(57)【要約】【課題】  周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でロックされることのない測位装置の提供を図る。【解決手段】  測位装置１６は、信号処理部４で、測位用衛星Ｇからの信号を第１のＰＬＬ回路により追尾し、測位用衛星Ｆからの信号を第２のＰＬＬ回路により追尾する。インターフェイス２０で移動体の移動情報を受け付ける。測位演算部１５で、衛星Ｇと衛星Ｆの移動によるドップラーシフトと、ドップラーシフトの移動体の移動分と、衛星発振器のドリフトと、衛星Ｇを追尾するための第１のＰＬＬ回路の周波数修正値と、から、衛星Ｆを追尾するための第２のＰＬＬ回路の周波数修正値を算出する。【選択図】  図２
2006329766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各測位用衛星からの測位信号を捕捉・追尾する複数の測位信号捕捉追尾手段と、追尾・捕捉された測位信号から航法メッセージを取得し、測位を行う測位演算手段と、自装置の移動情報をセンサにより取得する移動情報取得手段と、を備えた測位装置であって、
前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する周波数変化量ＧＢを算出し、
前記測位演算手段は、前記航法メッセージから前記測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣを算出するとともに、前記測位用衛星の移動に関する前記測位信号の周波数変化量ＧＤを算出し、
前記測位信号捕捉追尾手段は、前記測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＧＡを取得し、該周波数修正値ＧＡから、前記自装置の移動に関する周波数変化量ＧＢと前記測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣと前記測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤとの加算値を減算して、自装置の発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを算出する測位装置。
【請求項２】
前記測位装置は、第１の測位用衛星からの測位信号を第１の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、第２の測位用衛星からの測位信号を第２の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、
第１の測位信号捕捉追尾手段は、自装置の発振器のドリフトによる前記周波数変化量ＧＥを算出し、
前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する第２の測位用衛星からの測位信号の周波数変化量ＦＢを算出し、
前記測位演算手段は、前記測位信号の航法メッセージから第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣを算出するとともに、第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤを算出し、
第２の測位信号捕捉追尾手段は、自装置の発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥに、自装置の移動に関する第２の測位用衛星からの測位信号の周波数変化量ＦＢと第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣと第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤとを加算して、第２の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＦＡを算出する請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
各測位用衛星からの測位信号を捕捉・追尾する複数の測位信号捕捉追尾手段と、追尾・捕捉された測位信号から航法メッセージを取得し、測位を行う測位演算手段と、自装置の移動情報をセンサにより取得する移動情報取得手段と、を備えた測位装置であって、
前記測位装置は、第１の測位用衛星からの第１の測位信号を第１の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、第２の測位用衛星からの第２の測位信号を第２の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、
前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する第１の測位信号の周波数変化量ＧＢと第２の測位信号の周波数変化量ＦＢとを算出し、
前記測位演算手段は、第１の測位信号の航法メッセージから第１の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣを算出するとともに、第１の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤを算出し、第２の測位信号の航法メッセージから第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣを算出するとともに、第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤを算出し、
