(57)【要約】【課題】測位演算をする際の初期位置を決定するための新たな手法を提案すること。【解決手段】地球上に、携帯型電話機２の所在地を含むと想定される位置範囲であるフレームを設定し、当該フレーム内にグリッドと呼ばれる候補位置を格子状に配設する。そして、複数のグリッドそれぞれについて、ＧＰＳ衛星との間の幾何学的距離の端数部分と、観測された擬似距離の端数部分との差を第１ＡＰＲ値として算出し、第１ＡＰＲ値が小さい順にＮ個のグリッドに絞り込む。その後、絞り込んだＮ個のグリッドを仮の初期位置としてＧＰＳ衛星信号に基づく位置収束演算を行うことで、グリッドをさらにＭ（＜Ｎ）個に絞り込む。そして、絞り込んだＭ個のグリッドそれぞれについて、ＧＰＳ衛星との間の幾何学的距離と、観測された擬似距離との差を第２ＡＰＲ値として算出し、第２ＡＰＲ値が最も小さいグリッドを測位演算に用いる初期位置として選定する。【選択図】図４
2010071977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星からの衛星信号に基づいて測位演算をする際の初期位置を決定する初期位置決定方法であって、
複数の第１候補位置それぞれを仮初期位置として前記衛星信号に基づく位置収束演算を行うことと、
前記位置収束演算の演算結果に基づいて前記複数の第１候補位置の中から第２候補位置を選択することと、
前記第２候補位置の中から、前記衛星信号を用いて前記初期位置を選択することと、
を含む初期位置決定方法。
【請求項２】
少なくとも３００ｋｍ四方以上の所定範囲に設定された第３候補位置それぞれについて、当該第３候補位置及び前記測位用衛星の位置を用いて算出した第１距離と前記衛星信号に基づき算出した第２距離との差に基づいて、前記第３候補位置の中から所定数の前記第１候補位置を選択すること、
を含む請求項１に記載の初期位置決定方法。
【請求項３】
前記第３候補位置は、前記所定範囲に格子状に配設される、
請求項２に記載の初期位置決定方法。
【請求項４】
前記初期位置を選択することは、前記第２候補位置及び前記測位用衛星の位置を用いて算出した第３距離と前記衛星信号に基づき算出した第４距離との差に基づいて、前記第２候補位置の中から前記初期位置を選択することである、
請求項１〜３の何れか一項に記載の初期位置決定方法。
【請求項５】
前記初期位置並びに前記測位用衛星の位置及び軌道を用いて算出した第１ドップラー周波数と前記衛星信号に基づき算出した第２ドップラー周波数との差に基づいて、前記初期位置の適否を判定すること、
を含む請求項１〜４の何れか一項に記載の初期位置決定方法。
【請求項６】
前記初期位置の適否を判定することは、前記初期位置及び測位装置の移動速度ベクトルと、前記測位用衛星の軌道から求まる前記測位用衛星の位置及び移動速度ベクトルとを用いて前記第１ドップラー周波数を算出することを含む、
請求項５に記載の初期位置決定方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の初期位置決定方法により決定された初期位置を用いて、前記衛星信号に基づいて測位演算をする測位方法。
【請求項８】
測位用衛星からの衛星信号に基づいて測位演算をする測位装置であって、
複数の第１候補位置それぞれを仮初期位置として前記衛星信号に基づく位置収束演算を行う位置収束演算部と、
前記位置収束演算の演算結果に基づいて前記複数の第１候補位置の中から第２候補位置を選択する第２候補位置選択部と、
前記第２候補位置の中から、前記衛星信号を用いて前記測位演算をする際の初期位置を選択する初期位置選択部と、
前記選択された初期位置を用いて、前記衛星信号に基づいて測位演算をする測位部と、
を備えた測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位用衛星からの衛星信号に基づいて測位演算をする際の初期位置を決定する初期位置決定方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
ＧＰＳによる測位では、測位演算（より正確には位置収束演算）の初期値とする測位装置の位置（以下、「初期位置」と称す。）が必要となるため、初期位置を求めるための様々な技術が考案されている。例えば特許文献１には、前回の測位演算により求められた測位位置に含まれる位置誤差を用いて、今回の測位演算に使用する初期位置を決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７１４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の測位装置は、ＧＰＳ衛星からの衛星信号に載せられている拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードの端数部分（コード位相）を利用して初期位置を判定するのが一般的である。ＰＲＮコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ＝３００ｋｍ）のビット長の信号である。従って、初期位置が真位置から１５０ｋｍ以内の誤差範囲であれば、ＰＲＮコードの端数部分（コード位相）を利用して位置収束演算が可能となる。このため、従来の測位演算においては、初期位置の誤差が１５０ｋｍ以内である必要があった。
【０００６】
ところが、実際には、測位装置の真位置に近い初期位置を得ることは困難な場合がある。飛行機で移動した後に、測位装置の電源を入れて初めて測位する場合が典型的な例である。場合によっては、測位装置の真位置から５００ｋｍや１０００ｋｍも離れた初期位置が与えられる場合もあり得る。このような場合であっても、測位装置の真位置に近い初期位置を決定することができれば好適である。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の発明は、測位用衛星からの衛星信号に基づいて測位演算をする際の初期位置を決定する初期位置決定方法であって、複数の第１候補位置それぞれを仮初期位置として前記衛星信号に基づく位置収束演算を行うことと、前記位置収束演算の演算結果に基づいて前記複数の第１候補位置の中から第２候補位置を選択することと、前記第２候補位置の中から、前記衛星信号を用いて前記初期位置を選択することと、を含む初期位置決定方法である。
【０００９】
また、他の発明として、測位用衛星からの衛星信号に基づいて測位演算をする測位装置であって、複数の第１候補位置それぞれを仮初期位置として前記衛星信号に基づく位置収束演算を行う位置収束演算部と、前記位置収束演算の演算結果に基づいて前記複数の第１候補位置の中から第２候補位置を選択する第２候補位置選択部と、前記第２候補位置の中から、前記衛星信号を用いて前記測位演算をする際の初期位置を選択する初期位置選択部と、前記選択された初期位置を用いて、前記衛星信号に基づいて測位演算をする測位部と、を備えた測位装置を構成してもよい。
【００１０】
この第１の発明等によれば、複数の第１候補位置それぞれについて、当該第１候補位置を仮初期位置として衛星信号に基づく位置収束演算を行い、その演算結果に基づいて、複数の第１候補位置の中から第２候補位置を選択する。そして、選択した第２候補位置の中から、衛星信号を用いて測位演算をする際の初期位置を選択する。
【００１１】
例えば、位置収束演算によって解が収束したか否かを判定することによって、複数の候補位置の中から初期位置として採用することが可能な候補位置を絞り込むことができる。そして、絞り込んだ候補位置の中から衛星信号を用いて初期位置を選定することで、測位装置の真位置に近い初期位置を得ることができる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明の初期位置決定方法であって、少なくとも３００ｋｍ四方以上の所定範囲に設定された第３候補位置それぞれについて、当該第３候補位置及び前記測位用衛星の位置を用いて算出した第１距離と前記衛星信号に基づき算出した第２距離との差に基づいて、前記第３候補位置の中から所定数の前記第１候補位置を選択することを含む初期位置決定方法を構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明によれば、少なくとも３００ｋｍ四方以上の所定範囲に設定された第３候補位置それぞれについて、当該第３候補位置及び測位用衛星の位置を用いて算出した第１距離と衛星信号に基づき算出した第２距離との差に基づいて、第３候補位置の中から所定数の第１候補位置を選択する。
【００１４】
第３候補位置と測位用衛星の物理的位置関係から算出した第１距離と、衛星信号に基づき算出した第２距離との差が小さければ、当該第３候補位置は、測位装置の所在地に近接している可能性が高い。そのため、例えば、第１距離と第２距離との差が小さい順に所定数の第１候補位置を選択することで、位置収束演算の前段階で第１候補位置を効果的に絞り込むことが可能となる。これにより、全ての第１候補位置に対して位置収束演算を行う必要がなくなるため、計算量を大幅に削減することができる。また、少なくとも３００ｋｍ四方以上の所定範囲に第３候補位置を設定するようにしたことで、広範な範囲を対象として初期位置の探索を行うことが可能となる。
