(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の人工衛星から電波を受信する受信手段と、
該受信手段が受信する電波に重畳されたタイミング情報に基づき、前記人工衛星のそれぞれとの擬似距離を検出する擬似距離検出手段と、
該擬似距離検出手段にて検出された擬似距離に基づき、予め設定された演算タイミング毎に測位位置を繰り返し求める測位演算手段と、
前記受信手段が受信する電波の周波数変位に基づき、当該装置と前記人工衛星のそれぞれとの相対速度を検出する相対速度検出手段と、
該相対速度検出手段にて検出された相対速度に基づき、前記演算タイミング毎に当該装置の移動速度及び移動方向を示す速度ベクトルを繰り返し求める速度ベクトル演算手段と、
該速度ベクトル演算手段にて求められた速度ベクトル、及び予め設定された当該装置の現在位置に基づいて、次回の演算タイミングでの当該装置の推定位置を求める位置推定手段と、
前記測位演算手段にて求められた測位位置と、前回の演算タイミング時に前記位置推定手段にて求められた推定位置との加重平均値により、前記現在位置を更新する現在位置更新手段と、
を備えた位置検出装置において、
当該位置検出装置の停止状態を判定する停止判定手段と、
前記停止判定手段により停止状態と判定された場合に、前記位置推定手段による前記推定位置の更新を禁止する禁止手段と、
前記停止状態中に、前記測位位置と前記現在位置とが予め設定された上限距離以上離れている状態が、予め設定された上限時間以上継続した場合、前記測位位置に基づいて前記推定位置を初期化する推定位置初期化手段と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の位置検出装置において、
前記停止判定手段は、前記速度ベクトル演算手段にて求められる速度ベクトルの大きさが予め設定された判定しきい値より小さい場合に、停止状態と判定することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の位置検出装置において、
前記推定位置初期化手段は、前記停止状態中に求められた複数の測位位置を平均化して得られる位置により、前記推定位置を初期化することを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３いずれか記載の位置検出装置において、
前記受信手段が受信する電波に重畳された精度情報に基づいて、前記停止判定手段が用いる判定しきい値を可変設定する判定しきい値設定手段を設けたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項５】
請求項４記載の位置検出装置において、
前記判定しきい値設定手段は、前記精度情報を所定の演算式に適用して判定しきい値を算出し、該算出値が予め設定された上限値より大きい場合には、前記判定しきい値を前記上限値に制限することを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星から電波を受信して、その受信地点の位置を検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の装置として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）  用に設けられた複数の人工衛星（以下、ＧＰＳ衛星という）を利用して、３或いは４個のＧＰＳ衛星から同時に電波を受信し、電波に重畳されたＣ／Ａコードを用いて各ＧＰＳ衛星との擬似距離を求め、この擬似距離に基づき測位計算を行って現在位置を求めるＧＰＳ受信装置が知られている。
【０００３】
なお、擬似距離は、ＧＰＳ衛星から決められたタイミングで送信されるＣ／ＡコードがＧＰＳ受信装置に到達するまでに要する時間を、ＧＰＳの基準時間に従って動作する時計にて測定し、この測定時間に電波の伝搬速度を乗じることで簡単に求めることができる。
【０００４】
ところで、ＧＰＳでは、検出精度をコントロールするために、精度劣化（ＳＡ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）が導入されており、意図的に、搬送波の周波数等がある範囲内でゆらぐようにされているため、このゆらぎに応じて各種測定誤差が生じ、ひいては測位計算によって求めた測位位置がばらついてしまう。
【０００５】
このような測位位置のばらつきを減少させる方法の一つとして、最新の測位位置を過去の測位位置により平均化（例えば、前回の測位位置と今回の測位位置により平均化）することが考えられるが、この方法を適用すると、平均化により求められた測位位置が実際の位置より時間的に遅れたものとなってしまうという問題があった。
【０００６】
これに対して、例えば、特開平８−６８６５１号公報には、従来通りＣ／Ａコードに基づいて算出される擬似距離から測位位置を求めるだけでなく、ＧＰＳ衛星との相対速度に応じて搬送波に生じるドップラシフトを利用して、ＧＰＳ受信装置（又は該装置を搭載した移動体）の移動速度及び移動方向を示す速度ベクトルを求め、この速度ベクトルを用いることにより、時間遅れを生じることなく、ＧＰＳによる測位位置のバラツキを抑える装置が開示されている。