第１の測位信号捕捉追尾手段は、第１の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＧＡを取得し、
第２の測位信号捕捉追尾手段は、前記周波数修正値ＧＡから、前記自装置の移動に関する第１の測位信号の周波数変化量ＧＢと第１の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣと第１の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤとの加算値を減算し、前記自装置の移動に関する第２の測位信号の周波数変化量ＦＢと第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣと第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤとを加算して、第２の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＦＡを算出する測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位用衛星電波の信号追尾を支援する測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体（車など）の速度や加速度の計測に車輪速センサや加速度センサが用いられている。そのうち車輪速センサは、移動体の複数の車輪に設けられることで、移動体の速度や回頭角を演算により測定するものである。また、このような車輪速センサの計測値を、測位装置からの測位データを基に補正することで、より高精度に移動体の速度や回頭角を測定する技術が公知である（特許文献1参照。）。
【０００３】
また、移動体には測位装置（ＧＰＳなど）が装荷されるようになっており、測位用衛星からの測位信号を受信することで、受信点の三次元位置が測定可能となっている。このような測位装置では、４つ以上の衛星からの受信点の距離を求め、受信点の三次元位置と測位装置の受信機発振器のドリフト量とを未知数として測位演算を行う。
【０００４】
ところで、上記したような測位装置では、複数の測位用衛星からのＰＳＫ変調された測位信号を並行して観測する。それぞれの測位用衛星からの測位信号は、各衛星の衛星発振器のドリフトと受信機発振器のドリフトとドップラーシフトとにより周波数にずれが生じる。
【０００５】
そのため、従来から、１つの測位信号は１つのＰＬＬ回路を用いて観測され、さらに複数のＰＬＬ回路を用いて観測した複数の衛星信号のうち受信状態の良好ないくつかの信号を用いて測位演算が行われていた。
【０００６】
具体的には、図１に示すようなＰＬＬ回路１により測位信号を追尾する。なお、ここでは、信号中のキャリア位相とコード位相とを分けずに説明するが実際にはコードＮＣＯとキャリアＮＣＯとによりキャリア位相とコード位相とを追尾する。また、ＰＬＬ回路１には、複数の衛星のうちいずれか１つの衛星に関する衛星信号が入力されるが、ここでは測位用衛星Ｇからの測位信号が入力されるものとする。
【０００７】
ＰＬＬ回路１にはある測位用衛星からの衛星信号と基準信号とが入力される。周波数設定部６では、ＮＣＯ５の周波数を、前回の観測に基づき予め信号処理コマンドにより指定された周波数修正値ＧＡに設定する。この周波数修正値ＧＡは衛星信号とＮＣＯの発振信号が同一周波数で同位相になるようにマイクロプロセッサなどで位相差に基づき算出されたものである（以下、この位相差により周波数設定値を設定する処理を位相差方式の信号捕捉追尾処理という）。
【０００８】
ＮＣＯ５では、基準信号を周波数設定部６により指定された周波数に変換して、Ｉ成分信号と、Ｉ成分信号の位相が９０°ずれたＱ成分信号とを発生する。Ｉ成分信号は、掛算器２Ｂ・積算器３Ｂからなる相関器４Ｂに入力し、また、Ｑ成分信号は、掛算器２Ａ・積算器３Ａからなる相関器４Ａに入力する。また、衛星からの衛星信号は分配して、それぞれ、相関器４Ｂ・相関器４Ａに入力する。そして相関器４Ｂでは、Ｉ成分信号の相関を求め、相関器４Ａでは、Ｑ成分信号の相関を求める。
【０００９】
その結果、衛星信号とＮＣＯ５とのＩ信号相関値、およびＱ信号相関値がＰＬＬ回路１から出力される。そしてこの相関値をもとに周波数修正値ＧＡが位相差方式で演算される。
【特許文献１】特許第２６４７３４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の位相差方式の信号捕捉追尾処理では、各衛星の衛星発振器のドリフトや受信機発振器のドリフト、ドップラーシフトなどにより周波数がずれても、その周波数のずれが小さな場合にはＰＬＬ回路により位相差方式で周波数修正値を算出して信号の捕捉・追尾が可能であった。
【００１１】
しかし、衛星からの電波が何らかの要因により受信できなくなったり、微弱になってたりして周波数のずれが大きくなった場合には、ＮＣＯのフリーランが生じ、位相差方式によっても正しい周波数修正値を算出できない場合があった。その場合には、ＮＣＯを再びロックさせて信号の捕捉・追尾を再開することが困難となり、周波数の引込み時間（ある周波数から開始して衛星信号の周波数および位相をロックするまでの時間）が時として非常に大きくなっていた。
【００１２】