【００１５】
また、第３の発明として、第２の発明の初期位置決定方法であって、前記第３候補位置は、前記所定範囲に格子状に配設される初期位置決定方法を構成してもよい。
【００１６】
この第３の発明によれば、第３候補位置を所定範囲に格子状に配設することで、計算機による計算が容易となり、また、所定範囲に満遍なく候補位置を配置することができる。
【００１７】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の初期位置決定方法であって、前記初期位置を選択することは、前記第２候補位置及び前記測位用衛星の位置を用いて算出した第３距離と前記衛星信号に基づき算出した第４距離との差に基づいて、前記第２候補位置の中から前記初期位置を選択する初期位置決定方法を構成してもよい。
【００１８】
この第４の発明によれば、第２候補位置及び測位用衛星の位置を用いて算出した第３距離と衛星信号に基づき算出した第４距離との差に基づいて、第２候補位置の中から初期位置を選択する。
【００１９】
第２候補位置と測位用衛星の物理的位置関係から算出した第３距離と、衛星信号に基づき算出した第４距離との差が小さければ、当該第２候補位置は、測位装置の所在地に近接している可能性が高い。そのため、例えば、第３距離と第４距離との差が最も小さい第２候補位置を選択して初期位置とすることで、測位装置の真位置に近い初期位置を求めることができる。
【００２０】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の初期位置決定方法であって、前記初期位置並びに前記測位用衛星の位置及び軌道を用いて算出した第１ドップラー周波数と前記衛星信号に基づき算出した第２ドップラー周波数との差に基づいて、前記初期位置の適否を判定すること、を含む初期位置決定方法を構成してもよい。
【００２１】
この第５の発明によれば、初期位置並びに測位用衛星の位置及び軌道を用いて算出した第１ドップラー周波数と、衛星信号に基づき算出した第２ドップラー周波数との差に基づいて、初期位置の適否を判定する。これにより、初期位置の妥当性をドップラー周波数に基づいて判定することができる。
【００２２】
また、第６の発明として、第５の発明の初期位置決定方法における前記初期位置の適否を判定することが、前記初期位置及び測位装置の移動速度ベクトルと、前記測位用衛星の軌道から求まる前記測位用衛星の位置及び移動速度ベクトルとを用いて前記第１ドップラー周波数を算出することを含むように初期位置決定方法を構成することも可能である。
【００２３】
この第６の発明によれば、測位用衛星の移動速度及び移動方向ばかりでなく、測位装置の移動速度及び移動方向も加味したドップラー周波数の算出がなされるため、ドップラー周波数をより正確に求めることが可能となり、初期位置の妥当性の判定をより確実に行うことができる。
【００２４】
また、第７の発明として、第１〜第６の何れかの発明の初期位置決定方法により決定された初期位置を用いて、前記衛星信号に基づいて測位演算をする測位方法を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】測位システムの概略構成を示す図。
【図２】初期位置決定の原理の説明図。
【図３】初期位置決定の原理の説明図。
【図４】初期位置決定の原理の説明図。
【図５】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図６】携帯型電話機のＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図７】携帯型電話機のフラッシュＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図８】携帯型電話機のＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図９】初期位置信頼度設定データのデータ構成の一例を示す図。
【図１０】メジャメントデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１１】グリッドデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１２】候補初期位置データのデータ構成の一例を示す図。
【図１３】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】拡張グリッドサーチ処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】第１ＡＰＲ値算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】第２ＡＰＲ値算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１９】ドップラーチェック処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】実験結果の一例を示す図。
【図２１】第２測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２２】変形例における携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図２３】第２ドップラーチェック処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２７】
１．システム構成
図１は、本実施形態における測位システム１の概略構成を示す図である。測位システム１は、測位装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機２と、携帯型電話機の基地局３と、複数のＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，・・・）とを備えて構成される。
【００２８】
携帯型電話機２は、ユーザが通話やメールの送受信等を行うための電子機器であり、基地局３と基地局通信を行うことで、通話やメールの送受信といった携帯電話としての本来の機能を発揮する他、ＧＰＳ衛星ＳＶから受信したＧＰＳ衛星信号に基づいて測位する測位機能を有している。
【００２９】
携帯型電話機２は、初回測位時、又は、前回測位時から長時間が経過している場合に、携帯型電話機２の予想位置を基地局３に要求する。そして、予想位置と、当該予想位置の信頼度（予想位置が携帯型電話機２の真位置から最大でどの程度離れているか）とを基地局３から取得し、後述する原理に従って、測位演算をする際の初期位置を決定する。そして、決定した初期位置を用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機２の位置を計測する。
【００３０】
基地局３は、携帯型電話機のサービス事業者が設置する無線基地局であり、携帯型電話機２に対して基地局信号を送信し、携帯型電話機２との間で基地局通信を行うことで、携帯型電話機２が通話やメールの送受信等の機能を発揮することを可能にする。基地局３は、携帯型電話機２の要求を受けて、携帯型電話機２の予想位置と、当該予想位置の信頼度とを算出して、要求元の携帯型電話機２に提供する。尚、予想位置及びその信頼度の算出方法については公知の手法を適用することができるため、詳細な説明を省略する。
【００３１】
２．原理
図２〜図４は、本実施形態における初期位置決定の原理を説明するための図である。
初期位置は、携帯型電話機２が測位演算（より詳細には位置収束演算）を行うために必要となる他、捕捉対象とする衛星（以下、「捕捉対象衛星」と称す。）を判定したり、携帯型電話機２と捕捉対象衛星間の幾何学的な距離を算出するために用いられる。このため、初期位置を、携帯型電話機２の真位置により近い位置に決定する必要がある。
【００３２】
基地局３から取得した予想位置が、携帯型電話機２の真位置から±１５０ｋｍ以内の精度を有している場合には、取得した予想位置を中心とする３００ｋｍ四方の位置範囲に携帯型電話機２の所在地が含まれていると考えられる。このため、少なくとも３００ｋｍ以下の誤差範囲で携帯型電話機２の真位置に近い初期位置を求めることができる。
【００３３】
詳細に説明すると、例えば図２に示すように、予想位置（図中では黒丸で示している。）を中心とし、高度を予想位置と同一の高度とする２次元の所定領域（以下、本実施形態において「フレーム」と称する。）を地球上に仮想的に配置する。そして、当該フレーム内に、例えば５０ｋｍ間隔でグリッドと呼ばれる候補位置を格子状に配設する。尚、ここでは、グリッドの高度が全て同一となるように２次元のフレームを配置するものとして説明するが、グリッドの高度が当該グリッドの地表面の高度となるように３次元のフレームを配置することとしてもよい。
