(57)【要約】  ロケータ装置の測位部（１００）において、コード測位部（１０４）は、測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の軌道、および、測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の擬似距離である第１の修正擬似距離に基づいて、自車の位置および受信機時計を算出する。受信機時計バイアス誤差修正部（１０７）は、マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と自車の位置との２点間距離と第１の修正擬似距離との差異を未知誤差として求め、未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を求める。コード測位修正部（１０８）は、受信機時計バイアス誤差修正部（１０７）が算出した受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、自車の位置を再計算する。
2017154779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置を測定する測位装置であって、
測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の軌道、および、前記測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の擬似距離である第１の修正擬似距離に基づいて、前記移動体の位置および受信機時計を算出するコード測位部と、
マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と前記移動体の位置との２点間距離と前記第１の修正擬似距離との差異を未知誤差として求め、前記未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を求める受信機時計バイアス誤差修正部と、
前記受信機時計バイアス誤差修正部が算出した前記受信機時計バイアス誤差を用いて前記第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、前記移動体の位置を再計算するコード測位修正部と、
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記受信機時計バイアス誤差修正部は、前記未知誤差の平均値または中央値を前記受信機時計バイアス誤差として求める
請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記第１の修正擬似距離の波形を多項式近似計算により予測することで、前記第１の修正擬似距離の予測値を算出する擬似距離予測部をさら備え、
前記受信機時計バイアス誤差修正部は、各ＧＮＳＳ衛星の位置と前記移動体の位置との２点間距離と前記第１の修正擬似距離の予測値との差異を、前記未知誤差として求める
請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記コード測位修正部は、前記第１の修正擬似距離とその予測値との差異が予め定められた値よりも大きい場合、前記第１の修正擬似距離の代わりにその予測値を修正することで前記第２の修正擬似距離を得る
請求項３に記載の測位装置。
【請求項５】
擬似距離予測部は、ＧＮＳＳ受信機における受信機時計バイアス誤差の修正に伴って、前記第１の修正擬似距離の波形にステップ変化が生じると、当該ステップ変化の大きさに基づいて前記第１の修正擬似距離の波形を連続した波形に修正した上で、前記第１の修正擬似距離の予測値を算出する
請求項３に記載の測位装置。
【請求項６】
航法メッセージを入手済のＧＮＳＳ衛星について、ＧＮＳＳ衛星のレンジレートを予測する搬送波位相予測部と、
前記ＧＮＳＳ衛星のレンジレートの予測値と観測値との差異から受信機時計ドリフト誤差を検出する受信機時計ドリフト誤差検出部と、
前記ＧＮＳＳ衛星のレンジレートを積算して搬送波位相を算出すると共に、当該搬送波位相の搬送波位相バイアスを算出する搬送波位相算出部と、
前記搬送波位相および前記搬送波位相バイアス、前記測位補強信号で示された誤差、および前記受信機時計バイアス誤差から算出される擬似距離相当の値を用いて前記移動体の位置を算出する搬送波位相測位部と、をさらに備え、
前記搬送波位相算出部は、
前記ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信しているときはレンジレートの観測値を積算し、当該電波を受信していないときはレンジレートの予測値に前記受信機時計ドリフト誤差を加えた値を積算することで、前記搬送波位相を算出し、
前記ＧＮＳＳ衛星の位置と前記移動体の位置との２点間距離と、前記測位補強信号で示された誤差および前記受信機時計バイアス誤差を修正した擬似距離との差異が、予め定められた値以下のときに、各ＧＮＳＳ衛星の擬似距離および搬送波位相と前記測位補強信号で示された誤差とから、前記搬送波位相バイアスを求める
請求項３に記載の測位装置。
【請求項７】
前記搬送波位相算出部は、
ＧＮＳＳ衛星からの衛星電波が遮断されて非測位状態になると、測位中の前記移動体の位置の推移から非測位中の前記移動体の位置および速度を予測し、測位中の前記受信機時計バイアス誤差の推移から非測位中の前記受信機時計バイアス誤差および受信機時計ドリフト誤差を予測して、航法メッセージを入手済のＧＮＳＳ衛星について非測位中のレンジレートを予測して積算し、
その後、衛星電波の受信により測位が再開されると、非測位中に予測した前記移動体の位置および速度が測位再開直後に得られた前記移動体の位置および速度を基準にして一定の範囲内にあり、且つ、非測位中に予測した受信機時計バイアス誤差が測位再開直後に得られた受信機時計バイアス誤差を基準にして一定の範囲内にあるという条件が満たされた場合、非測位中に予測したレンジレートの積算値を有効化して、レンジレートの積算を継続し、前記条件が満たされなかった場合は、非測位中に予測したレンジレートの積算値を無効化してレンジレートの積算を初期化する
請求項６に記載の測位装置。
【請求項８】
前記受信機時計バイアス誤差修正部および受信機時計ドリフト誤差検出部は、受信機時計バイアス誤差と受信機時計ドリフト誤差とが整合するよう換算した１つの受信機時計誤差を算出する
請求項６に記載の測位装置。
【請求項９】
前記移動体は車両であり、
前記測位装置は、
前記車両の速度センサの出力から前記車両の移動距離を計算する距離計測部と、
前記車両の角速度センサの出力から前記車両のヨー角を計算するヨー角計測部と、
前記車両の移動距離およびヨー角を用いる自律航法により、前記車両の位置および方位を更新する自律航法部と、
ＧＮＳＳ衛星を用いる衛星測位に基づいて自律航法部が求めた前記車両の位置を修正する搬送波位相複合測位部と、をさらに備える
請求項１に記載の測位装置。
【請求項１０】
衛星測位または自律航法で求めた前記車両の位置および地図情報を用いて前記車両の走行レーンを判断するレーンマップマッチング部と、
前記角速度センサの出力バイアスの誤差を補正する角速度センサ補正部と、をさらに備え、
前記角速度センサ補正部は、自律航法で求めた前記車両の位置が当該車両の走行レーンに収まる位置に更新されるように、前記角速度センサの出力バイアスの誤差を修正する
請求項９に記載の測位装置。
【請求項１１】
前記レーンマップマッチング部は、自律航法で求めた前記車両の位置を用いて前記車両のレーン変更を判断し、前記車両がレーン変更を行うときは、自律航法で求めた前記車両の位置がレーン変更前の走行レーンおよびレーン変更後の走行レーンのいずれかに収まるように、自律航法で求めた自車の位置および方位を修正し、
前記角速度センサ補正部は、自律航法で求めた前記車両の位置がレーン変更前の走行レーンおよびレーン変更後の走行レーンのいずれかに収まるように前記角速度センサの出力バイアスの誤差を修正する
請求項１０に記載の測位装置。
【請求項１２】
前記レーンマップマッチング部は、地図精度の低い地域を前記車両が走行する際、自律航法で求めた前記車両の位置と衛星測位で求めた当該車両の位置との間に生じる定常的な差異を学習して、マップマッチング処理を行う
請求項１０に記載の測位装置。
【請求項１３】
前記レーンマップマッチング部は、地図情報が一定期間以上更新されていない地域を前記車両が走行する際、自律航法で求めた前記車両の位置と衛星測位で求めた当該車両の位置との間に生じる定常的な差異を学習して、マップマッチング処理を行う
請求項１０に記載の測位装置。
【請求項１４】
電離層状態が安定しているか否かを判断し、電離層状態が不安定な場合には、複数のＧＮＳＳ衛星の擬似距離からそれらのＧＮＳＳ衛星に共通する誤差を除いた残差を、電離層伝搬遅延誤差の残差としてＧＮＳＳ衛星ごとに検出する
請求項１に記載の測位装置。
【請求項１５】
搬送波位相複合測位部は、測位に使用中のＧＮＳＳ衛星の一部を除外したときに生じる測位結果のずれ量を予め確認しておき、実際に前記一部のＧＮＳＳ衛星が使用できなくなったときに、確認済のずれ量に基づいて、衛星測位で求めた前記車両の位置の誤差を算出する
請求項９に記載の測位装置。
【請求項１６】
搬送波位相複合測位部は、ＧＮＳＳ衛星の配置によって衛星測位で求められる前記車両の位置にずれが生じる場合は、複合測位の方式を密結合から疎結合に切り替える
請求項９に記載の測位装置。
【請求項１７】
移動体の位置を測定する測位方法であって、
測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の軌道、および、前記測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の擬似距離である第１の修正擬似距離に基づいて、前記移動体の位置および受信機時計を算出し、
マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と前記移動体の位置との２点間距離と前記第１の修正擬似距離との差異を未知誤差として求め、前記未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を算出し、
算出された前記受信機時計バイアス誤差を用いて前記第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、前記移動体の位置を再計算する
