(57)【要約】【課題】ＧＮＳＳによって固定点の測位を行う場合において、固定点の位置を精度良く求めるＧＮＳＳ受信機を提供する。【解決手段】ＧＮＳＳ受信機１０は、測位信号取得部１２と、取得状況データ算出部２１と、測位計算部２２と、測位位置算出部２５と、を備える。測位信号取得部１２は、ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する。取得状況データ算出部２１は、ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める。測位計算部２２は、測位信号取得部１２が取得した測位信号に基づいて仮測位位置を求める。測位位置算出部２５は、測位計算部２２が求めた複数の仮測位位置を、当該仮測位位置に対応する取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する測位信号取得部と、
ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める取得状況データ算出部と、
前記測位信号取得部が取得した前記測位信号に基づいて仮測位位置を求める測位計算部と、
前記測位計算部が求めた複数の仮測位位置を、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する測位位置算出部と、
を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項２】
請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機であって、
前記測位計算部が求めた仮測位位置同士を比較することで、それぞれの仮測位位置を本測位位置の算出に利用するか否かを判定する測位位置判定部を備え、
前記測位位置算出部は、本測位位置の算出に利用すると前記測位位置判定部に判定された仮測位位置のみを利用して本測位位置を算出することを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項３】
請求項２に記載のＧＮＳＳ受信機であって、
前記測位位置判定部は、仮測位位置が他と異なる値を示し、かつ、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データが良好でないと判定したときに、当該仮測位位置を本測位位置の算出に利用しないと判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信機であって、
各ＧＮＳＳ衛星について、本測位位置の算出に利用するか否かを判定する衛星判定部を備え、
前記測位位置算出部は、前記衛星判定部が利用すると判定したＧＮＳＳ衛星の測位信号から算出された仮測位位置のみを利用して本測位位置を算出することを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項５】
請求項４に記載のＧＮＳＳ受信機であって、
前記衛星判定部は、測位信号の信号レベルの高さ、測位信号の信号レベルの変動、及びＧＮＳＳ衛星の仰角の少なくとも何れかに基づいて、ＧＮＳＳ衛星を本測位位置の算出に利用するか否かを判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信機であって、
前記取得状況データには、測位信号を受信した衛星の数、精度劣化係数、測位信号の信号レベルの高さのうち少なくとも何れかが含まれることを特徴とするＧＮＳＳ受信機。
【請求項７】
ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する測位信号取得工程と、
ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める取得状況データ算出工程と、
前記測位信号取得工程で取得した前記測位信号に基づいて仮測位位置を求める測位計算工程と、
前記測位計算工程で求めた複数の仮測位位置を、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する測位位置算出工程と、
を含むことを特徴とする測位位置算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主要には、ＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号に基づいて測位位置を求めるＧＮＳＳ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、全地球航法衛星システム）を利用した測位が広く行われている。ＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星から測位信号を受信し、これらの測位信号に基づいて測位を行う。特許文献１及び２は、ＧＰＳ衛星を利用した測位に関連する技術を開示する。
