(57)【要約】【課題】リアルタイム性を有する高精度な測位端末を提供する【解決手段】ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星と、ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星とを用いる測位端末において、測位端末は、複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、補強衛星から補強信号を受信し、受信した補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、受信した補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、ナビゲーション衛星から送信された複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理する。【選択図】図２
2014206502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星と、前記ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星と、測位を行う測位端末とを含み成り、
前記測位端末は、
複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、前記補強衛星から前記補強信号を受信し、
受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、
受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、
個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理する
ことを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星から、補強信号を受信し、
受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、
受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、
個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理する
ことを特徴とする測位端末。
【請求項３】
ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星から、補強信号を受信する複数波信号処理部と、
受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、該補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる補正処理として、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理する補正部と、
個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理する測位算定部と、
を含み成ることを特徴とする測位端末。
【請求項４】
前記測位端末は、
受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、
該補強信号に含まれる電離層に関する情報に基づいて電離層遅延成分を補正した後に若しくは並列的に、個々の前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を各々補正処理し、
個々の航法信号の電離層遅延成分の補正結果を、前記補強信号に含まれ誤差信号による補正結果から、前記複数の航法信号の遅延差を用いた電離層遅延成分の補正結果に順次切り替えて、測位結果を収束させることを特徴とする請求項２又は３に記載の測位端末。
【請求項５】
前記測位端末は、
前記ＧＮＳＳ用の航法信号としてＧＰＳ信号を用い、
前記複数の航法信号としてＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ２Ｃ信号とを用い、
前記補強信号としてＬ１−ＳＡＩＦ信号を用いる
ことを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載の測位端末。
【請求項６】
前記測位端末は、
前記ナビゲーション衛星として、ＧＰＳ衛星を用い、
前記補強衛星として、衛星”みちびき”を用いる
ことを特徴とする請求項５記載の測位端末。
【請求項７】
前記測位端末は、
前記ナビゲーション衛星として、ＧＰＳ衛星及び又は衛星”みちびき”を用い、
前記補強衛星として、前記衛星”みちびき”を用いる
ことを特徴とする請求項５記載の測位端末。
【請求項８】
前記測位端末は、受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、
