(57)【要約】 【課題】  ＧＰＳ測位及びＤＧＰＳ測位では、ＧＰＳ衛星が送信した電波がビル等の建築物に反射するマルチパスによる擬似距離の誤差を補正することが困難であった。【解決手段】  ＧＰＳ衛星１からの航法メッセージを受信し電波の伝播時間から擬似距離を計算するＧＰＳ受信機３１と、航法メッセージを利用してＧＰＳ衛星１の位置を計算する衛星位置計算手段３２１１と、ＤＧＰＳ補正データと送信時刻を含むＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データを受信する通信機３３と、ＤＧＰＳ補正データまたは航法メッセージを用いてＧＰＳ衛星からの擬似距離を補正する擬似距離補正手段３２１２と、測位補強データによりＤＧＰＳ基準局２からの距離を計算する相対距離計算手段３２１５と、ＧＰＳ衛星１の位置、ＧＰＳ衛星からの擬似距離、ＤＧＰＳ基準局２の位置及びＤＧＰＳ基準局からの距離を使用して自分の位置を計算する測位計算手段３２１３とを備えた。【選択図】        図１
2006112822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信するＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ衛星からの電波の伝播時間から擬似距離を計算する擬似距離計算手段と、航法メッセージを利用してＧＰＳ衛星の位置を計算する衛星位置計算手段と、擬似距離を補正するためのデータであるＤＧＰＳ補正データと送信時刻を含むＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データを受信する通信機と、ＤＧＰＳ補正データまたは航法メッセージの何れかのデータを用いて前記ＧＰＳ衛星からの擬似距離を補正する擬似距離補正手段と、測位補強データにより前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を計算する相対距離計算手段と、前記ＧＰＳ衛星の位置、前記ＧＰＳ衛星からの補正した擬似距離、前記ＤＧＰＳ基準局の位置及び前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を使用して自分の位置を計算する測位計算手段とを備えた移動局。
【請求項２】
前記ＤＧＰＳ基準局の位置を地図データと関連づける道路網データと、前記道路網データ中の測位された位置が存在する道路を同定する道路同定手段と、該道路同定手段により同定された道路に関して前記道路網データ中のデータを参照する道路網データ参照手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
【請求項３】
請求項１に記載の前記移動局に測位補強データを送信するＤＧＰＳ基準局であって、前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信するＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ衛星からの電波の伝播時間から擬似距離を計算する擬似距離計算手段と、航法メッセージを利用して前記ＧＰＳ衛星の位置を計算する衛星位置計算手段と、このＤＧＰＳ基準局の位置と前記ＧＰＳ衛星の位置との間の距離と擬似距離とからＤＧＰＳ補正データを計算し、送信時刻とＤＧＰＳ補正データを有する測位補強データを作成する制御部と、測位補強データを送信する通信機とを備えたＤＧＰＳ基準局。
【請求項４】
請求項１に記載の前記移動局に測位補強データを送信するＤＧＰＳ基準局であって、少なくとも一部の前記ＤＧＰＳ基準局の位置でのＤＧＰＳ補正データを計算するＤＧＰＳセンター局により計算されたＤＧＰＳ補正データを受信する受信機と、送信時刻とＤＧＰＳ補正データを有する測位補強データを作成する制御部と、測位補強データを送信する通信機とを備えたＤＧＰＳ基準局。
【請求項５】
送信時刻付きのデータを通信相手とやり取りすることにより通信相手と自分の時計の時刻を一致させる時刻合せ部を備えたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＤＧＰＳ基準局。
【請求項６】
請求項１に記載の前記移動局に測位補強データを送信するＤＧＰＳ基準局であって、送信時刻付きのデータを通信相手とやり取りすることにより通信相手と自分の時計の時刻を一致させる時刻合せ部と、前記移動局からの距離を計算するためのデータを有する測位補強データを作成する制御部と、測位補強データを送信する通信機とを備えたＤＧＰＳ基準局。