【０００３】
特許文献１は、測位システムの開発等のためにＧＰＳ受信環境の悪い状態を仮想的に実現するＧＰＳデータ処理装置を開示する。このＧＰＳデータ処理装置では、ユーザが選択したＧＰＳ衛星からの測位信号を意図的に出力しない処理が可能であるので、ＧＰＳ受信環境の悪い状態を容易に実現できる。また、このＧＰＳデータ処理装置は、ＧＰＳ受信環境の悪い状態で求められる測位位置と、全ての測位信号に基づいて求められる測位位置と、を比較できるように構成されている。
【０００４】
特許文献２は、ＧＰＳ衛星の仰角や時間帯等の条件を設定し、当該条件に合致した測位信号のみを記憶する測量用データ収集装置を開示する。これにより、不要な測位信号が記憶されることを防止するとともに、２つの地点のそれぞれで測位を行う際に同じ測位信号を利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８１９１９号公報
【特許文献２】特許第３６３７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＧＮＳＳは、移動体等の位置をリアルタイムに求めるために利用されるほか、固定点（固定物）の位置を求めるためにも用いられる。固定点の位置を求める構成は、例えば大型の船舶に積み込まれる前の自動車の位置を求めて管理するシステム等への適用が提案されている。
【０００７】
固定点の位置を求める場合、位置を正確に検出することが望まれるが、ＧＮＳＳによる測位は誤差を含んでおり、また、測位毎にバラツキが存在する。以上から、ＧＮＳＳによって固定点の測位を行う場合において、固定点の位置を精度良く求める構成が望まれている。
【０００８】
なお、特許文献１は、ＧＰＳ受信環境の悪い状態を実現するための構成であり、測位位置を精度良く求める手法については記載されていない。また、特許文献２は、測位信号を選択して記憶する構成であるが、特許文献２の目的は不要なデータの記憶を省くことと２つの地点で同じ測位信号を利用することであり、記憶した測位信号に基づいてどのように測位を行うかについては記載されていない。
【０００９】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、ＧＮＳＳによって固定点の測位を行う場合において、固定点の位置を精度良く求めるＧＮＳＳ受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ受信機が提供される。即ち、このＧＮＳＳ受信機は、測位信号取得部と、取得状況データ算出部と、測位計算部と、測位位置算出部と、を備える。前記測位信号取得部は、ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する。前記取得状況データ算出部は、ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める。前記測位計算部は、前記測位信号取得部が取得した前記測位信号に基づいて仮測位位置を求める。前記測位位置算出部は、前記測位計算部が求めた複数の仮測位位置を、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する。
【００１２】
これにより、複数の測位結果（仮測位位置）を測位結果の信頼性（取得状況データ）に応じて重み付けして合成するため、妥当性の高い本測位位置を求めることができる。
【００１３】
前記のＧＮＳＳ受信機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信機は、前記測位計算部が求めた仮測位位置同士を比較することで、それぞれの仮測位位置を本測位位置の算出に利用するか否かを判定する測位位置判定部を備える。前記測位位置算出部は、本測位位置の算出に利用すると前記測位位置判定部に判定された仮測位位置のみを利用して本測位位置を算出する。
【００１４】
これにより、同一地点の観測において仮測位位置が他と大きく異なる場合は何らかの不具合があると推測されるので、この仮測位位置又は測位信号を利用しないことで、より妥当性の高い本測位位置を求めることができる。
【００１５】
前記のＧＮＳＳ受信機においては、前記測位位置判定部は、仮測位位置が他と異なる値を示し、かつ、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データが良好でないと判定したときに、当該仮測位位置を本測位位置の算出に利用しないと判定することが好ましい。
【００１６】
これにより、仮測位位置が他と大きく異なる場合であっても、ＧＮＳＳ衛星の配置及び測位信号が正常であれば当該仮測位位置は何らかの意味をもつことがあるので、それを考慮して本測位位置を求めることができる。