【００３４】
そして、各グリッドそれぞれについて、次式（１）に従って、当該グリッドと捕捉対象衛星との間の距離を位置座標から求める。当該グリッドと捕捉対象衛星との間の距離を位置座標から求めた距離のことを、「幾何学的距離」と称する。
【数１】
2010071977.tif 000003
但し、「ＧＲ」は幾何学的距離を示しており、添え字の「ｉ」は、捕捉対象衛星の番号を示している。また、（Ｘi，Ｙi，Ｚi）は捕捉対象衛星の位置座標であり、（ｘ，ｙ，ｚ）はグリッドの位置座標である。
【００３５】
また、ＧＰＳ衛星ＳＶから送出されているＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮコードで直接スペクトラム拡散方式により変調されている。この場合、装置内部で発生させたレプリカコードとＰＲＮコードとの相関処理を行うことで、ＰＲＮコードの位相（以下、「コード位相」と称す。）を検出することができる。当該コード位相から、携帯型電話機２と捕捉対象衛星間の擬似距離「ＰＲ」を算出することができる。
【００３６】
そして、各グリッドそれぞれについて、当該グリッドを仮初期位置として、擬似距離「ＰＲ」と幾何学的距離「ＧＲ」との差「δＲ＝ＰＲ−ＧＲ」を用いて位置収束演算を行う。収束演算としては、例えば逐次近似法（ニュートン・ラフソン法）を用いることができ、解が収束したグリッドを測位演算のための初期位置に決定する。
【００３７】
基地局３から与えられた予想位置の精度が±１５０ｋｍ以下である場合は、上述したように３００ｋｍ四方のフレーム１つを考え、当該フレーム内の各グリッドそれぞれについて位置収束演算を行うことで、初期位置を決定することができる。しかし、予想位置の精度が±１５０ｋｍを超える場合には、与えられた予想位置を中心とする３００ｋｍ四方のフレーム内に携帯型電話機２の所在地が含まれているとは限らない。そのため、初期位置の探索範囲を拡張する必要がある。
【００３８】
例えば、精度が±５００ｋｍの予想位置が基地局３から与えられた場合には、図３に示すように、与えられた予想位置（図中では黒丸で示している。）を中心とするフレームＦ１を設定するとともに、その周囲に８個のフレームＦ２〜Ｆ９を設定することで、１０００ｋｍ四方の領域を形成する。そして、フレームＦ１〜Ｆ９に含まれる全てのグリッドを対象として位置収束演算を行うことで初期位置を決定する。
【００３９】
しかし、図３の例では、１つのフレームにつき７×７＝４９個のグリッドが含まれるため、９個のフレームでは４９×９＝４４１個のグリッドが存在し、これら全てのグリッドを対象として位置収束演算を行ったのでは、計算量が膨大になるという問題がある。また、初期位置の探索範囲を拡大したことにより、位置収束演算によって複数の収束点が観測されてしまい、初期位置とするグリッドを選定するのが困難になる場合がある。
【００４０】
これらの問題を解決するため、本実施形態では、帰納的残差ＡＰＲ（以下、「ＡＰＲ値」と称す。）を用いてグリッドの絞り込みを行う。そして、絞り込んだグリッドのみを対象として位置収束演算を行うことで、計算量を削減するとともに、位置収束演算によって複数の収束点が観測されることを防止する。
【００４１】
ここで、ＡＰＲ値は、次式（２）に従って算出される。
【数２】
2010071977.tif 000004
但し、「Ｎ」は捕捉対象衛星の個数である。ＡＰＲ値は、各捕捉対象衛星それぞれの擬似距離「ＰＲ」と幾何学的距離「ＧＲ」との差「δＲ」の２乗和として与えられる。
【００４２】
図４は、本実施形態における初期位置の決定及び測位の手順を説明するための図である。ＰＲＮコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ＝３００ｋｍ）のビット長の信号である。ＧＰＳ衛星ＳＶとグリッド間の距離（幾何学的距離）は、ＰＲＮコードの繰り返し周期である１ｍｓ分の波長である３００ｋｍの整数倍に端数部分を加えた長さとして表すことができる。例えば、図４において、グリッドＧと衛星ＳＶとの間の幾何学的距離は「ＧＲ＝３００ｋｍ×Ａ＋Ｂ」と表すことができる。同様に、携帯型電話機２と衛星ＳＶ間の擬似距離も「ＰＲ＝３００ｋｍ×Ｃ＋Ｄ」と表すことができる。
【００４３】
本実施形態では、先ず、各グリッド（第３候補位置）それぞれについて幾何学的距離「ＧＲ」を算出し、その端数部分（第１距離）を算出する。また、観測された擬似距離「ＰＲ」の端数部分（第２距離）を算出する。そして、擬似距離「ＰＲ」の端数部分「Ｄ」と幾何学的距離「ＧＲ」の端数部分「Ｂ」との差を用いてＡＰＲ値を算出し、ＡＰＲ値が小さい順にＮ個のグリッドを選択することで、Ｎ個のグリッド（第１候補位置）に絞り込む。尚、ここで絞り込むグリッドの個数「Ｎ」は、「５〜２０個」程度とすれば好適である。
【００４４】
次に、絞り込んだＮ個のグリッド（第１候補位置）それぞれを候補初期位置として、反復回数をｍ回とする位置収束演算を行うことで、さらにＭ個のグリッド（第２候補位置）に絞り込む。この場合の位置収束演算の反復回数「ｍ」は、「２〜３回」程度とすることが好ましい。Ｎ個のグリッドのうち、ｍ回の位置収束演算によって解が収束するグリッドは概ね「２〜３個」である。ここで絞りこんだグリッドの個数をＭ個とする。
【００４５】
そして、絞り込んだＭ個のグリッド（第２候補位置）それぞれについて、幾何学的距離（第３距離）「ＧＲ」と擬似距離（第４距離）「ＰＲ」とを用いてＡＰＲ値を算出する。そして、算出したＡＰＲ値が最小となったグリッドを初期位置として選択・決定する。その後は、決定した初期位置を用いて、反復回数をｎ回とする位置収束演算を行うことで、携帯型電話機２の測位位置を求める。この場合の位置収束演算の反復回数「ｎ」は、「６〜１０回」程度とすることが好ましい。
【００４６】
本願実施形態の大きな特徴の１つは、先ず、多数存在するグリッドの中から、幾何学的距離の端数部分及び擬似距離の端数部分を用いてグリッドを５〜２０個程度に絞り込み、その後、反復回数の少ない（計算量の少ない）位置収束演算を行うことで、さらにグリッドを２〜３個にまで絞り込むことにある。これにより、膨大な数のグリッドそれぞれについて完全な位置収束演算を行うことなく、少ない計算量で初期位置とするグリッドを選定することが可能となる。
【００４７】
３．機能構成
図５は、本実施形態における携帯型電話機２の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機２は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と、表示部７０と、携帯電話用アンテナ８０と、携帯電話用無線通信回路部９０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００と、フラッシュＲＯＭ１１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０とを備えて構成される。
【００４８】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。
【００４９】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機２の現在位置を測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００５０】
ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、ＴＣＸＯ４０により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００５１】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部３１は、メジャメント取得演算部３３を備えて構成される。
【００５２】
メジャメント取得演算部３３は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾を行う回路部であり、相関演算部３３１を備えて構成されている。メジャメント取得演算部３３は、捕捉・追尾したＧＰＳ衛星信号のドップラー周波数やコード位相等の情報をメジャメント実測値として取得して、ホストＣＰＵ５０に出力する。
【００５３】
相関演算部３３１は、受信信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算を用いて算出し積算する相関演算処理を行って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードを模擬した信号である。
【００５４】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された積算相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００５５】