【請求項７】
測位補強データに測位補強データが有効な空間範囲を含めることを特徴とする請求項３〜請求項６の何れか一に記載のＤＧＰＳ基準局。
【請求項８】
測位補強データに近隣の前記ＤＧＰＳ基準局の位置を含めることを特徴とする請求項３〜請求項６の何れか一に記載のＤＧＰＳ基準局。
【請求項９】
請求項７に記載の前記ＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データの中にある測位補強データが有効な空間範囲に関するデータを参照して、有効な空間範囲にない前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を前記測位計算手段が利用しないことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
【請求項１０】
請求項８に記載の前記ＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データの中にある隣接する前記ＤＧＰＳ基準局の位置データを利用して、前記測位計算手段が使用する前記ＤＧＰＳ基準局の予定をたて、予定した前記ＤＧＰＳ基準局を優先して使用することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
【請求項１１】
請求項４に記載の前記ＤＧＰＳ基準局にＤＧＰＳ補正データを送信する前記ＤＧＰＳセンター局であって、電子基準点の位置で計算されたＤＧＰＳ補正データと前記電子基準点の位置と前記電子基準点に対して所定の位置に配置された前記ＤＧＰＳ基準局の位置とを用いて、少なくとも一部の前記ＤＧＰＳ基準局の位置でのＤＧＰＳ補正データを計算するＤＧＰＳ補正データ計算部と、前記ＤＧＰＳ基準局にＤＧＰＳ補正データを配信するための通信手段とを備えたＤＧＰＳセンター局。
【請求項１２】
ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信するＧＰＳ受信機、前記ＧＰＳ衛星からの電波の伝播時間から擬似距離を計算する擬似距離計算手段、航法メッセージを利用して前記ＧＰＳ衛星の位置を計算する衛星位置計算手段、このＤＧＰＳ基準局の既知の位置と前記ＧＰＳ衛星の位置との間の距離と擬似距離とからＤＧＰＳ補正データを計算し、送信時刻とＤＧＰＳ補正データを有する測位補強データを作成する制御部、測位補強データを送信する通信機を備えたＤＧＰＳ基準局と、前記ＧＰＳ受信機、前記擬似距離計算手段と、前記衛星位置計算手段、擬似距離を補正するためのデータであるＤＧＰＳ補正データを含む前記ＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データを受信する通信機、ＤＧＰＳ補正データまたは航法メッセージの何れかの中のデータを用いて前記ＧＰＳ衛星からの擬似距離を補正する擬似距離補正手段、測位補強データにより前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を計算する相対距離計算手段、前記ＧＰＳ衛星の位置、前記ＧＰＳ衛星からの補正した擬似距離、前記ＤＧＰＳ基準局の位置及び前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を使用して自分の位置を計算する測位計算手段を備えた移動局とを有するＤＧＰＳ測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信した電波を受信して移動局の位置を計算するＧＰＳ測位において、ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）基準局が送信するＤＧＰＳ補正データを利用して移動局の測位精度を向上させるＤＧＰＳ測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星を使用した移動局の測位システムは、受信した電波をＧＰＳ衛星が送信した時刻でのＧＰＳ衛星の位置と、電波の伝播時間から計算したＧＰＳ衛星と移動局の間の距離（擬似距離＝伝播時間×光速）とを３個以上のＧＰＳ衛星について求めて、移動局すなわち利用者の位置を計算する。電波を受信できるＧＰＳ衛星が４個以上の場合は、移動局の内蔵時計をＧＰＳの共通時刻系であるＧＰＳタイムに同期させた上で、移動局すなわち利用者の位置を計算する。移動局の位置を計算することを測位計算と呼ぶ。