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（Global Navigation Satellite System）受信機などを用いて、レーンレベル精度の測位を行う測位装置（ロケータ装置）および測位方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばカーナビゲーション装置などは、自車の位置を測定する測位装置として、自車位置推定装置を備えている。カーナビゲーション装置の自車位置推定装置は、ＧＮＳＳ受信機を用いて得られる自車の絶対位置の情報と、自律センサで観測した自車の相対位置（位置変化）の情報と、道路網のデータを含む地図情報とを用いたマップマッチング処理により、自車が走行中の道路を特定する。【０００３】
従来の自車位置推定装置では、各道路が一本のリンクとして表現された地図情報が用いられているため、自車が走行中の車線（レーン）を特定できるような高精度な測位を行っても、マップマッチング処理の結果にはレーンの情報は反映されない。そのため、自車位置の測位精度は道路レベル（数ｍの測位精度）で問題なかった。しかし、カーナビゲーション装置の性能向上、地図情報の高精細化、自動運転技術の開発などに伴い、より高い精度で自車位置を特定するための技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５０７８０８２号公報
【特許文献２】特許５５９００１０号公報
【特許文献３】特開２０１４−２０６５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、測量分野では、ＧＮＳＳ受信機からの測位信号の搬送波位相を測定して行う高精度な測位方式（搬送波位相測位方式）がある。搬送波位相測位方式では、高精度な時計を有する２周波ＧＮＳＳ受信機が必要となり、高コストとなる。一方、自車位置推定装置で行われている従来のコード測位方式は、安価な１周波ＧＮＳＳ受信機を用いて可能である。しかし、そのようなＧＮＳＳ受信機の時計の精度は低いため（車載用のＧＮＳＳ受信機の場合で１μｓｅｃ程度）、高い測位精度を得るためには、ＧＮＳＳ受信機の時計のバイアス誤差（受信機時計バイアス誤差）を高精度で補正する必要がある。【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、ＧＮＳＳ受信機の受信機時計バイアス誤差に起因する測位誤差を高い精度で補正できる測位装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る測位装置は、移動体の位置を測定する測位装置であって、測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の軌道、および、測位補強信号で示された誤差を修正したＧＮＳＳ衛星の擬似距離である第１の修正擬似距離に基づいて、移動体の位置および受信機時計を算出するコード測位部と、マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と移動体の位置との２点間距離と第１の修正擬似距離との差異を未知誤差として求め、未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を求める受信機時計バイアス誤差修正部と、受信機時計バイアス誤差修正部が算出した受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、移動体の位置を再計算するコード測位修正部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る測位装置によれば、ＧＮＳＳ受信機の受信機時計バイアス誤差に起因する測位誤差を高い精度で補正できるため、安価なＧＮＳＳ受信機を用いてシステムを構築できる。【０００９】
本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用される静止衛星型衛星航法補強システムの例としてのＭＳＡＳの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るロケータ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るロケータ装置における測位処理を示すフローチャートである。
【図４】擬似距離の未知誤差と受信機時計バイアス誤差の関係を説明するための図である。
【図５】擬似距離の未知誤差と受信機時計バイアス誤差の関係を説明するための図である。
【図６】擬似距離の未知誤差と受信機時計バイアス誤差の関係を説明するための図である。
【図７】擬似距離の未知誤差と受信機時計バイアス誤差の関係を説明するための図である。
【図８】測位部のハードウェア構成の例を示す図である。
【図９】測位部のハードウェア構成の例を示す図である。
【図１０】ＧＮＳＳ受信機で生じる受信機時計バイアス誤差のステップ変化を説明するための図である。
【図１１】ＧＮＳＳ受信機で生じる受信機時計バイアス誤差のステップ変化を説明するための図である。
【図１２】実施の形態２に係るロケータ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図１４】実施の形態２に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図１５】実施の形態２に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図１６】実施の形態２に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図１７】実施の形態３に係るロケータ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図１８】サイクルスリップの問題を説明するための図である。
【図１９】実施の形態３に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図２０】実施の形態３に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図２１】実施の形態３に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図２２】実施の形態３に係るロケータ装置の動作を説明するための図である。
【図２３】実施の形態３に係るロケータ装置における測位処理を示すフローチャートである。
【図２４】全ての衛星電波が遮断される場合への対策を説明するための図である。
【図２５】実施の形態４に係るロケータ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態４に係るロケータ装置における測位処理を示すフローチャートである。
【図２７】実施の形態５に係るロケータ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２８】実施の形態５に係るロケータ装置における測位処理を示すフローチャートである。
【図２９】レーンマップマッチング処理の例を説明するための図である。
【図３０】レーンマップマッチング処理の例を説明するための図である。
【図３１】角速度センサ出力のバイアス誤差の問題を説明するための図である。
【図３２】角速度センサ出力のバイアス誤差の起因する自車位置のずれを説明するための図である。
【図３３】角速度センサ出力のバイアス誤差に起因する自車位置のずれの補正を説明するための図である。
【図３４】角速度センサ出力のバイアス誤差に起因する自車位置のずれの補正を説明するための図である。
【図３５】地図精度の低い道路区間で自車位置の位置ずれが定常的に生じるときの対策を説明するための図である。
【図３６】地図情報が最新でない道路区間で自車位置の位置ずれが定常的に生じるときの対策を説明するための図である。
【図３７】測位使用衛星の組み合わせにより、衛星測位で求めた自車位置にずれが生じる場合の対策を説明するための図である。
【図３８】測位使用衛星の組み合わせにより、衛星測位で求めた自車位置にずれが生じる場合の対策を説明するための図である。
【図３９】測位補強信号の電離層伝搬遅延の精度が低下する日本南方の低緯度地域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、日本における静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ；Satellite-Based Augmentation System）であるＭＳＡＳ（MTSAT Satellite-Based Augmentation System）の構成を示す図である。ＭＳＡＳでは、静止衛星（ＳＢＡＳ衛星）であるＭＴＳＡＴ（Multi-functional Transport SATellite）から、航空機を対象として、ＧＮＳＳ衛星であるＧＰＳ衛星が放送する測位信号の補正情報（衛星時計誤差、衛星軌道誤差、電離層伝搬遅延、対流圏伝搬遅延）を含む測位補強信号が放送される。ＭＳＡＳは、国際民間航空機関ＩＣＡＯ（International Civil Aviation Organization）で定められた福岡ＦＩＲ（Flight Information Region）をサービスエリアとする航空機向けのサービスであるが、航空機以外での利用も可能である。
【００１２】
以下に示す実施の形態では、本発明をＭＳＡＳに適用した例を示す。ただし、本発明はＭＳＡＳへの適用に限られず、他の静止衛星型衛星航法補強システムに対しても広く適用可能である。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る測位装置であるロケータ装置の主要部（自己の位置の測位に必要な部分）の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ロケータ装置が、車両（移動体）に搭載されているものと仮定する。また、当該ロケータ装置を搭載した車両を「自車」という。当該ロケータ装置は、自己の位置（厳密にはＧＮＳＳ受信機１０のアンテナの位置）を算出することによって、自車の位置を特定する。
【００１４】