【０００７】
この装置では、既に算出されている現在位置と速度ベクトルとに基づいて次回の測定タイミングでの推定位置を求め、次回の測定タイミングではこの推定位置と実測された測位位置との加重平均値を現在位置として算出するようにされている。
【０００８】
つまり、過去（前回）の測位位置を、そのまま用いるのではなく、推定位置を算出するために用い、この推定位置と実測された測位位置との間で平均化を行っているため、従来装置のような時間遅れを生じることがなく、また、ＧＰＳ受信機内では搬送波の方が、ビットレートが１ＭｂｐｓのＣ／Ａコードより分解能が高いため、搬送波を用いて求めた速度ベクトルを組み合わせて現在位置を求めた場合、Ｃ／Ａコードを用いて求めた擬似距離だけで現在位置を求めるよりも、バラツキを抑えることができ、測定精度が向上するのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のＳＡによる搬送波周波数のゆらぎは、ドップラシフトによる周波数変位と区別できないため、速度ベクトルには、このゆらぎの大きさに応じた誤差成分が重畳されてしまう。
【００１０】
そして、高速移動時には、その移動により生じる速度ベクトル成分が十分に大きいため、誤差成分の影響は小さいが、停止時や低速走行時には、移動により生じる速度ベクトル成分が小さくなり、誤差成分が相対的に大きくなるため、その影響が大きくなる。
【００１１】
その結果、上述のＧＰＳ受信機を、車両用ナビゲーション装置に適用している場合には、実際には停車しているにも関わらず、速度ベクトルが検出されてしまうため、地図上で現在位置が常時変化し、表示が見難いという問題があった。
また、例えば、交差点にて一旦停車してから再度動き始める場合、誤差成分によって停車中の現在位置がばらつくと、停車した位置とは異なった位置から動き始めることになるため、図５に示すように、クランクした道路を走行しているような表示となる。その結果、ＧＰＳ受信機にて求めた現在位置と、地図上の道路とのマッチングを行っていると、場合によっては、間違った道路上に現在位置が表示されてしまうという問題があった。
【００１２】
更に、特に市街地の走行時には、建物等に反射した電波を受信してしまうマルチパスが生じる。このマルチパスが生じた場合、検出される擬似距離が長くなるため、正しい測位が行われなくなる。但し、走行中であれば、周囲の状況が短時間の間に変化するため、マルチパス状態の継続時間も短く、その影響はほとんどないが、信号で一時停止したり、渋滞等により低速走行している場合には、マルチパス状態が継続するため、その影響は大きく、ナビゲーション装置の地図上に表示される現在位置が大きく誤ったものとなってしまうという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点を解決するために、人工衛星を利用した位置検出装置において、停止中に検出される位置の精度を向上させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の位置検出装置では、受信手段が、複数の人工衛星から電波を受信し、その受信電波に重畳されたタイミング情報に基づいて、擬似距離検出手段が、人工衛星のそれぞれとの擬似距離を検出し、更に測位演算手段が、検出された擬似距離に基づき、予め設定された演算タイミング毎に測位位置を繰り返し求める。
【００１５】
これと共に、相対速度検出手段が、受信手段が受信する電波の周波数変位に基づいて、当該装置と人工衛星のそれぞれとの相対速度を検出し、速度ベクトル演算手段が、検出された相対速度に基づいて、演算タイミング毎に当該装置の移動速度及び移動方向を示す速度ベクトルを繰り返し求める。即ち、電波の周波数は、当該装置と人工衛星との相対速度に応じてドップラシフトするため、このドップラシフトによって生じた周波数変位に基づいて、相対速度を求めることができるのである。
【００１６】
そして、位置推定手段が、速度ベクトル演算手段にて求められた速度ベクトル、及び予め設定された当該装置の現在位置に基づいて、次回の演算タイミングでの当該装置の推定位置を求め、現在位置更新手段が、測位演算手段にて求められた測位位置と、前回の演算タイミング時に位置推定手段にて求められた推定位置との加重平均値により、現在位置を更新する。
【００１７】
但し、停止判定手段にて停止状態と判定された場合、禁止手段が、位置推定手段による推定位置の更新を禁止して、今回の演算タイミングにて使用された推定位置を、そのまま次回の演算タイミングでの推定位置として設定する。
このように構成された本発明の位置検出装置によれば、タイミング情報を用いて求めた測位位置と、速度ベクトルを用いて求めた推定位置とに基づいて現在位置を求めているので、過去の測位位置を用いてばらつきを抑える従来装置のような時間遅れを生じさせることなく現在位置の精度を向上させることができる。
