用いた推定式によって実現してもよい。さらに、姿勢角演算部２２に対して、速度演算部２３０で用いた相補フィルタを適用することも可能である。この場合、低周波数側をＧＮＳＳ姿勢角Φｇとし、高周波数側をＩＭＵ角速度ωｉとすればよい。
【００５７】
上述の説明では、航法装置１０で実行する各処理をそれぞれに個別の機能ブロックで実行する態様を示した。しかしながら、航法装置１０で実行する各処理を、航行支援情報の生成プログラムとして、プログラム化して記憶媒体に記憶し、演算処理装置で、当該プログラムを実行するようにしてもよい。この場合、図６に示すフローチャートに基づいて、航行支援情報を生成すればよい。図６は、本発明の第１の実施形態に係る航行支援情報の生成方法を表すフローチャートである。なお、フローチャートに示す各処理の具体的な内容における上述している箇所の説明は省略する。
【００５８】
演算処理装置は、周波数ｆ（Ｄｇ１）で規定される時間間隔で、ＧＮＳＳデータＤｇ１を取得する（Ｓ１１１）。これと平行して、演算処理装置は、周波数ｆ（Ｄｇ２）で規定される時間間隔で、ＧＮＳＳデータＤｇ２を取得する（Ｓ１１２）。周波数ｆ（Ｄｇ２）は、周波数ｆ（Ｄｇ１）よりも高い。
【００５９】
演算処理装置は、ＧＮＳＳデータＤｇ１とＧＮＳＳデータＤｇ２の一部とから、姿勢角推定用データＤｇωを生成する。演算処理装置は、ＧＮＳＳデータＤｇ２から速度推定用データＤｇｖを生成する（Ｓ１２）。
【００６０】
演算処理装置は、ＩＭＵ角速度ωｉと姿勢角推定用データＤｇωとを用いて、統合姿勢角Φｃを推定する（Ｓ１３）。
【００６１】
演算処理装置は、ＩＭＵ加速度ａｉと速度推定用データＤｇｖと統合姿勢角Φｃとを用いて、統合速度Ｖｃおよび変位Ｄを推定する（Ｓ１４）。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る航法装置について、図を参照して説明する。第２の実施形態に係る航法装置は、第１の実施形態に係る航法装置と比較して、変位演算部の構成が異なる。第２の実施形態に係る航法装置の他の構成は、第１の実施形態に係る航法装置と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００６３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る航法装置の変位演算部の機能ブロック図である。図７に示すように、変位演算部２３Ａは、速度演算部２３０Ａと積分器２３６とを備える。速度演算部２３０Ａは、第１演算部６１、第２演算部６２、および、補正部６３を備える。
【００６４】
第１演算部６１は、運動加速度算出部６１０１、積分器６１１、補間器６１２、ＨＰＦ６１３、ＬＰＦ６１４、および、加算器６１５を備える。第１演算部６１は、第１の実施形態に示した速度演算部２３０と同様の構成である。運動加速度算出部６１０１が運動加速度算出部２３０１に対応し、積分器６１１が積分器２３１に対応し、補間器６１２が補間器２３２に対応する。ＨＰＦ６１３がＨＰＦ２３３に対応し、ＬＰＦ６１４がＬＰＦ２３４に対応する。加算器６１５が加算器２３５に対応する。
【００６５】
第１演算部６１には、ＩＭＵ加速度ａｉとＧＮＳＳ速度Ｖｇとが入力され、第１速度Ｖｃ１を推定して、補正部６３に出力する。第１速度Ｖｃ１は、第１の実施形態に係る統合速度Ｖｃと同じである。
【００６６】
第２演算部６２は、運動加速度算出部６２０１と、第１の実施形態に係る姿勢角演算部２２と同様のカルマンフィルタと、を備える。運動加速度算出部６２０１は、統合姿勢角Φｃによって得られる回転行列を用いて、ＩＭＵ加速度ａｉからＩＭＵ運動加速度ａｉｃを算出する。第２演算部６２のカルマンフィルタは、時間更新ブロック６２１と観測更新ブロック６２２とを有する。第２演算部６２の観測値は、ＩＭＵ運動加速度ａｉｃとＧＮＳＳ速度Ｖｇであり、状態変数（未知数）は、第２速度Ｖｃ２を含む。このような構成によって、第２演算部６２は、第２速度Ｖｃ２を推定できる。第２演算部６２は、第２速度Ｖｃ２を補正部６３に出力する。
【００６７】
