(57)【要約】【課題】アンビギュイティの算出を高速化し、都市部などにおけるＲＴＫの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる測位装置、コンピュータプログラム及び測位方法を提供する。【解決手段】衛星用通信部１２は、各衛星との擬似距離を測定するコード位相測定部１２１、各衛星の搬送波の位相を測定する搬送波位相測定部１２２、各衛星の搬送波の周波数を測定する搬送波周波数測定部１２３などを備えている。処理部１１は、各衛星の搬送波の周波数を測定してドップラーシフトを求めることにより、測位対象１００の速度ベクトルを算出する。処理部１１は、測位前の測位対象１００の位置をＡとし、速度ベクトルをＶとし、速度ベクトル算出の時間間隔をＴとすると、解の探索範囲の中心Ｂを、Ｂ＝Ａ＋Ｔ・Ｖにより求め、解の探索範囲を制限してアンビギュイティを決定する。【選択図】図２
2010071686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測位用衛星が送信した各搬送波を受信する受信部を備え、該受信部で受信した各搬送波の位相に基づいて測位を行う測位装置において、
測位前の自身の位置を取得する位置取得手段と、
該位置取得手段で取得した位置からの速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記位置取得手段で取得した位置及び前記速度ベクトル算出手段で算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定するアンビギュイティ決定手段と、
該アンビギュイティ決定手段で決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位する測位手段と
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記速度ベクトル算出手段は、
前記受信部で受信した各搬送波のドップラーシフトに基づいて速度ベクトルを算出するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
速度に関する情報を取得する速度情報取得手段と、
旋回角度を取得する角度取得手段と
を備え、
前記速度ベクトル算出手段は、
前記速度情報取得手段で取得した速度及び前記角度取得手段で取得した旋回角度に基づいて速度ベクトルを算出するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記位置取得手段で取得した位置の信頼性を判定する位置信頼性判定手段を備え、
前記アンビギュイティ決定手段は、
前記位置信頼性判定手段での判定結果に応じて、アンビギュイティを決定するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の測位装置。
【請求項５】
各搬送波の位相に含まれるアンビギュイティの初期値を算出する初期値算出手段と、
該初期値算出手段で算出した初期値の信頼度を判定する初期値信頼度判定手段と、
該初期値信頼度判定手段で判定した信頼度に応じて、前記位相に含まれるアンビギュイティの探索範囲の大きさを設定する探索範囲設定手段と
を備え、
前記アンビギュイティ決定手段は、
前記探索範囲設定手段で設定した探索範囲に基づいて、アンビギュイティを決定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項６】
前記探索範囲設定手段は、
測位前の自身の位置が測位された時点からの時間経過に応じて、探索範囲の大きさを設定するように構成してあることを特徴とする請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
コンピュータを、複数の測位用衛星が送信した各搬送波の位相に含まれるアンビギュイティを決定するための手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータを、
測位前の自身の位置からの速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記自身の位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定するアンビギュイティ決定手段と
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
複数の測位用衛星が送信した各搬送波を受信する受信部を備え、該受信部で受信した各搬送波の位相に基づいて測位を行う測位装置による測位方法において、
測位前の自身の位置を取得し、
取得した位置からの速度ベクトルを算出し、
取得した位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定し、
決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位することを特徴とする測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＮＳＳ測位用衛星（例えば、ＧＰＳ測位用衛星など）から送信される信号を用いて車両又は人等の測位対象の位置を測位する測位装置、該測位装置を実現するためのコンピュータプログラム及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用衛星から送信される信号を受信装置（測位対象）で受信し、受信した信号に含まれる搬送波位相（キャリア位相）を測定し、測定した搬送波位相及び測位用衛星の位置に基づいて受信装置の位置を測位する測位方法が各分野で利用されている。
【０００３】
上述の測位方法では、例えば、複数の測位用衛星の中から基準とする測位用衛星に対する測位用衛星（基準以外）の搬送波位相の差（一重位相差）を求め、一重位相差の差（二重位相差）を求める。この位相差は、波数単位に変換すると整数部と小数部とに分けることができる。受信装置で測定できる位相は２π（０〜３６０ｄｅｇ）の範囲内の小数部であり、整数部（２πの整数倍）を直接測定することはできない。この整数部をアンビギュイティ、整数バイアスなどと称する。
【０００４】
上述のような搬送波位相を用いる測位装置（例えば、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信装置）では、一旦アンビギュイティを算出することができれば、各測位用衛星が送信する信号を捕捉している限り連続的に測位対象の位置を測位することが可能である。しかし、測位用衛星からの電波が一度途切れた場合（例えば、サイクルスリップした場合）、再度アンビギュイティを算出する必要があり、測位を再開することができるまでに数秒から数十秒を要することがあった。
【０００５】
このため、例えば、特許文献１では、電波を受信可能な測位用衛星の数が増減した場合、あるいは、基準となる測位用衛星を切り替えた場合に、新たな整数バイアス（アンビギュイティ）を推定せず、変化前に推定した基線ベクトルを用いて変化後のfloating ambiguityを推定することにより、測位に要する計算時間を短縮することができるキャリア位相相対測位装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２では、測位中に求めていた測位局の位置を非測位中に保持しておき、測位開始時に、保持していた測位位置から計算位相差を求め、計算位相差の小数部が±０．５サイクルの範囲で観測位相差と一致するように計算位相差を修正し、修正した計算位相差を整数バイアスとすることにより、電源投入後の測位開始を速やかに行うことができる測位装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８５７２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置では、電波を受信可能な（観測可能な）衛星の数が増減した場合の高速なアンビギュイティ推定法が示されているものの、トンネル内や高架下などのほとんど衛星からの電波を受信できなくなった状態からの高速なアンビギュイティ決定は困難であり、都市部での高精度測位の利用率拡大のためには新たな手法の開発が必要であった。特に、ビルなどの遮蔽物が多い都市部においては、サイクルスリップが高い頻度で発生するので、その都度アンビギュイティの算出に長時間を要し、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）のサービスを受けることができる時間が短くなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２の装置では、計算位相差の小数部の±０．５サイクルの範囲に限定して計算位相差を修正するため、例えば、車両のように比較的高速で移動する測位対象のように、非測位中にキャリア位相差の１サイクルを距離換算した距離の約２分の１を越えて移動するような場合には整数バイアスを決定することができず、測位が可能な時間を増加させることができなかった。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、アンビギュイティの算出を高速化し、都市部などにおけるＲＴＫの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる測位装置、該測位装置を実現するためのコンピュータプログラム及び測位方法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】
【００１０】