【００１８】
これに加えて、本発明の位置検出装置によれば、当該装置（或いは当該装置を搭載する移動体）の移動速度に基づいて停止状態を判定しており、停止状態にある時には、速度ベクトルによる推定位置の更新を行わないため、停止時や低速走行時に相対的に大きくなる速度ベクトルの誤差成分によって、現在位置がばらついてしまうことを確実に抑えることができる。
【００１９】
なお、速度ベクトル演算手段は、前回の演算タイミングで求めた速度ベクトルと今回の演算タイミングで求めた速度ベクトルとを平均化処理したものを、位置推定手段に供給する速度ベクトルとしてもよい。
この場合、速度ベクトルを平均化処理した場合、速度ベクトルの加速度が考慮された値となるため、より正確に推定位置を求めるとができ、ひいては、より高精度に現在位置を求めることができる。
【００２０】
なお、停止判定手段にて停止状態を判定する場合、具体的には、例えば請求項２記載のように、速度ベクトル演算手段にて求められる速度ベクトルの大きさを、予め設定された判定しきい値と比較することにより判定することができる。この場合、速度ベクトルの大きさが判定しきい値より小さければ、停止状態と判定すればよい。
【００２１】
ところで、渋滞等により速度ベクトルの大きさが判定しきい値以下となるような低速走行を行っている場合、実際には移動しているにも関わらず、推定位置の更新が行われないため、推定位置が実際の位置から大きく異なったものとなり、その結果、推定位置と測位位置とに基づいて算出される現在位置の精度が低下してしまう可能性がある。
【００２２】
そこで、請求項１記載の位置検出装置では、停止状態中に、測位位置と現在位置とが予め設定された上限距離以上離れている状態が、予め設定された上限時間以上継続した場合、推定位置初期化手段が、測位位置に基づいて推定位置を初期化する。
【００２３】
つまり、当該装置（当該装置を搭載した移動体）が判定しきい値以下の低速で移動していれば、測位位置と現在位置とが上限距離以上離れている状態が一旦検出されると、判定しきい値以上での移動が開始されない限り、この状態が継続する。このため、上限時間以上継続した場合には、当該装置は、実際には低速移動しているものとして、測位位置に基づいた推定位置の初期化を行うことにより、低速移動を停止状態とみなしたことにより生じた誤差を解消しているのである。
【００２４】
また、停止時に、マルチパスが生じた場合、同様に推定位置と測位位置とが大きく異なったものとなるが、ある程度時間が経過すると、衛星の移動により受信状態が変化して、マルチパスが解消されることが多い。このため、マルチパスが解消される可能性が高くなるような十分な長さに上限時間を設定しておけば、このマルチパスの影響が現在位置に蓄積されることがなく、移動を再開した時には、マルチパスの影響が排除された精度のよい現在位置を得ることができる。
【００２５】
但し、衛星からの電波を正常に受信している場合でも、個々に求められる測位位置は誤差が比較的大きいため、請求項３記載のように、推定位置初期化手段が推定位置の初期化を行う場合には、停止状態中に求められた複数の測位位置を平均化して得られる位置を用いることが望ましい。
【００２６】
なお、平均化とは、一定期間内の測位位置を単純平均してもよいし、時系列で重み付け平均してもよいし、その時々の測位精度に応じて重み付け平均してもよい。
ところで、測位位置の精度は、測位に使用する人工衛星の組合せや、人工衛星自体が持つ精度のばらつきによって様々に変化し、これに応じて速度ベクトルの誤差がばらつく範囲も様々に変化する。また、当該装置が停止状態にあるか否かを判定する判定しきい値は、速度ベクトルの誤差のばらつきより小さく設定しても、有効な判定を行うことはできない。
【００２７】
そこで、請求項４記載のように、判定しきい値設定手段を設け、受信手段が受信する電波に重畳された精度情報に基づいて、停止判定手段が用いる判定しきい値を可変設定することが望ましい。これにより、測位に使用する人工衛星の組合せや配置により、刻々と変化する誤差に応じて、常に最適な判定しきい値を設定できるため、システムの性能を最大限に引き出すことができる。
【００２８】
但し、判定しきい値を可変設定した場合、この値が過大になると、移動を開始しているにも関わらず、ある程度大きな速度にならなければ、速度ベクトルを用いた推定位置の更新が行われないため、推定位置の更新が開始されると、現在位置が急激に変化し、これに基づいてナビゲーション装置などの地図上に現在位置の表示を行った場合には、現在位置の表示が不自然な動きをすることになる。
【００２９】
そこで、請求項５記載のように、判定しきい値設定手段は、制度情報を所定の演算式に適用して判定しきい値を算出する場合、算出値が予め設定された上限値より大きければ、判定しきい値を上限値に制限することが望ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本実施例のＧＰＳ受信機２を用いて構成された車両用ナビゲーション装置の全体構成を表すブロック図である。