また、相関演算部３３１は、上述した相関演算処理を、レプリカコードの発生信号の周波数、及び、レプリカコードの位相を変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、レプリカコードの位相と受信信号に含まれるＰＲＮコードの位相とが一致した場合に、積算相関値が最大となる。
【００５６】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及び位相の範囲をサーチ範囲として設定する。そして、このサーチ範囲内で、ＰＲＮコードの開始位置（コード位相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関演算とを行う。サーチ範囲は、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、位相についてはＰＲＮコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００５７】
ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり、生成した発振信号をＲＦ受信回路部２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００５８】
ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機２の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ５０は、測位処理を行うことで求めた出力位置を表示部７０に表示させる。
【００５９】
操作部６０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０の操作により、通話要求やメールの送受信要求等の各種指示入力がなされる。
【００６０】
表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部７０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００６１】
携帯電話用アンテナ８０は、携帯型電話機２の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００６２】
携帯電話用無線通信回路部９０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００６３】
ＲＯＭ１００は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機２を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００６４】
フラッシュＲＯＭ１１０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、ＲＯＭ１００と同様に、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機２を制御するための各種プログラムやデータ等を記憶している。フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されているデータは、携帯型電話機２の電源を切断しても失われない。
【００６５】
ＲＡＭ１２０は、ホストＣＰＵ５０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００６６】
４．データ構成
図６は、ＲＯＭ１００に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ１００には、ホストＣＰＵ５０により読み出され、メイン処理（図１３参照）として実行されるメインプログラム１０１と、初期位置信頼度設定データ１０３とが記憶されている。
【００６７】
また、メインプログラム１０１には、測位処理（図１４及び図１５参照）として実行される測位プログラム１０１１と、拡張グリッドサーチ処理（図１６参照）として実行される拡張グリッドサーチプログラム１０１２と、第１ＡＰＲ値算出処理（図１７参照）として実行される第１ＡＰＲ値算出プログラム１０１３と、第２ＡＰＲ値算出処理（図１８参照）として実行される第２ＡＰＲ値算出プログラム１０１４と、ドップラーチェック処理（図１９参照）として実行されるドップラーチェックプログラム１０１５と、第１測位演算処理として実行される第１測位演算プログラム１０１６と、第２測位演算処理として実行される第２測位演算プログラム１０１７とがサブルーチンとして含まれている。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００６８】
図９は、初期位置信頼度設定データ１０３のデータ構成の一例を示す図である。初期位置信頼度設定データ１０３には、ドップラー残差幅１０３１と、初期位置信頼度１０３３とが対応付けて記憶されている。例えば、ドップラー残差幅１０３１が「２０〜６０Ｈｚ」の場合の初期位置信頼度１０３３は「１００ｋｍ」である。
【００６９】
ドップラー残差幅１０３１は、各捕捉対象衛星それぞれについて、暫定的な初期位置（以下、「暫定初期位置」と称す。）を用いて算出した理論上のドップラー周波数と、メジャメント取得演算部３３により演算されたドップラー周波数との差（以下、「ドップラー残差」と称す。）の幅である。より具体的には、各捕捉対象衛星について算出されたドップラー残差のうちの最大値から最小値を減算した値がドップラー残差幅１０３１である。
【００７０】
初期位置信頼度１０３３は、初期位置１１１の信頼性の程度を示す指標値であり、初期位置１１１に含まれる誤差の大きさとして表される。例えば、初期位置信頼度１０３３が「１００ｋｍ」といったときは、初期位置１１１には「１００ｋｍ」の誤差が含まれることを意味している。
【００７１】
図７は、フラッシュＲＯＭ１１０に格納されたデータの一例を示す図である。フラッシュＲＯＭ１１０には、初期位置１１１と、初期位置信頼度１１２と、衛星軌道データ１１３とが記憶される。
【００７２】
初期位置１１１は、測位演算に使用する携帯型電話機２の初期位置である。初回測位の場合や、前回測位時から所定時間以上が経過している場合は、ホストＣＰＵ５０は、基地局３と通信を行って携帯型電話機２の予想位置を取得し、初期位置１１１としてフラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる。
【００７３】
初期位置信頼度１１２は、初期位置１１１の信頼性の程度を示す指標値であり、図９の初期位置信頼度１０３３に対応している。ホストＣＰＵ５０は、基地局３から予想位置の信頼度を取得し、初期位置信頼度１１２としてフラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる。
【００７４】
衛星軌道データ１１３は、例えばアルマナックやエフェメリスといった各ＧＰＳ衛星ＳＶの衛星軌道が記憶されたデータである。衛星軌道データ１１３は、例えばベースバンド処理回路部３０により捕捉されたＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得することができる。
【００７５】
図８は、ＲＡＭ１２０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ１２０には、メジャメントデータ１２１と、フレーム配置データ１２２と、グリッドデータ１２３と、候補初期位置データ１２４と、暫定初期位置１２５と、候補出力位置１２６と、出力位置１２７とが記憶される。
【００７６】
図１０は、メジャメントデータ１２１のデータ構成の一例を示す図である。メジャメントデータ１２１には、各捕捉対象衛星１２１１それぞれについて、コード位相及びドップラー周波数でなるメジャメント実測値１２１３が記憶される。ホストＣＰＵ５０は、メジャメント取得演算部３３からメジャメント実測値１２１３を取得し、捕捉対象衛星１２１１と対応付けてメジャメントデータ１２１に記憶させる。
【００７７】
フレーム配置データ１２２は、例えば図３のフレームＦ１〜Ｆ９のような、各フレームの配置に関するデータであり、例えばフレームの座標値がこれに含まれる。
【００７８】
図１１は、グリッドデータ１２３のデータ構成の一例を示す図である。グリッドデータ１２３は、全てのフレームの全てのグリッドについてのデータであり、フレームの番号１２３１と、当該フレームに含まれるグリッドの番号１２３３と、当該グリッドに含まれるグリッドの位置座標１２３５と、当該グリッドについて算出された第１ＡＰＲ値１２３７とが対応付けて記憶される。
【００７９】
図１２は、候補初期位置データ１２４のデータ構成の一例を示す図である。候補初期位置データ１２４は、候補初期位置として選出されたグリッドについてのデータであり、フレームの番号１２４１と、グリッドの番号１２４３と、当該グリッドの位置座標１２４５と、第２ＡＰＲ値１２４７とが対応付けて記憶される。