第１発明に係る測位装置は、複数の測位用衛星が送信した各搬送波を受信する受信部を備え、該受信部で受信した各搬送波の位相に基づいて測位を行う測位装置において、測位前の自身の位置を取得する位置取得手段と、該位置取得手段で取得した位置からの速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記位置取得手段で取得した位置及び前記速度ベクトル算出手段で算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定するアンビギュイティ決定手段と、該アンビギュイティ決定手段で決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る測位装置は、第１発明において、前記速度ベクトル算出手段は、前記受信部で受信した各搬送波のドップラーシフトに基づいて速度ベクトルを算出するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る測位装置は、第１発明において、速度に関する情報を取得する速度情報取得手段と、旋回角度を取得する角度取得手段とを備え、前記速度ベクトル算出手段は、前記速度情報取得手段で取得した速度及び前記角度取得手段で取得した旋回角度に基づいて速度ベクトルを算出するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る測位装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記位置取得手段で取得した位置の信頼性を判定する位置信頼性判定手段を備え、前記アンビギュイティ決定手段は、前記位置信頼性判定手段での判定結果に応じて、アンビギュイティを決定するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係る測位装置は、第１発明において、各搬送波の位相に含まれるアンビギュイティの初期値を算出する初期値算出手段と、該初期値算出手段で算出した初期値の信頼度を判定する初期値信頼度判定手段と、該初期値信頼度判定手段で判定した信頼度に応じて、前記位相に含まれるアンビギュイティの探索範囲の大きさを設定する探索範囲設定手段とを備え、前記アンビギュイティ決定手段は、前記探索範囲設定手段で設定した探索範囲に基づいて、アンビギュイティを決定するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第６発明に係る測位装置は、第５発明において、前記探索範囲設定手段は、測位前の自身の位置が測位された時点からの時間経過に応じて、探索範囲の大きさを設定するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
第７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、複数の測位用衛星が送信した各搬送波の位相に含まれるアンビギュイティを決定するための手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、測位前の自身の位置からの速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記自身の位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定するアンビギュイティ決定手段として機能させることを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係る測位方法は、複数の測位用衛星が送信した各搬送波を受信する受信部を備え、該受信部で受信した各搬送波の位相に基づいて測位を行う測位装置による測位方法において、測位前の自身の位置を取得し、取得した位置からの速度ベクトルを算出し、取得した位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定し、決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位することを特徴とする。
【００１８】
第１発明、第７発明及び第８発明にあっては、測位前の自身（測位対象）の位置（例えば、過去に測位した自身の位置）を取得する。自身の位置の取得には、いくつかの方法がある。例えば、後述するＲＴＫ−ＧＰＳで決定した解（測位位置）を用いてもよく、あるいは、磁気ネイル又は光ビーコン等の路側装置との通信により自身の位置を求めることもできる。なお、測位位置の精度が高い方が望ましい。次に、取得した自身の位置からの速度ベクトルを算出する。速度ベクトルの算出は、例えば、測位用衛星が送信した搬送波の周波数を検出することにより、ドップラーシフトを算出して自身の速度ベクトルを算出することができる。また、車輪速センサで速度を検出するとともにジャイロセンサで移動方位を検出することで速度ベクトルを算出してもよい。
【００１９】
取得した位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定する。より具体的には、測位前の自身の位置をＡとし、速度ベクトルをＶとし、速度ベクトル算出の時間間隔をＴとすると、解の探索範囲の中心Ｂを、Ｂ＝Ａ＋Ｔ・Ｖにより求め、解の探索範囲を制限してアンビギュイティ（ＲＴＫ−ＧＰＳの解）を決定する。解の探索範囲は、ＤＧＰＳで解を求める場合に比べて、狭くすることができ正しい解を求めることができる期待値が向上する。すなわち、特に都市部の場合、信号を受信可能な衛星の配置が悪くなることが多く、またマルチパスの影響も大きい。そのためＤＧＰＳで求めた解は誤差が大きくなりやすく、解を探索する範囲が広くなるため正確な解が得られないことが多い。一方、ドップラーシフトにより得られる速度ベクトルを用いる場合、ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少なく、解の探索範囲をＤＧＰＳの場合に比べて一層制限することができる。なお、車輪速センサ及びジャイロセンサにより得られる速度ベクトルを用いる場合にも、用いるセンサの精度に応じて解の探索範囲を設定し、アンビギュイティを決定することができる。決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位する。過去の測位位置と速度ベクトルとから解の探索範囲を制限した上でアンビギュイティを決定するので、従来の方法に比べてアンビギュイティの算出を高速化し、都市部などにおけるＲＴＫ−ＧＰＳの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる。そして、ＲＴＫ−ＧＰＳの１回の測定（１エポック）で解を算出することができる。
【００２０】
第２発明にあっては、受信部で受信した各搬送波のドップラーシフトに基づいて速度ベクトルを算出する。例えば、衛星Ｇ１が出力する搬送波の周波数をν１ｓ、自身（測位対象）が搬送波を受信して測定した該搬送波の周波数をν１ｒとすると、ドップラーシフト（ν１ｒ−ν１ｓ）、衛星Ｇ１の既知の速度ベクトルＶｇ、自身の速度ベクトルＶ（未知数）との間には一定の式が成立する。そして、衛星から受信するエフェメリス情報により衛星位置を算出し、３個以上の衛星からの搬送波の周波数を測定することにより、未知数以上の数の式が成立し、自身の速度ベクトルＶを算出することができる。尚、時刻推定の精度を上げ、衛星位置の算出精度を上げるためには、４個以上の衛星からの信号を受信するのが好ましい。ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少なく、解の探索範囲をＤＧＰＳの場合に比べて狭いエリアに制限することができる。
【００２１】
第３発明にあっては、速度情報取得手段（例えば、車輪速センサ）で取得した速度及び角度取得手段（例えば、ジャイロセンサ）で取得した旋回角度に基づいて速度ベクトルを算出する。例えば、車輪速センサにより正確な速度を求めることができる。そして、過去に得られた自身の２地点の位置が判れば、ジャイロセンサにより、その２地点を結ぶ方向からの旋回角度（移動方向）を正確に求めることができ、自身の速度ベクトルを高精度に算出することができる。これにより、車輪速センサやジャイロセンサの精度に応じて、解の探索範囲を制限することができる。
【００２２】
第４発明にあっては、取得した自身の位置の信頼性を判定する。信頼性の判定は、例えば、以下のようにすることができる。自身の位置をＲＴＫ−ＧＰＳで決定した解により求める場合には、Ｈａｔｃｈ法であれば、搬送波の二重位相差と、擬似距離を搬送波の波長で除算した値との差分が整数値に近いほど解の信頼性（すなわち、その解により求めた位置の信頼性）が高いと判定することができる。また、ＬＡＭＢＤＡ法であれば、同様に、上述の差分と整数値との残差を用い、複数の解のうち最も残差の小さい値と、その次に残差が小さい値との比が高いほど信頼性が高いと判定することができる。いずれの方法においても、信号を受信できた衛星の数や、信号の品質（信号とノイズとの比）なども判断基準に加えることができる。また、磁気ネイルや光ビーコン等の路側装置との通信により自身の位置を求める場合には、それぞれの測位方法に対応する信頼性を用いることができる。そして、そして、信頼性の判定結果に応じて、アンビギュイティの決定方法を選択する。例えば、測位前（すなわち、過去）に求めた自身の位置の信頼性が高い場合、その位置からの速度ベクトルを用いることで、解を探索するための探索範囲の中心を精度良く求めることができる。この場合、解の探索範囲を狭いエリアに制限することができ、正しい解を算出できる可能性（特に、１エポックで解を算出できる可能性）を向上させることができる。一方、測位前に求めた自身の位置の信頼性が低い場合、その位置からの速度ベクトルは用いず、他の手段、例えばＤＧＰＳで求めた解を探索範囲の中心とする。この場合、解の探索範囲は広めに設定する。
【００２３】
第５発明にあっては、各搬送波の位相に含まれるアンビギュイティの初期値を算出し、算出した初期値の信頼度を判定する。そして、判定した信頼度に応じて、アンビギュイティの探索範囲の大きさを設定し、設定した探索範囲に基づいて、アンビギュイティを決定する。例えば、アンビギュイティの初期値を算出し、算出した初期値の信頼度に応じて、アンビギュイティを決定するための探索範囲の大きさを設定するので、解を探索するための最適な探索範囲を求めることができる。
【００２４】
第６発明にあっては、測位前の自身の位置が測位された時点からの時間経過に応じて、探索範囲の大きさを設定する。例えば、時間の経過とともに探索範囲を大きくすることにより、時間経過に応じてアンビギュイティ（解）の初期値の信頼度が低下する場合でも、真の解が探索範囲内に存在するようにすることができ、アンビギュイティを決定することができないという事態を防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にあっては、アンビギュイティの算出を高速化し、特に１回の測定（１エポック）で解を算出する可能性を向上させる。これにより、都市部などにおけるＲＴＫ−ＧＰＳの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る測位装置を用いた測位方法の一例の概要を示す模式図であり、図２は本発明に係る測位装置１０を含む測位対象１００の構成の一例を示すブロック図である。本発明に係る測位方法では、測位用の衛星（ＧＰＳ、ガリレオ、準天頂衛星などのＧＮＳＳ）Ｇ１〜ＧＮ、基準局３００などを利用して測位対象１００の位置を測位する。測位対象１００は、例えば、車両又は人などであり、測位対象１００が車両である場合には本発明に係る測位装置である測位装置１０及び自律センサ部２０などを備え、測位対象１００が人である場合には測位装置１０を備える。