【００３１】
図１に示すように、車両用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して車両の現在位置を示す現在位置データＰを出力するＧＰＳ受信機２と、道路地図の地図データを記憶する地図データ記憶媒体４と、この地図データ記憶媒体４からの地図データおよびＧＰＳ受信機２からの現在位置データＰに基づいて、車両の現在位置を中心にした車両の走行領域の道路地図を表示部６に表示させるナビ演算部８とを備えている。
【００３２】
ここで、本実施例のＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受波するアンテナ１０と、アンテナ１０からの受信信号に基づき、衛星信号の捕捉／追跡の他、搬送波の抽出，Ｃ／Ａコードの復調，Ｃ／Ａコードにてスペクトル拡散されたデータの復号，搬送波の周波数変位量の抽出，Ｃ／Ａコードの伝達時間の測定等を行う受信回路部１２と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成されたマイクロコンピュータからなる演算部１４とを備えている。
【００３３】
また、図１には、演算部１４の機能ブロックが示されており、図示されているように、演算部１４は、受信回路部１２にて復号されたデータから精度情報を抽出し、この精度情報に基づいて判定しきい値としての速度誤差見積値Ｖｔｈを算出する速度誤差推定部２０と、受信回路部１２にて各ＧＰＳ衛星毎に測定されたＣ／Ａコードの伝達時間に基づき、当該ナビゲーション装置を搭載した車両と各ＧＰＳ衛星との擬似距離を求め、この擬似距離に基づいての車両の測位位置を表す測位位置データＰｇを算出する測位演算部２２と、受信回路部１２にて抽出された搬送波の周波数変位量に基づき、測位演算に用いる各ＧＰＳ衛星と車両との相対速度を求め、この相対速度に基いて車両の移動速度及び移動方向を表す速度ベクトルＶｇを求める速度ベクトル演算部２４と、測位演算部２２及び速度ベクトル演算部２４にて求められた測位位置データＰｇ及び速度ベクトルＶｇに基づき、現在位置データＰを算出するフィルタリング部２６とからなる。
【００３４】
このうち、速度誤差推定部２０では、復号データから抽出する精度情報として詳細軌道情報（エフェメリス）に含まれるＵＲＡ（Ｕｓｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ａｃｃｕｒａｃｙ）  を用いると共に、測位演算に用いるＧＰＳ衛星の配置によって決まる精度劣化係数（ＤＯＰ：Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）  を用いて、次の（１）式に従って速度誤差見積値Ｖｔｈ［ｍ／ｓ］を算出する。
【００３５】
Ｖｔｈ＝ｋ×ＰＭｕｒａ  ×ＰＭｈｄｏｐ                            （１）
なお、ＰＭｕｒａ  は、ＵＲＡに基づいて設定されるパラメータであり、［表１］に示すように、ＵＲＡに対応した値域の平均値、例えば、ＵＲＡ＝７であればＰＭｕｒａ  ＝３６が用いられる。また、ＰＭｈｄｏｐは、ＤＯＰから求められる水平方向の精度劣化係数（ＨＤＯＰ）であり、更にｋは、ＧＰＳ受信機２の内部雑音によって発生するドップラーシフトの測定誤差を速度換算したものである。
【００３６】
【表１】
0003601354.tif 000002
【００３７】
但し、速度誤差推定部２０は、（１）式にて算出される速度誤差見積値Ｖｔｈが、上限値（本実施例では１［ｍ／ｓ］）より大きい場合には、速度誤差見積値Ｖｔｈを、この上限値に制限（即ち、０＜Ｖｔｈ≦１となる）し、また、測位演算に用いるＧＰＳ衛星の組合せや配置が変化する毎に、速度誤差見積値Ｖｔｈを繰り返し算出するように構成されている。
【００３８】
また、測位演算部２２及び速度ベクトル演算部２４は、受信回路部１２にて同じタイミングで受信された信号に基づき、測位位置データＰｇ及び速度ベクトルＶｇを、同じタイミングで繰り返し算出するように構成されている。
次に、測位演算部２２では、少なくとも３つ（好ましくは４つ以上）のＧＰＳ衛星との擬似距離を同時に検出し、この擬似距離を公知の測位演算に適用することにより、測位位置データＰｇを算出する。
【００３９】
また、速度ベクトル演算部２４では、（２）式を用いて求められる北方向速度Ｖｎ，及び東方向速度Ｖｅに基づき、これらを合成することで速度ベクトルＶｇを算出する。
【００４０】
【数１】
0003601354.tif 000003
【００４１】
但し、Ｖｕは上方向速度、ＶＬＦは受信機の基準発振器のオフセットの速度換算値、ｎｉ，ｅｉ，ｕｉはＧＰＳ衛星ｉに向かう単位ベクトルの北，東，上方向余弦、Ｖｄｕｉ  は衛星ｉからの電波（搬送波）のドップラーシフトの予測値（計算値）と受信回路部１２にて検出された搬送波の周波数変位の実測値との差を示している。なお、この速度ベクトル演算部２４における速度ベクトル演算は、測位演算部２２における測位演算と同様に公知のものである。