【００１７】
前記のＧＮＳＳ受信機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信機は、各ＧＮＳＳ衛星について、本測位位置の算出に利用するか否かを判定する衛星判定部を備える。前記測位位置算出部は、前記衛星判定部が利用すると判定したＧＮＳＳ衛星の測位信号から算出された仮測位位置のみを利用して本測位位置を算出する。
【００１８】
これにより、ＧＮＳＳ衛星の仰角や測位信号の信号レベル等に基づいて、信頼性の高い仮測位位置のみに基づいて本測位位置を算出することができる。
【００１９】
前記のＧＮＳＳ受信機においては、前記衛星判定部は、測位信号の信号レベルの高さ、測位信号の信号レベルの変動、及びＧＮＳＳ衛星の仰角の少なくとも何れかに基づいて、ＧＮＳＳ衛星を本測位位置の算出に利用するか否かを判定することが好ましい。
【００２０】
これにより、どのＧＮＳＳ衛星が出力する測位信号を利用するかについて、妥当な決定を行うことができる。
【００２１】
前記のＧＮＳＳ受信機においては、前記取得状況データには、測位信号を受信した衛星の数、精度劣化係数、測位信号の信号レベルの高さのうち少なくとも何れかが含まれることが好ましい。
【００２２】
これにより、測位位置算出部が行う重み付け処理や、仮測位位置が他と大きく異なる場合に前記取得状況データが良好か否かを判断する処理を適切に行うことができる。
【００２３】
本発明の第２の観点によれば、以下の測位位置算出方法が提供される。即ち、この測位位置算出方法は、測位信号取得工程と、取得状況データ取得工程と、測位計算工程と、測位位置算出工程と、を含む。前記測位信号取得工程では、ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する。前記取得状況データ算出工程では、ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める。前記測位計算工程では、前記測位信号取得工程で取得した前記測位信号に基づいて仮測位位置を求める。前記測位位置算出工程では、前記測位計算工程で求めた複数の仮測位結果を、当該仮測位位置に対応する前記取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する。
【００２４】
これにより、複数の測位結果（仮測位位置）を測位結果の信頼性（取得状況データ）に応じて重み付けして合成するため、妥当性の高い本測位位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧＮＳＳ受信機の構成を示すブロック図。
【図２】測位位置を求めるためにＧＮＳＳ受信機が行う処理を示すフローチャート。
【図３】測定時刻に対応付けて記憶又は登録される情報を示す表。
【図４】衛星判定データを示す表。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＧＮＳＳ受信機１０の構成を示すブロック図である。
【００２７】
ＧＮＳＳ受信機１０は、固定点の位置を観測するために用いられる機器である。ＧＮＳＳ受信機１０は、測定期間（例えば数時間程度）の間、所定時間毎（例えば５分毎）にＧＮＳＳ衛星から測位信号を取得して記憶する。そして、測定期間の経過後、記憶した測位信号に基づいて演算を行って、測位位置を求める。
【００２８】
以下、ＧＮＳＳ受信機１０の具体的な構成について説明する。図１に示すように、ＧＮＳＳ受信機１０は、ＧＮＳＳアンテナ１１と、測位信号取得部１２と、演算部１３と、記憶部１４と、データ出力部１５と、を備える。また、ＧＮＳＳ受信機１０を構成する各部は、それぞれデータをやり取りできるように構成されている。
【００２９】
ＧＮＳＳアンテナ１１は、複数のＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を受信する。ＧＮＳＳアンテナ１１は、受信した複数の測位信号を測位信号取得部１２へ出力する。
【００３０】
測位信号取得部１２は、ＧＮＳＳアンテナ１１が受信した測位信号を取得する。測位信号取得部１２は、ＧＮＳＳアンテナ１１が受信した測位信号を記憶部１４に記憶する。
【００３１】
演算部１３は、測位信号取得部１２が取得した測位信号に基づいて各種の演算を行い、ＧＮＳＳ受信機１０の位置（測位位置）を求める。具体的には、演算部１３は、取得状況データ算出部２１と、測位計算部２２と、測位位置判定部２３と、衛星判定部２４と、測位位置算出部２５と、を備える。なお、演算部１３の各部が測位位置を求めるために行う処理の詳細については後述する。
【００３２】
記憶部１４は、測位信号取得部１２が取得した測位信号や、演算部１３が測位位置を求める際に必要なデータ等を記憶する。
【００３３】
データ出力部１５は、演算部１３が求めた測位位置を外部の機器へ出力する。