【００２７】
ＧＰＳの場合は、各衛星Ｇ１〜ＧＮは、原子時計、１０．２３ＭＨｚの基準発信器などを搭載し、基準周波数の１５４倍のＬ１＝１５７５．４２ＭＨｚ及び１２０倍のＬ２＝１２２７．６０ＭＨｚの２周波の信号を送信する。送信される信号には、原子時計により正確なタイミングで発信される測位用の所定のコード（符号）が含まれ、そのコードが受信機に到達するまでにどれだけの時間（伝播時間）を要したかを測定することにより、各衛星Ｇ１〜ＧＮとの擬似距離（伝播時間×光速）を測定することができる。なお、２周波の信号に限定されず、１周波のみでの測位や３周波以上を用いた測位も可能である。
【００２８】
ＲＴＫ−ＧＰＳで解を求める場合に、Ｈａｔｃｈ法を用いるときには、各衛星Ｇ１〜ＧＮのうち、観測可能な衛星を４機の主衛星Ｇ１〜Ｇ４と残りの従衛星（Ｇ５〜ＧＮ）とに区分する。例えば、観測可能な衛星が６機存在する場合、従衛星の数は２機となる。なお、ＬＡＭＢＤＡ法（Least-square Ambiguity Decorrelation Adjustment Method）を用いる場合には、主衛星と従衛星とに区別する必要はなく、観測可能な４機の衛星Ｇ１〜Ｇ４があればよい。また、主衛星Ｇ１〜Ｇ４の中で基準となる衛星（例えば、衛星Ｇ１）を決定しておく。基準の主衛星Ｇ１を決定することにより、主衛星Ｇ１の搬送波の位相を基準とし、他の主衛星Ｇ２〜Ｇ４の搬送波の位相の差分を測定して、測位装置１０（受信機）の時計の誤差をキャンセルすることができる。測位対象１００の位置は、主衛星Ｇ１〜Ｇ４のデータを用いて測位する。そして、Ｈａｔｃｈ法を用いる場合であれば、測位結果を従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータを用いて検定する。なお、いずれの衛星を主衛星又は従衛星にするかは、衛星から送信される衛星軌道情報に基づいて測位装置１０で決定してもよく、あるいは予め決定した情報を測位装置１０で取得する構成であってもよい。
【００２９】
測位装置１０は、速度ベクトルの算出、解の探索範囲の決定、解（アンビギュイティ）の決定、解の信頼性の判定などの処理を行う処理部１１、各衛星Ｇ１〜ＧＮからの信号（電波）を受信する受信アンテナを備える衛星用通信部１２、基準局３００、送信装置２００及び不図示の路側装置（例えば、光ビーコン、電波ビーコンなど）との通信機能（例えば、狭域通信機能、無線ＬＡＮのような中域通信機能、広域通信機能など）を有する通信部１３、所定のデータを記憶するための記憶部１４、地図データベース１５などを備えている。また、衛星用通信部１２は、各衛星Ｇ１〜ＧＮとの擬似距離を測定するコード位相測定部１２１、各衛星Ｇ１〜ＧＮの搬送波の位相を測定する搬送波位相測定部１２２、各衛星Ｇ１〜ＧＮの搬送波の周波数を測定する搬送波周波数測定部１２３などを備えている。搬送波周波数測定部１２３は、例えば、ＦＬＬ（Frequency Lock Loop）回路を備え、高精度に常時周波数を検出することができる。
【００３０】
自律センサ部２０は、車輪速センサ２０１、ジャイロセンサ２０２などを備えている。自律センサ部２０は、車輪速センサ２０１及びジャイロセンサ２０２で検出したデータを処理部１１へ出力する。処理部１１は、車輪速センサ２０１で検出したデータにより、測位対象１００の速度を正確に求めることができる。また、処理部１１は、過去に得られた測位対象１００の２地点の位置が判れば、ジャイロセンサ２０２で検出したデータを用いて、前述の２地点を結ぶ方向からの移動方位を正確に求めることができる。これにより、処理部１１は、自律センサ部２０で得られたデータを用いて、測位対象１００の速度ベクトルを算出することができる。なお、処理部１１は、各衛星Ｇ１〜ＧＮの搬送波の周波数を測定してドップラーシフトを求めることにより、測位対象１００の速度ベクトルを算出することができる。詳細は後述する。
【００３１】
基準局３００は、衛星用通信部１２と同様の機能を有し、各衛星Ｇ１〜ＧＮとの擬似距離、各衛星Ｇ１〜ＧＮの搬送波の位相を測定し、測定結果を測位対象１００へ送信する。基準局３００での測定結果を用いることにより、電離圏や対流圏での電波（信号）の遅延時間をキャンセルすることができる。なお、電離圏や対流圏での電波の遅延時間に関する情報を主衛星Ｇ１〜Ｇ４、あるいは外部から取得することにより、基準局３００を設置することなく測位を行うこともできる。
【００３２】
次に一般的な二重位相差に基づく測位方法の一例の概要について数値例を用いて説明する。なお、ここで用いる数値は一例であり、これに限定されるものではない。測位装置１０と基準局３００とで受信した搬送波について、主衛星Ｇ２からの搬送波の位相差と主衛星Ｇ１（基準の衛星）からの搬送波の位相差との差（二重位相差）をφ２１（ｔ）とし、主衛星Ｇ３からの搬送波の位相差と主衛星Ｇ１からの搬送波の位相差との差（二重位相差）をφ３１（ｔ）とし、主衛星Ｇ４からの搬送波の位相差と主衛星Ｇ１からの搬送波の位相差との差（二重位相差）をφ４１（ｔ）とする。
【００３３】
主衛星Ｇ１〜Ｇ４の搬送波の波長をλ、主衛星Ｇ１〜Ｇ４と基準局３００との間の時刻ｔでの擬似距離をそれぞれＲ１ｒ（ｔ）、Ｒ２ｒ（ｔ）、Ｒ３ｒ（ｔ）、Ｒ４ｒ（ｔ）とし、主衛星Ｇ１〜Ｇ４と測位装置１０との間の時刻ｔでの擬似距離をそれぞれＲ１ｕ（ｔ）、Ｒ２ｕ（ｔ）、Ｒ３ｕ（ｔ）、Ｒ４ｕ（ｔ）とすると、式（１）〜式（３）が成り立つ。ここで、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は未知の整数である。測位装置１０で測定することができる各搬送波の位相は、２π（０〜３６０ｄｅｇ）の範囲内にとどまるため、例えば、搬送波の位相が４５０ｄｅｇ、８１０ｄｅｇ、−２７０ｄｅｇの場合と区別をすることができない。そこで、その不確実性をＮ１〜Ｎ３の未知の整数（アンビギュイティ、整数バイアスと称される）で表している。
【００３４】
【数１】
2010071686.tif 000003
【００３５】
仮に主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの電波を捕捉し続けることができれば（サイクルスリップがなければ）、未知の整数Ｎ１〜Ｎ３が不変のまま搬送波の位相がどの程度（仮に３６０ｄｅｇを超えた場合でも）変化したかを測定し続けることができる。すなわち、一旦アンビギュイティを算出することができれば（解を決定することができれば）、連続的に正確な搬送波位相を得ることができる。例えば、次の観測時（次のエポック時、例えば、時刻ｔ＋Δｔ）に式（４）〜式（６）を得ることができる。式（１）〜式（６）により、測位装置１０の位置（例えば、緯度：座標Ｘ、経度：座標Ｙ、高さ：座標Ｚ）及び未知の整数Ｎ１〜Ｎ３を求めることができる。なお、式（１）〜式（６）は、Ｈａｔｃｈ法及びＬＡＭＢＤＡ法のいずれにも用いることができる。
【００３６】
衛星からの電波が遮蔽され、サイクルスリップが生じた場合には、連続観測が中断し、これによりアンビギュイティは変化するため、測位対象１００の位置を測位するためには再度アンビギュイティを算出しなければならない。
【００３７】
アンビギュイティを算出するとは、上述のとおり未知の整数Ｎ１〜Ｎ３を求めることであり、各衛星からの搬送波位相が等しい等位相の多数の交点（位相の等しい多数の点）、すなわち多数の解の候補の中から正しい解（真の解）を求めることである。別言すれば、アンビギュイティを解くこと、あるいは、整数バイアスを決定することである。本発明の１つの特徴は、測位前（例えば、過去）の測位対象１００の位置を取得し、取得した位置からの速度ベクトルを算出し、取得した位置及び算出した速度ベクトルを用いて、位相に含まれるアンビギュイティを決定し、決定したアンビギュイティに基づいて測位対象１００の位置を測位するものである。
【００３８】
より具体的には、測位前の測位対象１００の位置をＡとし、速度ベクトルをＶとし、速度ベクトル算出の時間間隔をＴとすると、解の探索範囲の中心Ｂを、Ｂ＝Ａ＋Ｔ・Ｖにより求め、解の探索範囲を制限してアンビギュイティ（ＲＴＫ−ＧＰＳの解）を決定する。解の探索範囲は、ＤＧＰＳで解を求める場合に比べて、狭くすることができ正しい解を求めることができる期待値が向上する。すなわち、特に都市部の場合、信号を受信可能な衛星の配置が悪くなることが多く、またマルチパスの影響も大きい。さらにはノイズも比較的大きいため、ＤＧＰＳで求めた解は誤差が大きくなりやすく、解を探索する範囲が広くなるため正確な解が得られないことが多い。一方、速度ベクトルを用いる場合、例えば、ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少なく、解の探索範囲をＤＧＰＳの場合に比べて一層制限することができる。なお、車輪速センサ２０１及びジャイロセンサ２０２により得られる速度ベクトルを用いる場合にも、用いるセンサの精度に応じて解の探索範囲を設定し、アンビギュイティを決定することができる。決定したアンビギュイティに基づいて測位対象１００の位置を測位する。過去の測位位置と速度ベクトルとから解の探索範囲を制限した上でアンビギュイティを決定するので、本発明にあっては、アンビギュイティの算出を高速化し、特に１回の測定（１エポック）で解を算出する可能性を向上させる。これにより、都市部などにおけるＲＴＫ−ＧＰＳの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる。
【００３９】
送信装置２００は、狭域通信機能を備える光ビーコン又は電波ビーコン等、あるいは無線ＬＡＮ等の中域通信機能又は広域通信機能を備える無線機などで実現することができる。送信装置２００は、測位対象１００の測位領域内の道路の高度情報を含む道路形状情報を記憶してあり、記憶した道路形状情報を測位装置１０へ送信する。測位装置１０への送信タイミングは、例えば、測位対象１００が送信装置２００との通信地点を通過した場合、あるいは通信領域内に進入した場合とすることができる。