【００４２】
ここで、速度誤差推定部２０からの速度誤差見積値Ｖｔｈ，測位演算部２２からの測位位置データＰｇ，速度ベクトル演算部２４からの速度ベクトルＶｇに基づいて、演算部１４が行うフィルタリング処理を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４３】
本処理は車両の運転開始後、周期的（本実施例では１［ｓ］周期）に繰り返し起動される。本処理が起動されると、まずＳ１１０では、速度誤差推定部２０，測位演算部２２，速度ベクトル演算部２４から、速度誤差見積値Ｖｔｈ，測位位置データＰｇ，速度ベクトルＶｇを入力し、続くＳ１２０では、本処理の今回の起動が、車両の運転開始後、最初の起動であるか否かを判断する。
【００４４】
そして、最初の起動であると判定された場合には、Ｓ１３０に移行して、Ｓ１１０にて読み込んだ測位位置データＰｇにより現在位置データＰ，及び推定位置データＰｅを初期化し、続くＳ１４０では、演算タイミングを表すパラメータｉを零に初期化（ｉ←０）して、Ｓ１７０に移行する。
【００４５】
以後、本処理の最初の起動を０回目として、本処理のｉ回目の起動時（以下、ｉ回目の演算タイミングという）にＳ１１０にて読み込まれるデータをＰｇ（ｉ），Ｖｇ（ｉ）、及び同じｉ回目の演算タイミングにて算出される現在位置データをＰ（ｉ）、更にＰ（ｉ）の算出に用いる推定位置データをＰｅ（ｉ）にて表すものとする。
【００４６】
一方、先のＳ１２０にて、本処理の今回の起動が最初の起動ではないと判定された場合にはＳ１５０に移行し、ビル等による電波遮断によって捕捉中のＧＰＳ衛星数が２以下となることにより、測位演算部２２及び速度ベクトル演算部２４による演算処理が中断されているか否かを判断する。
【００４７】
そして、測位演算が中断されることなく行われていれば、Ｓ１６０に移行して、次の（３）式に従って現在位置データＰ（ｉ）の算出を行う。即ち、先のＳ１２０にて読み込んだ測位位置データＰｇ（ｉ）と、前回の演算タイミングで後述のＳ１９０，Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２６０のいずれかにて算出された推定位置データＰｅ（ｉ）との加重平均値を求めた後、Ｓ１７０に移行する。
【００４８】
【数２】
0003601354.tif 000004
【００４９】
但し、ｍ＞０，ｎ＞０であり、例えば、ｍ＝９，ｎ＝１に設定する。なお、ｍの値をｎより大きくするほど、算出される現在位置データＰ（ｉ）のばらつきは小さくなる。
この加重平均値を求める処理は、測位位置データＰｇに対する速度ベクトルＶｇによるフィルタリングにて、現在位置データＰの軌跡が速度ベクトルＶｇにて規定される所定の範囲に入るように現在位置データＰを更新していくものであると考えることができる。
【００５０】
そして、Ｓ１７０では、Ｓ１３０又はＳ１６０にて設定，算出された現在位置データＰ（ｉ）を、ナビ演算部８に出力する。この時、ナビ演算部８では、ＧＰＳ受信機２からの現在位置データＰ（ｉ）に基づき、車両の現在位置および現在位置付近の道路地図を表示部６に表示させる。
【００５１】
続くＳ１８０では、Ｓ１１０にて読み込んだ速度誤差見積値Ｖｔｈを判定しきい値として、同じくＳ１１０にて読み込んだ速度ベクトルの大きさ｜Ｖｇ（ｉ）｜、即ち車両の移動速度が、速度誤差見積値Ｖｔｈより小さいか否かを判断する。
そして、速度ベクトルの大きさ｜Ｖｇ（ｉ）｜が速度誤差見積値Ｖｔｈ以上であると判定された場合には、車両は移動中であるものとしてＳ１９０に移行し、移動中の車両の速度・方向は短時間では急激に変化することはないことから、（４）式に示すように、現在位置データＰ（ｉ）と速度ベクトルＶｇ（ｉ）とを加算することにより、次回の演算タイミングでの推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を求める。
【００５２】
Ｐｅ（ｉ＋１）＝Ｐ（ｉ）＋Ｖｇ（ｉ）                      （４）
一方、先のＳ１８０にて、速度ベクトルの大きさ｜Ｖｇ（ｉ）｜が速度誤差見積値Ｖｔｈより小さいと判定された場合には、車両は停止中であるものとしてＳ２００に移行し、今度は、測位位置と現在位置との距離｜Ｐｇ（ｉ）−Ｐ（ｉ）｜が、予め設定された上限距離Ｐｔｈより大きいか否かを判断し、肯定判定された場合、即ち、測位位置と現在位置との距離が許容範囲（上限距離Ｐｔｈ）を越えている場合にはＳ２１０に移行する。
【００５３】
Ｓ２１０では、予め設定された上限時間Ｔｔｈを計時するタイマが起動済みであるか否かを判断し、未だ起動していなければＳ２２０に移行して、タイマを起動後、Ｓ２５０に移行する。但し、タイマは、Ｓ１５０にて肯定判定された場合、及びＳ１８０にて否定判定された場合には、動作が停止され計時値もリセットされる。
【００５４】