また、位相差方式のみで衛星信号を追尾する場合には、単一周波数で評価を行うだけであり、そのため、サンプリング周期と衛星信号のキャリア周波数および位相との関係次第で、誤った周波数でロックされてしまう場合があった。
そこで、この発明の目的は、上述の従来の問題を解消して、周波数の推定に要する時間を短くし、誤った周波数でロックされることのないようにした測位装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、第１の測位信号に対して位相差方式の信号捕捉追尾処理を行う。そして、第２の測位信号が受信できなくなったり、微弱になった場合には、本発明で提案する方式の信号捕捉追尾処理（以下、車速方式の信号捕捉追尾処理という。）を第２の測位信号に対して行う。
具体的には、複数のＰＬＬ回路のうち位相差方式での信号捕捉追尾処理が成功しているＰＬＬ回路の周波数修正値と、慣性センサや車輪速センサなどのセンサから得た移動体の移動情報とを用いて、受信機発振器のドリフト分を求める。そして、衛星の航法メッセージから衛星発振器のドリフト分を求める。さらに、衛星の移動情報と移動体の移動情報からドップラーシフトの衛星の移動分と移動体の移動分とをそれぞれ求めることで、位相差方式での信号捕捉追尾処理に失敗したＰＬＬ回路の周波数修正値を求める。
そのため、まず、受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを求める構成について説明する。
【００１４】
本発明の測位装置は、各測位用衛星からの測位信号を捕捉・追尾する複数の測位信号捕捉追尾手段と、追尾・捕捉された測位信号から航法メッセージを取得し、測位を行う測位演算手段と、自装置の移動情報をセンサにより取得する移動情報取得手段と、を備えた測位装置である。また、前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する周波数変化量ＧＢを算出する。また、前記測位演算手段は、前記航法メッセージから前記測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣを算出するとともに、前記測位用衛星の移動に関する前記測位信号の周波数変化量ＧＤを算出する。また、前記測位信号捕捉追尾手段は、前記測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＧＡを取得し、該周波数修正値ＧＡから、前記自装置の移動に関する周波数変化量ＧＢと前記測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣと前記測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤとの加算値を減算して、自装置の発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを算出する。
【００１５】
このため本発明によれば、測位用衛星Ｇからの測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路とセンサとにより、自装置の発振器（以下、受信機発振器）のドリフトによる周波数変化量ＧＥを求めることができる。即ち、周波数変化量ＧＥは、位相差方式で算出した周波数修正値ＧＡから、ドップラーシフトの受信点の移動分である周波数変化量ＧＢと、測位用衛星Ｇの発振器のドリフトによる測位信号の周波数変化量ＧＣと、ドップラーシフトの測位用衛星Ｇの移動分である周波数変化量ＧＤとの加算値を減算して算出することができる。
【００１６】
次に、受信機発振器のドリフトによる衛星信号の周波数変化量ＧＥを基に、第２の測位用衛星Ｆに対して、車速方式で信号捕捉追尾処理する構成について説明する。
本発明の測位装置は、第１の測位用衛星からの測位信号を第１の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、第２の測位用衛星からの測位信号を第２の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾する。また、第１の測位信号捕捉追尾手段は、自装置の発振器のドリフトによる前記周波数変化量ＧＥを算出する。また、前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する第２の測位用衛星からの測位信号の周波数変化量ＦＢを算出する。また、前記測位演算手段は、前記測位信号の航法メッセージから第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣを算出するとともに、第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤを算出する。また、第２の測位信号捕捉追尾手段は、自装置の発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥに、自装置の移動に関する第２の測位用衛星からの測位信号の周波数変化量ＦＢと第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣと第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤとを加算して、第２の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＦＡを算出する。