【００３４】
次に、図２に示すフローチャートに沿って、ＧＮＳＳ受信機１０が測位位置を求める処理の流れについて説明する。
【００３５】
上述のように、測位信号取得部１２は、所定時間毎にＧＮＳＳ衛星の測位信号を取得する（Ｓ１０１）。測位信号取得部１２は、ここで取得した測位信号を記憶部１４に記憶する。
【００３６】
演算部１３の取得状況データ算出部２１は、測位信号取得部１２が測位信号を取得する毎に、そのときのＧＮＳＳ衛星及び測位信号に関するデータである取得状況データを算出する（Ｓ１０２）。なお、取得状況データ算出部２１は、測位信号取得部１２が測位信号を取得する毎ではなく、測定期間の経過後にまとめて各測定時刻における取得状況データの算出を行っても良い。
【００３７】
図３には、記憶部１４に記憶される情報の例が示されている。この例では、取得状況データとして、衛星数、信号レベル平均、及びＤＯＰ値（精度劣化係数）が記載されている。
【００３８】
「衛星数」は、各測定時刻において、測位信号取得部１２が測位信号を取得可能なＧＮＳＳ衛星の数である。衛星数は、時間の経過とともに変化するほか、障害物等の影響により一時的に減少することもある。一般的には、衛星数が多いほど、正確な測位位置を算出することができる。
【００３９】
「信号レベル平均」は、各ＧＮＳＳ衛星から取得した測位信号の信号レベルの平均値である。一般的には、信号レベルが高いほど、正確な測位位置を算出することができる。
【００４０】
ＤＯＰ値は、ＧＮＳＳ衛星の配置状態によって決まる測位精度の劣化度合いを示す値である。例えばＧＮＳＳ衛星の向きが一方向に集まっている場合、ＤＯＰ値は低くなってしまう。当然であるが、ＤＯＰ値が小さいほど、正確な測位位置を算出することができる。
【００４１】
このように、取得状況データは各測定時刻における測位信号の信頼性を示している。なお、取得状況データは上記に限られず、例えば、サイクルスリップの発生の有無、ＧＮＳＳ衛星の仰角の平均値、擬似距離測定値等を取得状況データとして用いることもできる。
【００４２】
次に、演算部１３の測位計算部２２は、各測定時刻で測位信号取得部１２が取得した測位信号に基づいて測位計算を行い、測定時刻毎に測位位置を算出する（Ｓ１０３）。測位計算部２２は、ここで算出した測位位置を測定時刻と対応付けて記憶部１４に記憶する。なお、測位計算部２２は、測定期間の経過後にまとめて測位計算を行っても良いし、測位信号の取得毎に測位計算を行っても良い。
【００４３】
測位計算部２２が算出したそれぞれの測位位置は、最終的な測位位置（本測位位置）を算出するために用いられるので、以下の説明では「仮測位位置」と称することがある。なお、本実施形態のＧＮＳＳ受信機１０は固定点を計測しているが、ＧＮＳＳ受信環境等に応じて、各仮測定位置は詳細には異なる値を示す。
【００４４】
次に、演算部１３の測位位置判定部２３は、測位計算部２２が算出した各仮測位位置同士を比較して、他と値が異なる仮測位位置を見つけ出す（Ｓ１０４）。他と値が異なる仮測位位置を見つけ出す方法は任意であるが、例えば、仮測位位置の平均値を求め、当該平均値から所定以上距離が離れている仮測位位置を見つけ出す方法を採用することができる。ここでは、図３に示す例において、９／９  １７：３０に取得した仮測位位置が他と異なると判定されたものとする。
【００４５】
測位位置判定部２３は、他と異なる仮測位位置について、取得状況データが良好か否か（信頼性が高いか否か）を判定する（Ｓ１０５）。これは、たとえ他と異なる仮測位位置が算出された場合であっても取得状況データが良好であれば当該仮測位位置に意味がある可能性があるからである。
【００４６】
測位位置判定部２３は、取得状況データが良好でなかった場合、この測定時刻における仮測位位置を本測位位置の算出に利用しないことを決定する（Ｓ１０６）。この場合、測位位置判定部２３は、当該測定時刻に対応する「利用／除外」の項目（図３）に「除外」と登録する。なお、測位位置判定部２３は、取得状況データが良好であった場合、「利用／除外」の項目を「利用」のままとする。
【００４７】
次に、演算部１３の衛星判定部２４は、衛星判定データに基づいて、本測位位置を算出するために利用するＧＮＳＳ衛星を決定する（Ｓ１０７）。衛星判定データとは、各ＧＮＳＳ衛星の信頼性に関するデータである。図４には、各ＧＮＳＳ衛星の衛星ＩＤに対応付けて、衛星判定データの例として、信号レベル、信号レベルの変動、平均仰角が記載されている。この衛星判定データは、測定期間の経過後に、記憶部１４に記憶された測位信号に基づいて算出される。
【００４８】
「信号レベル」とは、各ＧＮＳＳ衛星の測位信号の信号レベルを示している。例えば衛星ＩＤが５１のＧＮＳＳ衛星は、信号レベルがＢ〜Ａと記載されているが、これは測定期間において信号レベルがＢとＡの測位信号が取得されたことを示している。上述のように、測位信号の信号レベルが高いほど、正確な測位位置を算出することができるので、信号レベルの低いＧＮＳＳ衛星はあまり利用しないことが好ましい。