【００８０】
暫定初期位置１２５は、候補初期位置の中から暫定的な初期位置として決定されたグリッドに対応する位置である。候補出力位置１２６は、第２測位演算処理により出力位置の候補として算出された位置である。また、出力位置１２７は、最終的に表示部７０に出力する位置として決定された位置である。
【００８１】
５．処理の流れ
図１３は、ＲＯＭ１００に記憶されているメインプログラム１０１がホストＣＰＵ５０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機２において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【００８２】
メイン処理は、ホストＣＰＵ５０が、操作部６０を介してユーザにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ベースバンド処理回路部３０によるＩＦ信号からのＧＰＳ衛星信号の捕捉・抽出や、メジャメント取得演算部３３によるメジャメント実測値の演算が随時なされる状態にあるものとする。
【００８３】
先ず、ホストＣＰＵ５０は、操作部６０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＡ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部９０に基地局３との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機２と他機との間の通話を実現する。
【００８４】
また、ステップＡ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ５０は、メール送受信処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部９０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機２と他機との間のメールの送受信を実現する。
【００８５】
また、ステップＡ１において指示操作が測位指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；測位指示操作）、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている測位プログラム１０１１を読み出して実行することで、測位処理を行う（ステップＡ７）。
【００８６】
図１４及び図１５は、測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ５０は、初回測位、又は、前回測位から所定時間以上が経過しているか否かを判定し（ステップＢ１）、この条件を満たさないと判定した場合は（ステップＢ１；Ｎｏ）、ステップＢ５へと処理を移行する。また、この条件を満たすと判定した場合は（ステップＢ１；Ｙｅｓ）、通信基地局から携帯型電話機２の予想位置及びその信頼度を取得し、初期位置１１１及び初期位置信頼度１１２としてフラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる（ステップＢ３）。
【００８７】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている初期位置１１１及び衛星軌道データ１１３を用いて、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＢ５）。より詳細には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、初期位置１１１の天空に位置するＧＰＳ衛星ＳＶを衛星軌道データ１１３から判定して捕捉対象衛星とする。
【００８８】
その後、ホストＣＰＵ５０は、捕捉対象衛星数が４個以上であるか否かを判定し（ステップＢ７）、４個未満であると判定した場合は（ステップＢ７；Ｎｏ）、ステップＢ５に戻る。
【００８９】
また、４個以上であると判定した場合は（ステップＢ７；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ５０は、捕捉対象衛星の組合せ（以下、「衛星組合せ」と称す。）を抽出する（ステップＢ９）。例えば、捕捉対象衛星の数が６個である場合には、４個の衛星でなる組合せ（6Ｃ4＝１５個）と、５個の衛星でなる組合せ（6Ｃ5＝６個）と、６個の衛星でなる組合せ（6Ｃ6＝１個）との計２２個の衛星組合せを抽出する。
【００９０】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＢ９で抽出した各衛星組合せについて、ループＡの処理を実行する（ステップＢ１１〜Ｂ４５）。ループＡでは、ホストＣＰＵ５０は、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている初期位置信頼度１１２が１５０ｋｍを超えているか否かを判定し（ステップＢ１３）、１５０ｋｍ以下であると判定した場合は（ステップＢ１３；Ｎｏ）、ステップＢ４１へと処理を移行する。
【００９１】
また、初期位置信頼度１１２が１５０ｋｍを超えていると判定した場合は（ステップＢ１３；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている拡張グリッドサーチプログラム１０１２を読み出して実行することで、拡張グリッドサーチ処理を行う（ステップＢ１５）。
【００９２】
図１６は、拡張グリッドサーチ処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ５０は、メジャメント取得演算部３３により演算されたメジャメント実測値が前回測位時と同一であるか否かを判定し（ステップＣ１）、同一ではないと判定した場合は（ステップＣ１；Ｎｏ）、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている初期位置信頼度１１２に基づいてフレーム数を決定して、地球上にフレームを仮想的に配置する（ステップＣ３）。
【００９３】
より具体的には、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている初期位置１１１を中心のグリッドとして、初期位置信頼度１１２に応じた個数のフレームを配置する。例えば、初期位置信頼度１１２が「６００〜１０００ｋｍ」の範囲である場合は、図３に示すように、初期位置１１１を中心とするフレームＦ１を中心に配置し、その周りにＦ２〜Ｆ９の８つのフレームを配置する。また、「３００ｋｍ〜６００ｋｍ」の範囲である場合は、縦２個×横２個の４個のフレームを配置し、「１０００ｋｍ〜１３００ｋｍ」である場合は、縦４個×横４個の１６個のフレームを配置する。以降、範囲が３００ｋｍ増えるごとに配置するフレーム数の個数を増やす。
【００９４】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＣ３で配置した各フレームについて、ループＣの処理を実行する（ステップＣ５〜Ｃ１１）。ループＣでは、ホストＣＰＵ５０は、当該フレームの全てのグリッドの位置座標１２３５を算出し、当該フレームの番号１２３１及び当該グリッドの番号１２３３と対応付けてＲＡＭ１２０のグリッドデータ１２３に記憶させる（ステップＣ７）。
【００９５】
その後、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている第１ＡＰＲ値算出プログラム１０１３を読み出して実行することで、第１ＡＰＲ値算出処理を行う（ステップＣ９）。
【００９６】
図１７は、第１ＡＰＲ値算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ５０は、当該フレームの各グリッドについて、ループＤの処理を実行する（ステップＤ１〜Ｄ２７）。ループＤでは、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０のグリッドデータ１２３に記憶されている当該グリッドの第１ＡＰＲ値１２３７をリセットする（ステップＤ３）。
【００９７】
その後、ホストＣＰＵ５０は、各捕捉対象衛星について、ループＥの処理を実行する（ステップＤ５〜Ｄ２３）。ループＥでは、ホストＣＰＵ５０は、当該捕捉対象衛星の番号を「ｉ」に代入する（ステップＤ７）。そして、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている衛星軌道データ１１３に基づいて、当該捕捉対象衛星の位置座標を算出する（ステップＤ９）。
【００９８】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、グリッドデータ１２３に記憶されている当該グリッドの位置座標１２３５と、ステップＤ９で算出した当該捕捉対象衛星の位置座標とに基づいて、当該グリッドと当該捕捉対象衛星間の幾何学的距離「ＧＲ」を算出する（ステップＤ１１）。