【００１７】
このように、測位用衛星Ｇからの測位信号を位相差方式で捕捉・追尾し、それにより得た受信機発振器のドリフト分ＧＥを基に、測位用衛星Ｆからの測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路の周波数修正値ＦＡを算出できる。
【００１８】
即ち、この周波数修正値ＦＡは、位相差方式のＰＬＬ回路により算出した前記周波数変化量ＧＥに、測位用衛星Ｆからの測位信号のドップラーシフトの受信点移動分である周波数変化量ＦＢと測位用衛星Ｆの発振器のドリフト分である周波数変化量ＦＣとドップラーシフトの測位用衛星Ｆの移動分である周波数変化量ＦＤとを加算して、測位用衛星Ｆの測位信号を捕捉・追尾に使用するためのＰＬＬ回路の周波数修正値ＦＡを算出できる。
【００１９】
これにより、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができないＰＬＬ回路の場合（測位用衛星Ｆの測位信号の電波状態が悪化している場合など）には、車速方式で信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【００２０】
また、前記課題を解決するための本発明の測位装置は、各測位用衛星からの測位信号を捕捉・追尾する複数の測位信号捕捉追尾手段と、追尾・捕捉された測位信号から航法メッセージを取得し、測位を行う測位演算手段と、自装置の移動情報をセンサにより取得する移動情報取得手段と、を備えた測位装置である。また、前記測位装置は、第１の測位用衛星からの第１の測位信号を第１の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾し、第２の測位用衛星からの第２の測位信号を第２の測位信号捕捉追尾手段で捕捉・追尾する。また、前記移動情報取得手段は、前記移動情報に基づき自装置の移動に関する第１の測位信号の周波数変化量ＧＢと第２の測位信号の周波数変化量ＦＢとを算出する。また、前記測位演算手段は、第１の測位信号の航法メッセージから第１の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣを算出するとともに、第１の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤを算出し、第２の測位信号の航法メッセージから第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣを算出するとともに、第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤを算出する。また、第１の測位信号捕捉追尾手段は、第１の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＧＡを取得する。また、第２の測位信号捕捉追尾手段は、前記周波数修正値ＧＡから、前記自装置の移動に関する第１の測位信号の周波数変化量ＧＢと第１の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣと第１の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＧＤとの加算値を減算し、前記自装置の移動に関する第２の測位信号の周波数変化量ＦＢと第２の測位用衛星の発振器のドリフトに関する周波数変化量ＦＣと第２の測位用衛星の移動に関する周波数変化量ＦＤとを加算して、第２の測位信号の捕捉・追尾に使用する周波数修正値ＦＡを算出する。
【００２１】
このように、第１の測位用衛星Ｇからの測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路とセンサからの移動情報とにより第２の測位用衛星Ｆからの測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路の周波数修正値ＦＡを算出できる。
【００２２】
即ち、位相差方式で算出した周波数修正値ＧＡから、ドップラーシフトの受信点の移動分である周波数変化量ＧＢと、測位用衛星Ｇの発振器のドリフトによる測位信号の周波数変化量ＧＣと、ドップラーシフトの測位用衛星Ｇの移動分である周波数変化量ＧＤとの加算値を減算し、測位用衛星Ｆのドップラーシフトの受信点の移動分である周波数変化量ＦＢと測位用衛星Ｆの発振器のドリフトによる測位信号の周波数変化量ＦＣとドップラーシフトの測位用衛星Ｆの移動分である周波数変化量ＦＤとを加算して算出できる。
【００２３】
これにより、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができないＰＬＬ回路の場合（対応する信号の電波状態が悪化している場合など）には、車速方式で信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【００２４】
このように、周波数変化量ＧＥを演算により算出して、間接的に、第２の測位用衛星Ｆからの信号を受信するための周波数修正値ＦＡを求めても良く、また、周波数変化量ＧＥを求めずに直接、周波数修正値ＦＡを求めても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、通常時に位相差方式で信号捕捉追尾処理を行い、測位信号の電波状態が悪化した場合に車速方式での信号捕捉追尾処理を行う。そのため位相差方式で信号捕捉追尾処理を行っていた測位信号の電波状態が悪化しても、位相差方式から車速方式に切り換えて測位信号捕捉追尾処理を行うことで、測位信号を捕捉・追尾し続けることができる。また、その測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路が周波数をロックする時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで、本発明の第１の実施形態について説明する。