一方、Ｓ２１０にてタイマが起動済みであると判定された場合には、Ｓ２３０に移行して、今度はタイマがタイムアウトしているか否かを判断し、タイムアウトしていればＳ２４０に移行して、（５）式に示すように、Ｓ１１０にて読み込んだ測位位置データＰｇ（ｉ）を、次回の推定位置データＰｅ（ｉ＋１）として設定する。
【００５５】
Ｐｅ（ｉ＋１）＝Ｐｇ（ｉ）                                （５）
また、先のＳ２００にて、測位位置と現在位置との距離｜Ｐｇ（ｉ）−Ｐ（ｉ）｜が上限距離Ｐｔｈ以下（即ち許容範囲内）である場合、又は、上限距離Ｐｔｈより大きくてもタイムアウトしていない場合には、Ｓ２５０に移行して、（６）式に示すように、今回の演算タイミングでの推定位置データＰｅ（ｉ）を、次回の演算タイミングでの推定位置データＰｅ（ｉ＋１）として設定する。
【００５６】
Ｐｅ（ｉ＋１）＝Ｐｅ（ｉ）                                （６）
また、先のＳ１５０にて、測位中断中であると判定された場合には、Ｓ２６０に移行して、（７）式に示すように、測位が中断される直前に最後に読み込まれた速度ベクトルＶｇ（ｉ０）を、現在位置データＰ（ｉ）に加算することにより、推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を算出する。
【００５７】
Ｐｅ（ｉ＋１）＝Ｐ（ｉ）＋Ｖｇ（ｉＯ）                    （７）
ここで、ｉ０  は、最後に測位した時刻を示すパラメータを示す。つまり、測位中断中に車両の速度・方位が急激に変化しなければ、このような速度ベクトルＶ（ｉ０）に基づいて、次回以降の演算タイミングでの推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を、ある程度正確に求めることができ、測位が再開された時には、その推定位置データＰｅによって現在位置をある程度正確に補正することができるのである。
【００５８】
そして、Ｓ１９０，Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２６０のいずれかにて次回の推定位置データＰｅ（ｉ＋１）が算出されると、Ｓ２７０に移行して、パラメータｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋１）して本処理を終了する。
即ち、本処理においては、各演算タイミング毎に、読み込んだ（Ｓ１１０）測位位置データＰｇ（ｉ）と、前回の演算タイミングにて求めた推定位置データＰｅ（ｉ）とにより、現在位置データＰ（ｉ）を求めている（Ｓ１６０）。
【００５９】
また、本処理においては、次回の演算タイミングで用いる推定位置データＰｅ（ｉ＋１）の算出を、場合に応じて次のように行っている。
即ち、車両が移動中（Ｓ１８０−ＮＯ）の場合は、車両の速度・方向が急激に変化することはないものとして、現在位置データＰ（ｉ）と速度ベクトルＶｇ（ｉ）とを加算することにより推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を求め（Ｓ１９０）、一方、車両が停止中（Ｓ１８０−ＹＥＳ）の場合は、基本的には、推定位置データの更新を行わず、今回の推定位置データＰｅ（ｉ）をそのまま次回の推定位置データＰｅ（ｉ＋１）として設定（Ｓ２５０）している。
【００６０】
但し、本処理では、車両が停止しているか否かの判断を、速度ベクトルの大きさ｜Ｖｇ（ｉ）｜が速度誤差見積値Ｖｔｈより小さいか否かにより行っているため、車両が停止中であると判断しても、実際には、速度誤差見積値Ｖｔｈより小さい速度で低速移動している場合が考えられる。
【００６１】
この場合、推定位置データＰｅの更新が行われないことから、推定位置データＰｅ（ｉ）に基づいて算出される現在位置データＰ（ｉ）と、測位演算部２２にて算出される測位位置データＰｇ（ｉ）との間の誤差は、時間の経過に従って増大する。
【００６２】
そのため、この誤差、即ち、現在位置と測位位置との距離｜Ｐｇ（ｉ）−Ｐ（ｉ）｜が、許容範囲（上限距離Ｐｔｈ）を越えた場合（Ｓ２００−ＹＥＳ）には、推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を測位位置データＰｇ（ｉ）により再初期化（Ｓ２４０）して、両データ間の誤差が小さくなるようにしている。
【００６３】
なお、現在位置と測位位置との距離｜Ｐｇ（ｉ）−Ｐ（ｉ）｜が許容範囲を越えるような状況は、車両の低速移動時に限らず、マルチパスが生じた場合にも発生する。但し、マルチパスは、ＧＰＳ衛星の移動により、一定時間が経過すると解消される可能性が高い。このため、上記状況が上限時間Ｔｔｈ以上継続した場合（Ｓ２１０−ＹＥＳ，Ｓ２３０−ＹＥＳ）にのみ、マルチパスの影響ではないものとして、上記再初期化（Ｓ２４０）を行うことにより、推定位置データＰｅ，ひいては現在位置データＰから、マルチパスの影響が排除されるようにしている。
【００６４】
ここで、図３は、フィルタリング処理により求められる現在位置データＰ（ｉ）および推定位置データＰｅ（ｉ）が変化する様子を表す説明図である。