図２のように、当該ロケータ装置は、ＧＮＳＳ受信機１０および測位部１００を備えている。ＧＮＳＳ受信機１０は、測位信号を放送する複数のＧＮＳＳ衛星（少なくともＧＰＳ衛星を含む）から放射される電波（少なくともＬ１信号を含む）、および、測位補強信号を放送するＳＢＡＳ衛星（例えばＭＴＳＡＴ）から放射される電波とを受信するアンテナを備えている。ＧＮＳＳ受信機１０は、各ＧＮＳＳ衛星が放送した測位信号から自車の位置の計算に必要なＲａｗデータ（擬似距離、ドップラーシフト（搬送波周波数の変化量）、航法メッセージ、ＧＮＳＳ−Ｔｉｍｅなど）を取得し、そのＲａｗデータと測位補強信号（衛星時計誤差、衛星軌道誤差、電離層伝搬遅延、対流圏伝搬遅延の各補正情報を含む）とを、測位部１００へと出力する。
【００１５】
なお、ＧＮＳＳ受信機１０は、Ｒａｗデータから自車の位置、速度、方位などを計算する基本的な測位機能を有していてもよい。本実施の形態では、測位部１００が行う高精度な測位処理には、ＧＮＳＳ受信機１０の測位結果は使用しないが、例えば、測位部１００の測位処理を実施できない情況になると、測位部１００が、代替的にＧＮＳＳ受信機１０の測位結果を出力するように構成してもよい。
【００１６】
測位部１００は、データ変換部１０１、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２、擬似距離修正部１０３、コード測位部１０４、擬似距離予測部１０５、信頼性評価部１０６、受信機時計バイアス誤差修正部１０７、コード測位修正部１０８を備えている。
【００１７】
データ変換部１０１は、ＧＮＳＳ受信機１０から取得したＲａｗデータに基づき、ＧＮＳＳ受信機１０が電波を受信したＧＮＳＳ衛星（受信衛星）のそれぞれについて、擬似距離の時間差分値（デルタレンジ）を算出するとともに、ドップラー周波数（ドップラーシフト量）をデルタレンジと同じ単位［ｍ／ｓ］のレンジレートに変換する。
【００１８】
ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２は、ＧＮＳＳ受信機１０から取得した各ＧＮＳＳ衛星の航法メッセージおよび測位補強信号を用いて、ＧＮＳＳ−ＴｉｍｅにおけるＧＮＳＳ衛星の軌道（位置と速度）を計算する。
【００１９】
擬似距離修正部１０３は、ＧＮＳＳ受信機１０から取得した測位補強信号に基づいて、ＧＮＳＳ受信機１０が出力した擬似距離に含まれる衛星軌道誤差、衛星時計誤差、電離層伝搬遅延誤差、対流圏伝搬遅延誤差を補正するように、擬似距離を修正する。以下、擬似距離修正部１０３によって修正された擬似距離を「第１の修正擬似距離」という。
【００２０】
コード測位部１０４は、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２が算出したＧＮＳＳ衛星の軌道（位置および速度）と、擬似距離修正部１０３が算出した第１の修正擬似距離とを用いてコード測位を行い、自車位置（の変化量）および受信機時計（のバイアス誤差）を算出する。後述するように、コード測位部１０４が算出する自車位置は、受信機時計バイアス誤差を修正するために使用される仮の値であり、測位部１００における最終的な測位結果ではない。本実施の形態では、コード測位における自車位置および自車速度の算出は、重み付き最小二乗法を用いて行うものとするが、例えば、重み無しの最小二乗法、カルマンフィルタなど、他の計算法を用いてもよい。
【００２１】
擬似距離予測部１０５は、多項式近似計算により、第１の修正擬似距離の波形を予測する。また、擬似距離予測部１０５は、ＧＮＳＳ衛星の位置と自車位置とから得られるＧＮＳＳ衛星と自車との間の距離（以下、「２点間距離」という）を算出し、当該２点間距離と第１の修正擬似距離の差異を、擬似距離の未知誤差として算出する。さらに、その未知誤差の波形も予測する。ここで、上記の「２点間距離」は、ＧＮＳＳ衛星の位置（座標）と自車位置（座標）とから算出されるものであり、測位信号の伝搬時間と伝搬速度とから算出される「擬似距離」とは定義が異なっている。
【００２２】
本実施の形態では、擬似距離予測部１０５における第１の修正擬似距離および未知誤差の予測は、サンプルを５つ以上用いて、３次多項式近似によって行うものとする。ただし、それらの予測方法はこれに限られず、他の近似式および推定方法を用いてもよい。
【００２３】
信頼性評価部１０６は、ＧＮＳＳ受信機１０が各ＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号におけるマルチパスの影響を評価する。具体的には、信頼性評価部１０６は、第１の修正擬似距離の観測値と予測値の差異（擬似距離修正部１０３が算出した第１の修正擬似距離と擬似距離予測部１０５が予測した第１の修正擬似距離との差異）、および、データ変換部１０１が算出したデルタレンジとレンジレートとの差異を算出し、それらのいずれかが予め定められた閾値を超えていれば、マルチパスの影響が大きいと判断する。この評価手法の詳細は、例えば、本発明者の特許出願に係る、日本国特許４９８８０２８号、国際公開２０１４／００２２１１Ａ１号などに開示されている。
【００２４】
受信機時計バイアス誤差修正部１０７は、擬似距離予測部１０５が予測した各ＧＮＳＳ衛星の擬似距離の未知誤差に基づいて、受信機時計バイアス誤差を算出する。以下、受信機時計バイアス誤差修正部１０７が算出する受信機時計バイアス誤差を、「修正受信機時計バイアス誤差」と称し、コード測位部１０４のコード測位によって得られるものとは区別する。
【００２５】
コード測位修正部１０８は、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２が算出したＧＮＳＳ衛星の軌道と、擬似距離修正部１０３が算出した第１の修正擬似距離と、受信機時計バイアス誤差修正部１０７が算出した修正受信機時計バイアス誤差を用いてコード測位を行い、自車位置と受信機時計を算出する。すなわち、コード測位修正部１０８は、修正受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を更に修正した「第２の修正擬似距離」を算出し、第２の修正擬似距離とＧＮＳＳ衛星の軌道とを用いたコード測位を行う。
【００２６】
次に、実施の形態１に係るロケータ装置が行う測位処理について説明する。図３は、当該測位処理を示すフローチャートである。この測位処理は、測位部１００が、予め定められた周期で実行する。
【００２７】
測位処理が開始されると、測位部１００は、測位処理を初期化し（ステップＳＴ１０１）、ＧＮＳＳ受信機１０が電波を受信しているＧＮＳＳ衛星の数（受信衛星数）が４つ以上あるか確認する（ステップＳＴ１０２）。受信衛星数が４未満のときは（ステップＳＴ１０２でＮＯ）、そのまま今回の測位処理を終了する。
【００２８】
受信衛星数が４以上あれば（ステップＳＴ１０２でＹＥＳ）、データ変換部１０１が、各ＧＮＳＳ衛星（受信衛星）について、擬似距離の時間変化量であるデルタレンジを、下記の式（１）により算出する。また、データ変換部１０１は、各ＧＮＳＳ衛星からの搬送波のドップラー周波数を、下記の式（２）によりレンジレートに変換する（ステップＳＴ１０３）。
【００２９】
【数１】
2017154779.tif 000003
【００３０】
【数２】
2017154779.tif 000004
【００３１】
その後、測位部１００は、Ｒａｗデータに基づいた自車位置の算出を行う。自車位置の算出は、以下に説明するステップＳＴ１０４〜ＳＴ１１２のループ処理による収束計算によって行われる。従って、ステップＳＴ１０４〜ＳＴ１１２は、同一回の測位処理内で複数回実行される。
【００３２】
ステップＳＴ１０４では、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２が、各ＧＮＳＳ衛星の航法メッセージと測位補強信号の衛星軌道誤差を用いて、ＧＮＳＳ−Ｔｉｍｅにおける各ＧＮＳＳ衛星の位置と速度を計算する。
【００３３】
ステップＳＴ１０５では、擬似距離修正部１０３が、測位補強信号から分かる衛星時計誤差、電離層伝搬遅延誤差および対流圏伝搬遅延誤差に基づき、ＧＮＳＳ受信機１０が出力した擬似距離を下記の式（３）を用いて修正する。それにより、第１の修正擬似距離が得られる。
【００３４】
【数３】
2017154779.tif 000005
【００３５】
ステップＳＴ１０６では、コード測位部１０４が、第１の修正擬似距離を用いたコード測位を行う。具体的には、コード測位部１０４が、下記の式（４）を用いて、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２が算出したＧＮＳＳ衛星の位置および速度と、擬似距離修正部１０３が修正した擬似距離（第１の修正擬似距離）とから、自車位置（の変化量）および受信機時計（のバイアス誤差）を算出する。本実施の形態では、擬似距離の誤差の標準偏差は１とした。
【００３６】
【数４】
2017154779.tif 000006
【００３７】
ステップＳＴ１０７では、擬似距離予測部１０５が、第１の修正擬似距離に基づいて、擬似距離の波形を３次多項式近似で予測する。また、擬似距離予測部１０５は、ＧＮＳＳ衛星と自車との２点間距離と第１の修正擬似距離と差異を、擬似距離の未知誤差として算出し、得られた未知誤差の波形も３次多項式近似で予測する。また、擬似距離予測部１０５は、各ＧＮＳＳ衛星の未知誤差の予測値から、未知誤差の平均値と標準偏差を求める。このとき、平均値に対する偏差の大きなＧＮＳＳ衛星があれば、そのＧＮＳＳ衛星を除外して、未知誤差の平均値と標準偏差を求め直す。
【００３８】
ステップＳＴ１０８では、擬似距離予測部１０５が、未知誤差の平均値を算出できたかどうかを確認する。例えば、各ＧＮＳＳ衛星の未知誤差に大きなばらつきがあり、偏差の大きいＧＮＳＳ衛星を排除した結果、残ったＧＮＳＳ衛星の数が測位に必要な数（４つ）に満たない場合には、未知誤差の平均値を算出できない。未知誤差の平均値を算出できなかった場合（ステップＳＴ１０８でＮＯ）、そのまま今回の測位処理を終える。
【００３９】
一方、未知誤差の平均値が算出されれば（ステップＳＴ１０８でＹＥＳ）、ステップＳＴ１０９へ進む。ステップＳＴ１０９では、信頼性評価部１０６が、第１の修正擬似距離の観測値と予測値の差異（擬似距離修正部１０３が算出した第１の修正擬似距離と擬似距離予測部１０５が予測した第１の修正擬似距離との差異）、および、データ変換部１０１が算出したデルタレンジとレンジレートとの差異が、それぞれの閾値を超えていないかどうか確認することで、各ＧＮＳＳ衛星のマルチパスの影響を評価する。
【００４０】
ステップＳＴ１１０では、受信機時計バイアス誤差修正部１０７が、擬似距離予測部１０５が算出した擬似距離の未知誤差の平均値に基づいて、修正受信機時計バイアス誤差を計算する。最も条件が良い場合（マルチパスが無く、オープンスカイであるＧＮＳＳ衛星のみの場合）は、未知誤差の平均値を受信機時計バイアス誤差とする。