自身の省電力機能の設定に基づいて、前記補強信号に含まれ誤差信号による補正処理を行うか、前記複数の航法信号の遅延差を用いた電離層遅延成分の補正処理を行うか、若しくは両補正処理を順次切り替える補正処理を行うか、選択処理する
ことを特徴とする請求項２ないし７の何れか１項に記載の測位端末。
【請求項９】
複数のＧＰＳ衛星から各々Ｌ１Ｃ／Ａ信号と該Ｌ１Ｃ／Ａ信号と異なる周波の信号を受信すると共に、前記複数のＧＰＳ衛星の時刻及び軌道に関する補正信号を受信して、該複数のＧＰＳ衛星の時刻及び軌道を補正処理すると共に、
前記複数のＧＰＳ衛星から各々送信された前記Ｌ１Ｃ／Ａ信号と前記Ｌ１Ｃ／Ａ信号と異なる周波の信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、
個々に補正処理した複数のＬ１Ｃ／Ａ信号に基づいて自端末の位置を算定処理する
ことを特徴とする測位端末。
【請求項１０】
測位端末は、
ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信し、
ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星から、補強信号を受信し、
受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、
受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、
個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理する
ことを特徴とする衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１１】
前記測位端末は、
受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、
該補強信号に含まれる電離層に関する情報に基づいて電離層遅延成分を補正した後に若しくは並列的に、個々の前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を各々補正処理し、
個々の航法信号の電離層遅延成分の補正結果を、前記補強信号に含まれ誤差信号による補正結果から、前記複数の航法信号の遅延差を用いた電離層遅延成分の補正結果に順次切り替えて、測位結果を収束させる
ことを特徴とする請求項１０に記載の衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１２】
前記測位端末は、
前記ＧＮＳＳ用の航法信号としてＧＰＳ信号を用い、
前記複数の航法信号としてＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ２Ｃ信号とを用い、
前記補強信号としてＬ１−ＳＡＩＦ信号を用いる
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１３】
前記測位端末は、
前記ナビゲーション衛星として、ＧＰＳ衛星を用い、
前記補強衛星として、衛星”みちびき”を用いる
ことを特徴とする請求項１２記載の衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１４】
前記測位端末は、
前記ナビゲーション衛星として、ＧＰＳ衛星及び又は衛星”みちびき”を用い、
前記補強衛星として、前記衛星”みちびき”を用いる
ことを特徴とする請求項１２記載の衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１５】
前記測位端末は、受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、
自身の省電力機能の設定に基づいて、前記補強信号に含まれ誤差信号による補正処理を行うか、前記複数の航法信号の遅延差を用いた電離層遅延成分の補正処理を行うか、若しくは両補正処理を順次切り替える補正処理を行うか、選択処理する
ことを特徴とする請求項１０ないし１４の何れか１項に記載の衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【請求項１６】
複数のＧＰＳ衛星から各々Ｌ１Ｃ／Ａ信号と該Ｌ１Ｃ／Ａ信号と異なる周波の信号を受信すると共に、前記複数のＧＰＳ衛星の時刻及び軌道に関する補正信号を受信して、該複数のＧＰＳ衛星の時刻及び軌道を補正処理すると共に、
前記複数のＧＰＳ衛星から各々送信された前記Ｌ１Ｃ／Ａ信号と前記Ｌ１Ｃ／Ａ信号と異なる周波の信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、
個々に補正処理した複数のＬ１Ｃ／Ａ信号に基づいて自端末の位置を算定処理する
衛星測位システムの測位端末による測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星から受け取る信号波を用いて任意の地点の測位を精度良く行える衛星測位システム、測位端末、および測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多くの地点の位置座標の測位が衛星測位システム（Global Navigation Satellite System）を用いて行われている。  