なお、図３（ａ）〜（ｃ）のいずれも、演算タイミングｉ＝２までは、車両が速度誤差見積値Ｖｔｈ以上の速度で走行している場合を示している。
【００６５】
この時、測位位置データＰｇ（ｉ）と、よりバラツキの小さい速度ベクトルＶｇ（ｉ−１）に基づく推定位置データＰｅ（ｉ）との加重平均により算出される現在位置データＰ（ｉ）は、測位位置データＰｇ（ｉ）そのものよりもばらつきが小さくなる。
【００６６】
そして、図３（ａ）において、演算タイミングｉ＝３以降は、車両が実際に停止している場合を示しており、この場合、推定位置データＰｅ（ｉ）が固定され、速度ベクトルＶｇ（ｉ）に含まれる誤差の影響を全く受けないため、現在位置データＰ（ｉ）のばらつきが、より一層低減されることになる。
【００６７】
また、図３（ｂ）において、演算タイミングｉ＝３以降は、車両が速度誤差見積値Ｖｔｈより小さい速度で低速走行している場合を示している。ここでは、演算タイミングｉ＝４の時に、現在位置と測位位置との距離｜Ｐｇ（４）−Ｐ（４）｜が上限距離Ｐｔｈより大きくなり、その後、上限時間Ｔｔｈを経過した演算タイミングｉ＝Ｘ−１の時に、推定位置データＰｅの再初期化が行われている。
【００６８】
このように、低速走行を停止状態と判定してしまうと、測位位置データＰｇ（ｉ）と、推定位置データＰｅ（ｉ）との誤差が大きくなるが、再初期化を行うことで、現在位置に蓄積されるこの誤差が解消されることがわかる。
更に、図３（ｃ）において、演算タイミングｉ＝３以降は、車両は実際に停止しているがマルチパスが発生し、その後、演算タイミングｉ＝６にて、マルチパスが解消した場合を示している。つまり、速度ベクトルＶｇが速度誤差見積値Ｖｔｈより小さければ、推定位置データＰｅの更新が行われないため、マルチパスが発生して測位位置データＰｇが大きく変化したとしても、これに追従してしまうことがなく、マルチパスが解消された時に算出される現在位置データＰ（６）は、マルチパスが発生する以前に求められた現在位置データＰ（２）の近傍に復帰する。つまり、その後、車両が走行を再開した時に、マルチパスの影響が蓄積されていない現在位置データＰ（ｉ）が算出される。
【００６９】
そして、このようにして算出された現在位置データＰは、図２のフローチャートで説明したように、Ｓ１７０でナビ演算部８に出力される。そして、車両の現在位置が、その付近の道路地図と共に表示部６に表示される。図４に、実際に走行した場合の現在位置の走行軌跡を示す。図５に示した従来装置、即ち速度誤差見積値Ｖｔｈによる停止判定を行わない場合は、車両の停止時に算出される現在位置データＰのばらつきが大きいが、本実施例のＧＰＳ受信機２、即ち停止判定を行い、停止状態にあると判定すると推定位置データＰｅの更新を禁止する場合は、停止時における現在位置データＰのばらつきが大幅に減少し、安定した軌跡となっていることがわかる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例のＧＰＳ受信機２によれば、現在位置データＰ（ｉ）と速度ベクトルＶｇ（ｉ）とに基づいて次の演算タイミングでの推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を算出し、次の演算タイミングでは、この推定位置データＰｅ（ｉ＋１）と測位位置データＰｇ（ｉ＋１）とに基づいて、過去の測位位置データＰｇ（ｉ）をそのまま用いることなく、現在位置データＰ（ｉ＋１）を算出しているので、現在位置データＰを、時間遅れを生じさせることなく精度よく算出できる。
【００７１】
また、本実施例のＧＰＳ受信機２によれば、速度ベクトルの大きさ｜Ｖｇ（ｉ）｜が、測位に用いるＧＰＳ衛星の状態によって決まる速度誤差見積値Ｖｔｈより小さく、速度ベクトルＶｇ中の誤差成分による影響が大きい場合には、車両が停止中であると判定して、推定位置データＰｅ（ｉ）を固定し、速度ベクトルＶｇ（ｉ）による値の更新を行わないようにしているので、速度ベクトルＶｇ（ｉ）の誤差成分によって、停止中の現在位置データＰ（ｉ）がばらついてしまうことを確実に抑えることができる。
【００７２】
更に、本実施例のＧＰＳ受信機２では、車両が停止中である間に、測位位置と現在位置との距離｜Ｐｇ（ｉ）−Ｐ（ｉ）｜が、上限距離Ｐｔｈより離れた状態が、上限時間Ｔｔｈ以上継続した場合に、次回の演算タイミングでの推定位置データＰ（ｉ＋１）を、測位位置データＰｇ（ｉ）で再初期化するようにされている。
【００７３】
このため、停止中であると判定されているにも関わらず、実際には車両が速度誤差見積値Ｖｔｈより小さな速度で低速移動している場合に、これを検出して、低速移動により生じた誤差を解消できるだけでなく、マルチパスの影響により、測位位置と現在位置との距離が上限距離以上離れた状態が発生したとしても、上限時間Ｔｔｈ以上継続しなければ、測位位置データＰｇ（ｉ）による現在位置データＰ（ｉ）の再初期化を行わないため、マルチパスによる測位位置データＰｇ（ｉ）の異常が現在位置データＰ（ｉ）に蓄積されてしまうことを防止できる。