【００４１】
ここで、擬似距離の未知誤差と受信機時計バイアス誤差との関係について説明する。コード測位した自車位置とＧＮＳＳ衛星の位置との２点間距離と、ＧＮＳＳ受信機が出力した擬似距離と、測位補強信号で示された誤差、コード測位で算出される受信機時計バイアス誤差とは、図４および図５に示す関係にある。たとえオープンスカイの状況であっても、各ＧＮＳＳ衛星の擬似距離には、ＧＮＳＳ受信機の時計精度（車載用のＧＮＳＳ受信機の場合で１μｓｅｃ程度）に起因する未知誤差が残留する。そのため、複数のＧＮＳＳ衛星の擬似距離の未知誤差における共通成分は、受信機時計バイアス誤差と推定される。そこで、受信機時計バイアス誤差修正部１０７は、複数の各ＧＮＳＳ衛星の擬似距離の未知誤差の平均値を、新たな受信機時計バイアス誤差として再計算する。それにより図６に示すような修正受信機時計バイアス誤差が得られる。図７に示すように、修正受信機時計バイアス誤差を用いて補正された擬似距離（コード測位修正部１０８におけるコード測位に用いられる第２の修正擬似距離）と、２点間距離との差異は小さいものとなる。
【００４２】
なお、マルチパスの影響が大きいＧＮＳＳ衛星の擬似距離の未知誤差からは、受信機時計バイアス誤差を正しく検出できない。そのため、受信機時計バイアス誤差修正部１０７は、信頼性評価部１０６による評価に基づき、マルチパスの影響の大きいＧＮＳＳ衛星を除外するようにＧＮＳＳ衛星を選別して未知誤差の平均値をとり、その値を受信機時計バイアス誤差としている。
【００４３】
ステップＳＴ１１１では、コード測位修正部１０８が、修正受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を更に修正した第２の修正擬似距離を算出し、第２の修正擬似距離とＧＮＳＳ衛星の軌道（位置および速度）とを用いたコード測位を行って、自車位置と受信機時計を算出する。なお、コード測位修正部１０８は、第１の修正擬似距離とその予測値との差異が予め定められた値よりも大きい場合、第１の修正擬似距離の代わりにその予測値を修正することで第２の修正擬似距離を算出する。
【００４４】
ステップＳＴ１１２は、今回の測位処理における自車位置計算が収束したか否かを判断する。具体的には、自車位置の変化量（式（４）のｄＰ０）が規定値未満になれば、収束したと判断する。収束したと判断された場合（ステップＳＴ１１２でＹＥＳ）、ループ処理を抜けて、今回の測位処理を正常終了する。収束していないと判断された場合は（ステップＳＴ１１２でＮＯ）、ステップＳＴ１０４へ戻ってループ処理を継続する。
【００４５】
なお、自車位置計算が収束しないまま、今回の測位処理におけるループ処理の回数（ループ回数）が規定値以上になった場合も、ステップＳＴ１１２でＹＥＳと判断されてループ処理を抜ける。ただし、この場合は、自車位置計算が収束不可能と判断されて異常終了となる。
【００４６】
本実施の形態によれば、測位補強信号で示された誤差（衛星時計誤差、衛星軌道誤差、電離層伝搬遅延、対流圏伝搬遅延）が補正された第１の修正擬似距離およびＧＮＳＳ衛星の軌道（位置および速度）を用いて、自車位置（の変化量）と受信機時計（のバイアス誤差）を算出するため、測位補強信号を用いない場合と比べて、算出される自車位置と受信機時計の精度が高い。また、マルチパスの影響の小さいＧＮＳＳ衛星を選別した上で、各ＧＮＳＳ衛星と自車の２点間距離と第１の修正擬似距離との差異である未知誤差を求め、複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差から修正受信機時計バイアス誤差を計算するため、その精度も高いものとなる。そして、最終的な自車位置の計算を、修正受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を更に修正した第２の修正擬似距離に基づいて行うことで、自車位置を高い精度で算出することができる。
【００４７】
また、複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差から修正受信機時計バイアス誤差を計算するので、ＧＮＳＳ受信機１０の時計精度はそれほど高くなくてもよい。また、ＧＮＳＳ受信機１０側では特別な処理を行っていないため、ＧＮＳＳ受信機１０のＣＰＵの計算処理負荷は軽い。そのため、安価なＧＮＳＳ受信機１０を用いて実現することができ、ロケータ装置の低コスト化に寄与できる。
【００４８】
また、本実施の形態では、複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差の平均から修正受信機時計バイアス誤差を計算するものとしたが、複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差の平均値ではなく、複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差の中央値から修正受信機時計バイアス誤差を計算してもよい。複数のＧＮＳＳ衛星の未知誤差の中央値から修正受信機時計バイアス誤差を計算する場合も、マルチパスの影響の小さいＧＮＳＳ衛星を選別した上で未知誤差を求めるが、中央値に対する偏差の大きなＧＮＳＳ衛星があれば、そのＧＮＳＳ衛星を除外して、未知誤差の中央値を求め直してもよい。
【００４９】
なお、コード測位修正部１０８における自車位置および受信機時計の算出処理では、第１の修正擬似距離の信頼性（マルチパスの影響）に基づいて、第１の修正擬似距離の観測値（擬似距離修正部１０３が算出した第１の修正擬似距離）と予測値（擬似距離予測部１０５が予測した第１の修正擬似距離）とのいずれかが選択されるようにしてもよい。たとえば、第１の修正擬似距離の観測値と予測値との差異が予め定められた閾値よりも大きいＧＮＳＳ衛星については、電波瞬断やマルチパスが発生したと判断し、第１の修正擬似距離の観測値の代わりに予測値を用いて、第２の修正擬似距離を算出し、コード測位を行ってもよい。そうすることにより、自車位置と受信機時計バイアス誤差を連続的、安定的に算出することができる。
【００５０】
図８および図９は、それぞれロケータ装置の測位部１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示した測位部１００の各要素（データ変換部１０１、ＧＮＳＳ衛星挙動推定部１０２、擬似距離修正部１０３、コード測位部１０４、擬似距離予測部１０５、信頼性評価部１０６、受信機時計バイアス誤差修正部１０７およびコード測位修正部１０８）は、例えば図８に示す処理回路５０により実現される。すなわち、処理回路５０は、第１の修正擬似距離に基づいて自車の位置および受信機時計を算出するコード測位部１０４と、マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と自車の位置との２点間距離と第１の修正擬似距離である未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を求める受信機時計バイアス誤差修正部１０７と、受信機時計バイアス誤差修正部１０７が算出した受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、自車の位置を再計算するコード測位修正部１０８と、を備える。処理回路５０には、専用のハードウェアが適用されてもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、Digital Signal Processor）が適用されてもよい。
【００５１】
処理回路５０が専用のハードウェアである場合、処理回路５０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものなどが該当する。測位部１００の各要素の機能のそれぞれは、複数の処理回路５０で実現されてもよいし、それらの機能がまとめて一つの処理回路５０で実現されてもよい。
【００５２】
図９は、処理回路５０がプロセッサを用いて構成されている場合における測位部１００のハードウェア構成を示している。この場合、測位部１００の各要素の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。処理回路５０としてのプロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、測位部１００は、処理回路５０により実行されるときに、第１の修正擬似距離に基づいて自車の位置および受信機時計を算出するステップと、マルチパスの影響が予め定められた値よりも小さい複数のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星の位置と自車の位置との２点間距離と第１の修正擬似距離との差異を未知誤差として求め、未知誤差に基づいて擬似距離の受信機時計バイアス誤差を算出するステップと、算出された受信機時計バイアス誤差を用いて第１の修正擬似距離を修正して得られる第２の修正擬似距離を用いて、自車の位置を再計算するステップとが、結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。換言すれば、このプログラムは、測位部１００の各要素の動作の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００５３】
ここで、メモリ５２には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびそのドライブ装置等が該当する。
【００５４】
以上、測位部１００の各要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、測位部１００の一部の要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の要素をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、一部の要素については専用のハードウェアとしての処理回路５０でその機能を実現し、他の一部の要素についてはプロセッサ５１としての処理回路５０がメモリ５２に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００５５】
以上のように、測位部１００は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００５６】
＜実施の形態２＞