【００４０】
道路形状情報を送信装置２００から測位装置１０へ送信する構成とすることにより、測位装置１０は、道路の高度情報を予め記憶しておく必要がなく、測位対象１００が任意の地点へ移動した場合であっても、その付近の最新の情報を取得することができる。なお、道路形状情報を予め測位装置１０に記憶しておくこともできる。この場合、送信装置２００は不要となり、システム構成を簡略化することができる。
【００４１】
また、本実施の形態で道路とは、地表又は地面などを含み、車両が走行する道路、交差点付近、人が通行する歩道、道路外の空き地、駐車場など車両又は人が移動できる場所を含むものとする。
【００４２】
図３は道路形状情報の概要の一例を示す説明図である。道路形状情報は、例えば、道路を所定の間隔で区分し、各区分内にノードを設け、そのノードの水平位置（Ｘ、Ｙ）と高度情報Ｚとを対応付けてある。図３に示すように、道路の方向に沿って所定間隔でノードを設定することにより、道路の水平位置に対応して直線状又は曲線状に高度情報を持たせることができる。道路の高度情報は、例えば、地表（地面）の標高（ジオイド面からの高さ）、又は楕円体高（地球回転楕円体からの高さ）である。ジオイド面は、重力の大小に応じて凹凸が生じた海面レベルを陸地まで延長して等重力面として仮想的に定めた面をいう。
【００４３】
図４は道路形状情報の概要の他の例を示す説明図である。この場合、道路形状情報は、道路を矩形状の小領域でマトリクス状に区分けし、各小領域内にノードを設け、そのノードの水平位置（Ｘ、Ｙ）と高度情報Ｚとを対応付けてある。図４に示すように、道路の水平位置に対応して平面状に高度情報を持たせることができる。
【００４４】
道路の高度情報は、観測可能な衛星数や衛星配置の良い時間帯にＲＴＫ−ＧＰＳを用いて、測位領域内の各地点（ノード）で予め測定することができる。なお、ＲＴＫ−ＧＰＳを用いて道路等の高度情報を測定する場合、ＲＴＫ−ＧＰＳで測定した海抜高度から、路面からのＲＴＫ−ＧＰＳの高さを差し引いた値を地表の高度情報とする。これにより、道路の高度情報を精度良く取得することができる。ノード間の間隔は適宜設定することが可能であるが、例えば、５ｍ間隔で測定することができる。また、道路の高度情報は、地図データに含まれる標高データなどを用いることもでき、この場合には比較的簡便に取得することができる。
【００４５】
図５は道路形状情報のデータ構造の一例を示す説明図である。図５に示すように、道路形状情報は、ノードＩＤ、そのノードの水平位置（緯度、経度）及び高度情報並びに高度情報の測定方法などの欄で構成されている。例えば、ノードＩＤがａ１の地点の水平位置は（Ｘ１、Ｙ１）であり、その地点の高度情報はＺ１、その高度情報はＲＴＫ−ＧＰＳで測定されたものであることを示す。なお、道路形状情報のデータ構造は一例であって、これに限定されるものではない。
【００４６】
送信装置２００が道路形状情報を測位装置１０へ送信する場合、目的又は用途に応じて、どの程度の領域内の道路形状情報を送信するかを決定することができる。例えば、送信装置２００を光ビーコンで構成し、交差点の上流から交差点に向かって移動する車両を測位対象１００とする場合において、交差点までの車両の位置を精度良く測位するときには、光ビーコンとの通信位置から交差点付近までの領域内の道路形状情報を送信することができる。
【００４７】
また、測位装置１０で比較的広範囲の領域で測位を行う場合には、その領域内の道路形状情報を送信すればよい。また、測位装置１０と送信装置２００との間で繰り返し通信を行うことができる場合には、後述するように測位装置１０が自身の概略の水平位置を推測した場合、推測した水平位置のデータを送信装置２００へ送信し、送信装置２００は、受信した水平位置の近傍（例えば、数ｍ以内）の道路形状情報を受信の都度測位装置１０へ送信することもできる。これにより通信量を低減することができる。
【００４８】
次に測位装置１０の動作について説明する。図６は測位装置１０の測位処理の手順を示すフローチャートである。処理部１１などは、専用のハードウエア、半導体モジュール（チップ）で構成してもよく、あるいは、ＣＰＵやＲＡＭにより構成し、所定の処理手順を示すプログラムコードをＣＰＵに実行させることで処理部１１の機能を実現することもできる。これにより、プログラムコードにより、本発明に係る測位装置を実現することができる。また、プログラムコードは、光ディスク、磁気ディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録することもでき、そのような記録媒体に記録されたプログラムコードをＣＰＵやＲＡＭを備えた情報処理装置にロードすることで、本発明に係る測位装置を実現することもできる。なお、図６に示す処理は、Ｈａｔｃｈ法を用いることを前提としている。ＬＡＭＢＤＡ法では、後述するステップＳ１５において、パラメータ設定により解の探索範囲の中心から遠い位置に解が求まる確率を制御することにより、実質的に解の探索範囲を制御している。その他のステップについては、Ｈａｔｃｈ法と共通である。また、図６の例では、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、アンビギュイティを決定するための前段階の処理であり、ステップＳ１４以降の処理は、アンビギュイティを決定するための本処理である。
【００４９】
処理部１１は、アンビギュイティを決定するための前段階として、測位対象１００の位置を測位する（Ｓ１１）。ここで、位置の測位は、磁気ネイルや光ビーコン等の路側装置との通信により自身の位置を測位する方法でもよく、あるいは、ＲＴＫ−ＧＰＳを用いた解の算出により位置を求める方法でもよい。以下、ＲＴＫ−ＧＰＳを用いた解の算出による、前段階としての位置の測位について説明する。
【００５０】
上述のステップＳ１１は、例えば、ＲＴＫ−ＧＰＳを用いて、次の２段階のステップで行うことができる。第１ステップは、一般的なＤＧＰＳ受信機と同じ方法で、測定した擬似距離を用いて測位対象１００の推定位置を求める。なお、ここで求められた推定位置の誤差は比較的大きいため（推定位置の標準偏差に相当する値をσｐとすると、σｐは、例えば、６０ｃｍ程度）、次の第２ステップでより正確な位置を求める。第２ステップは、第１ステップで求めた位置の周囲に探索範囲を制限し、搬送波の位相を用いてＲＴＫ−ＧＰＳにより解を求める。
【００５１】
図７はＤＧＰＳによる測位の一例を示す説明図である。各衛星Ｇ１〜Ｇ４に搭載された原子時計に比べて測位装置１０に搭載した受信機時計の精度は一般に低く、各衛星に搭載された時計とは同期していない。このため、測位装置１０で測定した各衛星Ｇ１〜Ｇ４との距離ｒ１〜ｒ４は真の距離ではなく、真の距離に時間誤差による誤差を含めた擬似距離である。各衛星Ｇ１〜Ｇ４の位置は、予め既知であるので、第４の衛星を用いて受信機の時計誤差を補正し、３つの衛星と受信機間の真の距離を求め、３つの衛星を中心とする、半径が真の距離の３つの球面を描き、３つの球面の交点を測位対象１００の推定位置（例えば、緯度、経度）として求めることができる。
【００５２】
各衛星Ｇ１〜Ｇ４との距離を用いる場合、その測定精度は、受信機の性能や周囲環境に依存し、一般には１ｍ〜１０ｍ程度であり、推定位置は、例えば、直径１ｍ〜１０ｍの円状の領域として求めることができる。なお、領域の形状は円状に限定されず矩形状であってもよい。また、この方法では、特に都市部においては、ビルなどの建築物からの信号の反射による影響を強く受けるため、高度なマルチパス除去アルゴリズムを用いても、推定位置の誤差の標準偏差に相当する値σｐは、約６０ｃｍ程度となる。しかし、測位対象１００の概略の位置を求めることには活用することができる。
【００５３】
第２ステップとして、ＤＧＰＳにより求めた位置の周囲に探索範囲を制限し、搬送波の位相を用いてＲＴＫ−ＧＰＳにより解を求める。ＲＴＫ−ＧＰＳにおいては、１回の測定（１エポック）で得られたデータでは、解を一意に得ることができない。すなわち、例えば、搬送波を受信することができた衛星の数を４機とすると、未知数は、測位対象１００の位置（ｘ、ｙ、ｚ）の３個、整数アンビギュイティが３個の合計６個存在するのに対し、１回の測定で得られる方程式は３個であるからである。そこで、解が存在する領域を予め制限し、その制限した探索範囲において最も解として可能性の高いものを求める。
【００５４】
解の存在する領域を制限する方法としては、例えば、（１）上述の第１ステップでＤＧＰＳにより求めた位置の周囲に制限する、（２）道路の高度情報を含む道路形状情報を用いて解の探索範囲を制限する、などがある。なお、これらの制限方法は、複数のものを組み合わせることもできる。速度ベクトルを用いる方法は後述するとして、道路形状情報を用いる場合について説明する。
【００５５】
図８は道路形状情報を用いて解の探索範囲を制限する例を示す概念図である。測位装置１０は、上述の図７の例の方法により概略の位置（緯度、経度）を推定したものとする。測位装置１０は、推定位置（図８に示すようにある程度の領域として特定することができる）に対応する道路形状情報から、道路の高度情報を取得する。図８では、一例として、４つの地点の高度情報Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ１３、Ｚ１４を取得することができたものとする。なお、推定位置に対応する高度情報が存在しない場合には、水平位置に直近の高度情報を用いて補間処理を行い、高度情報を算出してもよい。
【００５６】
測位装置１０は、取得した高度情報Ｚ１１〜Ｚ１４に対して、高度情報Ｚ１１〜Ｚ１４の誤差をそれぞれｅ１１〜ｅ１４とすると、Ｚ１１−ｅ１１、Ｚ１１＋ｅ１１、Ｚ１２−ｅ１２、Ｚ１２＋ｅ１２、Ｚ１３−ｅ１３、Ｚ１３＋ｅ１３、Ｚ１４−ｅ１４、Ｚ１４＋ｅ１４のうちで最小の高さと最大の高さの間の領域を解（アンビギュイティ）の探索範囲Ｓとして特定する。なお、図８の例は、このようにして求めた解の探索範囲Ｓを模式的に示したものである。これにより、測位装置１０は、多数の解の候補のうち探索範囲Ｓ内に存在する解に限定することができ、探索範囲Ｓ外に存在する解の候補は正しい解（アンビギュイティ）ではないとして除外することができる。これにより、アンビギュイティを高速に解くことができる。