【００９９】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、算出した幾何学的距離「ＧＲ」の３００ｋｍ以下の部分（端数部分）を算出して第１端数部分とする（ステップＤ１３）。また、ホストＣＰＵ５０は、メジャメント取得演算部３３により演算された当該捕捉対象衛星についてのコード位相に相当する長さを算出して第２端数部分とする（ステップＤ１５）。
【０１００】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＤ１３で算出した第１端数部分と、ステップＤ１５で算出した第２端数部分との差を算出してＤｉｆｆ［ｉ］とする（ステップＤ１７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、当該捕捉対象衛星について算出したＤｉｆｆ［ｉ］から、１番目の捕捉対象衛星について算出したＤｉｆｆ［１］を減算して、Ｄｉｆｆ＿Ｔｅｍｐ［ｉ］とする（ステップＤ１９）。
【０１０１】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＤ１９で算出したＤｉｆｆ＿Ｔｅｍｐ［ｉ］の二乗を現在の第１ＡＰＲ値に加算して、第１ＡＰＲ値１２３７を更新する（ステップＤ２１）。そして、ホストＣＰＵ５０は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１０２】
全ての捕捉対象衛星についてステップＤ７〜Ｄ２１の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＥの処理を終了する（ステップＤ２３）。ループＥの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、当該グリッドの第１ＡＰＲ値１２３７をＲＡＭ１２０のグリッドデータ１２３に記憶させ（ステップＤ２５）、次のグリッドへと処理を移行する。
【０１０３】
全てのグリッドについてステップＤ３〜Ｄ２５の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＤの処理を終了する（ステップＤ２７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、第１ＡＰＲ値算出処理を終了する。
【０１０４】
図１６の拡張グリッドサーチ処理に戻って、第１ＡＰＲ値算出処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、次のフレームへと処理を移行する。全てのフレームについてステップＣ７及びＣ９の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＣの処理を終了する（ステップＣ１１）。
【０１０５】
ループＣの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０のグリッドデータ１２３に記憶されている第１ＡＰＲ値１２３７が小さい順に「１０個」のグリッドを候補初期位置として抽出し、ＲＡＭ１２０の候補初期位置データ１２４に更新記憶させる（ステップＣ１３）。そして、ホストＣＰＵ５０は、拡張グリッドサーチ処理を終了する。
【０１０６】
一方、ステップＣ１において、メジャメント実測値が前回測位時と同一である場合は（ステップＣ１；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ５０は、拡張グリッドサーチ処理を終了する。これは、メジャメント実測値が前回測位時と同一であれば、候補初期位置も前回測位時と同一となることから、ステップＣ３〜Ｃ１３の処理を行うのは無駄であるためである。
【０１０７】
図１４の測位処理に戻って、拡張グリッドサーチ処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、各候補初期位置と各捕捉対象衛星間の幾何学的距離を算出する（ステップＢ１７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、各候補初期位置について、ループＢの処理を実行する（ステップＢ１９〜Ｂ２９）。
【０１０８】
ループＢでは、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている第１測位演算プログラム１０１６を読み出して実行することで、第１測位演算処理を行う（ステップＢ２１）。具体的には、ステップＢ１７で算出した幾何学的距離と、コード位相から算出される擬似距離とを用いて、最小二乗法に基づく位置収束演算を行う。この際、収束演算の反復回数を「２回」とする。
【０１０９】
その後、ホストＣＰＵ５０は、解が収束したか否かを判定し（ステップＢ２３）、収束しなかったと判定した場合は（ステップＢ２３；Ｎｏ）、次の候補初期位置へと処理を移行する。また、解が収束したと判定したと判定した場合は（ステップＢ２３；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ１００に記憶されている第２ＡＰＲ値算出プログラム１０１４を読み出して実行することで、第２ＡＰＲ値算出処理を行う（ステップＢ２５）。
【０１１０】
図１８は、第２ＡＰＲ値算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０の候補初期位置データ１２４に記憶されている当該候補初期位置の第２ＡＰＲ値１２４７をリセットする（ステップＥ１）。その後、ホストＣＰＵ５０は、各捕捉対象衛星について、ループＦの処理を実行する（ステップＥ３〜Ｅ１５）。
【０１１１】
ループＦでは、ホストＣＰＵ５０は、当該捕捉対象衛星の番号を「ｉ」に代入する（ステップＥ５）。そして、当該候補初期位置を用いて第１測位演算処理により算出した測位位置と、当該捕捉対象衛星間の幾何学的距離を算出する（ステップＥ７）。また、ホストＣＰＵ５０は、メジャメント取得演算部３３により演算された当該捕捉対象衛星についてのコード位相を用いて、携帯型電話機２と当該捕捉対象衛星間の擬似距離を算出する（ステップＥ９）。
【０１１２】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＥ７で算出した幾何学的距離と、ステップＥ９で算出した擬似距離との差を算出してＤｉｆｆ［ｉ］とする（ステップＥ１１）。そして、ホストＣＰＵ５０は、算出したＤｉｆｆ［ｉ］の二乗を現在の第２ＡＰＲ値に加算して、第２ＡＰＲ値を更新する（ステップＥ１３）。そして、ホストＣＰＵ５０は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１１３】
全ての捕捉対象衛星についてステップＥ５〜Ｅ１３の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＦの処理を終了する（ステップＥ１５）。ループＦの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、当該候補初期位置の第２ＡＰＲ値１２４７を当該衛星組合せに含まれる衛星数で除算して第２ＡＰＲ値１２４７を更新する（ステップＥ１７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、第２ＡＰＲ値算出処理を終了する。
【０１１４】
図１５の測位処理に戻って、第２ＡＰＲ値算出処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、当該候補初期位置の第２ＡＰＲ値１２４７をＲＡＭ１２０の候補初期位置データ１２４に記憶させる（ステップＢ２７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、次の候補初期位置へと処理を移行する。
【０１１５】
全ての候補初期位置についてステップＢ２１〜Ｂ２７の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ２９）。ループＢの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０の候補初期位置データ１２４に記憶されている第２ＡＰＲ値１２４７が最小の候補初期位置を選択して暫定初期位置１２５とし、ＲＡＭ１２０に更新記憶させる（ステップＢ３１）。
【０１１６】
その後、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されているドップラーチェックプログラム１０１５を読み出して実行することでドップラーチェック処理を行い、暫定初期位置１２５の適否を判定する（ステップＢ３３）。
【０１１７】