ＧＮＳＳ受信機の中には、受信機時計バイアス誤差が予め定められた範囲から外れるとそれを強制的に（自動的に）修正する機能を持っているものがある。そのようなＧＮＳＳ受信機では、例えば図１０のように、受信機時計バイアス誤差が上限に達するとそれを下限の値に修正し（図１０の（ａ））、受信機時計バイアス誤差が下限に達するとそれを上限の値に修正する（図１０の（ｂ））といった動作が行われる。それにより、受信機時計バイアス誤差に大きな変化（ステップ変化）が生じる。
【００５７】
三角測量では、自車位置の３次元座標および受信機時計の４つの未知数を解くため、受信機時計バイアス誤差のステップ変化と同一のタイミングで、ＧＮＳＳ受信機１０が出力する全てのＧＮＳＳ衛星の擬似距離にステップ変化が生じるのが原則である。全てのＧＮＳＳ衛星の擬似距離にステップ変化が同一であれば、実施の形態１において、受信機時計バイアス誤差修正部１０７は、図１１に示すように、正常に修正受信機時計バイアス誤差を算出できる。しかし、稀に、擬似距離のステップ変化のタイミングが複数の受信チャネル間で一致しないことがある。その場合、見かけ上、一部のＧＮＳＳ衛星の擬似距離のステップ変化が異なるタイミングで生じることになり、自車位置および受信機時計を正しく算出できなくなるので、修正受信機時計バイアス誤差を正しく算出できなくなる。
【００５８】
また、実施の形態１においては、信頼性評価部１０６が第１の修正擬似距離の予測値を計算する際、その計算に用いる履歴（第１の修正擬似距離の波形）がステップ変化によって不連続になると、精度のよい予測値を得るために、それを補正する必要がある。本実施の形態では、これらの問題を解決することができるロケータ装置を提案する。
【００５９】
図１２は、実施の形態２に係るロケータ装置（測位装置）の主要構成を示すブロック図である。実施の形態２では、ＧＮＳＳ受信機１０が、受信機時計バイアス誤差を強制的に修正する機能を有していると仮定する。また、図１２の測位部１００の構成は、擬似距離予測部１０５の出力がコード測位部１０４に入力されている点で図２とは異なっている。その他の構成については、図２と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６０】
擬似距離予測部１０５は、実施の形態１と同様に第１の修正擬似距離および未知誤差の波形を予測するものである。ただし、実施の形態２ではさらに、擬似距離予測部１０５は、ＧＮＳＳ受信機１０で生じる受信機時計バイアス誤差のステップ変化を監視し、ステップ変化が発生すると、それに伴ってステップ変化が生じた第１の修正擬似距離の波形を、連続波形を修正（復元）する機能を有している。
【００６１】
例えば、ＧＮＳＳ受信機１０における受信機時計バイアス誤差のステップ変化に起因して、図１３のように、ＧＮＳＳ受信機１０が出力する擬似距離にステップ変化が生じたとする。このとき、図１４のように、擬似距離修正部１０３による第１の修正擬似距離の計算値（観測値）と擬似距離予測部１０５が予測した予測値との間に大きな差異が生じる。擬似距離予測部１０５は、この差異の大きさを計算し、当該差異の大きさがマルチパスの影響では考えられないような大きさであれば、受信機時計バイアス誤差のステップ変化によって、第１の修正擬似距離にステップ変化が生じたと判断する。
【００６２】
その場合、擬似距離予測部１０５は、ステップ変化の発生をコード測位部１０４へ通知する。コード測位部１０４は、ステップ変化の通知を受けると、図３のステップＳＴ１０６の処理の際に、ステップ変化の遅れたＧＮＳＳ衛星を測位に使用する衛星（測位使用衛星）から外して、測位に使用する全てＧＮＳＳ衛星でステップ変化量が均等になるようにする。
【００６３】
また、擬似距離予測部１０５は、図１５のように、第１の修正擬似距離の予測値および、予測値の計算用の多項式近似の履歴を、ステップ変化の大きさ（ステップ変化量）に基づいて修正する。これにより、次の時刻で予測値の計算に用いる履歴の連続性（第１の修正擬似距離の波形の連続性）を担保でき、図１６のように、その後も継続して予測値を算出することができる。
【００６４】
以上のように、実施の形態２に係るロケータ装置によれば、受信機時計バイアス誤差にステップ変化が発生しても、測位に用いる全ての受信チャネルでステップ変化の条件を同一にできるため、自車位置および受信機時計を高精度に算出することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、ステップ変化が生じたときに、ステップ変化の遅れたＧＮＳＳ衛星を測位使用衛星から外すようにしたが、例えば、ＧＮＳＳ衛星ごとに、ステップ変化を考慮して第１の修正擬似距離を連続波形に復元したものをコード測位で使用してもよい。そうすることにより、測位使用衛星数の数を維持でき、測位使用衛星の数の減少による自車位置の計算値のずれ、および、測位率の低下を防ぐことができる。
【００６６】
＜実施の形態３＞
図１７は、実施の形態３に係るロケータ装置（測位装置）の主要構成を示すブロック図である。図１７のロケータ装置は、実施の形態１（図２）の構成に対し、搬送波位相予測部１０９、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０、搬送波位相算出部１１１および搬送波位相測位部１１２を追加した構成となっており、搬送波位相を用いた測位を行うことができる。また、実施の形態３では、ＧＮＳＳ受信機１０がさらに、ＧＮＳＳ衛星からの電波のドップラー周波数から変換したレンジレート（以下、単に「レンジレート」という）を積算して得た搬送波位相を、測位部１００へ出力するものとする。その他の構成については、図２と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６７】
ＧＮＳＳ受信機１０は、各ＧＮＳＳ衛星からの電波（衛星電波）のレンジレートを積算することで搬送波位相を計算することができるが、衛星電波が瞬断されてレンジレートの観測値が飛ぶ「サイクルスリップ」が生じると、図１８のように、その都度、搬送波位相を初期化してレンジレートの積算をやり直す。また搬送波位相は、ＧＮＳＳ衛星と自車との間の距離を完全に示すものではなく、「搬送波位相バイアス」と呼ばれるバイアスを含んでいるため、その搬送波位相バイアスを検出して搬送波位相を修正する必要がある。
【００６８】
測位部１００において、搬送波位相予測部１０９は、航法メッセージ（エフェメリス）を入手済のＧＮＳＳ衛星について、各ＧＮＳＳ衛星と自車とのドップラー効果に基づいて、各ＧＮＳＳ衛星のレンジレートを予測する。搬送波位相予測部１０９が算出するレンジレートの予測値は、受信機時計ドリフト誤差を含まない値である。なお、搬送波位相予測部１０９は、衛星電波の受信状態（受信／遮断）に関わらず、航法メッセージを入手済の全ＧＮＳＳ衛星について、レンジレートの予測値を求める。
【００６９】
また、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０は、搬送波位相予測部１０９が算出したレンジレートの予測値（受信機時計ドリフト誤差なし）と、衛星電波を受信して得られた各ＧＮＳＳ衛星のレンジレートの観測値（受信機時計ドリフト誤差を含む）との差異から、ＧＮＳＳ受信機１０の受信チャネルに共通する受信機時計ドリフト誤差を算出する。
【００７０】
搬送波位相算出部１１１は、サイクルスリップにより欠落したレンジレートの観測値を、搬送波位相予測部１０９が算出したレンジレートの予測値を用いて補完する。レンジレートの観測値は受信機時計ドリフト誤差を含むため、レンジレートの予測値を用いて補完する際には、レンジレートの予測値に、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０が算出した受信機時計ドリフト誤差を加えたものが用いられる。また、搬送波位相算出部１１１は、補完されたレンジレートの観測値を積算して搬送波位相を求めると共に、搬送波位相バイアスの算出を行う。
【００７１】
ここで、図１９〜図２２を用いて、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０および搬送波位相予測部１０９の動作を具体的に説明する。なお、図１９〜図２１においてはドップラー周波数および受信機時計ドリフト誤差を、レンジレート［ｍ／ｓ］に換算して示している。
【００７２】
例えば、図１９のように、レンジレートの予測値と観測値とが得られている場合、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０は、両者の差をとることによって、図２０のような受信機時計ドリフト誤差を求める。搬送波位相算出部１１１は、図２１のように、受信機時計ドリフト誤差を含ませたレンジレートの予測値を用いて、レンジレートの観測値の欠落を補完する。この処理により、サイクルスリップが生じても、搬送波位相算出部１１１は、レンジレートの積算をやり直すことなく、図２２のように連続して行って、搬送波位相を算出することができる。
【００７３】
搬送波位相測位部１１２は、搬送波位相算出部１１１が算出した搬送波位相とその搬送波位相バイアス、および測位補強信号で示された各種誤差から求めた擬似距離相当の値を用いて、自車位置を計算する。
【００７４】
次に、実施の形態３に係るロケータ装置が行う測位処理について説明する。図２３は、当該測位処理を示すフローチャートである。この測位処理は、測位部１００が、予め定められた周期で実行する。図２３のフローは、図３のフローのステップＳＴ１１１とＳＴ１１２との間に、以下のステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０４を追加したものである（ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０４は、収束計算のループ処理に含まれている）。他のステップの処理は基本的に実施の形態１と同様であるため、ここではステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０４の説明のみを行う。
【００７５】
ステップＳＴ２０１では、搬送波位相予測部１０９が、航法メッセージを入手済のＧＮＳＳ衛星について、コード測位部１０４が算出した自車位置および時刻から各ＧＮＳＳ衛星の速度を算出し、下記の式（５）を用いて各ＧＮＳＳ衛星のドップラー周波数から算出したレンジレートを収束計算する。また、搬送波位相予測部１０９は、ＧＮＳＳ衛星および自車の双方の位置と速度から、式（６）を用いて、改めて各ＧＮＳＳ衛星のレンジレートを算出する。なお、式（５）の収束計算におけるＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差の初期値は、コード測位修正部１０８で算出したＧＮＳＳ受信機時計バイアス誤差の推移から算出するが、収束計算中は、搬送波位相予測部１０９が自車速度とともにＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差を算出する。