【０００３】
ＧＰＳ衛星が送信した電波の伝播時間は、電波が電離層や対流圏を通過する際に、季節や時刻や太陽の周期的な黒点活動や大気状態や利用者位置などの差異が要因となって伝播時間に遅延誤差（電離層遅延誤差、対流圏遅延誤差）を生じるので、これらの誤差の補正が必要である。これらの誤差については、ＧＰＳだけの単独測位では所定のモデルに基づいて補正し、ＤＧＰＳ測位ではＤＧＰＳ基準局から送信されたＤＧＰＳ補正データ（擬似距離の補正値、擬似距離変化率の補正値、ＤＧＰＳ基準局の位置など）を移動局が受信して補正する。ただし、大気状態が不均一なため、ＤＧＰＳ基準局と移動局との間の距離が長くなると、ＤＧＰＳ基準局で求めた伝播時間の遅延時間が移動局上空のものと一致しなくなる。これに対応するため、移動局と各ＤＧＰＳ基準局との間の距離に応じて、複数のＤＧＰＳ基準局から受信したＤＧＰＳ補正データを加重平均し、移動局上空における伝播時間の遅延時間を求めて測位計算時に補正する。（例えば、特許文献１を参照）
【０００４】
ＧＰＳ衛星からの電波を受信することが困難な場所（例えば立体駐車場、地下駐車場、トンネル、高架下、ビル谷間など）に、ＧＰＳ衛星からの電波を容易に受信できる場所で受信したＧＰＳ衛星の電波を輻射する方法が有る。（例えば、特許文献２を参照）
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１６８２０号公報。
【特許文献２】特開２００３−５７３３０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
市街地では、ＧＰＳ衛星が送信した電波がビル等の建築物に反射して、マルチパスと呼ぶ伝播時間の遅延時間を生じる。このマルチパスによる擬似距離の誤差は、ＤＧＰＳ基準局では検出不可であり、従来のＤＧＰＳ測位システムではマルチパスによる誤差のため位置の精度が悪い場合があった。
特許文献２の方法は、ＧＰＳ衛星の電波が受信しにくい場所でＧＰＳ測位を可能とするものであるが、マルチパスによる誤差を軽減できない。
マルチパスの影響を受けにくいようなＧＰＳ測位システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る移動局は、ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信するＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ衛星からの電波の伝播時間から擬似距離を計算する擬似距離計算手段と、航法メッセージを利用してＧＰＳ衛星の位置を計算する衛星位置計算手段と、擬似距離を補正するためのデータであるＤＧＰＳ補正データと送信時刻を含むＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データを受信する通信機と、ＤＧＰＳ補正データまたは航法メッセージの何れかのデータを用いて前記ＧＰＳ衛星からの擬似距離を補正する擬似距離補正手段と、測位補強データにより前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を計算する相対距離計算手段と、前記ＧＰＳ衛星の位置、前記ＧＰＳ衛星からの補正した擬似距離、前記ＤＧＰＳ基準局の位置及び前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を使用して自分の位置を計算する測位計算手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る移動局は、ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信するＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ衛星からの電波の伝播時間から擬似距離を計算する擬似距離計算手段と、航法メッセージを利用してＧＰＳ衛星の位置を計算する衛星位置計算手段と、擬似距離を補正するためのデータであるＤＧＰＳ補正データと送信時刻を含むＤＧＰＳ基準局から送信される測位補強データを受信する通信機と、ＤＧＰＳ補正データまたは航法メッセージの何れかのデータを用いて前記ＧＰＳ衛星からの擬似距離