図２のブロック図に示すように本実施形態の測位装置１６を、車体に設けている方位センサ２３と複数の車輪速センサ２２とにインターフェース２０を介して信号線で接続する。
【００２７】
車輪速センサ２２は移動体の複数の車輪にそれぞれ設けてあり、それぞれの車輪の車輪速パルスを検出する。また、方位センサ２３は機首方位を検出する。そして、それらの車輪速パルス・機首方位を移動情報として測位装置１６に出力する。
【００２８】
測位装置１６は、アンテナ１２により、複数の測位用衛星からのＰＳＫ変調された測位信号を受信し、ケーブル等を介して高周波処理部１３に出力する。これらの信号は略同一の周波数であり、それらの信号を高周波処理部１３で低周波数のＩＦ信号にダウンコンバートし、さらにサンプリングしてディジタルＩＦ信号とする。そして、このディジタルＩＦ信号を信号処理部１４に出力する。また、基準信号を発信し、その基準信号も信号処理部１４に出力する。
【００２９】
信号処理部１４では、複数のＰＬＬ回路１１により、それぞれ１つの測位用衛星からの測位信号に対して、キャリアＮＣＯやコードＮＣＯなどのＮＣＯの信号との相関を求め、相関値を測位演算部１５に出力する。
【００３０】
測位演算部１５では、ＣＰＵ１７でＲＯＭ１８に予め書き込まれた各種演算用のプログラムを実行し、ＲＡＭ１９をプログラムの実行に際してのワーキングエリアとして用い、インタフェース２０から外部装置（センサなど）からの各種データを取得する。
【００３１】
そして、最終的に信号の捕捉・追尾ができた場合にはＣＰＵ１７で衛星信号から航法メッセージを抽出し、時刻情報と複数の衛星の軌道情報およびコード位相から単独測位方式での受信点の測位演算を行う。また、ＣＰＵ１７では信号処理部１４から入力された相関値を基に、信号の追尾ができているかの判定を行う。信号の追尾ができている場合には位相差方式での信号追尾演算を行う。また、信号の追尾ができていない場合には車速方式での信号追尾演算を行う。そして、ＰＬＬ回路１１の周波数修正値（ＧＡ、ＦＡなど）を信号処理コマンドとして発生し信号処理部１４に信号処理コマンドを出力する。
【００３２】
このようにして、信号処理部１４と測位演算部１５との間で、衛星からの信号の追尾を行う閉ループを形成し、そして測位信号の周波数と位相とをロックするために、観測による周波数と信号追尾演算による周波数との差を打ち消す方向にＰＬＬ回路１１の周波数を制御する。したがってＰＬＬ回路１１がロックした状態では、測位用衛星からの信号とＰＬＬ回路１１の発振信号とはそれぞれ同期した関係となる。なお、演算処理部１５は、信号処理部１４のように複数の組の処理チャンネルを実行するのではなく、１つのチャンネルを時分割して高速で切り換えることで複数の測位用衛星からの信号を実質的に並列処理する。
【００３３】
本実施形態では、複数のＰＬＬ回路のうち位相差方式での信号捕捉追尾処理に成功している測位用衛星ＧのＰＬＬ回路の周波数修正値ＧＡと、センサからの移動情報とを用いて、受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを算出する。そして、この周波数変化量ＧＥから位相差方式での信号捕捉追尾処理に失敗した測位用衛星ＦのＰＬＬ回路の周波数修正値ＦＡを算出する。
【００３４】
ここでこの車速方式での信号捕捉追尾処理を説明する。
測位演算部１５では、移動情報として車輪速センサ２２から車輪速パルスを、方位センサ２３から機首方位を受け取る。そして、ＣＰＵ１７で移動体（受信点）の移動に関する周波数変化量ＧＢを算出する。周波数変化量ＧＢは、観測対象の測位用衛星Ｇに特有のものであり、この測位用衛星Ｇとのドップラーシフトにおける移動体（受信点）の移動分である。そのため、移動体（受信点）の測位用衛星Ｇ方向への成分速度を推定することで算出できる。
【００３５】
ここで移動体の測位用衛星方向への成分速度を算出する測位演算部１５での処理を、図３の処理フローに基づいて説明する。図３（Ａ）は移動体の測位用衛星方向への成分速度を算出する処理フローであり、また図３（Ｂ）は移動体の速度ベクトルを算出する処理フローである。
【００３６】
図３（Ａ）で示すように、まず、観測対象とする測位用衛星の衛星番号を決定する（Ｑ１）。ここでは、この測位用衛星のことを測位用衛星Ｇとする。次に、その測位用衛星Ｇに対応した軌道情報とそのときの時刻情報と移動体の測位データとをＲＡＭ１９から読み出す（Ｑ２）。なお、この軌道情報は以前に観測したその衛星番号に対応した航法メッセージに含まれている軌道情報であり、時刻情報は受信機発振器の時間カウントとＧＰＳ時刻とから算出したものであり、測位データは以前に観測したものである。次にこれらの情報を基にＣＰＵ１７で、地球固定座標系での衛星位置を算出する（Ｑ３）。次に、直前の測位演算により求めた測位データから地球固定座標系での移動体位置を読み出す（Ｑ４）。次に、移動情報から移動体の速度ベクトルを後述する図３（Ｂ）の処理により算出する（Ｑ５）。最後に移動体の衛星方向への成分速度を算出する（Ｑ６）。