【００７６】
【数５】
2017154779.tif 000007
【００７７】
【数６】
2017154779.tif 000008
【００７８】
ステップＳＴ２０２では、受信機時計ドリフト誤差検出部１１０が、式（６）から算出されたレンジレートの予測値（ＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差を含まない）と、衛星電波受信中のＧＮＳＳ衛星のレンジレートの観測値（ＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差は未修正）との差異から、ＧＮＳＳ受信機１０の受信機時計ドリフト誤差を算出する。なお、式（５）からもＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差を算出可能なので、式（５）の算出結果も用いて、ＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差を求めてもよい。式（６）を用いる場合は、個々のＧＮＳＳ衛星について受信機時計ドリフト誤差を評価できるため、特に誤差の大きいＧＮＳＳ衛星を省いた上で、ＧＮＳＳ受信機１０の受信機時計ドリフト誤差を算出することが可能である。それに対し、式（５）では、全てのＧＮＳＳ衛星をまとめて計算した受信機時計ドリフト誤差が最小になるように計算するため、特に誤差の大きいＧＮＳＳ衛星が存在してもそれを省く処理はできない。そのため、基本的には式（６）から算出したレンジレートの予測値とレンジレートの観測値との差異からＧＮＳＳ受信機１０の受信機時計ドリフト誤差を算出するのが好ましいが、全てのＧＮＳＳ衛星についての受信機時計ドリフト誤差が小さいのであれば式（５）を用いても問題はない。
【００７９】
ステップＳＴ２０３では、搬送波位相算出部１１１が、ステップＳＴ２０１で得られたレンジレートの予測値にステップＳＴ２０２で得られたＧＮＳＳ受信機時計ドリフト誤差を加えた値を用いて、レンジレートの観測値を補完する。また、搬送波位相算出部１１１は、補完後のレンジレートの観測値を積算することで搬送波位相を算出する。さらに、ＧＮＳＳ衛星と自車との２点間距離と測位補強信号で示された各種誤差および受信機時計バイアス誤差を修正した擬似距離（つまり、受信機時計バイアス誤差を修正した第１の修正擬似距離）との差異が予め定められた値以下であれば、搬送波位相算出部１１１は、下記の式（７）を用いて搬送波位相バイアスを算出する。
【００８０】
【数７】
2017154779.tif 000009
【００８１】
ステップＳＴ２０４では、搬送波位相測位部１１２が、ステップＳＴ２０３でレンジレートを積算して得た搬送波位相および搬送波位相バイアスと、測位補強信号で示された各種誤差とを用いて、下記の式（８）から擬似距離相当の値を算出する。そして、搬送波位相測位部１１２は、式（８）で得られた擬似距離相当の値を用いて、上記の数（４）から自車位置を計算する。
【００８２】
【数８】
2017154779.tif 000010
【００８３】
実施の形態３のロケータ装置においては、ＧＮＳＳ衛星を用いた測位（衛星測位）の実施中であれば、航法メッセージを入手済のＧＮＳＳ衛星について、衛星電波の受信状態（受信／遮断）に関わらず、各ＧＮＳＳ衛星と自車のドップラー効果から、レンジレートが予測される。また、衛星電波受信中のＧＮＳＳ衛星のレンジレートの観測値と、そのＧＮＳＳ衛星のレンジレートの予測値との差異から、受信機時計ドリフト誤差は検出できる。受信機時計ドリフト誤差はＧＮＳＳ受信機１０の受信チャネルに共通、つまり、全てのＧＮＳＳ衛星に共通の誤差であるため、ロケータ装置がいずれかのＧＮＳＳ衛星の電波を連続して受信できていれば、受信機時計ドリフト誤差を連続的に検出できる。
【００８４】
複数のＧＮＳＳ衛星電波を連続して受信できている場合、各ＧＮＳＳ衛星について算出した受信機時計ドリフト誤差の平均をとることにより、安定して受信機時計ドリフト誤差を検出できる。その際、レンジレートの観測値が予測値から大きく離れているＧＮＳＳ衛星や、レンジレートの観測値にバラツキが大きいＧＮＳＳ衛星を除外して平均を取れば、より精度の高い受信機時計ドリフト誤差を得ることができる。
【００８５】
また、測位に使用するＧＮＳＳ衛星（測位使用衛星）について、衛星電波受信中にはＧＮＳＳ受信機１０から出力されるレンジレート（受信機時計ドリフト誤差は未修正）を積算し、衛星電波遮断中には他のＧＮＳＳ衛星を用いて算出した受信機時計ドリフト誤差をレンジレートの予測値に加えた値を積算することにより、搬送波位相の値（「搬送波位相の積算値」ともいう）を連続的に（連続波形として）得ることができる。
【００８６】
ＧＮＳＳ受信機１０が算出するレンジレートの積算値を用いるのではなく、測位部１００側で別途レンジレートを積算することで、受信機時計ドリフト誤差についてＧＮＳＳ受信機１０の受信チャネルに共通の対応ができ、サイクルスリップの対策が容易にできる。
【００８７】
また、上記の式（７）を用いることにより、ＧＮＳＳ衛星と自車との２点間距離と、測位補強信号で示された各種誤差および受信機時計バイアス誤差を修正した擬似距離との差異が、予め定められた値以下のときに、ＧＮＳＳ受信機出力の擬似距離と、搬送波位相の積算値と、測位補強信号で示された各種誤差の差異とを用いて、搬送波位相バイアスを容易かつ精度良く求めることができる。
【００８８】
そして、搬送波位相の積算値とその搬送波位相バイアス、測位補強信号で示された各種誤差、および受信機時計バイアス誤差から、上記の式（８）で求めた擬似距離相当の値を用いて自車位置を算出することにより、精密（スムーズ）な自車位置を得ることができる。特に、サイクルスリップが生じやすい交通量の多い道路、電波瞬断の原因となる構造物が道路周辺にある道路でも、搬送波位相測位によって精密な自車位置を連続的に求めることができる。
【００８９】
なお、実施の形態３では、搬送波位相バイアスを１回求めるような説明をしたが、衛星電波を連続して受信しているときは、異なる時刻に求めた搬送波位相バイアスの平均値を用いてもよく、それによって、より精密な測位が可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態では、受信機時計バイアス誤差と受信機時計ドリフト誤差とを別々に求めていたが、それらをＧＮＳＳ受信機１０の受信チャネルに共通する１つの受信機時計誤差として扱ってもよい。つまり、受信機時計バイアス誤差と受信機時計ドリフト誤差とが互いに整合するように、両者を１つの受信機時計誤差に換算してもよい。それにより、擬似距離および搬送波位相をそれぞれより正確に修正できるようになり、自車位置をより高精度に精密化することができる。
【００９１】
また、上記の説明は、いずれかのＧＮＳＳ衛星の電波（衛星電波）を受信して測位が実施されていることを前提としていたが、実施の形態３は、全ての衛星電波が遮断されて非測位状態になるような場合にも適用可能である。
【００９２】
例えば図２４のように自車が衛星電波遮断区間となるアンダーパス（立体交差点、トンネルなど）に入り、全ての衛星電波が遮断されて非測位状態になると、搬送波位相算出部１１１が、衛星電波が遮断される前に測位した自車位置の推移から非測位中の自車位置および自車速度を予測し、また、衛星電波が遮断される前に算出された受信機時計バイアス誤差の推移から非測位中の受信機時計バイアス誤差と受信機時計ドリフト誤差を予測して、航法メッセージ（エフェメリス）を入手済のＧＮＳＳ衛星のレンジレートを予測してそれを積算する。そして、自車がアンダーパスを抜けて測位が再開されたとき、非測位中に予測した自車位置および自車速度が、測位再開直後に得られた自車位置および自車速度を基準にして一定の範囲内にあり、且つ、非測位中に予測した受信機時計バイアス誤差が測位再開直後に得られた受信機時計バイアス誤差を基準にして一定の範囲内にあるという条件が満たされた場合に、搬送波位相算出部１１１が、非測位中に予測したレンジレートの積算値を有効化して、レンジレートの積算を継続する。上記の条件が満たされなかった場合には、非測位中に予測したレンジレートの積算値と搬送波位相バイアスは無効として積算を初期化し、搬送波位相バイアスを求め直す。これにより、すべての衛星電波がほぼ同時に瞬断するような場所を通過しても、測位再開直後から精密な測位を開始することができる。
【００９３】
＜実施の形態４＞
図２５は、実施の形態４に係るロケータ装置（測位装置）の主要構成を示すブロック図である。図２５のロケータ装置は、実施の形態３（図１７）の構成に対し、測位部１００において、搬送波位相測位部１１２を搬送波位相複合測位部１１３に置き換え、さらに、速度センサ１１４、距離計測部１１５、速度センサＳＦ補正部１１６、角速度センサ１１７、ヨー角計測部１１８、角速度センサ補正部１１９および自律航法部１２０を追加した構成となっている。その他の構成については、図１７と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９４】
搬送波位相複合測位部１１３は、自律航法で求めた自車位置、自車速度および自車方位を、ＧＮＳＳ受信機１０による観測値（擬似距離、搬送波位相、ドップラーシフト）を用いて修正する複合測位を行う。本実施の形態では、搬送波位相複合測位部１１３は、自車位置誤差（εｐｘ，εｐｙ，εｐｚ）、自車速度誤差（εｖｘ，εｖｙ，εｖｚ）、受信機時計バイアス誤差εｔｂｉａｓ）および受信機時計ドリフト誤差εｔｄｒｉｆｔを状態量とする８ステートのカルマンフィルタを用いて、自律航法で求めた自車位置（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）と自車速度（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）をＧＮＳＳ衛星の搬送波位相を用いて観測し、自律航法で求めた自車位置、自車速度および自車方位の誤差（修正量）を求める。なお、搬送波位相複合測位部１１３が用いるカルマンフィルタは、８ステートのカルマンフィルタに限られず、自律航法で求めた自車位置と自車速度の誤差を求めることができれば他のものでもよい。例えば、本発明者の特許出願に係る日本国特許第３８７５７１４号公報などに開示された技術を用いることができる。