代表的なＧＰＳ（Global Positioning System）では、複数のＧＰＳ衛星（ナブスター）から送信された複数のＧＰＳ信号波を用いてＧＰＳ受信器（測位端末）の位置座標が測位されている。
【０００３】
ＧＰＳ信号を用いる測位方法は、様々な研究開発によって、概ね１０ｍ程度の精度でほぼリアルタイムに現在位置（ＧＰＳ端末の位置）を装置単独で測位できている。このリアルタイム測位は、ＧＰＳ衛星からの放送暦に関する信号をもちいている。  
また、測位精度を高める方法として、精密暦を用いる測位方法や複数台を連携させる測位方法がある。精密暦は、例えばＩＧＳ（International ＧＮＳＳ Service）によって衛星軌道の精密な航路を求め、その航路を示した精密暦を用いることにより、リアルタイム測定ができないものの測位精度を概ね１０ｃｍ程度まで高められる。
【０００４】
放送暦および精密暦に関連する技術は、例えば特許文献１ないし３や非特許文献１に記載されている。
【０００５】
特許文献１では、ＩＧＳが管理する最終暦を用いて高精度な測位を行うＧＰＳ測位システムを開示している。また、速報暦や最終暦について説明している。
【０００６】
特許文献２でも、ＩＧＳが管理する最終暦を用いて高精度な測位を行うＧＰＳ測位システムを開示している。本システムでは、測量のために、２４時間程度の同一地点でのデータ収集を要して、ｃｍオーダの測位精度を得ている。
【０００７】
特許文献３には、複数台のＧＰＳ受信機を連動させて、高精度な測位を行うＧＰＳ測位システムが記載されている。また、測量のために２周波受信によって補正する一方法が記載されている。
【０００８】
非特許文献１には、ＩＧＳが管理する最終暦を用いて高精度な測位を行うＧＰＳ測位システムを開示している。また、電離層遅延に関する補正情報（電離層電子分布データ）を外部から受け付けて、Klobucharモデルに基づく補正処理をＧＩＭデータ（Global Ionosphere Map Data：電離層電子分布データ）に基づく補正処理に変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３５０８６５５号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３５３６号公報
【特許文献３】特許４７５７０６８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】久保信明、吉冨進、沢辺幹夫、小暮聡、小野剛、柴田智哉、浦谷知恵 著、近代化測位信号による測位性能向上、第50回宇宙科学技術連合講演会  講演資料、2006年11月10日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
測定精度の向上は、測位システムでの普遍的な課題である。この測位精度を向上することで、多くのサービスに有益な効果を奏する。サービスを例示すれば、ナビゲーションサービス、現在位置表示サービス、トラッキングサービス、セキュリティーサービス、ゲームサービス、これらのサービスを複合化したサービスがある。これらのサービスでは、より精度が高い位置情報が求められている。
【００１２】
上記したように測位精度を高めるために精密暦を使用することができる。他方、精密暦は即座に得ることは不可能である。これは、衛星からの航法信号が世界各地で受信蓄積された後に正確な衛星軌道を算出するためである。現在でも公開されるまでに概ね３日かかっている。このことから、リアルタイム性を要求される測位に、精密暦を用いることができない。換言すれば、リアルタイム性を要求される多くのサービスに精密暦を用いた測位を使用できない。
【００１３】
一方、リアルタイム性を有する測位方法では、上記したように放送暦が用いられている。放送暦を用いてリアルタイム的に良い精度で測位するための研究は、様々な研究者が行っている。
【００１４】
これらの一つの精度向上方法では、準天頂衛星や静止衛星を用いた補正情報を用いる補強方法が研究されている。これは、測位補強サービスとしてＧＰＳ等の既存の測位システムの誤差を他の衛星（準天頂衛星や静止衛星など）を介して補強信号（補正情報）として測位端末に放送し、この補正情報と既存の測位信号とに基づいて測位端末が高精度に測位する。
【００１５】
複数の準天頂衛星を用いることによって、静止衛星を用いるよりも高仰角を常時確保できる利点がある。このため、既存の測位システムを構成する衛星についての補正情報や、捕捉支援情報、インテグリティ情報などを、測位端末（車、携帯電話、ＧＰＳ装置、船舶、農耕機械、鉱山機械など）がより正確（例えばビルなどの遮蔽物の影響を受けない）に受信できる。
【００１６】
日本国では準天頂衛星システムとして衛星“みちびき”を打ち上げ、他のサービスと共に測位補強サービスを開始する準備を進めている。  
ここで予定されている測位補強サービスについて説明する。  