【００５７】
測位装置１０を車両に搭載する場合、あるいは、携帯可能にして人が携帯する場合、衛星用通信部１２（より正確には受信アンテナ）の高さ位置は、道路の高度情報に受信アンテナの高さ（路面からの高さ）を加えたものになる。このため、より精度高く測位を行うためには、受信アンテナの高さ位置を特定する必要がある。また、受信アンテナの高さ位置は、車両のどの箇所に取り付けるか、あるいは、人がどのように保持するかで異なり、受信アンテナの高さ位置の誤差を考慮することが好ましい。従って、道路の高度情報に対応付けて、その高度情報の精度情報（信頼性）を設定することで、より精度良く受信アンテナの高さ範囲を決定することができる。
【００５８】
上述の制限方法により解の探索範囲を制限し、有限の解の候補から最終的に解（アンビギュイティ）を決定する方法としては、例えば、Ｈａｔｃｈ法があり、本発明の方法を適用することができる。また、ＬＡＭＤＡ法を用いる場合にも、高度情報を解の検定に利用することができる。
【００５９】
次に、処理部１１は、測位した位置の信頼性を判定する（Ｓ１２）。測位した位置の信頼性の判定は、例えば、以下のようにすることができる。測位した位置をＲＴＫ−ＧＰＳで決定した解により求めた場合には、Ｈａｔｃｈ法であれば、搬送波の二重位相差と、擬似距離を搬送波の波長で除算した値との差分が整数値に近いほど解の信頼性（すなわち、その解により求めた位置の信頼性）が高いと判定することができる。また、ＬＡＭＢＤＡ法であれば、同様に、上述の差分と整数値との残差を用い、複数の解のうち最も残差の小さい値と、その次に残差が小さい値との比が高いほど信頼性が高いと判定することができる。また、磁気ネイルや光ビーコン等の路側装置との通信により位置を測位した場合には、それぞれの路側装置に対応する信頼性を用いることができる。
【００６０】
処理部１１は、信頼性が高いか否かを判定し（Ｓ１３）、信頼性が高くない場合（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を続ける。アンビギュイティを決定するための本処理（ステップＳ１４以降の処理）では、１回の測定（１エポック）で解を決定するために、測位前の位置としては、信頼性の高い解（位置）を用いることが重要であるからである。
【００６１】
信頼性が高い場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、処理部１１は、速度ベクトルを算出する（Ｓ１４）。すなわち、信頼性が高いと判定した場合にのみ、次回以降のアンビギュイティ決定において、求めた位置と速度ベクトルを用いる。例えば、測位前（すなわち、過去）に求めた自身の位置の信頼性が高い場合、その位置からの速度ベクトルを用いることで、解を探索するための探索範囲の中心を精度良く求めることができる。この場合、解の探索範囲を狭いエリアに制限することができ、正しい解を算出できる可能性（特に、１エポックで解を算出できる可能性）を向上させることができる。
【００６２】
速度ベクトルの算出は、例えば、各衛星Ｇ１〜ＧＮが送信した搬送波の周波数を検出することにより、ドップラーシフトを算出して自身の速度ベクトルを算出することができる。また、車輪速センサで速度を検出するとともにジャイロセンサで移動方位を検出することで速度ベクトルを算出してもよい。まず、ドップラーシフトを用いて速度ベクトルを算出する例について説明する。
【００６３】
図９はドップラーシフトを用いて速度ベクトルを算出する例を示す説明図である。図９に示すように、衛星Ｇ１が出力する搬送波の周波数をν１ｓ、測位対象１００が衛星Ｇ１の搬送波を受信して測定した該搬送波の周波数をν１ｒとする。また、衛星Ｇ１の既知の速度ベクトルをＶｇ１（ｖｘ１、ｖｙ１、ｖｚ１）とし、測位対象１００の未知の速度ベクトルをＶ（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）とする。
【００６４】
測位対象１００の衛星Ｇ１に対する相対的な速度ベクトルをＶｒ１とすると、速度ベクトルＶｒ１は、式（７）で表わすことができる。
【００６５】
【数２】
2010071686.tif 000004
【００６６】
そして、測位対象１００から衛星Ｇ１へ向かう方向と速度ベクトルＶｒ１の方向とのなす角度をθ１とすると、式（８）が成立し、式（９）が得られる。なお、ここで、相対的な速度ベクトルＶｒ１の大きさは、光の速度ｃよりも十分に小さいとして近似している。
【００６７】
同様に、衛星Ｇ２が出力する搬送波の周波数をν２ｓ、測位対象１００が衛星Ｇ２の搬送波を受信して測定した該搬送波の周波数をν２ｒとする。また、衛星Ｇ２の既知の速度ベクトルをＶｇ２（ｖｘ２、ｖｙ２、ｖｚ２）とし、測位対象１００の衛星Ｇ２に対する相対的な速度ベクトルをＶｒ２とし、測位対象１００から衛星Ｇ２へ向かう方向と速度ベクトルＶｒ２の方向とのなす角度をθ２とすると、式（１０）が得られる。
【００６８】
同様に、衛星Ｇ３が出力する搬送波の周波数をν３ｓ、測位対象１００が衛星Ｇ３の搬送波を受信して測定した該搬送波の周波数をν３ｒとする。また、衛星Ｇ３の既知の速度ベクトルをＶｇ３（ｖｘ３、ｖｙ３、ｖｚ３）とし、測位対象１００の衛星Ｇ３に対する相対的な速度ベクトルをＶｒ３とし、測位対象１００から衛星Ｇ３へ向かう方向と速度ベクトルＶｒ３の方向とのなす角度をθ３とすると、式（１１）が得られる。
【００６９】
測位対象１００から衛星Ｇ１へ向かう方向の単位ベクトルをＥ（ｅｘ１、ｅｙ１、ｅｚ１）とすると、式（９）の左辺は、速度ベクトルＶｒ１と単位ベクトルＥとの内積であるから、式（１２）が成立する。同様に、式（１０）、（１１）から式（１２）と同様の式が最終的に衛星の数だけ得ることができ、衛星から受信するエフェメリス情報により衛星位置を算出し、３機以上の衛星からの搬送波のドップラーシフトを測定（搬送波の周波数を測定）することができれば、測位対象１００の速度ベクトルＶを求めることができる。なお、時刻推定の精度を上げ、衛星位置の算出精度を上げるためには、４個以上の衛星からの信号を受信するのが好ましい。ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少なく、解の探索範囲をＤＧＰＳの場合に比べて制限することができる。
【００７０】
車輪速センサ及びジャイロセンサを用いて、測位対象１００の速度ベクトルを算出する場合は、例えば、車輪速センサで検出した速度及びジャイロセンサで検出した移動方位に基づいて速度ベクトルを算出する。車輪速センサにより正確な速度を求めることができる。そして、過去に得られた測位対象１００の２地点の位置が判れば、ジャイロセンサにより、その２地点を結ぶ方向からの移動方位を正確に求めることができ、測位対象１００の速度ベクトルを高精度に算出することができる。これにより、解の探索範囲を制限することができる。
【００７１】
処理部１１は、ステップＳ１１〜Ｓ１３で測位した測位対象１００の位置及び算出した速度ベクトルを用いて、解の探索範囲を決定する（Ｓ１５）。
【００７２】
図１０は解の探索範囲を決定する方法の一例を示す説明図である。図１０において、点Ａは測位前（過去）の測位対象１００の位置を示し、例えば、上述のステップＳ１１〜Ｓ１３で得られた信頼性が高い測位位置である。算出した速度ベクトルをＶとし、速度ベクトル算出の時間間隔をＴとすると、解の探索範囲の中心Ｂを、Ｂ＝Ａ＋Ｔ・Ｖにより求める。また、探索範囲の中心Ｂから探索範囲の境界までの距離ｒｄは、例えば、中心Ｂの誤差の標準偏差σｄ×３（有意水準９９％）、標準偏差σｄ×２（有意水準９５％）などに相当する値を用いることができ、この場合、例えば、ｒｄ＝３σｄ＝４５ｃｍとすることができる。なお、距離ｒｄは、予め記憶部１４に記憶しておくことができる。また、探索範囲の形状は、球状、円形状、矩形状、立方体状、直方体状など種々取り得る。
【００７３】
解の探索範囲は、ＤＧＰＳで解を求める場合に比べて、狭くすることができ正しい解を求めることができる期待値が向上する。例えば、ＤＧＰＳの場合、誤差の標準偏差σｐ×３（有意水準９９％）に相当する値を用いた場合には、σｐ＝６０ｃｍ程度であるので、解の探索範囲は、約１８０ｃｍ程度の範囲となるのに対し、上述のドップラーシフトにより求めた速度ベクトルを用いる場合には、４５ｃｍ程度となり、同一の有意水準において、探索範囲の半径は、１３５ｃｍ程度小さくなり、ＤＧＰＳの場合に比べて探索範囲は約６４分の１になる。
【００７４】
すなわち、ＤＧＰＳで求めた解はマルチパスによる影響で誤差が大きくなりやすく、解を探索する範囲が広くなるため正確な解が得られないことが多い。一方、ドップラーシフトにより得られる速度ベクトルを用いる場合、ドップラーシフトはマルチパスの影響を受けにくいため、速度ベクトルの誤差が少なく、解の探索範囲をＤＧＰＳの場合に比べて一層制限することができる。なお、車輪速センサ及びジャイロセンサにより得られる速度ベクトルを用いる場合にも、用いるセンサの精度に応じて解の探索範囲を設定し、アンビギュイティを決定することができる。決定したアンビギュイティに基づいて自身の位置を測位する。過去の測位位置と速度ベクトルとから解の探索範囲を制限した上でアンビギュイティを決定するので、従来の方法に比べてアンビギュイティの算出を高速化し、特に１回の測定（１エポック）で解を算出する可能性を向上させる。これにより、都市部などにおけるＲＴＫ−ＧＰＳの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる。
【００７５】
図１１は解の探索範囲を限定する様子を模式的に示す説明図である。上述のとおり、各主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの搬送波の位相が等しい点（解の候補）は多数存在する。図１１の例では、主衛星Ｇ１、Ｇ２からの搬送波の等位相面を模式的に表している。等位相面が交差する点（図中、丸印で示す）が解の候補である。速度ベクトルを用いることにより、多数の解の候補のうち、解の探索範囲Ｓで示される領域内に存在するものに限定することができる。なお、他の主衛星Ｇ３、Ｇ４についても同様である。
【００７６】