【００３７】
移動情報から移動体の速度ベクトルを算出する処理（Ｑ５）では、図３（Ｂ）で示すように、まず、車輪速センサ２２から受け付けた車輪速パルスを車輪ごとにカウントする（Ｒ１）。次に、それらのパルスカウントのうち右輪と左輪とのパルスカウントの差分から移動体の相対移動ベクトルを算出する（Ｒ２）。次に、その相対移動ベクトルと方位センサ２３から受け付けた移動体の機首方位とから、移動体の速度ベクトルを算出する（Ｒ３）。次に、上述のステップＱ３の処理により求めた衛星位置とステップＲ３の処理で求めた速度ベクトルとから測位用衛星方向の成分速度を算出する（Ｒ４〜Ｒ５）。
【００３８】
このようにして求めた測位用衛星方向の移動体の成分速度により、その成分速度によるドップラーシフトを求めることができる。
【００３９】
なお、移動体の衛星方向の速度成分が取得できればこの周波数変化量ＧＡは算出できるため、必ずしも車輪速センサと方位センサをともに用いる必要はない。例えば車輪速センサ２２のみを用いて、車輪速パルスを移動情報として測位演算部１５に出力し、機首方位（ベクトル）は測位装置での測位データをもとに算出しても好適である。車輪速パルスからは移動体の車速や相対回頭角などが算出できるため、測位装置１６の測位データを用いて移動体の機首方位さえ得ることができれば、衛星方向の速度成分が取得できる。移動体の機首方位は、測位装置１６の測位データを用いてを得た測位点の差分を用いたり、ＧＰＳコンパスの手法により複数の測位点の相対位置関係を用いて検出することができる。また、加速度センサを用いて速度の補正を行うとより好適である。
【００４０】
また、以上のような周波数変化量ＧＢの演算処理以外にも測位演算部１５では、ＣＰＵ１７で測位用衛星Ｇの移動に関する周波数変化量ＧＤも算出する。周波数変化量ＧＤは、観測対象の測位用衛星Ｇに特有のものであり、この測位用衛星Ｇとのドップラーシフトにおける衛星移動分である。そのため、測位用衛星Ｇの移動体方向への成分速度を推定することで算出できる。
【００４１】
ここで測位用衛星の移動体方向への成分速度を算出する測位演算部１５での処理を、図４の処理フローに基づいて説明する。図４で示すように、まず、観測対象とする測位用衛星の衛星番号を決定する（Ｓ１）。次に、その衛星番号に対応した軌道情報とそのときの時刻情報と移動体の測位データとをＲＡＭ１９から読み出す（Ｓ２）。次に、これらの情報を基にＣＰＵ１７で、地球固定座標系での衛星位置を算出する（Ｓ３）。さらに、それらの情報からＣＰＵ１７で、測位用衛星の速度ベクトルを算出する（Ｓ４）。なお、測位用衛星の速度ベクトルは樹脂に地と衛星位置から算出できる。次に、直前の測位演算により求めた測位データから移動体位置を読み出す（Ｓ５）。最後に測位用衛星の移動体方向への成分速度を算出する（Ｓ６）。
【００４２】
このようにして求めた移動体方向の測位用衛星の成分速度により、その成分速度によるドップラーシフトを求めることができる。
【００４３】
なお、ここでは速度ベクトルの算出手法については、説明を除くが、従来手法を用いて受信位置と衛星位置から算出することができる。
【００４４】
また、以上の演算処理以外にも測位演算部１５では、ＣＰＵ１７で測位用衛星Ｇの発振器のドリフトに関する周波数変化量ＧＣも算出する。周波数変化量ＧＣは、観測対象の測位用衛星ごとに異なるものであり、予め観測していた測位用衛星Ｇの航法メッセージをもとに算出する。実際の衛星発振器はルビジウム発振器やセシウム発振器などであり短時間でのドリフトが変化しない。そのため、この航法メッセージ上の衛星発振器のドリフトに関する情報は数時間の間隔でしか更新されない。これにより、周波数変化量ＧＣを以前の測位用衛星Ｇの航法メッセージから算出することができる。
【００４５】
以上のようにして、周波数変化量ＧＢ、周波数変化量ＧＣ、周波数変化量ＧＤを算出できる。また、ＰＬＬ回路の周波数修正値ＧＡも従来の位相差方式での信号捕捉追尾処理により算出できる。
【００４６】
すると、受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを、周波数修正値ＧＡから、周波数変化量ＧＢと周波数変化量ＧＣと周波数変化量ＧＤとの加算値を減算する以下の式により算出できる。
ＧＥ＝ＧＡ−（ＧＢ＋ＧＣ＋ＧＤ）
このことは、周波数修正値ＧＡ（測位信号の周波数のずれ）が、測位用衛星の発振器のドリフトと、受信機発振器の発振器のドリフトと、衛星および移動体間での相対速度によるドップラーシフトにより生じることから導出される。
【００４７】
ここで受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを算出する測位演算部１５での処理を、図５（Ａ）の処理フローに基づいて説明する。図５（Ａ）に示すように、まず、位相差方式による信号捕捉追尾処理により周波数修正値ＧＡを算出する（Ｐ１）。次に、移動体の移動による周波数変化量ＧＢを算出する（Ｐ２）。次に、衛星発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＣを算出する（Ｐ３）。次に、衛星の移動による周波数変化量ＧＤを算出する（Ｐ４）。最後に周波数変化量ＧＥを、周波数修正値ＧＡから周波数変化量ＧＤと周波数変化量ＧＣと周波数変化量ＧＣとを減算して算出する（Ｐ５）。
【００４８】