衛星みちびきは、情報の種類に応じて周期的に 有用な補正情報を放送信号に入れ込み、Ｌ１−ＳＡＩＦ信号（補強信号）として、地上方向に放送する。このＬ１−ＳＡＩＦ信号には、周期の早い信号で６秒周期に３２衛星（ＧＰＳ衛星等）分の情報が入れ込まれる。
【００１７】
Ｌ１−ＳＡＩＦ信号に入れられる情報は、補正情報、捕捉支援情報、インテグリティ情報などがある。  
補正情報には、各衛星の時刻・軌道、各地域の電離層遅延等の誤差情報が含まれる。この補正情報を測位端末が用いることで、既存の放送暦の測定値を補正できる。予定では、この補正を加えることにより概ね１ｍ程度の測位精度を得ることを目標としている。
【００１８】
捕捉支援情報では、各衛星の軌道等が配信される。この捕捉支援情報を測位端末が用いることで、衛星の捕捉を数秒まで短縮できる。
【００１９】
インテグリティ情報では、利用衛星等の動作健全性に関する情報を配信する。このインテグリティ信号を測位端末が用いることで、故障した衛星から送られた信号を使用停止することができる。
【００２０】
日本地域では、準天頂衛星を用いて、このような有用な補強信号を放送する。他国でも同様な補強信号を放送するサービスが行われている（例えば、ＷＡＡＳやＥＧＮＯＳ）。測位端末は、補強信号を用いて既存のＧＮＳＳから得られる航法信号や、新規に打ち上げられる衛星からの航法信号を用いて、リアルタイム的な高精度の測位を行えるように研究開発が行われている。
【００２１】
上記したように、各国、地域、大陸など毎に、それぞれ高精度な測位を実現する開発がなされている。
【００２２】
しかしながら、発明者は上記リアルタイム性を有する測定について精度の更なる向上を目論む。  
また、既存の測位衛星を利用して、高精度なリアルタイム性を有する測位を実現する。
【００２３】
また、単独でも高精度なリアルタイム性を有する測位を行える測位端末を実現する。
【００２４】
本発明は、発明者の知見に基づき成されたものであり、リアルタイム性を有する、既存の衛星測位システムよりも高精度な測位を行える衛星測位システム、測位端末、およ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】
【００２５】
本発明に係る衛星測位システムは、ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星と、前記ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星と、測位を行う測位端末とを含み成り、前記測位端末は、複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、前記補強衛星から前記補強信号を受信し、受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る測位端末は、ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信すると共に、ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星から、補強信号を受信し、受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る衛星測位システムの測位端末による測位方法は、該測位端末は、  ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星から複数の航法信号を受信し、ナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星から、補強信号を受信し、受信した前記補強信号に含まれている ナビゲーション衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報を識別処理し、受信した前記補強信号に含まれた補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、該補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、前記ナビゲーション衛星から送信された前記複数の航法信号の遅延差に基づいて電離層遅延成分を補正処理し、個々に補正処理した複数の航法信号に基づいて自端末の位置を算定処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、リアルタイム性を有する、既存の衛星測位システムよりも高精度な測位を行える衛星測位システム、測位端末、および測位方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態にかかる衛星測位システムを示す構成図である。
【図２】実施形態にかかる測位端末の一部を示す構成図である。
【図３】実施例にかかる測位端末である携帯端末を示す構成図である。
【図４】衛星“みちびき”の送信信号の一覧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、一実施形態の衛星測位システムを示す構成図である。  