処理部１１は、決定した探索範囲内の解の候補から解を算出し（Ｓ１６）、解の信頼性を判定する（Ｓ１７）。解の信頼性の判定は、ステップＳ１３と同様の方法を用いることができる。すなわち、ＲＴＫ−ＧＰＳで解を算出する場合に、Ｈａｔｃｈ法を用いるときは、搬送波の二重位相差と、擬似距離を搬送波の波長で除算した値との差分が整数値に近いほど解の信頼性（すなわち、その解により求めた位置の信頼性）が高いと判定することができる。また、ＬＡＭＢＤＡ法を用いる場合は、同様に、上述の差分と整数値との残差を用い、複数の解のうち最も残差の小さい値と、その次に残差が小さい値との比が高いほど信頼性が高いと判定することができる。
【００７７】
解の信頼性が高くない場合（Ｓ１８でＮＯ）、処理部１１は、ステップＳ１１以降の処理を続ける。解の信頼性が高くない場合には、次の測定時（エポック）でドップラーシフトによる速度ベクトルを用いて解を求めることができないので、前段階の処理に戻る。
【００７８】
解の信頼性が高い場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、処理部１１は、位置を測位し（Ｓ１９）、処理を継続するか否かを判定する（Ｓ２０）。処理を継続する場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、処理部１１は、次の測定時（エポック）でもドップラーシフトによる速度ベクトルを用いて解を算出すべくステップＳ１４以降の処理を続け、処理を継続しない場合（Ｓ２０でＮＯ）、処理を終了する。
【００７９】
上述の図６の例では、解を算出する概略的な流れについて説明した。以下、より詳細にＨａｔｃｈ法を用いた場合の処理について説明する。
【００８０】
図１２乃至図１５は測位装置１０のＨａｔｃｈ法による測位処理の手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜Ｓ１３に相当する箇所が、図１２及び図１３のステップＳ１０１〜Ｓ１１３である。また、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１４以降に相当する箇所が、図１４及び図１５でのステップＳ１１４以降に相当する。
【００８１】
処理部１１は、主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの信号の搬送波位相、擬似距離を測定し（Ｓ１０１）、基準局３００で測定された主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの信号の搬送波位相、擬似距離を受信する（Ｓ１０２）。処理部１１は、搬送波位相の各二重位相差を算出する（Ｓ１０３）。
【００８２】
測位装置１０で測定した主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの搬送波位相をそれぞれΦ１ｕ〜Φ４ｕとし、基準局３００で測定した主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの搬送波位相をそれぞれΦ１ｒ〜Φ４ｒとすると、主衛星Ｇ１（基準衛星）の搬送波位相を基準とした各主衛星Ｇ２〜Ｇ４の搬送波位相の差（二重位相差）は、式（１３）〜式（１５）で表すことができる。ここで、▽△は二重位相差を算出するための演算子（オペレータ）である。二重位相差を用いることにより、電離圏や対流圏での電波の遅延時間及び測位装置１０の受信機の時計の誤差をキャンセルすることができる。
【００８３】
【数３】
2010071686.tif 000005
【００８４】
演算子▽△を用いることにより、式（１３）〜式（１５）は、式（１６）のように表すことができる。ここで、ｉ＝２、３、４である。以降、二重位相差を算出する演算子を式（１６）のように定義する。
【００８５】
【数４】
2010071686.tif 000006
【００８６】
本実施の形態では、二重位相差の演算を各主衛星Ｇ１〜Ｇ４のＬ１信号（１５７５．４２ＭＨｚ）とＬ２信号（１２２７．６０ＭＨｚ）の位相差（これをワイドレーンと称する）に関して行う。すなわち、ワイドレーンΦ（wide）は式（１７）のようにＬ１とＬ２の位相差で定義され、式（１８）が成り立つ。
【００８７】
【数５】
2010071686.tif 000007
【００８８】
このワイドレーンの二重位相差において、式（１９）が成り立つ。ここで、ｉ＝２、３、４である。
【００８９】
【数６】
2010071686.tif 000008
【００９０】
式（１９）において、Ｒｉは測位装置１０の受信機又は基準局３００と各主衛星Ｇ１〜Ｇ４とのコード位相を用いて求めた擬似距離であり、式（２０）で表すことができる。また、Ｎ（wide）はアンビギュイティであって整数値であり、式（２１）で表すことができる。また、λ（wide）はワイドレーンの波長であり、式（２２）で表すことができ、Ｌ１信号が１５７５．４２ＭＨｚ、Ｌ２信号が１２２７．６０ＭＨｚであるので、λ（wide）は０．８６３ｍとなる。
【００９１】
式（１９）は、ワイドレーンの二重位相差が等しくなる地点は位相２πごとに多数あるので、これらを表す点を、アンビギュイティ（解の候補）を含んだ式として表現したものである。測位装置１０は、受信機で受信した各搬送波の位相差を算出し、基準局３００から基準局３００で測定された各搬送波の位相差を取得する。測位装置１０は、算出した位相差及び取得した位相差に基づいて、アンビギュイティを決定し、既知である基準局３００の位置情報と、衛星の位置情報、衛星との距離を用いて、受信部の位置を決定することができる。このように、アンビギュイティが求まると受信機の位置が求まることがわかる。
【００９２】
処理部１１は、解の候補が残存しているか否かを判定し（Ｓ１０４）、解の候補が残存していない場合（Ｓ１０４でＮＯ）、測定した擬似距離からアンビギュイティの初期値を算出し（Ｓ１０５）、算出した初期値の信頼度を算出する（Ｓ１０６）。解の候補が残存しているか否かを判定するのは、直近の処理で解の候補が複数求められたものの１つの解(真の解)に決定できなかった場合に真の解を決定するための処理を繰り返すためのものである。従って、解の候補を最初に求める処理では、解の候補は残存していない。
【００９３】
アンビギュイティの初期値は、例えば、式（２３）で算出することができる。
【００９４】
【数７】
2010071686.tif 000009
【００９５】
式（２３）において、Φ（wide）、Ｒｉは測定することができ、λ（wide）は式（２２）により算出することができる。式（２３）は、▽△Ｒｉと二重位相差を取った値に存在する搬送波の端数（整数部と小数部とを含む）と測定した搬送波位相差（０〜２π内）との差であって、一番近い整数値をアンビギュイティの初期値として求める。これにより、算出すべき解（アンビギュイティ）に近い値を初期値として求めることができ、解の決定率を向上させることができる。
【００９６】
上述のアンビギュイティの初期値の算出では、擬似距離を用いたが、他の測定値を用いることもできる。例えば、測位対象１００が車両の場合、光ビーコンとの通信により、受信機のアンテナの位置が光ビーコンと通信可能な１ｍ程度の範囲内にあると推定可能な場合、その推定値と各主衛星Ｇ１〜Ｇ４との絶対距離を擬似距離に代えて用いることができる。これにより、精度の高い初期値を算出することが可能となる。
【００９７】
また、アンビギュイティの初期値を算出する際に用いる測定値の測定精度に応じて、アンビギュイティの初期値の信頼度を算出することができる。
【００９８】
図１６はアンビギュイティの初期値の信頼度の一例を示す説明図である。図１６に示すように、測位方法と信頼性の評価値を関連付けた評価値テーブルを記憶部１４に記憶しておくことができる。例えば、光ビーコンとの通信時には、測位装置１０の推定位置を光ビーコンとの通信領域に限定することができ、高精度に位置を測定することができることから、評価値を９０に設定する。
【００９９】
また、ＲＴＫ−ＧＰＳ(搬送波同期式)で解が求められた時、マルチパスの影響が小さく、位置を高精度に測位することができることから、評価値を９０に設定する。また、ＧＰＳ（コード同期式）で解が求められた時は、例えば、受信状況に応じて５０〜７０の範囲で評価値を設定する。例えば、受信できた衛星の数が４、ＤＯＰ（dilution of precision）値が大きく、信号強度、ＳＮ比が小さい場合、評価値を５０に設定し、受信できた衛星の数が８、信号強度、ＳＮ比が大きい場合、評価値を７０に設定する。受信状況として、受信した信号の相関関数の歪みの程度を考慮して、歪みが大きい場合には、小さい評価値を設定し、歪みが小さい場合には、大きい評価値を設定することもできる。
【０１００】
また、路面に埋められた磁気ネイル又は送信地点が予め定まっている無線機との通信時は、評価値を８５に設定し、ＤＳＲＣ（例えば、ＥＴＣ料金所など）との通信時には、通信領域に広がりがあるものの、その範囲内で推定位置が大きく誤ることはないので、評価値を７５に設定する。なお、上述の評価値は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。
【０１０１】
処理部１１は、算出した信頼度に基づいて、アンビギュイティの探索範囲を定める（Ｓ１０７）。解の候補が残存している場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、処理部１１は、ステップＳ１０７の処理を行う。解の候補が２つ以上残った場合には、ステップＳ１０５、Ｓ１０６をスキップすることでアンビギュイティの初期値を再度算出しない。これは、解の候補が２つ以上残った場合には、先に算出した初期値付近に真の解が存在する可能性が高いので、先に算出した初期値を再度用いて解の候補を求めることで効率良く真の解を求めることができるからである。
【０１０２】
処理部１１は、推定した各候補に対して主衛星のデータを用いて解を算出する（Ｓ１０８）。アンビギュイティの候補の推定は、式（２４）で行うことができる。すなわち、真のアンビギュイティ（真の解）は、式（２４）で表される範囲内にあるとすることができる。
【０１０３】
【数８】
2010071686.tif 000010
【０１０４】
ここで、σｐはアンビギュイティの初期値の信頼度に対応する値であり、信頼度が高かいほど小さくし、信頼度が低いほど大きくすることができる。すなわち、アンビギュイティの初期値を高い精度で推定可能な場合には、σｐをより小さい値とすることができる。また、σｐは、アンビギュイティの初期値（推定値）の標準偏差に相当する値を用いることができ、例えば、６０ｃｍとすることができる。また、ｋはｋ＝２、３等の値とすることができ、それぞれ有意水準９５％、９９％に相当する。なお、σｐの値は、予め記憶部１４に記憶しておくことができる。