を補正する擬似距離補正手段と、測位補強データにより前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を計算する相対距離計算手段と、前記ＧＰＳ衛星の位置、前記ＧＰＳ衛星からの補正した擬似距離、前記ＤＧＰＳ基準局の位置及び前記ＤＧＰＳ基準局からの距離を使用して自分の位置を計算する測位計算手段とを備えたものなので、ＧＰＳ測位におけるマルチパスによる誤差を軽減できるという効果が有る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１におけるＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図を、図１に示す。なお、従来のＤＧＰＳ測位システムよりも測位精度を向上させることを意図しており、本願発明ではＤＧＰＳ測位補強システムと呼ぶ。図１に示すように、複数のＧＰＳ衛星１からの電波は、所定の既知の位置に設置されたＤＧＰＳ基準局２と位置が変化する移動局３で受信される。移動局３が、ＤＧＰＳ測位補強システムの利用者である。ＤＧＰＳ測位補強システムは、移動局３の位置を計算するためのものである。なお、ＤＧＰＳ基準局２のことをＤＧＰＳ基準局端末とも呼び、移動局３のことを移動局端末とも呼ぶ。
ＤＧＰＳ基準局２は、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信するＧＰＳ受信機２１、ＧＰＳ衛星１からの擬似距離などを用いてＤＧＰＳ補正データなどを計算する制御部２２、ＤＧＰＳ補正データに送信時刻などを付加した測位補強データを所定範囲に送信する通信機２３で構成する。ＤＧＰＳ基準局２の位置は既知であり、ＤＧＰＳ基準局２で測位計算を行うと、擬似距離を補正するＤＧＰＳ補正データが計算できる。移動局３で複数のＤＧＰＳ基準局２からのＤＧＰＳ補正データを近くのものの重みが大きくなるように加重平均ができるように、ＤＧＰＳ補正データはＤＧＰＳ基準局２の位置データも含む。
【００１０】
図２は、実施の形態１でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局３の構成をより詳細に示すブロック図である。移動局３は、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信するＧＰＳ受信機３１、測位計算などを行う制御部３２、ＤＧＰＳ基準局２からの測位補強データを受信する通信機３３で構成する。
移動局３での測位計算では、以下の３種類の計算を行う。（１）ＧＰＳ衛星１の位置およびＧＰＳ衛星１と移動局３との間の擬似距離を用いたＧＰＳ測位計算。（２）ＤＧＰＳ補正データを用いた擬似距離の補正。（３）既知の位置にあるＤＧＰＳ基準局２と移動局３の間の相対距離を計算し、ＧＰＳ測位と組み合わせることによる測位計算。
なお、擬似距離というのは、ＧＰＳ衛星１と移動局３との間での電波の伝播時間から計算した距離である。さまざまな誤差要因があるため、擬似距離は本当の距離とは異なる。相対距離はＤＧＰＳ基準局２からの距離であり、擬似距離と区別するために相対距離と呼ぶ。
【００１１】
図２から分かるように、移動局３の制御部３２には測位計算を行う測位手段３２１がある。測位手段３２１は、ＧＰＳ受信機３１からの観測時刻と擬似距離と衛星軌道情報（エフェメリス）、通信機３３からの受信時刻と測位補強データを入力とし、移動局３搭載の時計の誤差を補正した時刻と、その時刻における移動局３の位置を出力する。ＧＰＳ衛星１からの電波の伝播時間は、ＧＰＳ受信機３１で電波を受信するために信号の同期処理を行う際に計測される。この実施の形態１では、伝播時間を擬似距離に変換するまでをＧＰＳ受信機３１で行う。つまり、ＧＰＳ受信機３１が擬似距離計算手段でもある。なお、擬似距離の計算を制御部３２で行うようにしてもよい。
測位手段３２１は、ＧＰＳ受信機３１が受信した航法メッセージ中の衛星軌道情報（エフェメリス）などから所定の時刻（ＧＰＳタイム）における衛星位置を求めるＧＰＳ衛星位置計算手段である衛星位置計算処理３２１１と、擬似距離の誤差を補正する擬似距離補正手段である擬似距離誤差補正処理３２１２と、複数のＧＰＳ衛星１とＤＧＰＳ基準局２の位置、ＧＰＳ衛星１と移動局３との間の擬似距離、ＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離を用いて、これらの間の幾何学的関係から移動局３の位置を求める測位計算手段である測位計算処理３２１３、測位補強データのデコードを行う補正データ解読処理３２１４、測位補強データの伝播時間からＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離を求める相対距離計算手段である距離計算処理３２１５から構成する。