衛星測位システムは、測位を行う測位端末１０、ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数のナビゲーション衛星２０、個々のナビゲーション衛星に関する補強信号を放送する補強衛星３０を含み成る。
【００３２】
個々のナビゲーション衛星２０は、複数周波の航法信号を放送する。ナビゲーション衛星２０は、一般的に用いられているＧＰＳ衛星などを用いることができる。
【００３３】
補強衛星３０は、補強信号として、個々のナビゲーション衛星の時刻や軌道、測位地域の電離層遅延が示された誤差情報、等を含む補正情報を含む情報を放送する。  
また、補強衛星３０は、それ自身が１つのナビゲーション衛星として用いられてもよい。なお、補強衛星３０のサポート施設等は説明を省略する。  
日本国では本発明にかかる補強衛星として衛星“みちびき”を使用できる。衛星“みちびき”は、補強信号たるＬ１−ＳＡＩＦ信号に、前述のとおり、補正情報、捕捉支援情報、インテグリティ情報を入れ込まれて、運用される。  
なお、補強衛星３０は、準天頂衛星に限定されるものではない。
【００３４】
測位端末１０は、位置測位のために、それぞれのナビゲーション衛星２０から 各々複数の航法信号を受信する。測位処理は、４つ以上の航法信号を用いて行われる。  
また、使用するナビゲーション衛星２０全てから、少なくとも２周波の航法信号をそれぞれ受信する。  
また、測位端末１０は、補強衛星３０から補強信号を受信して、使用するナビゲーション衛星の時刻や軌道、測位地域の電離層遅延が示された誤差情報を含む補正情報を取得する。  
なお、この際、受信した補強信号から、捕捉支援情報やインテグリティ情報を使用して、測位のリアルタイム性の向上（高速化）や精度向上（測定アベイラビリティの向上）を図ることが望ましい。なお、本説明では、これらの情報を用いる測位処理や補正処理について詳細な説明を省略する。無論、適宜これら有用な情報を用いて測位精度や測位速度等を所望条件に応じて向上させることが望ましい。
【００３５】
測位端末１０は、位置測位のために受信した複数の航法信号のみから測位を行える。他方、この航法信号のみによる測位では精度が荒くまた測位時間が長く問題があるので、受信した補強信号を用いて補強処理する。
【００３６】
測位端末１０は、複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる際に、補強信号に含まれる補正情報を識別して記憶保持する（望ましくは捕捉支援情報、インテグリティ情報も合わせて）。
【００３７】
次に、測位端末１０は、識別した情報内から、測位に使用する各ナビゲーション衛星（航法信号の放送元の衛星）の時刻と軌道に関する情報を用いて、それぞれの衛星の軌道と内部時計（原子時計）の誤差を識別して、測位に対する誤差要因を取り除く衛星の位置・時計誤差の補正情報（位置時計補正情報）を生成処理する。  
この処理と同時的に、測位端末１０は、個々のナビゲーション衛星２０から受信した複数の航法信号の遅延差を識別処理して電離層遅延成分の補正情報（電離層補正情報）を生成処理する。  
次に、測位端末１０は、生成した両補正情報に基づいて、個々の航法信号について距離補正を行う。
【００３８】
その後、測位端末１０は、補正した個々のナビゲーション衛星２０との距離に基づく測位計算処理を行い、自端末位置や現在時刻を出力する。
【００３９】
上記したように、測位端末１０は、受信した補強信号に含まれている電離層に関する情報を用いずに、ナビゲーション衛星２０から送信された複数の航法信号の遅延差を用いて電離層遅延成分を補正する。  
しかし、補強信号に含まれている電離層に関する情報の使用を禁止するわけではない。
リアルタイム性の向上や演算量の削減などにために、適宜 補強信号に含まれている電離層に関する情報を用いても良い。例えば、測位端末１０は、個々の航法信号の電離層遅延成分の補正処理（複数航法信号による補正より精度が荒い）を行い、順次補正結果を 補強信号に含まれ誤差信号による補正結果から複数の航法信号による補正結果に 順次切り替えて、測位結果を収束させる。
【００４０】
このような電離層遅延成分を補正する処理動作は、複数の航法信号による補正の正確性が怪しい（例えば数値が一般的でない（閾値を超えている） 等）際にも、補強信号に含まれている電離層に関する情報を用いるようすればよい。
【００４１】
また、同様に、使用するナビゲーション衛星から正しい複数の航法信号を取得できない際（例えばインテグリティ情報に故障報告がある際）に、処理方法切り替えても良い。
【００４２】
また、測位端末１０は、残バッテリ量や許容消費電力などの自身の省電力機能の設定に基づいて、電離層遅延成分に対して、特定一方のみの補正処理を行うか双方の補正処理を並列的に行うか、又は、一方を行った後に他方を行うかなどの省電力化方法を選択しても良い。このように、省電力機能の設定に基づいて、補正処理を選択することによって、測位端末１０の長時間駆動に寄与する。
【００４３】
次に、測位端末１０の構成を例示する。なお、測位端末の各部は、ハードウェアとソフトウェアを適宜組み合わせて実現すればよい。
【００４４】