【００９５】
速度センサ１１４は、自車の移動距離に応じたパルス信号を出力する。距離計測部１１５は、一定周期で速度センサ１１４のパルス数を計測し、その計測値から自車の移動距離および速度を計算する。速度センサＳＦ補正部１１６は、衛星測位により算出された自車速度と速度センサ１１４のパルス数とから、速度センサ１１４が出力する１パルスあたりの距離を表すＳＦ（スケールファクタ）係数を算出し、距離計測部１１５に設定されているＳＦ係数を補正する。
【００９６】
角速度センサ１１７は、ロケータ装置の筐体の垂直方向をセンサ検知軸として、自車の角速度（ヨーレート）に応じた信号を出力する。ヨー角計測部１１８は、一定周期で角速度センサ１１７の出力を計測し、その計測結果から自車のヨー角を計算する。角速度センサ補正部１１９は、角速度センサ１１７の出力バイアス（ヨーレートバイアス）を求める。
【００９７】
自律航法部１２０は、自律航法により自車位置、自車速度および自車方位を算出する。つまり、自律航法部１２０は、自車の移動距離と、自車のヨー角を用いて、一定周期ごとの移動ベクトルを求め、前回計測した自車位置に移動ベクトルを加算することで自車位置を更新し、当該移動ベクトルから自車速度および自車方位を算出する。また、自律航法部１２０は、搬送波位相複合測位部１１３が算出した各誤差に補正するように、自車位置、自車速度および自車方位の修正も行う。
【００９８】
次に、実施の形態４に係るロケータ装置が行う測位処理について説明する。図２６は、当該測位処理を示すフローチャートである。この測位処理は、測位部１００が、予め定められた周期で実行する。図２６のフローは、図２３のフローに対し、ステップＳＴ１０１とＳＴ１０２との間に、下記のステップＳＴ３０１〜ＳＴ３０４を追加すると共に、ステップＳＴ２０４を下記のステップＳＴ３０５に置き換え、さらに、ステップＳＴ１１２の後に下記のステップＳＴ３０６〜ＳＴ３０８を追加したものである（ステップＳＴ３０５は、収束計算のループ処理に含まれている）。他のステップの処理は基本的に実施の形態３と同様であるため、ここでは実施の形態３とは異なる処理が行われるステップのみを説明する。
【００９９】
ステップＳＴ１０１の次のステップＳＴ３０１では、距離計測部１１５が、一定周期ごとの速度センサ１１４のパルス数にＳＦ係数を乗じて自車の移動距離を計算するとともに、当該周期ごとのパルスをローパスフィルタで積分することで自車の速度を計算する。
【０１００】
ステップＳＴ３０２は、自車の停車中に行われる処理である。このステップＳＴ３０２では、角速度センサ補正部１１９が、ステップＳＴ３０１で得られた自車の移動距離から自車が停車中かどうかを判断し、停車中であれば、角速度センサ１１７の出力の平均値を求めて、その平均値を角速度センサ１１７の出力バイアスとして設定する。
【０１０１】
ステップＳＴ３０３では、ヨー角計測部１１８が、一定周期ごとに計測された角速度センサ１１７の出力からステップＳＴ３０２で設定された出力バイアスを差し引くことで、自車のヨー角を算出する。
【０１０２】
ステップＳＴ３０４では、自律航法部１２０が、自律航法により自車位置、自車速度および自車方位を算出する。すなわち、自律航法部１２０は、ステップＳＴ３０１で得た自車の移動距離とステップＳＴ３０３で得た自車のヨー角を用いて、一定周期ごとの移動ベクトルを求め、前回の測位周期で算出した自車位置に移動ベクトルを加算することで自車位置を更新し、当該移動ベクトルから自車速度および自車方位を算出する。
【０１０３】
続くステップＳＴ１０２〜ＳＴ１０８では、実施の形態３（実施の形態１）と同様の処理が行われる。
【０１０４】
ステップＳＴ１０９では、信頼性評価部１０６が、第１の修正擬似距離の観測値と予測値の差異、データ変換部１０１が算出したデルタレンジとレンジレートとの差異、および、コード測位した自車位置と自律航法から得た自車位置との差異が、それぞれの閾値を超えていないかどうかを確認することで、各ＧＮＳＳ衛星のマルチパスの影響を評価する。
【０１０５】
続くステップＳＴ１１０，ＳＴ１１１では、実施の形態３（実施の形態１）と同様の処理が行われる。
【０１０６】
ステップＳＴ２０１では、搬送波位相予測部１０９が、航法メッセージを入手済のＧＮＳＳ衛星について、コード測位修正部１０８が算出した時刻と、自律航法部１２０が算出した自車位置および自車速度を用いて、各ＧＮＳＳ衛星と自車のドップラー効果による各ＧＮＳＳ衛星のレンジレートを、上記の式（５）を用いて収束計算する。また、ＧＮＳＳ衛星および自車の双方の位置と速度から、上記の式（６）を用いて改めてレンジレートを算出する。
【０１０７】
続くステップＳＴ２０２，ＳＴ２０３では、実施の形態３と同様の処理が行われる。
【０１０８】
ステップＳＴ２０３の次のステップＳＴ３０５では、搬送波位相複合測位部１１３が、自車位置誤差（εｐｘ，εｐｙ，εｐｚ）、自車速度誤差（εｖｘ，εｖｙ，εｖｚ）、受信機時計バイアス誤差εｔｂｉａｓ）および受信機時計ドリフト誤差εｔｄｒｉｆｔを状態量とする８ステートのカルマンフィルタを用いて、自律航法で求めた自車位置（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）と自車速度（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）をＧＮＳＳ衛星の搬送波位相を用いて観測し、自律航法で求めた自車位置、自車速度および自車方位の誤差を求める。
【０１０９】
そして、ステップＳＴ１１２で収束計算のループ処理から抜けた場合、以下のステップＳＴ３０６〜ＳＴ３０８が行われる。
【０１１０】
ステップＳＴ３０６では、自律航法部１２０が、搬送波位相複合測位部１１３が算出した自車位置、自車速度および自車方位の各誤差を用いて、ステップＳＴ３０３で求めた自車位置、自車速度および自車方位を修正する。
【０１１１】
ステップＳＴ３０７では、速度センサＳＦ補正部１１６が、コード測位修正部１０８が算出した自車速度の値と、速度センサ１１４が一定周期で出力したパルス数とからＳＦ係数を算出し、距離計測部１１５に設定されているＳＦ係数を補正する。ＳＦ係数の算出方法の具体的例としては、例えば、本発明者の特許出願に係る日本国特許５６０６６５６号公報に開示された方法を用いることができる。
【０１１２】
ステップＳＴ３０８は、自車の走行中に行われる処理である。このステップＳＴ３０８では、角速度センサ補正部１１９が、任意時刻の自車方位を初期値として時々刻々のヨー角を積算した方位と、搬送波位相複合測位部１１３より修正された自車方位との差異から、角速度センサ１１７のバイアスを補正する。角速度センサ１１７のバイアス補正方法の具体例としては、本発明者の特許出願に係る日本国特許３３２１０９６号公報、日本国特許３７２７４８９号公報などに開示された方法を用いることができる。
【０１１３】
実施の形態４では、自律航法で求めた自車位置とＧＮＳＳ衛星の位置との２点間距離に基づいて、受信機時計バイアス誤差が算出され、自律航法で求めた自車位置、自車速度、自車方位の誤差がＧＮＳＳ受信機１０による観測値（擬似距離、搬送波位相、ドップラーシフト）に基づき修正される。そのため、トンネルなどの衛星電波遮断区間やマルチパス環境を含む道路でも安定した測位を継続することができる。また、衛星電波の受信再開後やオープンスカイになったときに、速やかに精密測位を行うことができる。
【０１１４】
＜実施の形態５＞
図２７は、実施の形態５に係るロケータ装置（測位装置）の主要構成を示すブロック図である。図２７のロケータ装置は、実施の形態４（図２５）の構成に対し、測位部１００に地図情報取得部１２１およびレーンマップマッチング部１２２を追加した構成となっている。その他の構成については、図２５と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１５】
地図情報取得部１２１は、ロケータ装置内または外部の地図データベース（不図示）から、少なくとも自車周辺の地図情報を取得する。地図情報取得部１２１が取得する地図は、各道路のレーン数のデータや、レーンごとの形状データ（ノード座標、リンク（レーンリンク）およびレーン幅）、車線ごとの交通規制データ（通行規制情報など）などを含む高精度な地図である。また、地図情報には、道路ごとの絶対位置精度および更新日の情報も含まれているものとする。
【０１１６】
レーンマップマッチング部１２２は、道路のレーン単位でのマップマッチング（レーンマップマッチング）を行う。すなわち、レーンマップマッチング部１２２は、地図情報取得部１２１が取得した高精度地図と、自律航法部１２０が算出した自車位置および自車方位とから、自車が走行中のレーン（走行レーン）を検出し、走行レーン上の自車位置および自車方位を同定する。
【０１１７】
実施の形態５において、自律航法部１２０は、実施の形態４における動作に加えて、レーンマップマッチング部１２２が自車位置と自車方位の各誤差を検出したときには、それらの誤差に基づいて自車位置と自車方位を修正する。また、角速度センサ補正部１１９は、実施の形態４における動作に加えて、レーンマップマッチング部１２２により角速度センサ１１７の出力バイアスの誤差（つまり零点の誤差）を算出したときは、その誤差に基づいて、角速度センサ１１７の出力バイアスを修正する。また、信頼性評価部１０６は、実施の形態４における動作に加えて、レーンマップマッチング部１２２が同定した走行レーン上の自車位置を用いて、衛星測位で求められた自車位置の絶対精度の信頼性（マルチパスの影響）を評価する。
【０１１８】
次に、実施の形態４に係るロケータ装置が行う測位処理について説明する。図２８は、当該測位処理を示すフローチャートである。この測位処理は、測位部１００が、予め定められた周期で実行する。図２８のフローは、図２６のフローに対し、ステップＳＴ１０８の後に下記のステップＳＴ４０１〜ＳＴ４０５を追加したものである。他のステップの処理は基本的に実施の形態４と同様であるため、ここでは実施の形態４とは異なる処理が行われるステップのみを説明する。
【０１１９】