補正部６３は、同期用遅延部６３１、出力用遅延部６３２、減算器６３３、および、減算器６３４を備える。第１速度Ｖｃ１は、減算器６３３に入力される。第２速度Ｖｃ２は、同期用遅延部６３１と出力用遅延部６３２とに入力される。
【００６８】
同期用遅延部６３１は、第１演算部６１におけるフィルタ処理の遅延分を補償するように、第２速度Ｖｃ２を遅延させる。同期用遅延部６３１は、遅延された第２速度Ｖｃ２１を、減算器６３３に出力する。
【００６９】
減算器６３３は、遅延された第２速度Ｖｃ２１から第１速度Ｖｃ１を減算することで、推定誤差εｖ２を算出する。減算器６３３は、推定誤差εｖ２を減算器６３４に出力する。
【００７０】
出力用遅延部６３２は、第２速度Ｖｃ２を遅延させる。出力用遅延部６３２の遅延量は、同期用遅延部６３１の遅延量よりも小さい。出力用遅延部６３２は、遅延した第２速度Ｖｃ２２を、減算器６３４に出力する。
【００７１】
減算器６３４は、第２速度Ｖｃ２２から推定誤差εｖ２を減算することで、統合速度ＶｃＡを出力する。
【００７２】
統合速度ＶｃＡは、カルマンフィルタを用いた第２演算部６２によって推定される第２速度Ｖｃ２に基づく。このため、第２速度Ｖｃ２は殆ど遅延しないが、第１演算部６１で推定するよりも誤差を有する。
【００７３】
しかしながら、この構成および処理では、高精度な第１速度Ｖｃ１によって第２速度Ｖｃ２の推定誤差が高精度に算出され、当該推定誤差によって第２速度Ｖｃ２が補正される。この際、推定誤差の補正された第２速度の遅延量は、出力用遅延部６３２の遅延量に依存する。したがって、出力用遅延部６３２の遅延量を適宜設定することによって、速度演算部２３０Ａは、殆ど遅延を生じることなく、高精度な統合速度ＶｃＡを推定できる。また、速度演算部２３０Ａは、許容される遅延量の範囲内において、統合速度ＶｃＡを、より高精度に推定できる。
【００７４】
次に、本発明の第３の実施形態に係る航法装置について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。図８に示すように、航法装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る航法装置１０に対して、アンテナおよびＧＮＳＳ受信機の数が増加した点、ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂの処理において異なる。航法装置１０Ｂの他の基本的な構成および処理は、航法装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００７５】
航法装置１０Ｂは、統合演算部２０Ｂ、ＧＮＳＳアンテナ３１１、ＧＮＳＳアンテナ３１２、ＧＮＳＳアンテナ３１３、ＧＮＳＳアンテナ３２、ＧＮＳＳ受信機４１１、ＧＮＳＳ受信機４１２、ＧＮＳＳ受信機４１３、ＧＮＳＳ受信機４２、および、ＩＭＵ５０を備える。ＧＮＳＳアンテナ３１１、ＧＮＳＳアンテナ３１２、および、ＧＮＳＳアンテナ３１３が、本発明の「第１アンテナ」に対応し、ＧＮＳＳアンテナ３２が、本発明の「第２アンテナ」に対応する。
【００７６】
統合演算部２０Ｂは、ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂ、姿勢角演算部２２、変位演算部２３、ＧＮＳＳ姿勢角算出部２４、および、ＧＮＳＳ速度算出部２５を備える。
【００７７】
ＧＮＳＳアンテナ３１１、ＧＮＳＳアンテナ３１２、ＧＮＳＳアンテナ３１３、および、ＧＮＳＳアンテナ３２は、航法装置１０Ｂが装着される船舶（図示せず。）に設置されている。ＧＮＳＳアンテナ３１１、ＧＮＳＳアンテナ３１２、ＧＮＳＳアンテナ３１３、および、ＧＮＳＳアンテナ３２は、いわゆるオープンスカイの環境に設置されている。ＧＮＳＳアンテナ３１１、ＧＮＳＳアンテナ３１２、ＧＮＳＳアンテナ３１３、および、ＧＮＳＳアンテナ３２は、全てが同時に一直線上に並ばないように配置されている。
【００７８】