図２は、測位端末１０の一部を示す構成図である。  
本実施形態の測位端末１０は、図示する測位部１００を含みなる。測位端末１０は、図示する測位部１００以外に、アンテナや入力部、出力部、アプリケーションソフトウェアを動作させる制御部等を含み成る。
【００４５】
測位部１００は、複数波信号処理部１１０、補正部１２０、測位算定部１３０を含み成る。
【００４６】
複数波信号処理部１１０は、第１周波信号処理部１１１から第ｎ周波信号処理部１１ｎ（ｎは４以上の整数）を有して、複数のナビゲーション衛星２０及び補強衛星３０から、同時的にＧＮＳＳ用の複数波信号を受信して、複数の航法信号と補強信号を取得するように構成されている。なお、複数波信号処理部１１０では、１衛星から送信された複数波信号間の遅延差量を抽出できれば構成に限定はない。
【００４７】
補正部１２０は、以下の構成要素を有して、複数波信号処理部１１０から各種情報を受け取り、補正情報を用いて複数の航法信号に基づく測位精度を向上させる補正処理を行うように構成され、測距観測データをより高精度に補正する。  
測位補強部１２１は、受信した補強信号に含まれている各衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報などが含まれている補正情報を識別して各々の補正情報を生成する。また、望ましくは、測位補強部１２１は、衛星捕捉支援や健全性確保の処理動作を行う。  
電離層遅延複数周波補正部１２２は、補強信号に含まれる電離層に関する情報を用いずに、各々のナビゲーション衛星２０から送信された複数の航法信号間の遅延差に基づいて電離層遅延成分を算定処理して補正情報を生成する。  
距離補正部１２３は、補強信号に含まれていた電離層に関する情報を用いずに、電離層遅延複数周波補正部１２２によって生成された電離層遅延成分に関する補正情報を用いて測距観測データの距離補正を行えるように構成される。
【００４８】
測位算定部１３０は、個々に補正処理した複数の測距観測データ（即ち使用する衛星のから受信した複数の航法信号）に基づいて自端末の位置を算定処理するように構成されている。  
測位算定部１３０で求められた位置や時間は、必要に応じた用途（例えば、現在時刻の表示、現在位置の表示、ルート探索、簡易測量、安否確認、ゲームイベント判定、災害発生アラート、車両自動化運転、など）に利用される。
【００４９】
このように本実施形態によれば、リアルタイム性を有する、既存の衛星測位システムよりも高精度な測位を行える衛星測位システムを提供できる。
【００５０】
次に、実施例を示して本発明を説明する。
【００５１】
この説明では、ナビゲーション衛星として、既存のＧＰＳ衛星を使用すると共に、補強衛星として、衛星“みちびき”を使用する。  
なお、本構成によれば、日本周囲やオセアニア地域でリアルタイム性を有する高精度な測位を行える。また、アメリカ地域では、静止衛星の補強衛星として、ＷＡＡＳを使用すればよいし、ヨーロッパ地域では、ＥＧＮＯＳを使用すればよい。  
図３は、測位端末である携帯端末２００を示す構成図である。  
図３に示す携帯端末２００は、移動体通信サービスを受けられる無線部を有する携帯端末である。また、アプリケーションプログラムに基づきＣＰＵ等のハードウェアを動作させて各種サービスをユーザに提供する。
【００５２】
携帯端末２００は、図示するように、内蔵する制御部（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力部、各種センサ、無線部 等と共に、上記した測位部１００を内蔵する。また、測位部１００は、図示するように内蔵ＧＰＳアンテナを使用してもよい。無論外付けＧＰＳアンテナを使用することもできる。
【００５３】
本 携帯端末２００（測位部１００）は、多数の衛星（ＧＰＳ衛星、“みちびき”）から２周波の信号を受信して、自端末の位置と現在時刻を取得する。  
本実施例で用いる２周波の信号は、Ｌ１帯とＬ２帯とする。より具体的には、ＧＮＳＳ用の航法信号としてＧＰＳ信号を用い、複数の航法信号としてＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ２Ｃ信号とを用い、補強信号としてＬ１−ＳＡＩＦ信号を用いることとする。なお、Ｌ５帯や他の周波数帯を用いて遅延差を求めても良い。また、Ｌ１帯とＬ２帯に、Ｌ５帯や他の周波数帯を加えて３周波帯を用いて補整しても良い。
【００５４】
携帯端末２００の測位部１００は、アプリケーション（制御部）からの要求に応じて又は自立的に、ＧＰＳ信号波（Ｌ１Ｃ／Ａ）を複数捕捉して測位を開始する。この際に、ＧＰＳ信号波（Ｌ１Ｃ／Ａ）と共に、衛星“みちびき”から放送されている補強信号（Ｌ１−ＳＡＦＥ）を識別して補正処理に用いる。
【００５５】
図４は、現時点での衛星“みちびき”の送信信号を示す一覧を示す図である。衛星“みちびき”は、図示するように補完信号と補強信号とを複数周波で送信している。  
なお、今後は、携帯端末２００（測位部１００）は、衛星“みちびき”から放送されている補完信号（Ｌ１Ｃ／Ａ）と他の周波の信号（例えばＬ２ＣやＬ５）を用いて、ナビゲーション衛星（ＧＰＳ衛星）１台相当として優先的に用いることが望ましい。