【００７４】
また、本実施例のＧＰＳ受信機２では、停止中であるか否かを判定するための速度誤差見積値Ｖｔｈを可変設定し、しかも、その上限値を制限するようにされている。
従って、測位に使用する人工衛星の組合せや配置により、刻々と変化する誤差に応じて、常に最適な速度誤差見積値Ｖｔｈを設定できるため、システムの性能を最大限に引き出すことができると共に、速度誤差見積値Ｖｔｈが必要以上に大きな値に設定されることにより、地図上に表示される現在位置の表示が、車両が動き始めているにも関わらずなかなか動き出さないといったような、不自然な動きとなることを確実に防止できる。
【００７５】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することができる。
例えば、上記実施例では、測位位置データＰｇ（ｉ）と推定位置データＰｅ（ｉ）とから現在位置データＰ（ｉ）を算出する際に、加重平均の重み付け係数ｍ，ｎを固定して用いているが、例えば、測位に使用するＧＰＳ衛星の組合せが変化する等して、測位精度が変化する毎に、この測位精度に応じて重み付け係数ｍ，ｎを変化させるようにしてもよい。具体的には、測位精度が高い時には、測位位置データＰｇ（ｉ）の重み付け係数ｎを大きくし、逆に測位精度が低い時には、推定位置データＰｅ（ｉ）の重み付け係数ｍを大きくすればよい。この場合、現在位置データＰ（ｉ）の精度及び安定性を向上させることができる。
【００７６】
また、実際の車両では加速度や回転が生じているため、車両の運動を一定速度と仮定して推定位置データＰｅ（ｉ）を算出している上記実施例では、推定位置データＰｅ（ｉ）に誤差が生じる。従って、一定速度から外れる車両の運動分を推定位置データＰｅ（ｉ）の誤差として考慮し、現在位置データＰ（ｉ）を算出する際の重み付け係数ｍ，ｎを決定するようにすれば、より精度良く現在位置データＰ（ｉ）を算出することができる。
【００７７】
また、上記実施例では、Ｓ１９０において、車両の運動を一定速度運動としてモデル化し、（４）式を用いて推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を算出しているが加速度運動まで考慮し、（８）式を用いて推定位置データＰｅ（ｉ＋１）を算出するようにしてもよい。
【００７８】
Ｐｅ（ｉ＋１）＝Ｐ（ｉ）＋｛Ｖ（ｉ−１）＋Ｖ（ｉ）｝／２    （８）
更に、上記実施例では、Ｓ２４０において、推定位置データＰｅ（ｉ＋１）の再初期化を行う際に、測位位置データＰｇ（ｉ）をそのまま用いているが、タイマが起動してからタイムアウトするまでの間に、演算タイミング毎にＳ１１０にて読み込まれた複数の測位位置データＰｇに基づいて得られる平均化された測位位置データを用いるようにしてもよい。この場合の平均化処理としては、単純平均してもよいし、時系列に従って重み付け平均してもよいし、その時々の測位精度に応じて重み付け平均してもよい。
【００７９】
また、上記実施例では、停止状態を、速度ベクトルの大きさが予め設定された値より小さいか否かにより判定しているが、車速パルス等、車速を測定するために車載されている他の装置からの測定信号等に基づいて、直接停止状態を判定してもよい。
【００８０】
上記実施例において、ＧＰＳ受信機２が位置検出装置、アンテナ１０及び受信回路部１２が受信手段、速度誤差推定部２０が判定しきい値設定手段、測位演算部２２が疑似距離検出手段及び測位演算手段、速度ベクトル演算部２４が相対速度検出手段及び速度ベクトル演算手段、Ｓ１９０が位置推定手段、Ｓ１６０が現在位置更新手段、Ｓ１８０が停止判定手段、Ｓ２５０が禁止手段、Ｓ２１０〜Ｓ２４０が推定位置初期化手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のＧＰＳ受信機を用いて構成されたナビゲーション装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】フィルタリング部にて実行されるフィルタリング処理の内容を表すフローチャートである。
【図３】フィルタリング処理により算出される現在位置データ及び推定位置データが変化する様子を表す説明図である。
【図４】地図上に表示された現在位置データの軌跡を示す説明図である。
【図５】従来装置による現在位置データの軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ＧＰＳ受信機      ４…地図データ記憶媒体      ６…表示部
８…ナビ演算部      １０…アンテナ              １２…受信回路部
１４…演算部          ２０…速度誤差推定部        ２２…測位演算部
２４…速度ベクトル演算部      ２６…フィルタリング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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