【００４９】
「信号レベルの変動」とは、各ＧＮＳＳ衛星の測位信号の信号レベルが測定期間にどれだけ変動したかを示している。信号レベルの変動が大きい場合は、例えば障害物や仰角の低下等により、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号が受信しにくくなったことが分かる。従って、信号レベルの変動の大きなＧＮＳＳ衛星はあまり利用しないことが好ましい。
【００５０】
「平均仰角」とは、測定期間における各ＧＮＳＳ衛星の仰角の平均値を示している。一般的には、大気中を電波が伝播するときの遅延の影響等から、平均仰角が小さいＧＮＳＳ衛星はあまり利用しないことが好ましい。
【００５１】
衛星判定部２４は、上記の衛星判定データに基づいて、本測位位置を算出するために利用する衛星を選択し、その旨を登録する。図４に示す例では、衛星ＩＤが５６のＧＮＳＳ衛星を利用せず、他のＧＮＳＳ衛星を利用する旨が登録されている。
【００５２】
次に、測位計算部２２は、衛星判定部２４が利用すると判定したＧＮＳＳ衛星の測位信号のみに基づいて、再び測位計算を行うことで、Ｓ１０３で求めた仮測位位置を修正する（Ｓ１０８）。このように、信頼性の低いＧＮＳＳ衛星の測位信号を除外して測位計算を行うことで、妥当性の高い仮測位位置に修正することができる。
【００５３】
次に、測位位置算出部２５は、各測定時刻における取得状況データに基づいて、仮測定位置の重み係数を設定する（Ｓ１０９）。具体的には、取得状況データが良好である（信頼性が高い）ほど、仮測定位置の重みを大きくし、取得状況データが良好でない（信頼性が低い）ほど、仮測定位置の重みを小さくする。
【００５４】
そして、測位位置算出部２５は、設定した重み係数を考慮して各仮測定位置を合成することで本測定位置を算出する（Ｓ１０９）。これにより、妥当性の高い測定結果を得ることができる。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態のＧＮＳＳ受信機１０は、測位信号取得部１２と、取得状況データ算出部２１と、測位計算部２２と、測位位置算出部２５と、を備える。測位信号取得部１２は、ＧＮＳＳ衛星が送信した測位信号を同一地点で複数回取得する。取得状況データ算出部２１は、ＧＮＳＳ衛星及び測位信号の少なくとも何れかに関するデータである取得状況データを求める。測位計算部２２は、測位信号取得部１２が取得した測位信号に基づいて仮測位位置を求める。測位位置算出部２５は、測位計算部２２が求めた複数の仮測位位置を、当該仮測位位置に対応する取得状況データに基づいて重み付けして合成することで、本測位位置を算出する。
【００５６】
これにより、複数の測位結果（仮測位位置）を測位結果の信頼性（取得状況データ）に応じて重み付けして合成するため、妥当性の高い本測位位置を求めることができる。
【００５７】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００５８】
演算部１３は、各機能の全部又は一部が専用のハードウェアで実現されていても良いし、ハードウェアとソフトウェアの両方から構成されていても良い。
【００５９】
演算部１３が行う上述の処理は例示であり、必要に応じて、処理を追加又は省略することができる。例えば、Ｓ１０５で示した処理は必須ではなく、仮測位位置が他と異なった場合、取得状況データを考慮せずに、当該測定時刻で求められた仮測位位置を除外しても良い。
【００６０】
特に、演算部１３が行う処理の順序は任意であり、図４のフローチャートで示した順序に限られない。例えば、測位位置判定部２３が行う処理と衛星判定部２４が行う処理の順序を反対にしても良い。
【００６１】
ＧＮＳＳとしては、ＧＰＳ以外にも、ＧＬＯＮＡＳＳやＧＡＬＩＬＥＯ等を利用することができる。
【００６２】
ＧＮＳＳ受信機１０は、固定点（固定物）の位置を求めるために利用されるのであれば、用途は限定されない。例えば、大型の船舶に積み込まれる前の自動車の位置を管理するシステムや、自動車の展示会場（中古車の販売会場）で自動車の位置を管理するシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ＧＮＳＳ受信機
１１  ＧＮＳＳアンテナ
１２  測位信号取得部
１３  演算部
１４  記憶部
１５  データ出力部
２１  取得状況データ算出部
２２  測位計算部
２３  測位位置判定部
２４  衛星判定部
２５  測位位置算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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