【００５６】
次に、携帯端末２００での処理動作例を説明する。  
携帯端末２００は、アンテナを介して受信した２周波の航法信号を複数波信号処理部１１０が適宜所望の信号に分離する。この際、３台以上のＧＰＳ衛星と衛星“みちびき”から放送されたＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ２Ｃ信号とを分離する。また、補強衛星たる衛星“みちびき”から放送された各ＧＰＳ衛星に関する補強信号であるＬ１−ＳＡＩＦ信号を分離する。また、各信号から放送暦等の測位に用いられる情報が分離される。
【００５７】
補正部１２０では、各衛星のＬ１Ｃ／Ａ信号から測距観測データを受け付けると共に、Ｌ１−ＳＡＩＦ信号に含まれているＧＰＳ衛星の時刻及び軌道、電離層に関する情報を含む補正情報などを識別処理する。識別した補正情報等の補強信号は、適宜用途毎に用いることにより、測位速度や測位精度を向上させる。この際に、Ｌ１−ＳＡＩＦ信号に含まれる電離層に関する情報は本処理動作では用いない。
【００５８】
上記、補強信号による処理動作と並列的に、補正部１２０は、各衛星から受信したＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ２Ｃ信号の遅延差量に基づいて、その各衛星から自端末に到達する経路での電離層遅延成分をそれぞれ抽出処理すると共に、電離層遅延補正情報としてまとめて、各衛星と自端末との距離を補正処理する。
【００５９】
測位算定部１３０は、個々に補正処理した各衛星との距離に基づいて自端末の位置を算定処理する。また、現在時刻を航法信号から抽出する。
【００６０】
なお、上記説明したように、携帯端末２００は、受信したＬ１−ＳＡＩＦ信号に含まれた補正情報を用いて測位精度を向上させる際に、補正情報に含まれる電離層に関する情報に基づいた電離層遅延成分の補正を適宜行ってもよい。
【００６１】
電離層遅延成分に関する補正について、補正情報に含まれる電離層に関する情報に基づいて補正するか、個々のナビゲーション衛星から受信した複数周波に基づいて補正するか、若しくは、何れかを行った後に他方に順次切り替えるかは、測位結果の収束度合いや、携帯端末２００で求められている省電力度合い等に基づいて、オペレーションシステムやアプリケーションプログラム、電源回路や省電力回路等のハードウェアやミドルウェアが適宜選択すればよい。
【００６２】
ここで、上記構成例でのリアルタイム精密単独測位と 複数のナビゲーション衛星との距離に基づく測位の一般的な技術とを対比して説明する。
【００６３】
［衛星測位］  
測位端末は、ＧＰＳなどのナビゲーション衛星が放送する航法信号（測位／測距信号）を受信し、個々の衛星との距離を算出できる。衛星測位では、このナビゲーション衛星との距離を４つ以上取得して、測位信端末の位置（ｘ、ｙ、ｘ）と時刻を推定する。
【００６４】
一般的な距離の算出方法は２通りある。  
・擬似距離（測位信号はＰＲＮコードというスペクトラム拡散コードで時刻を測定して、信号伝搬時間より距離を計算する）  
Ｐ=ｃ（ｔｒ−ｔｓ）  ＋ε  
ｃ：光速，ｔｒ；観測時刻（受信機時計），ｔｓ：送信時刻（衛星時計），ε：時計を除く誤差  
・搬送波位相距離（航法信号の搬送波位相角を連続測定した求めた距離）  
Ｌ＝λφ，λ：搬送波波長，φ：搬送波位相角  
擬似距離は、コード単位（１波長単位）での測定となるため精度は荒い。  
搬送波位相角は、１搬送波内の位相角まで測定するために精度が高い。
【００６５】
［衛星測位の誤差要因］  
ナビゲーション衛星との距離測定には、以下の誤差要因が含まれる。  
・衛星位置誤差  
・衛星時計誤差  
・電離層遅延誤差  
・対流圏遅延誤差  
・マルチパス誤差  
・ノイズ  
これらを上記方式の距離算出式で表すと下記式になる。  
Ｐ=ρ＋Δρ＋ｃ（ｄｔ−ｄＴ）  ＋Ｉ  ＋Ｔ  ＋εｃｎ  ・・・（１）
ρ：真の距離，Δρ：衛星位置誤差  
ｃ：光速，ｄｔ：受信機時計誤差，ｄＴ：衛星時計誤差，ε：観測ノイズ  
Ｉ：電離層遅延誤差，Ｔ：対流圏遅延誤差
Ｌ＝ρ＋Δρ＋ｃ（ｄｔ−ｄＴ）  ＋Ｉ  ＋Ｔ  ＋λＮ＋εＬｎ  ・・・（２）  
λＮ：搬送波位相バイアス  
上記式から自明なとおり測位精度を向上するには、誤差要因による影響を低減することが必要になる。
【００６６】
［リアルタイム精密単独測位］  
既存の１周波単独測位では、主たる誤差要因である衛星位置／時計の精度が悪い、電離層遅延量モデルの精度が荒いなどの要因から、測位精度は数ｍから条件が悪いと数十ｍの精度であった。
【００６７】
ＧＰＳの２周波目の民生用信号であるＬ２Ｃ信号の整備が進み、２周波受信が可能な状況となっている。電離層遅延量には周波数依存性がある。このため、２周波受信を行うことで遅延量を求められる。  
また、マルチパスやノイズなどに対しては、より高精度の観測を行える搬送波位相を観測量として距離を測定することで高精度とすることができる。  
使用するナビゲーション衛星の位置（軌道）と内蔵時計の誤差をリアルタイム的に補正する必要がある。  