この受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥは観測している測位用衛星Ｇによらず、測位装置の発振器に起因するものである。そのため、この受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥは、このＰＬＬ回路についての演算以外に、他の衛星に対するＰＬＬ回路での各種演算にも用いることができる。
【００４９】
この受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを用いることで、測位用衛星Ｆの周波数修正値ＦＡを求めることができる。
【００５０】
測位用衛星Ｆの周波数修正値ＦＡについては以下の式が成り立つ。
ＦＡ＝ＦＢ＋ＦＣ＋ＦＤ＋ＧＥ
即ち、周波数修正値ＦＡ（測位信号の周波数のずれ）は、測位用衛星Ｆの発振器のドリフトと、受信機発振器の発振器のドリフトと、衛星Ｆおよび受信点間での相対速度によるドップラーシフトとにより算出できる。
【００５１】
ここで測位用衛星Ｆの測位信号を捕捉・追尾するＰＬＬ回路の周波数修正値ＦＡを算出する測位演算部１５での処理を、図５（Ｂ）の処理フローに基づいて説明する。図５（Ｂ）で示すように、まず、測位用衛星Ｇの位相差方式での信号捕捉追尾処理により受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥを算出する（Ｍ１）。次に、移動体の移動による測位用衛星Ｆの周波数変化量ＦＣを算出する（Ｍ２）。次に測位用衛星Ｆの衛星発振器のドリフトによる周波数変化量ＦＡを算出する（Ｍ３）。次に、測位用衛星Ｆの衛星移動による周波数変化量ＦＢを算出する（Ｍ４）。最後にそれらを合算することで周波数修正値ＦＡを算出する（Ｍ５）。
【００５２】
このように、車速方式での信号捕捉追尾処理は、前述のように測位用衛星Ｇの信号捕捉追尾処理により算出した受信機発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＥと、測位用衛星Ｆの衛星発振器のドリフトによる周波数変化量ＦＡと、衛星移動による周波数変化量ＦＢと、移動体の移動による周波数変化量ＦＣとの合算として求める。すると、位相差方式ではなく、本発明で提示する車速方式の演算により信号捕捉追尾処理を行うことができる。
【００５３】
以上で示した車速方式での信号捕捉追尾処理は、図６に示す処理フローにより位相差方式での信号捕捉追尾処理と切り換えて実行する。なお、位相差方式の信号捕捉追尾処理については、説明を省くが従来の通りに処理すると良い。
【００５４】
演算処理部は信号処理部から入力される相関値を基に位相を観測する（Ｎ１）。ＮＣＯで発振した周波数との位相差が所定範囲以内であれば、衛星信号のロックができているとみなし、従来と同様に位相差方式での信号捕捉追尾処理を行い（Ｎ２）、さらにその信号捕捉追尾処理の結果を基に受信機発振器のドリフト分を算出する。また、相関値の観測（Ｎ１）により衛星信号のロックができたいないとみなした場合には、車速方式での信号捕捉追尾処理を行う（Ｎ４）。
【００５５】
このようにすることで、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができないＰＬＬ回路の場合（対応した信号の電波状態が悪化している場合など）には、車速方式での信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【００５６】
なお、これらの周波数変化量の算出は、ここで示した順番でなくとも良く、処理順を問わない。また、測位用衛星Ｇとしては、位相差方式での信号捕捉追尾処理を行ったものであればどの測位用衛星でもよく、例えば直前に位相差方式で算出された周波数変化量を用いると好適である。
【００５７】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５８】
本実施形態では、位相差方式で第１の測位用衛星Ｇの信号捕捉追尾処理を行い、車速方式で第２の測位用衛星Ｆの信号捕捉追尾処理を行う。この場合、第２の測位用衛星Ｆの周波数修正値ＦＡについて以下の式が成り立つ。
ＦＡ＝ＦＢ＋ＦＣ＋ＦＤ＋（ＧＡ−（ＧＢ＋ＧＣ＋ＧＤ））・・・（１′）
即ち、位相差方式で信号捕捉追尾処理ができる第１の測位用衛星Ｇを用いて、周波数修正値ＧＡ、周波数変化量ＧＢ、ＧＣ、ＧＤを求め、第２の測位用衛星Ｆの信号捕捉追尾処理では、以前の測位用衛星Ｆの航法メッセージと移動体の移動情報とから周波数変化量ＦＢ、ＦＣ、ＦＤを求めることで、位相差方式ではなく、本発明で提示する車速方式の演算により信号捕捉追尾処理を行うことができる。
【００５９】
即ち、周波数修正値ＦＡは、第２の信号の、移動体（受信機）の移動による周波数変化量ＦＢと、衛星発振器のドリフトによる周波数変化量ＦＣと、衛星移動による周波数変化量ＦＤと、第１の信号の周波数修正値ＧＡとを合算し、そこから第１の信号の、移動体（受信機）の移動による周波数変化量ＧＢと、衛星発振器のドリフトによる周波数変化量ＧＣと、衛星移動による周波数変化量ＧＤと、移動体（受信機）の移動による周波数変化量ＧＢと、移動体（受信機）の移動による周波数変化量ＧＢと、を減算したものとみなすことができるということである。
【００６０】