【０１０５】
一例として、ｋ＝３、σｐ＝６０ｃｍとした場合、ワイドレーンの波長λ（wide）は約８６ｃｍであるので、アンビギュイティの初期値±２サイクルの間に真の解が存在すると考えることができる。すなわち、基準の主衛星Ｇ１を除く主衛星Ｇ２〜Ｇ４のそれぞれについて、解の候補が５個存在することになり、解の候補は全体として５の３乗＝１２５個となる。
【０１０６】
測位装置１０は、解の候補の中から真の解を決定するため検定を行う。処理部１１は、従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータを用いて各解（解の候補）を検定する（Ｓ１０９）。
【０１０７】
従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータを用いた検定処理は、以下のように行うことができる。すなわち、各主衛星Ｇ１〜Ｇ４が送信した搬送波に基づいてアンビギュイティを決定し、決定したアンビギュイティを用いて測位装置１０（自身）の位置を測位する。測位装置１０は、測位した自身の位置を用いて、従衛星Ｇ５〜ＧＮと受信部との距離を算出するとともに、従衛星Ｇ５〜ＧＮが送信した搬送波の位相を測定する。測位装置１０は、算出した距離及び測定した位相に基づいて、式（２５）で表される値を算出して先に決定したアンビギュイティの確かさを検定する。ここで、ｉ＝５〜Ｎである。これは、主衛星Ｇ１〜Ｇ４のデータより求めた解のうち、真の解は、従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータにより式（２５）で算出される値の整数値に近い値となると考えられるからである。
【０１０８】
【数９】
2010071686.tif 000011
【０１０９】
各候補に対して求めた解（アンビギュイティ）、すなわち整数値と式（２５）で算出される値に最も近い整数値との差が所定の閾値（例えば、０．１、０．２など）より大きい場合には、その解（アンビギュイティ）を破棄し、所定の閾値より小さい場合には、真の解の候補として残す。
【０１１０】
上述のように、検定処理を行うことにより、多数の解の候補の中から候補の数を絞り込むことができ、解（アンビギュイティ）の決定を高速化かつ高い精度で行うことが可能となる。
【０１１１】
処理部１１は、解の候補があるか否かを判定し（Ｓ１１０）、解の候補がある場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）、解の候補が１つであるか否かを判定する（Ｓ１１１）。解の候補が１つである場合（Ｓ１１１でＹＥＳ）、処理部１１は、残った１つの候補を真の解と決定し（Ｓ１１２）、決定した解に基づいて、測位対象１００の位置を測位する（Ｓ１１３）。
【０１１２】
一方、解の候補がない場合（Ｓ１１０でＮＯ）、あるいは、解の候補が１つでない場合（Ｓ１１１でＮＯ）、処理部１１は、次のエポックでステップＳ１０１以降の処理を続ける。以上の処理により、処理部１１は、前段階としての信頼性が高い測位位置を取得することができる。
【０１１３】
処理部１１は、主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの信号の搬送波位相、周波数を測定し（Ｓ１１４）、ドップラーシフトを用いて速度ベクトルを算出する（Ｓ１１５）。処理部１１は、基準局３００で測定された主衛星Ｇ１〜Ｇ４からの信号の搬送波位相を受信し（Ｓ１１６）、搬送波位相の各二重位相差を算出する（Ｓ１１７）。なお、この場合、式（１３）〜式（２２）が成り立つ。
【０１１４】
処理部１１は、解の候補が残存しているか否かを判定し（Ｓ１１８）、解の候補が残存していない場合（Ｓ１１８でＮＯ）、前回の測位位置（ステップＳ１１３で求めた測位位置）及び算出した速度ベクトルを用いて、アンビギュイティの初期値を算出する（Ｓ１１９）。ここで、アンビギュイティの初期値は、例えば、図１０の例の点Ｂであり、解の探索範囲の中心とすることができる。
【０１１５】
処理部１１は、算出した初期値の信頼度を算出する（Ｓ１２０）。なお、ステップＳ１２０で算出する信頼度は、ステップＳ１０６で算出した信頼度よりも高い。ドップラーシフトにより得られる速度ベクトルを用いる場合、ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少ないからである。
【０１１６】
処理部１１は、算出した信頼度に基づいて、アンビギュイティの探索範囲を定める（Ｓ１２１）。なお、ステップＳ１２１で決定する探索範囲は、ステップＳ１０７で決定する探索範囲よりも狭い。ドップラーシフトにより得られる速度ベクトルを用いる場合、ドップラーシフトはマルチパスの影響を比較的受けにくく、擬似距離を用いるＤＧＰＳと比較してノイズが非常に小さい。そのため速度ベクトルの誤差が少ないからである。
【０１１７】
解の候補が残存している場合（Ｓ１１８でＹＥＳ）、処理部１１は、ステップＳ１２１の処理を行う。処理部１１は、推定した各候補に対して主衛星のデータを用いて解を算出する（Ｓ１２２）。アンビギュイティの候補の推定は、式（２６）で行うことができる。すなわち、真のアンビギュイティ（真の解）は、式（２６）で表される範囲内にあるとすることができる。なお、式（２６）で表わされる範囲は、式（２４）で表わされる範囲よりも狭い。
【０１１８】
【数１０】
2010071686.tif 000012
【０１１９】
ここで、σｄはアンビギュイティの初期値の信頼度に対応する値であり、信頼度が高かいほど小さくし、信頼度が低いほど大きくすることができる。すなわち、アンビギュイティの初期値を高い精度で推定可能な場合には、σｄをより小さい値とすることができる。また、σｄは、アンビギュイティの初期値（推定値）の標準偏差に相当する値を用いることができ、例えば、１５ｃｍとすることができる。また、ｋはｋ＝２、３等の値とすることができ、それぞれ有意水準９５％、９９％に相当する。
【０１２０】
測位装置１０は、解の候補の中から真の解を決定するため検定を行う。処理部１１は、従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータを用いて各解（解の候補）を検定する（Ｓ１２３）。
【０１２１】
従衛星Ｇ５〜ＧＮのデータを用いた検定処理は、式（２５）を用いて、Ｓ１０９と同様に行うことができる。以下のように行うことができる。上述のように、検定処理を行うことにより、多数の解の候補の中から候補の数を絞り込むことができ、解（アンビギュイティ）の決定を高速化（１エポックで）かつ高い精度で行うことが可能となる。
【０１２２】
処理部１１は、解の候補があるか否かを判定し（Ｓ１２４）、解の候補がある場合（Ｓ１２４でＹＥＳ）、解の候補が１つであるか否かを判定する（Ｓ１２５）。解の候補が１つである場合（Ｓ１２５でＹＥＳ）、処理部１１は、残った１つの候補を真の解と決定し（Ｓ１２６）、決定した解に基づいて、測位対象１００の位置を測位する（Ｓ１２７）。
【０１２３】
処理部１１は、処理を継続するか否かを判定し（Ｓ１２８）、処理を継続する場合（Ｓ１２８でＹＥＳ）、解の決定から所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ１２９）。
【０１２４】
図１０の例において、信頼性の高い測位位置Ａから速度ベクトルＶを用いて、点Ｂを求める場合、１回の速度ベクトルを算出する方法に限定されるものではなく、例えば、時刻ｔ０に位置Ａを測位し、その後時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３と経過する都度に速度ベクトルＶ（ｔ１）、Ｖ（ｔ２）、Ｖ（ｔ３）を算出した場合、点ＢをＢ＝Ａ＋（ｔ１−ｔ０）・Ｖ（ｔ１）＋（ｔ２−ｔ１）・Ｖ（ｔ２）＋（ｔ３−ｔ２）・Ｖ（ｔ３）として求めることができる。このような場合、時間の経過に伴って、速度ベクトルの和の信頼性が低下する。そこで、信頼度の高い解が得られた後の経過時間に応じて、解の制限法を選択することができる。すなわち、解の決定から所定時間経過した場合には、ドップラーシフトによる速度ベクトルを利用せずに、ＤＧＰＳで解を制限し、解の決定から所定時間経過していない場合には、解の探索範囲を広げる必要がないので、ドップラーシフトによる速度ベクトルを利用して解の探索範囲を決定することができる。
【０１２５】
また、測位前の自身の位置が測位された時点からの時間経過とともに、探索範囲を大きくする（例えば、経過時間が３倍になった場合、σｄをルート３倍にする）ことにより、時間経過に応じてアンビギュイティ（解）の初期値の信頼度が低下する場合でも、真の解が探索範囲内に存在するようにすることができ、アンビギュイティを決定することができないという事態を防止することができる。
【０１２６】
解の決定から所定時間経過していない場合（Ｓ１２９でＮＯ）、処理部１１は、ステップＳ１１４以降の処理を続け、解の決定から所定時間経過した場合（Ｓ１２９でＹＥＳ）、処理部１１は、ステップＳ１０１以降の処理を続ける。また、解の候補がない場合（Ｓ１２４でＮＯ）、あるいは、解の候補が１つでない場合（Ｓ１２５でＮＯ）、処理部１１は、次のエポックでステップＳ１０１以降の処理を続ける。処理を継続しない場合（Ｓ１２８でＮＯ）、処理部１１は、処理を終了する。
【０１２７】
上述の例においては、ステップＳ１０９、Ｓ１２３にて、解の検定を従衛星のデータを用いて行う構成であるが、これに限定されるものではなく、推定位置を用いて各解を検定することもでき、あるいは、高度情報を用いて各解を検定することもできる。
【０１２８】
推定位置を用いて各解を検定する場合、推定位置は、例えば、ＧＰＳ（コード同期式）受信機で求めた擬似距離を用いた位置ベクトル（緯度、経度、あるいは基準局３００からの基線ベクトルなど）と、各候補に対して求めた解（アンビギュイティ）に基づいて算出される位置ベクトルを比較して位置ベクトルがかけ離れているものを破棄する。例えば、式（２７）を用いて検定することができる。
【０１２９】
【数１１】
2010071686.tif 000013
【０１３０】