【００１２】
以上で構造の説明を終了して、以下ではＤＧＰＳ測位補強システムの動作を説明する。まず、ＤＧＰＳ基準局２の動作を説明する。ＧＰＳ受信機２１は、各ＧＰＳ衛星１が送信した電波をＧＰＳアンテナで受信して、航法メーセージ、ＧＰＳ衛星１が送信した電波がＤＧＰＳ基準局２で受信されるまでの伝播時間などを出力する。制御部２２は、既知の位置で測位計算を行うことでＧＰＳ衛星１の擬似距離ごとにＤＧＰＳ補正データ（擬似距離の補正値、擬似距離変化率の補正値、ＤＧＰＳ基準局２の位置など）を計算し、所定の規格（RTCM SC104、米国海上無線技術委員会）で表現したＤＧＰＳ補正データに、ヘッダ、送信時刻、誤り訂正符号などを付加して測位補強データとして出力する。通信機２３は制御部で生成した測位補強データを所定の範囲に向けて送信する。
【００１３】
続いて、実施の形態１でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局３の測位計算について、図３を用いて動作を説明する。図３は、実施の形態１での移動局３の動作について処理内容を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ３０１は移動局３の起動時に実行される処理であり、移動局３の初期化を行う。続くステップＳ３０２からステップＳ３０６は、ＧＰＳ受信機３１が所定の周期で擬似距離を検出するたびに行う測位処理であり、収束するまで繰り返し実行される。ここで、電波を受信するＧＰＳ衛星１の符合を、ｊ番目のＧＰＳ衛星１という意味の１ｊとする。
【００１４】
まず、ステップＳ３０２では、ＧＰＳ受信機３１がＧＰＳ衛星１ｊからの電波を受信した時刻Ｔ２とＧＰＳ衛星１ｊと移動局３との間の距離Ｌ（求め方は後述）のその時点での値から、以下の式でＧＰＳ衛星１ｊが電波を送信した時刻Ｔ１を計算する。ここで、光速をｃとする。
Ｔ１＝Ｔ２−Ｌ／ｃ                                              （式１）
ＧＰＳ衛星１では高精度な時計を使用しているが移動局３では安価なそれほど精度が高くない時計を使用しており、移動局３での時刻はＧＰＳタイムからずれている。繰り返し計算で、移動局３での時計誤差が補正され、Ｔ２及びＴ１はより正確な値になる。
時刻Ｔ１が求まると、時刻Ｔ１におけるＧＰＳ衛星１ｊの位置（ｘ１ｊ，ｙ１ｊ，ｚ１ｊ）を、移動局３が事前に受信している航法メッセージの衛星軌道情報（エフェメリス）から求める。
【００１５】
続いて、ステップＳ３０３では、ＧＰＳ受信機１ｊの擬似距離に含まれる衛星搭載時計のバイアス誤差ｃ×dT1、電離層遅延誤差ｄiono、対流圏遅延誤差ｄtropについて、ＤＧＰＳ補正データがない場合には航法メッセージ中の補正パラメータや所定モデルに基づく計算式を用いて求め、下式のように擬似距離ρ(T2)を修正する。
ρ(T2) = ｃ×τ ＋ｃ×dT1−ｄiono−ｄtrop                       （式２）
ここで、変数は定義済であるが、まとめて以下に示す。なお、単位を括弧の中に書く。
Ｔ１  ：ＧＰＳ衛星１ｊが電波を送信した時刻。                    [ｓ]
Ｔ２  ：移動局３がＧＰＳ衛星１ｊからの電波を受信した時刻。      [ｓ]
τ    ：ＧＰＳ衛星１から移動局３までの伝播時間。                [ｓ]
ｃ    ：光の速度（ ＝ 2.99792458×108）                         [ｍ／ｓ]
ρ(T2)：ＧＰＳ衛星１と移動局３間の擬似距離                      [ｍ]
dT1    ：ＧＰＳ衛星１の搭載時計のバイアス誤差                   [ｓ]
ｄiono  ：電離層遅延誤差                                        [ｍ]
ｄtrop  ：対流圏遅延誤差                                        [ｍ]
【００１６】