ステップＳＴ４０１では、レーンマップマッチング部１２２が、パターンマッチング技術を用いて、図２９のように、自律航法で求めた自車位置の軌跡を、実際の自車の走行経路と重なるように補正する。その際、レーンマップマッチング部１２２は、自車の存在確率をレーン単位で計算して、自車の走行レーンを検出するとともに、走行レーン内の自車位置を求める。例えば、図３０に示すように、自車位置と各レーンの位置（例えばレーンの中央）との距離を算出し、自車位置との距離が近いレーンほど自車の存在確率を高く判断し、存在確率の最も高いレーンを走行レーンと判断する。また、通常は走行レーンが頻繁に変わることは少ないため、走行レーンの遷移の判断にはヒステリシスを持たせるとよい。走行レーンの判断処理の具体例としては、例えば、本発明者の特許出願に係る日本国特許３５５９１４２号公報や、特許３５６８７６８号公報等に開示されている技術を用いることができる。
【０１２０】
また、図３１のように、角速度センサ１１７の出力バイアス（零点）に、温度変化によるドリフト（温度ドリフト）が生じた場合、ヨー角計測部１１８が算出するヨー角にも温度ドリフトによる誤差が生じる。その場合、特に衛星電波を受信できないトンネル区間などでは、ヨー角の誤差に起因して自車方位の誤差が大きくなり、自車が走行レーンを走行していても、図３２のように、自車方位が走行レーンのレーンリンク方位からずれ、自律航法で求めた自車位置が走行レーンから外れることがある。ただし、ヨー角の温度ドリフトは、大きくても±０．１度／ｓ程度であるため、ヨー角の温度ドリフトによる自車位置のずれと実際のレーン変更による自車位置の変化とを区別することはできる。
【０１２１】
そこで、温度ドリフトが原因となって自律航法で求めた自車方位が走行レーンを外れると判断される場合、レーンマップマッチング部１２２は、自車方位と走行レーンのレーンリンク方位とを比較して、当該レーンリンクに対する、自律航法で求めた自車位置と自車方位の誤差を算出する。
【０１２２】
ステップＳＴ４０２では、自律航法部１２０が、自律航法で求められた自車位置および自車方位の誤差がレーンマップマッチング部１２２によって検出されたか否かを確認する。誤差が検出されていればステップＳＴ４０３へ進み、誤差が検出されていなければステップＳＴ４０４へ進む。
【０１２３】
ステップＳＴ４０３では、自律航法部１２０が、レーンマップマッチング部１２２が算出した自車位置および自車方位の誤差に基づいて、自律航法で求めた自車位置と自車方位を修正する。
【０１２４】
ステップＳＴ４０４では、角速度センサ１１７が、レーンマップマッチング部１２２により角速度センサ１１７の出力バイアス（ヨーレートバイアス）の誤差が検出されたか否かを確認する。誤差が検出されていればステップＳＴ４０５へ進み、誤差が算出されていなければ、今回の測位処理を終了する。
【０１２５】
ステップＳＴ４０５では、角速度センサ補正部１１９が、レーンマップマッチング部１２２が算出したヨーレートバイアスの誤差に基づいて、角速度センサ１１７の出力バイアスを修正する。ステップＳＴ４０３およびＳＴ４０５の処理により、図３３のように、自車方位が走行レーンのレーンリンクに沿うように補正される。
【０１２６】
先に述べたように、通常の走行レーン変更と角速度センサ１１７の出力バイアスの温度ドリフトとは、角速度の大きさが明らかに異なるため、絶対精度が５０ｃｍ程度の高精度地図を用いれば、少なくとも自律航法による位置情報を用いて自車の走行レーンを判断できる。そこで実施の形態５では、角速度センサ１１７の出力バイアスに温度ドリフトが生じても、自車が走行レーン内を走行している間は、自律航法で求めた自車位置が走行レーンから外れない範囲で更新されるように、自律航法で求めた自車位置および自車方位と、角速度センサ１１７の出力バイアスとを修正している。それにより、図３３で示したように、自車方位が走行レーンのレーンリンクに沿うように補正され、自律航法で求めた自車位置の精度をより高めることができる。その結果、トンネルなどの衛星電波遮断区間内において、自車の走行レーンを正しく検出できる走行距離を大きく伸ばすことができる。また、衛星電波遮断区外においても、衛星測位の精度が低下した場合などに、自車の走行レーンを正しく検出できる走行距離を大きく伸ばすことができる。
【０１２７】
なお、上の説明では、自車が同じ走行レーンを走行している状態で、自律航法で求めた自車位置および自車方位の修正、および角速度センサ１１７の出力バイアスの修正が行われる場合について説明した。しかし、自車がレーン変更を行っていると判断される場合にも、それらの修正は行われる。例えば図３４に示すように、自車がレーン変更していると判断されたときは、レーン変更前の走行レーンとレーン変更後の走行レーンの両方を基準にして上記の各修正を行う。すなわち、自律航法で求めた自車位置が、レーン変更前の走行レーンとレーン変更後の走行レーンのいずれかに収まる位置に更新されるように、上記の各修正を行う。また、自車がレーン変更したかどうか明確に判断できない場合に、自律航法で求めた自車位置が、走行レーンおよびその隣のレーンに収まる位置に更新されるようにしてもよい。
【０１２８】
また、上の説明は、地図情報取得部１２１が取得する地図情報における道路の絶対精度が十分に高いことを前提としているが、例えば、地図情報に道路の絶対精度が低い地域の情報も含まれていることも考えられる。地図情報の絶対精度の低い地域を自車が走行している状況では、オープンスカイでマルチパスがなく、ＧＮＳＳ衛星の配置状態が良好であり、また各種の誤差を良好に修正したとしても、図３５のように、自律航法で求めた自車位置（走行レーン）が衛星測位で求めた自車位置から定常的に（常に一定して）にずれることがある。そこで、自車が地図精度の低い地域を走行するときに、レーンマップマッチング部１２２が、自律航法で求めた自車位置と衛星測位で求めた自車位置との間の定常的な差異（位置ずれ）を学習するようにしてもよい。すなわち、自車が地図精度の低い地域を走行する際、レーンマップマッチング部１２２が、自律航法で求めた自車位置と衛星測位で求めた自車位置との位置ずれを一定時間継続して観察し、定常的な位置ずれが発生する場合は、その位置のずれは地図情報の誤差に起因するものと判断し、定常的な位置ずれを加味した上で、レーンマップマッチングを行う。これにより、精度の低い道路区間があっても、柔軟なレーンマップマッチングを行うことができる。
【０１２９】
また、搬送波位相測位部１１２に定常的な位置ずれを学習させる上記の方法を行えば、例えば、地図情報取得部１２１が取得した地図が最新の情報に更新されておらず、図３６に示すように、地図上のレーンと実際のレーン（例えば道路整備等によって増設されたレーン）とが整合しない場合にも対処できる。すなわち、自車が地図情報の古い（一定期間以上更新されていない）地域を走行する際、レーンマップマッチング部１２２が、自律航法で求めた自車位置と衛星測位で求めた自車位置との位置ずれを一定時間継続して観察し、定常的な位置ずれが発生する場合は、その位置のずれは地図情報の誤りに起因するものと判断し、定常的な位置ずれを加味した上で、レーンマップマッチングを行う。これにより、地図情報に古い情報が含まれていても、柔軟なレーンマップマッチングを行うことができる。
【０１３０】
また、測位使用衛星のうちから任意のＧＮＳＳ衛星（特に、建造物で遮られやすい低仰角のＧＮＳＳ衛星がよい）を外して、測位使用衛星の組み合わせごとの自車位置のずれ量を予め確認しておき（図３７の（ａ））、その後、実際に一部のＧＮＳＳ衛星が建造物等で使用できなくなったときに、確認済の測位使用衛星の組み合わせが残っている場合は（図３７の（ｂ））、予め確認しておいたずれ量を加味して、搬送波位相複合測位部１１３が、衛星測位で求めた自車位置の誤差を計算してもよい。測位使用衛星が変わると、図３８のように、測位される自車位置にずれが生じるが、そのずれ量が既知であれば、自車位置を正しく判断できる。さらには、特に、オープンスカイであるにも関わらずＧＮＳＳ衛星の配置によって衛星測位で求められる自車位置にずれが生じる場合に、搬送波位相複合測位部１１３が、複合測位の方式を密結合から疎結合に切り替えることで、衛星測位で求めた自車位置にずれの影響を小さくし、自車位置の推定精度の低下を抑制できる。
【０１３１】
また、図３９に示すように、日本南方の低緯度地域に自車がいる場合には、太陽活動などにより、電離層が不安定になり（プラズマ密度が局所的に減少する現象をプラズマバブルと呼ぶ）、ＳＢＡＳによる測位補強信号の電離層伝搬遅延の精度が低下することがある。複数のＧＮＳＳ衛星について、擬似距離の変化量とレンジレートとの差異が長い周期で予め定められた値以上ずれることを検出した場合には、電離層状態が不安定と判断できる。そこで、電離層状態が不安定と判断される場合、擬似距離修正部１０３が、オープンスカイの下で各ＧＮＳＳ衛星の擬似距離に含まれる未知の誤差のうち、ＧＮＳＳ受信機１０の受信チャネルに共通（ＧＮＳＳ衛星に共通）の受信機時計誤差を除く、衛星固有の未知誤差を、擬似距離変化量とレンジレートの差異と整合する部分を電離層伝搬遅延誤差の残差として、ＧＮＳＳ衛星ごとに検出するとよい。これにより、ＧＮＳＳ衛星に共通の受信機時計誤差と、ＧＮＳＳ衛星ごとに異なる電離層伝搬遅延誤差とを区別して、第１の修正擬似距離を算出することができ、自車位置と受信機時計の精度を安定して高精度に求めることができる。
【０１３２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【０１３３】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１３４】
１０  ＧＮＳＳ受信機、１００  測位部、１０１  データ変換部、１０２  ＧＮＳＳ衛星挙動推定部、１０３  擬似距離修正部、１０４  コード測位部、１０５  擬似距離予測部、１０６  信頼性評価部、１０７  受信機時計バイアス誤差修正部、１０８  コード測位修正部、１０９  搬送波位相予測部、１１０  受信機時計ドリフト誤差検出部、１１１  搬送波位相算出部、１１２  搬送波位相測位部、１１３  搬送波位相複合測位部、１１４  速度センサ、１１５  距離計測部、１１６  速度センサＳＦ補正部、１１７  角速度センサ、１１８  ヨー角計測部、１１９  角速度センサ補正部、１２０  自律航法部、１２１  地図情報取得部、１２２  レーンマップマッチング部。
【図１】
2017154779.tif 000011
【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】
2017154779.tif 000026
【図１７】
2017154779.tif 000027
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【国際調査報告】
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