ＧＮＳＳアンテナ３１１は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４１１に出力する。ＧＮＳＳアンテナ３１２は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４１２に出力する。ＧＮＳＳアンテナ３１３は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４１３に出力する。ＧＮＳＳアンテナ３２は、図示しないＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信機４２に出力する。
【００７９】
ＧＮＳＳ受信機４１１は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ１１を取得し、統合演算部２０Ｂに出力する。ＧＮＳＳ受信機４１２は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ１２を取得し、統合演算部２０Ｂに出力する。ＧＮＳＳ受信機４１３は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ１３を取得し、統合演算部２０Ｂに出力する。この際、ＧＮＳＳ受信機４１１、ＧＮＳＳ受信機４１２、および、ＧＮＳＳ受信機４１３は、ＧＮＳＳデータＤｇ１１、ＧＮＳＳデータＤｇ１２、および、ＧＮＳＳデータＤｇ１３の取得、出力の間隔を、第１周波数ｆ（Ｄｇ１）で行う。
【００８０】
ＧＮＳＳ受信機４２は、捕捉、追尾によって、ＧＮＳＳデータＤｇ２を取得し、統合演算部２０に出力する。この際、ＧＮＳＳ受信機４２は、ＧＮＳＳデータＤｇ２の取得、出力の間隔を、第２周波数ｆ（Ｄｇ２）で行う。
【００８１】
ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂには、ＧＮＳＳデータＤｇ１１、ＧＮＳＳデータＤｇ１２、ＧＮＳＳデータＤｇ１３、および、ＧＮＳＳデータＤｇ２が入力される。ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂは、ＧＮＳＳデータＤｇ１１、ＧＮＳＳデータＤｇ１２、ＧＮＳＳデータＤｇ１３、および、ＧＮＳＳデータＤｇ２から、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωとＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖとを生成する。より具体的には、ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂは、ＧＮＳＳデータＤｇ２からＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖを生成する。ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂは、特定時刻のＧＮＳＳデータＤｇ２を抽出する。ＧＮＳＳデータ編集部２１Ｂは、抽出されたＧＮＳＳデータＤｇ２と、ＧＮＳＳデータＤｇ１１、ＧＮＳＳデータＤｇ１２、および、ＧＮＳＳデータＤｇ１３とを用いて、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωを生成する。
【００８２】
このような構成および処理を用いることによって、姿勢角推定用データＤｇωをより確実に取得でき、且つ、統合姿勢角Φｃの推定の精度を向上しやすい。そして、この場合であっても、ＧＮＳＳデータＤｇ１１、ＧＮＳＳデータＤｇ１２、および、ＧＮＳＳデータＤｇ１３の取得間隔が長い（周波数が低い）ので、統合演算部２０Ｂとしてのデータ処理量の増加を効果的に抑制できる。
【００８３】
次に、本発明の第４の実施形態に係る航法装置について、図を参照して説明する。図９は、本発明の第４の実施形態に係る航法装置の機能ブロック図である。図９に示すように、航法装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る航法装置１０に対して、統合演算部２０Ｃの構成および処理において異なる。航法装置１０Ｃの他の基本的な構成および処理は、航法装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００８４】