ここで、Ｘ（ｒ）は、擬似距離を用いて求めた位置ベクトル、Ｘ（ｗ）は、上述の測位処理手順でワイドレーンを用いて求めた位置ベクトルである。絶対値の記号｜｜は、水平方向のノルムを示し、σ２は、擬似距離で求めた位置とワイドレーンを用いて求めた位置の差の水平方向の標準偏差に相当する値である。また、ｋ＝２、３は、それぞれ有意水準９５％、９９％に相当する。
【０１３１】
σ２は、例えば、式（２８）で表すことができ、測定時の衛星配置などを考慮して決定することができる。式（２８）において、ＲＨＤＯＰは、測定時の水平方向に関するＲＤＯＰ（relative dilution of precision）とする。すなわち、衛星配置が良くない（衛星配置のバラツキが小さい）場合、ＲＨＤＯＰの値が大きくなり、Ｘ（ｒ）の精度が低くなるため、Ｘ（ｒ）とＸ（ｗ）の測定結果の差の許容範囲を広くする。処理部１１は、式（２７）を満たす場合、解を破棄し、式（２７）を満たさない場合、真の解の候補として残す。
【０１３２】
また、高度情報を用いて各解を検定する場合、具体的には、ワイドレーンを用いて求めた高度をＺ（ｗ）とすると、式（２９）又は式（３０）を満たす場合、解を破棄し、式（２９）及び式（３０）を満たさない場合、真の解の候補として残す。式（２９）、式（３０）において、Ｚｍａｘ、Ｚｍｉｎは、例えば、高さ位置範囲を特定する上限値及び下限値である。
【０１３３】
【数１２】
2010071686.tif 000014
【０１３４】
次に、解を算出する算出方法として、ＬＡＭＢＤＡ法を用いた場合の処理について説明する。前提条件として、可視衛星がＧ１〜Ｇ４の４個で、４個の衛星Ｇ１〜Ｇ４で観測した結果得られる観測方程式が３個、未知数が測位対象の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と整数アンビギュイティＮ１、Ｎ２、Ｎ３の合計６個であるとする。
【０１３５】
まず、ＤＧＰＳ（擬似距離を用いる方法）で決定した解、あるいは、ＲＴＫ−ＧＰＳにより、前回測位位置と速度ベクトルとにより求めた解などのいずれかの方法で測位対象１００の初期位置（ｘ０、ｙ０、ｚ０）を求める。
【０１３６】
次に、整数アンビギュイティＮ１、Ｎ２、Ｎ３は、整数であるが、その制約を外して実数解を認めることとして、初期位置（ｘ０、ｙ０、ｚ０）を固定すれば、３つの観測方程式から実数としてのＮ１ｒ、Ｎ２ｒ、Ｎ３ｒを求めることができる。これらをフロート解と称する。
【０１３７】
次に、Ｎ１ｒ、Ｎ２ｒ、Ｎ３ｒの周辺から、真の整数解Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３（フィックス解）を探す。このために、重み付け行列Ｗｎを定義し、整数最小２乗問題として与えられ、式（３１）で表わされるコスト関数Ｃ（Ｎ）を最小にすることを考える。ここで、Ｎは式（３２）で表すことができ、Ｎｒは式（３３）で表すことができる。
【０１３８】
【数１３】
2010071686.tif 000015
【０１３９】
また、行列Ｗｎの各要素は、測定値の標準偏差が大きいほど小さい値に設定する。このようにして求めたＮｒ、Ｗｎにおいて、コスト関数Ｃ（Ｎ）を最小にするＮ（整数値のアンビギュイティ）を求める。なお、整数値のアンビギュイティＮを求める具体的な方法は、例えば、「精説ＧＰＳ  基本概念・測位原理・信号と受信機」日本航海学界ＧＰＳ研究会訳の非特許文献を参照することができる。
【０１４０】
この場合、行列Ｗｎの要素が小さいほど、すなわち、標準偏差σｎが大きいほど、（Ｎ１ｒ、Ｎ２ｒ、Ｎ３ｒ）から遠い値（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）でコスト関数ｃ（Ｎ）が最小になる可能性が高くなる。すなわち、行列Ｗｎの各要素を、測定値の標準偏差が大きいほど小さい値に設定することで、実質的に解の探索範囲を調整することが可能である。例えば、「The LAMBDA method for integer ambiguity estimation : implementation aspects」Paul de Jonge and Christian Tiberius、 August 1996の非特許文献を参照することができる。
【０１４１】
なお、ＬＡＭＢＤＡ法においては、主衛星と従衛星との区別は不要であり、また、Ｈａｔｃｈ法で使用した式（２４）、式（２５）、式（２７）、式（２８）などは不要である。
【０１４２】
次に本発明を適用して行った実験結果について説明する。図１７は本発明による測位結果の一例を示す説明図である。図１７は、過去の測位位置及びドップラーシフトにより求めた位置により解の探索範囲を決定する本発明による方法と、従来法とを比較している。図１７に示すように、時刻Ｔ１…Ｔ７において、それぞれＦＩＸ解（アンビギュイティ）を求めたものである。なお、時刻Ｔ１…Ｔ７において、可視衛星数は５、５、４、４、３、２、４である。
【０１４３】
図１７の結果から分かるように、時刻Ｔ１、Ｔ２においては、本発明による方法のみならず従来法でもアンビギュイティを決定（解をＦＩＸ）することができている。しかし、時刻Ｔ３、Ｔ４では、従来法では、擬似距離により求めた解の探索中心の誤差が大きいため、解をＦＩＸすることができていないのに対し、本発明による方法では、正しく解をＦＩＸすることができている。また、時刻Ｔ５で可視衛星数が３に減り、時刻Ｔ７で可視衛星数が４になった際、本発明による方法によれば、時刻Ｔ４における位置と、ドップラーシフトにより求めた時刻Ｔ４からＴ７までにおける速度ベクトルを利用することにより、時刻Ｔ７においても正しく解をＦＩＸすることができている。
【０１４４】
図１８は本発明による測位結果の他の例を示す説明図である。図１８に示すように、速度ベクトルを用いた本発明にあっては、平均可視衛星数が５．３の場合、１エポックで解を決定することができた率は８０．９％であり、平均可視衛星数が６．７の場合、１エポックで解を決定することができた率は８８．４％であり、いずれの場合も従来法に比べて、１エポックで解を決定できた率は大幅に改善していることが分かる。
【０１４５】
以上説明したように、本発明によれば、過去の測位位置と速度ベクトルとから解の探索範囲を制限した上でアンビギュイティを決定するので、従来の方法に比べてアンビギュイティの算出を高速化し、特に１回の測定（１エポック）で解を算出する可能性を向上させる。これにより、都市部などにおけるＲＴＫ−ＧＰＳの測位が可能な時間を大幅に増加させることができる。
【０１４６】
上述の実施の形態においては、衛星からの信号（搬送波）の遮蔽が頻繁に発生する都市部等であっても位置を正確に求めるようにするために、１回の測定（１エポック）で解を決定すべく、信頼性の高い前回の測位位置と、該測位位置からの速度ベクトルを用いて解の探索範囲を制限する構成であるが、仮に衛星からの信号を１回のみならず連続的に受信できる場合には、これらの時系列データを用いた通常の方法でＲＴＫ−ＧＰＳの解を求めることもでき、速度ベクトルを用いる方法と通常の方法とを適宜組み合わせることもできる。
【０１４７】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明に係る測位装置を用いた測位方法の一例の概要を示す模式図である。
【図２】本発明に係る測位装置を含む測位対象の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】道路形状情報の概要の一例を示す説明図である。
【図４】道路形状情報の概要の他の例を示す説明図である。
【図５】道路形状情報のデータ構造の一例を示す説明図である。
【図６】測位装置の測位処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＤＧＰＳによる測位の一例を示す説明図である。
【図８】道路形状情報を用いて解の探索範囲を制限する例を示す概念図である。
【図９】ドップラーシフトを用いて速度ベクトルを算出する例を示す説明図である。
【図１０】解の探索範囲を決定する方法の一例を示す説明図である。
【図１１】解の探索範囲を限定する様子を模式的に示す説明図である。
【図１２】測位装置のＨａｔｃｈ法による測位処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】測位装置のＨａｔｃｈ法による測位処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】測位装置のＨａｔｃｈ法による測位処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】測位装置のＨａｔｃｈ法による測位処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】アンビギュイティの初期値の信頼度の一例を示す説明図である。
【図１７】本発明による測位結果の一例を示す説明図である。
【図１８】本発明による測位結果の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０  測位装置
１１  処理部
１２  衛星用通信部
１２１  コード位相測定部
１２２  搬送波位相測定部
１２３  搬送波周波数測定部
１３  通信部
１４  記憶部
１５  地図データベース
２０  自律センサ部
２０１  車輪速センサ
２０２  ジャイロセンサ
１００  測位対象
３００  基準局
【図１】
2010071686.tif 000016
【図２】
2010071686.tif 000017
【図３】
2010071686.tif 000018
【図４】
2010071686.tif 000019
【図５】
2010071686.tif 000020
【図６】
2010071686.tif 000021
【図７】
2010071686.tif 000022
【図８】
2010071686.tif 000023
【図９】
2010071686.tif 000024
【図１０】
2010071686.tif 000025
【図１１】
2010071686.tif 000026
【図１２】
2010071686.tif 000027
【図１３】
2010071686.tif 000028
【図１４】
2010071686.tif 000029
【図１５】
2010071686.tif 000030
【図１６】
2010071686.tif 000031
【図１７】
2010071686.tif 000032
【図１８】
2010071686.tif 000033