これにより、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができないＰＬＬ回路の場合（対応する信号の電波状態が悪化している場合など）には、車速方式で信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【００６１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７のブロック図に示すように本実施形態では、測位装置３６を車体の電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１とインターフェース４０を介して信号線で接続する。ＥＣＵ４１には複数の車輪速センサ４２を接続する。
【００６２】
移動体の複数の車輪にそれぞれ設けた複数の車輪速センサ４２は、それぞれの車輪の車輪速パルスを検出する。ＥＣＵ４１は、その移動情報である車輪速パルスをそのままインターフェイス４０を介して測位装置３６に出力する。また、測位演算部３５からＥＣＵ４１に演算結果（測位データ）をインターフェイス４０を介して出力する。
【００６３】
またＥＣＵ４１では、機首方位（ベクトル）を測位装置３６からの測位データをもとに算出する。測位データを用いて移動体の機首方位を算出するには、受信点位置の変化をベクトルとして算出する。そして、算出した機首方位をインターフェイス４０を介して測位装置３６に出力する。
【００６４】
測位装置３６では、前述の第１の実施形態および第２の実施形態で示した測位装置１６と略同様な構成で上述の車速方式と位相差方式での捕捉追尾処理を行い、ＣＰＵ３７で周波数修正値を算出する。これにより、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができないＰＬＬ回路の場合（対応する信号の電波状態が悪化している場合など）であっても、車速方式で信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぐことができる。
【００６５】
以上に示した本実施形態の測位装置３６のように、ＥＣＵ４１を介してセンサと測位装置３６とを接続し、機首方位をＥＣＵ４１で算出しても本発明の実施に好適である。
【００６６】
なお、他にもＣＰＵ３７もしくはＥＣＵ４１において、ＧＰＳコンパスの手法を用いて移動体の機首方位を算出してもよく、また、方位センサを用いて機首方位を算出してもよい。機首方位や速度ベクトルの算出は、ＣＰＵ３７とＥＣＵ４１の何れで算出してもよく、特に問わない。
【００６７】
次に、他の実施形態について説明する。
本実施形態の測位装置では、上記の車速パルス方式での衛星捕捉・追尾処理を行う衛星を含む３つ以上の各衛星について求めた周波数修正値（ＧＡやＦＡなど）から各衛星からの信号を捕捉・追尾し、それぞれのキャリア位相を観測する。そして、従来のキャリア位相から偏位量を求める手法（特開２０００−２０３４６６号を参照のこと。）を用いて、受信点の３次元方向の偏位量、すなわち、地球固定座標系での東西方向の偏位量Ｄｅと南北方向の偏位量Ｄｎと垂直方向の偏位量Ｄｕとを算出できる。
【００６８】
すると、受信点が偏位した間での角度勾配、即ち道路勾配θが以下の式により算出できる。
θ＝ａｔａｎ（Ｄｕ／（Ｄｅ2＋Ｄｎ2 ）1/2）
これにより、位相差方式による周波数の引込が正常に行うことができない場合（対応する信号の電波状態が悪化している場合など）であっても、そのＰＬＬ回路では車速方式で信号捕捉追尾処理を行うことで、周波数の推定に要する時間を短縮し、誤った周波数でのロックを防ぎながら、道路勾配θが算出できる。
【００６９】
また、受信点の３次元方向の偏位量に代えて、受信点の３次元方向の速度成分、すなわち、地球固定座標系での東西方向の成分速度Ｖｅと南北方向の成分速度Ｖｎと垂直方向の成分速度Ｖｕとを算出することもでき、この受信点の３次元方向の速度成分によっても、角度勾配、即ち道路勾配θが以下の式により算出できる。
θ＝ａｔａｎ（Ｖｕ／（Ｖｅ2＋Ｖｎ2 ）1/2）
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来のＰＬＬ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の測位装置とセンサを示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の移動体の移動による周波数変化量の算出に係るフローを示す図である。
【図４】第１の実施形態の測位用衛星の移動による周波数変化量の算出に係るフローを示す図である。
【図５】第１の実施形態の車速方式の信号捕捉追尾処理に係るフローを示す図である。
【図６】第１の実施形態の測位演算部での処理に係るフローを示す図である。
【図７】第３の実施形態の測位装置とセンサとＥＣＵを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１、１１−ＰＬＬ回路    ２−掛算器    ３−積算器    ４−相関器    ５−ＮＣＯ
６−周波数設定部  １２−アンテナ  １３−高周波処理部  １４−信号処理部
１５、３５−測位演算部  １６、３６−測位装置  １７、３７−ＣＰＵ
１８、３８−ＲＯＭ  １９、３９−ＲＡＭ  ２０、４０−インターフェイス
４１−ＥＣＵ  ２２、４２−車輪速センサ  ２３−方位センサ
【図１】
2006329766.tif 000003
【図２】
2006329766.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006329766.tif 000007
【図６】
2006329766.tif 000008
【図７】
2006329766.tif 000009