統合演算部２０Ｃは、ＧＮＳＳデータ編集部２１、姿勢角演算部２２Ｃ、および、変位演算部２３Ｃを備える。すなわち、統合演算部２０Ｃは、第１の実施形態に係る統合演算部２０に対して、ＧＮＳＳ姿勢角算出部２４およびＧＮＳＳ速度算出部２５を省略している。
【００８５】
この場合、ＧＮＳＳデータ編集部２１は、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωを、姿勢角演算部２２Ｃに出力する。また、ＧＮＳＳデータ編集部２１は、ＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖを、変位演算部２３Ｃに出力する。
【００８６】
姿勢角演算部２２Ｃは、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωとＩＭＵ角速度ωｉとを用いて、統合姿勢角Φｃを推定する。
【００８７】
変位演算部２３Ｃは、ＩＭＵ加速度ａｉ、ＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖ、および、統合姿勢角Φｃを用いて、統合速度Ｖｃを推定する。
【００８８】
このような構成および処理であっても、上述の各実施形態と同様に、データ処理量の増加を抑制しながら、速度や変位を高精度に算出できる。
【００８９】
なお、第４の実施形態の構成は、第２の実施形態の構成および第３の実施形態の構成にも適用できる。
【００９０】
また、上述の説明では、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωを、ＧＮＳＳデータＤｇ１とＧＮＳＳデータＤｇ２とから生成する態様を示した。しかしながら、ＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωを、ＧＮＳＳデータＤｇ１だけから生成してもよい。この場合、ＧＮＳＳデータ編集部２１は、データ抽出部２１１と姿勢角用データ生成部２１２とを、個別に備える必要はない。すなわち、ＧＮＳＳデータ編集部２１は、ＧＮＳＳデータＤｇ１をＧＮＳＳ姿勢角推定用データＤｇωとして出力し、ＧＮＳＳデータＤｇ２をＧＮＳＳ速度推定用データＤｇｖとして出力すればよい。
【００９１】
また、上述の説明では、速度および変位の方向を詳細に規定してない。しかしながら、速度および変位は、水平方向に限るものではなく、垂直方向にも適用できる。すなわち、上述の構成および処理は、ヒーブの推定にも適用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０、１０Ｂ、１０Ｃ：航法装置
２０、２０Ｂ、２０Ｃ：統合演算部
２１、２１Ｂ：ＧＮＳＳデータ編集部
２２、２２Ｃ：姿勢角演算部
２３、２３Ａ、２３Ｃ：変位演算部
２４：ＧＮＳＳ姿勢角算出部
２５：ＧＮＳＳ速度算出部
３１、３２、３１１、３１２、３１３：ＧＮＳＳアンテナ
４１、４２、４１１、４１２、４１３：ＧＮＳＳ受信機
５０：ＩＭＵ
６１：第１演算部
６２：第２演算部
６３：補正部
２００：カルマンフィルタ
２１１：データ抽出部
２１２：姿勢角用データ生成部
２２１、６２１：時間更新ブロック
２２２、６２２：観測更新ブロック
２３０、２３０Ａ：速度演算部
２３１、２３６、６１１：積分器
２３２、６１２：補間器
２３３、６１３：ＨＰＦ
２３４、６１４：ＬＰＦ
２３５、６１５：加算器
６３１：同期用遅延部
６３２：出力用遅延部
６３３、６３４：減算器
ａｉ：ＩＭＵ加速度
ωｉ：ＩＭＵ角速度
ＤＤ：変位
Ｄｇ：ＧＮＳＳ姿勢角推定用データ
Ｄｇ１、Ｄｇ１１、Ｄｇ１２、Ｄｇ１３：ＧＮＳＳデータ
Ｄｇ２：ＧＮＳＳデータ
Ｄｇｖ：ＧＮＳＳ速度推定用データ
Ｔ１：データ周期
Ｔ２：データ周期
Ｖｃ：統合速度
Ｖｃ１：第１速度
Ｖｃ２：第２速度
Ｖｇ：ＧＮＳＳ速度
Ｖｉ：ＩＭＵ速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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