図１９は、ドップラーチェック処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ５０は、各捕捉対象衛星について、ループＧの処理を実行する（ステップＦ１〜Ｆ９）。ループＧでは、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０に記憶されている暫定初期位置１２５と、当該捕捉対象衛星の衛星位置及びフラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている衛星軌道データ１１３とからドップラー周波数を算出して第１ドップラー周波数とする（ステップＦ３）。
【０１１８】
また、ホストＣＰＵ５０は、メジャメント取得演算部３３により演算されたドップラー周波数を第２ドップラー周波数とする（ステップＦ５）。次いで、ホストＣＰＵ５０は、第１ドップラー周波数と第２ドップラー周波数との差の絶対値を算出してドップラー残差とする（ステップＦ７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１１９】
全ての捕捉対象衛星についてステップＦ３〜Ｆ７の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＧの処理を終了する（ステップＦ９）。ループＧの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、ドップラー残差の最大値と最小値との差を算出してドップラー残差幅とする（ステップＦ１１）。
【０１２０】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ステップＦ１１で算出したドップラー残差幅が所定の閾値未満であるか否かを判定し（ステップＦ１３）、閾値未満であると判定した場合は（ステップＦ１３；Ｙｅｓ）、ドップラーチェックＯＫと判定する（ステップＦ１５）。また、閾値以上であると判定した場合は（ステップＦ１３；Ｎｏ）、ドップラーチェックＮＧと判定する（ステップＦ１７）。そして、ホストＣＰＵ５０は、ドップラーチェック処理を終了する。
【０１２１】
図１５の測位処理に戻って、ドップラーチェック処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ドップラーチェックＯＫであったか否かを判定し（ステップＢ３５）、ドップラーチェックＮＧであったと判定した場合は（ステップＢ３５；Ｎｏ）、次の衛星組合せへと処理を移行する。
【０１２２】
また、ドップラーチェックＯＫであったと判定した場合は（ステップＢ３５；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０に記憶されている暫定初期位置１２５を初期位置１１１としてフラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる（ステップＢ３７）。
【０１２３】
そして、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている初期位置信頼度設定データ１０３を参照し、ステップＦ１１で算出したドップラー残差幅１０３１に対応する初期位置信頼度１０３３を読み出して、フラッシュＲＯＭ１１０に初期位置信頼度１１２として更新記憶させる（ステップＢ３９）。
【０１２４】
次いで、ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されている第２測位演算プログラム１０１７を読み出して実行することで、第２測位演算処理を行う（ステップＢ４１）。具体的には、フラッシュＲＯＭ１１０に記憶されている初期位置１１１と各捕捉対象衛星間の幾何学的距離と、コード位相から算出される擬似距離とを用いて、最小二乗法に基づく位置収束演算を行う。この際、収束演算の反復回数を「６回」とする。
【０１２５】
そして、ホストＣＰＵ５０は、第２測位演算処理で得られた測位位置を候補出力位置１２６としてＲＡＭ１２０に蓄積記憶させて（ステップＢ４３）、次の衛星組合せへと処理を移行する。全ての衛星組合せについてステップＢ１３〜Ｂ４３の処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ４５）。
【０１２６】
ループＡの処理を終了した後、ホストＣＰＵ５０は、ＲＡＭ１２０に蓄積記憶された候補出力位置１２６の中から出力位置１２７を決定してＲＡＭ１２０に記憶させる（ステップＢ４７）。具体的には、例えば、捕捉対象衛星の信号強度の平均値が最も大きい候補出力位置１２６や、捕捉対象衛星の天空配置の指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution Of Precision）値が最も小さい候補出力位置１２６を出力位置１２７に決定することができる。
【０１２７】
そして、ホストＣＰＵ５０は、ステップＢ４７で決定した出力位置１２７をプロットしたナビゲーション画面を表示部７０に表示させた後（ステップＢ４９）、測位処理を終了する。
【０１２８】
図１３のメイン処理に戻って、ステップＡ３〜Ａ７の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ５０は、操作部６０を介してユーザにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＡ９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１２９】
６．実験結果
図２０は、従来の手法と、本願実施形態の手法とのそれぞれについて、ＴＴＦＦ（初回測位時間）及び測位率を計測した場合の実験結果の一例を示す図である。図２０において、横軸はＧＰＳ衛星信号の信号強度（ｄＢｍ）、縦軸はＴＴＦＦ（秒）及び測位率（％）をそれぞれ示している。測位率とは、測位演算を試みた試行回数に対する測位の成功回数である。測位演算が収束計算であることから、収束に成功した場合や、算出された位置が真の位置から成功とみなせる誤差範囲内である場合に測位成功と判定した。
【０１３０】
先ず測位率について見ると、従来の手法では、信号強度が「−１４１ｄＢｍ」までは測位率が「１００％」であるが、信号強度が「−１４１ｄＢｍ」よりも小さくなると、測位率が「０％」となることがわかる。一方、本願実施形態の手法では、信号強度が「−１５１ｄＢｍ」まで測位率が「１００％」となっている。このことから、本願実施形態の手法では、受信信号が弱電界の信号となる環境（弱電界環境）においても測位を行うことが可能であることがわかる。
【０１３１】
次にＴＴＦＦについて見ると、本願実施形態の手法では、従来の手法に比べてＴＴＦＦが短くなっている。また、信号強度が「−１４８ｄＢｍ」まではＴＴＦＦが２０秒以内に収まっており、弱電界環境においても比較的短時間で初期定点化が可能であることがわかる。
【０１３２】
７．作用効果
本実施形態によれば、地球上に、携帯型電話機２の所在地を含むと想定される位置範囲であって、少なくとも３００ｋｍ四方以上のフレームを設定し、当該フレーム内に複数のグリッド（第３候補位置）を格子状に配設する。そして、複数のグリッドそれぞれについて、ＧＰＳ衛星との間の幾何学的距離の端数部分（第１距離）と、ＧＰＳ衛星信号に基づき算出した擬似距離の端数部分（第２距離）との差を第１ＡＰＲ値として算出し、複数のグリッドの中から、第１ＡＰＲ値が小さい順にＮ個のグリッド（第１候補位置）を選択する。
【０１３３】
その後、選択したＮ個のグリッド（第１候補位置）それぞれを仮初期位置としてＧＰＳ衛星信号に基づく位置収束演算を行うことで、Ｎ個のグリッドの中から、さらにＭ（＜Ｎ）個のグリッド（第２候補位置）を選択する。そして、選択したＭ個のグリッド（第２候補位置）それぞれについて、ＧＰＳ衛星との間の幾何学的距離（第３距離）と、ＧＰＳ衛星信号に基づき算出した擬似距離（第４距離）との差を第２ＡＰＲ値として算出し、Ｍ個のグリッドの中から、第２ＡＰＲ値が最も小さいグリッドを測位演算に用いる初期位置として選択・決定する。
【０１３４】
グリッドと捕捉対象衛星の物理的位置関係から算出した距離とＧＰＳ衛星信号に基づき算出した擬似距離との差が小さければ、当該グリッドは、携帯型電話機２の所在地に近接している可能性が高い。そのため、距離の差が小さい順にＮ個のグリッドを選択することで、位置収束演算の前段階でグリッドを効果的に絞り込むことが可能となる。また、これにより、全てのグリッドに対して位置収束演算を行う必要がなくなるため、計算量を大幅に削減することができる。
【０１３５】
また、Ｎ個に絞り込んだグリッドに対する位置収束演算を行った結果、解が収束したか否かを判定することによって、Ｎ個のグリッドをさらにＭ個に絞り込むことができる。このＭ個のグリッドには、携帯型電話機２の真位置に最近接するグリッドが含まれている可能性が高く、その中から、捕捉対象衛星との間の幾何学的距離と、ＧＰＳ衛星信号に基づき算出した擬似距離との差が最も小さいグリッドを選択することで、携帯型電話機２の真位置に近い初期位置を得ることができる。
【０１３６】