一般端末でリアルタイムに入手してナビゲーション衛星の位置及び時計を算出する方法として、Ｌ１Ｃ/Ａ信号が放送する放送暦に、日本では準天頂衛星から放送されたＬ１−ＳＡＩＦ信号の軌道補正情報を加味して、衛星軌道位置と時間を特定する。また他の地域は、ＳＢＡＳで放送される同種類の補強信号（補正情報）を用いればよい。
【００６８】
本方式では、衛星位置・時計を、Ｌ１Ｃ/Ａ放送暦とＬ１−ＳＡＩＦ内の補正情報により高精度でリアルタイム性を高めて衛星位置と時間を補正すると共に、２周波受信により電離層遅延を補正する。
【００６９】
この方式によれば、対流圏遅延とマルチパス等を他の補正技術（例えばノイズ低減に有効な搬送波位相観測）と組み合わせることにより、３０〜５０ｃｍ程度の精度の良い単独測位を、ｍＳサイクルオーダで提供可能できる。また、他の良好な補正技術と共に３周波受信による電離層遅延の補正を行なうことにより、更なる高精度な単独測位をリアルタイムに提供できる。
【００７０】
［既存の単独測位の誤差補正］
・衛星位置（Δρ）：Ｌ１Ｃ/Ａ信号に含まれている放送暦を使用（３ｍ程度の精度）
・衛星時計：Ｌ１Ｃ/Ａ信号に含まれている時計補正情報による補正（１０ｎＳ程度の精度）  
・電離層遅延量：Ｌ１Ｃ/Ａ信号に含まれているクロバチャモデルによる補正（１ｍ〜１０ｍの精度）  
・対流圏遅延誤差：対流圏遅延補正モデル（  〜０．３ｍ程度の精度）
・マルチパス／ノイズ：測位計算時の推定フィルタのより低減（ただし、実現誤差は入力ノイズ量に比例する）
［本方式の誤差補正］  
・衛星位置：Ｌ１Ｃ/Ａ信号に含まれている放送暦とＬ１−ＳＡＩＦ信号に含まれている高速補正＋長期補正（時計と合せて３０ｃｍ程度）  
・衛星時計：Ｌ１Ｃ/Ａ信号に含まれている時計補正とＬ１−ＳＡＩＦ信号に含まれている高速補正＋長期補正  
・電離層遅延量：Ｌ１Ｃ/Ａ信号とＬ２Ｃ信号の２周波受信を行い、電離層遅延量が周波数に比例する特性を利用した伝播時間差に基づいた電離層遅延量を算出して補正（１ｃｍ程度）  
・対流圏遅延誤差：対流圏遅延補正モデル＋推定（１ｃｍ程度）  
・マルチパス／ノイズ：搬送波位相を観測量として衛星との距離を算出（ノイズ低減）（１ｃｍ程度）
なお、測位端末の各部は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて実現すればよい。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、ＲＡＭに本発明にかかる制御プログラムが展開され、そのプログラムに基づいてマイコンや制御部（ＣＰＵ）等のハードウェアを動作させ、各部を各種手段として実現する。また、このプログラムは、記憶媒体に固定的に記録されて頒布されても良い。当該記録媒体に記録されたプログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介して、メモリに読込まれ、制御部等を動作させる。尚、記録媒体を例示すれば、オプティカルディスクや磁気ディスク、半導体メモリ装置、ハードディスクなどが挙げられる。
【００７１】
上記実施の形態の説明で示したように、本発明によれば、リアルタイム性を有する、既存の衛星測位システムよりも高精度な測位を行える衛星測位システム、測位端末、および測位方法を提供できる。
【００７２】
また、本発明の具体的な構成は前述の実施の形態に限られるものではなく、そのブロック構成の分離併合、手順の入れ替えなど、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によれば、電離層遅延成分以外についての他の有効な補正手法と組み合わせることによって、単独測位によりｃｍオーダの精度を実現できる。他方、補強信号（補正情報）に含まれる電離層に関する情報に基づく電離層遅延成分にかかる補正と、上記と同様の電離層遅延成分以外についての他の有効な補正手法と組み合わせでは、ｍオーダの精度となる。
【００７４】
また、本発明によれば、所要な要求に応じて、ｍオーダの精度とｃｍオーダの精度とを切り替える測位端末を提供できる。
【００７５】
また、本発明によれば、他のアシストデータを様々な手段で取得して上記補正処理と組み合わせることにより、様々な運用形態により利便性を有する測位端末を提供できる。
【符号の説明】
【００７６】
１０    測位端末
２０    ナビゲーション衛星
３０    補強衛星
１００  測位部（測位手段）
１１０  複数波信号処理部（複数波信号処理手段）
１１１  第１周波信号処理部
１１ｎ  第ｎ周波信号処理部
１２０  補正部（補正手段）
１２１  測位補強部（測位補強手段）
１２２  電離層遅延複数周波補正部（電離層遅延複数周波補正手段）
１２３  距離補正部（距離補正手段）
１３０  測位算定部（測位算定手段）
２００  携帯端末
【図１】
2014206502.tif 000003
【図２】
2014206502.tif 000004
【図３】
2014206502.tif 000005
【図４】
2014206502.tif 000006