また、本実施形態によれば、基地局３から±１５０ｋｍを超える信頼度の予想位置が与えられた場合であっても、信頼度に応じた個数のフレームを設定してグリッドの絞り込みを行うことで、理論上は位置誤差が±１０００ｋｍ以上であっても、初期位置を高速且つ適切に決定することが可能となる。
【０１３７】
８．変形例
８−１．電子機器
上述した実施形態では、測位装置を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げて説明したが、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等としてもよい。
【０１３８】
８−２．衛星測位システム
また、上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【０１３９】
８−３．処理の分化
ホストＣＰＵ５０が行う処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部３０の演算制御部３１が行うことにしてもよい。例えば、上述した実施形態では、ホストＣＰＵ５０がグリッドの絞り込みや測位演算（位置収束演算）を実行するものとして説明したが、演算制御部３１がこれらの処理を実行する構成としてもよいことは勿論である。
【０１４０】
８−４．暫定初期位置の適否判定
上述した実施形態では、ドップラーチェック処理を行って暫定初期位置の適否を判定するものとして説明したが、ドップラーチェック処理を行わずに、暫定初期位置の適否を簡易に判定することも可能である。この場合の処理を、図２１を参照して説明する。具体的には、図１４〜図１５に記載した測位処理のステップＢ３３及びＢ３５とステップＢ３９とを、それぞれ図２１のステップＧ３５とステップＧ３９とに代えた第２測位処理を実行すればよい。図２１に、第２測位処理のうち、図１５の測位処理に相当する部分のフローチャートを示す。
【０１４１】
第２測位処理では、ステップＢ３１において暫定初期位置を決定した後、ホストＣＰＵ５０は、決定した暫定初期位置が前回測位時の暫定初期位置と一致したか否かを判定する（ステップＧ３５）。そして、一致しないと判定した場合は（ステップＧ３５；Ｎｏ）、次の衛星組合せへと処理を移行する。
【０１４２】
また、一致すると判定した場合は（ステップＧ３５；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ５０は、ステップＢ３１で決定した暫定初期位置を初期位置として、フラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる（ステップＢ３７）。すなわち、連続して同じ暫定初期位置が得られた場合に、当該暫定初期位置は適切であると判定する。
【０１４３】
そして、ホストＣＰＵ５０は、当該衛星組合せに含まれる捕捉対象衛星数に基づいて初期位置信頼度を決定して、フラッシュＲＯＭ１１０に更新記憶させる（ステップＧ３９）。具体的には、例えば、当該衛星組合せに含まれる捕捉対象衛星数が６個以上である場合は、初期位置信頼度を５０ｋｍとし、捕捉対象衛星数が５個である場合は、初期位置信頼度を１００ｋｍとする。また、捕捉対象衛星数が４個である場合は、初期位置信頼度を１５０ｋｍとする。すなわち、捕捉対象衛星数が多いほど、初期位置信頼度を高く設定する。
【０１４４】
８−５．出力位置
上述した実施形態では、初期位置を決定した後に、当該初期位置を用いた第２測位演算処理を行って出力位置を決定するものとして説明したが、第２測位演算処理を行わずに、初期位置を出力位置に決定することとしてもよい。上述した原理に従ったグリッドの絞り込みにより、測位装置の真位置に近い初期位置を得ることができるためである。
【０１４５】
８−６．グリッドの絞り込み
上述した実施形態では、全てのグリッドに対して、幾何学的距離の端数部分と擬似距離の端数部分との差を用いて第１ＡＰＲ値を算出するものとして説明したが、端数部分を用いるのではなく、幾何学的距離の全体と擬似距離の全体との差を用いて第１ＡＰＲ値を算出して、グリッドの絞り込みを行うこととしてもよい。
【０１４６】
また、距離の差を用いてＡＰＲ値を算出するのではなく、ドップラー周波数の差を用いてＡＰＲ値を算出して、グリッドの絞り込みを行うこととしてもよい。すなわち、各捕捉対象衛星それぞれについて、理論的に算出したドップラー周波数と、実際に計測したドップラー周波数との差を算出し、それらの二乗和を計算することによってＡＰＲ値を求める。そして、求めたＡＰＲ値が小さい順にグリッドを抽出することで、グリッドを絞り込む。
【０１４７】
８−７．フレーム及びグリッド
上述した実施形態では、３００ｋｍ四方のフレームに５０ｋｍ間隔でグリッドを格子状に配設するものとして説明したが、グリッドの配設間隔は適宜設定変更可能である。グリッドの配設間隔を狭くするほど、より真位置に近い初期位置を得ることが可能となるが、その分計算量は増加する。
【０１４８】
また、フレームの形状は必ずしも矩形である必要はなく、例えば円形としてもよい。同様に、グリッドの配設形状についても格子状とする必要はなく、例えば同心円状や螺旋状としてもよい。
【０１４９】
８−８．衛星組合せ
上述した実施形態では、図１４及び図１５の測位処理において、ステップＢ９で抽出した衛星組合せの全てについて、ステップＢ１１〜Ｂ４５の処理を行うものとして説明したが、ステップＢ９で抽出した衛星組合せのうち、例えばＰＤＯＰ値が所定の閾値以下である衛星組合せや、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度の平均値が所定の閾値以上である衛星組合せについてのみステップＢ１１〜Ｂ４５の処理を行うこととしてもよい。これにより、計算量を削減することが可能となる。
【０１５０】
８−９．端末の移動速度及び移動方向を加味したドップラー周波数の算出
ドップラーチェック処理におけるドップラー周波数の算出を次のようにしてもよい。すなわち、図２２に示すように、携帯型電話機２の構成要素に、直交３軸のセンサーの座標系（以下、「センサー座標系」と称す。）における携帯型電話機２の移動速度を検出する速度センサー１３０と、携帯型電話機２の移動方向を検出する方位センサー１４０とを追加する。
【０１５１】
そして、携帯型電話機２のホストＣＰＵ５０は、図１９のドップラーチェック処理の代わりに、図２３に示す第２ドップラーチェック処理を行う。第２ドップラーチェック処理では、ホストＣＰＵ５０は、速度センサー１３０及び方位センサー１４０から取得した移動速度及び移動方向を用いて、ＥＣＥＦ（Earth Centered Earth Fixed）座標系における携帯型電話機２の移動速度ベクトル（以下、「端末移動速度ベクトル」と称す。）を算出する（ステップＧ１，Ｇ２）。ＥＣＥＦ座標系における移動速度ベクトルは、速度センサー１３０により検出された移動速度及び方位センサー１４０により検出された移動方向に対して公知の座標変換演算（行列演算）を行うことで求めることができる。
【０１５２】
そして、ホストＣＰＵ５０は、各捕捉対象衛星について行うループＨの処理（ステップＧ３〜Ｇ９）において、衛星軌道データ１１３に含まれる衛星軌道情報を用いて、ＥＣＥＦ座標系における当該捕捉対象衛星の衛星位置及び衛星移動速度ベクトルを算出する（ステップＧ４）。そして、暫定初期位置１２５と、ステップＧ２で算出した端末移動速度ベクトルと、ステップＧ４で算出した衛星位置及び衛星移動速度ベクトルとを用いてドップラー周波数を算出して、第１ドップラー周波数とする（ステップＧ５）。
【０１５３】
移動速度の次元で考えると、ドップラー周波数は、端末とＧＰＳ衛星の相対移動速度ベクトルの視線方向（端末位置から衛星位置に向かう方向）への射影として表される。従って、相対移動速度ベクトルを、端末移動速度ベクトルと衛星移動速度ベクトルとを用いて算出し、視線方向を、暫定初期位置と衛星位置とを用いて算出することで、ドップラー周波数を算出する。これにより、ＧＰＳ衛星の移動ばかりでなく、端末の移動も加味したより正確なドップラー周波数を算出することが可能となり、暫定初期位置の適否判定の確実性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  測位システム  、  ２  携帯型電話機、  ３  基地局、  １０  ＧＰＳアンテナ、
２０  ＧＰＳ受信部、  ２１  ＲＦ受信回路部、  ３０  ベースバンド処理回路部、
３１  演算制御部、  ３３  メジャメント取得演算部、  ３５  ＲＯＭ、
３７  ＲＡＭ、  ４０  ＴＣＸＯ、  ５０  ホストＣＰＵ、  ６０  操作部、
７０  表示部、  ８０  携帯電話用アンテナ、  ９０  携帯電話用無線通信回路部、
１００  ＲＯＭ、  １１０  フラッシュＲＯＭ、  １２０  ＲＡＭ、
１３０  速度センサー、  １４０  方位センサー
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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