また、ＤＧＰＳ補正データがある場合は、下式のように擬似距離ρ(T2)に含まれるＤＧＰＳ基準局２と移動局３に共通の誤差（電離層遅延誤差、対流圏遅延誤差）を修正する。ただし、複数のＤＧＰＳ補正データがある場合は、ＤＧＰＳ基準局２からの距離に応じた重み付け計算などにより求めた値をＤＧＰＳ補正データとして使用する。なお、最も近い１個のＤＧＰＳ基準局２のＤＧＰＳ補正データを使用するなど、他の方法で使用するＤＧＰＳ補正データを求めてもよい。
ρ(T2) = ｃ×τ ＋ｃ×dT1＋ PRC + RRC×(T2 - T3 )            （式３）
ここで、変数は以下の意味である。
PRC   ：ＤＧＰＳ補正データによる擬似距離の補正値。             [ｍ]
RRC   ：ＤＧＰＳ補正データによる擬似距離変化率の補正値。       [ｍ／ｓ]
Ｔ３  ：補正値の計算時刻。                                     [ｓ]
なお、（式２）または（式３）で補正した擬似距離には、マルチパスによる誤差が補正できずに残っている。
【００１７】
次に、ステップＳ３０４で、電波を受信しているＤＧＰＳ基準局２ｊからの相対距離を以下の式で計算する。
ρ(T2)＝ｃ×(Ｔ２−Ｔ１)                                    （式４）
ここで、相対距離もρ(T2)で表現し、Ｔ１とＴ２に関しては、ＧＰＳ衛星１ｊをＤＧＰＳ基準局２ｊと読み替える。なお、ＤＧＰＳ基準局２ｊの時計は、ＧＰＳタイムに必要な精度で時刻合わせされているとする。
【００１８】
さて、ＧＰＳ衛星１ｊからの電波を受信している場合は、（式２）または（式３）より、ＧＰＳ衛星１ｊからの擬似距離が計算できる。ＤＧＰＳ基準局２ｊからの電波を受信している場合は、（式４）よりＤＧＰＳ基準局２ｊからの相対距離を計算できる。移動局３の現在位置（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、移動局３の時計誤差ΔＴ０に関して、電波を受信しているＧＰＳ衛星１ｊまたはＤＧＰＳ基準局２ｊの位置を、添え字ｊを省略して（ｘ１、ｙ１、ｚ１）とすると、以下の式が成立する。
なお、座標系は地球の中心を原点とし、地球の自転軸をＺ軸とする座標系で表現する。
√((ｘ１−ｘ０)２＋(ｙ１−ｙ０)２＋(ｚ１−ｚ０)２)
＝ｃ×ΔＴ０＋ρ(T2)                                      （式５）
以下の（式６）で示すように、（式５）の左辺が、ＧＰＳ衛星１と移動局３の間の距離Ｌとなる。
√((ｘ１−ｘ０)２＋(ｙ１−ｙ０)２＋(ｚ１−ｚ０)２)＝Ｌ        （式６）
【００１９】
（式５）において未定の変数は４個なので、電波を受信しているＧＰＳ衛星１ｊまたはＤＧＰＳ基準局２ｊの合計数が４個ならば、４個の（式５）から未定変数を計算できる。５個以上の場合は、誤差の重み付け２乗和が最小になる解を求める。さて、（式５）は非線形の式であり、解析的に解くのは困難である。そこで、繰り返し計算により計算することにする。
（式６）を、未定変数（ｘ０、ｙ０、ｚ０）に関して偏微分すると、以下となる。
∂Ｌ／∂ｘ０＝−(ｘ１−ｘ０)／Ｌ                              （式７）
∂Ｌ／∂ｙ０＝−(ｙ１−ｙ０)／Ｌ                              （式８）
∂Ｌ／∂ｚ０＝−(ｚ１−ｚ０)／Ｌ                              （式９）
【００２０】
ここで、現在の未定変数Ｐ０＝（ｘ０、ｙ０、ｚ０、ΔＴ０）における（式５）の左辺と右辺の誤差をδＲとし、誤差δＲを低減させる未定変数のＰ０の微小成分をδＰ０＝（δｘ０、δｙ０、δｚ０、δＴ０）とすると、以下が成立する。
δＲ＝Ｌ−ρ(T2)
＝−∂Ｌ／∂ｘ０×δｘ０−∂Ｌ／∂ｙ０×δｙ０−∂Ｌ／∂ｚ０×δｚ０
＋ｃ×δＴ０                                          （式１０）
【００２１】
ここで、（式１０）に（式７）〜（式９）を代入して、以下の式を得る。
(ｘ１−ｘ０)／Ｌ×δｘ０＋(ｙ１−ｘ０)／Ｌ×δｙ０
＋(ｚ１−ｘ０)／Ｌ×δｚ０＋ｃ×δＴ０＝δＲ              （式１１）
【００２２】
電波を受信しているＧＰＳ衛星１ｊまたはＤＧＰＳ基準局２ｊの数をＪとして、（式１１）を行列表現すると、以下の式を得る。
[Ａ]×δＰ０＝δＲ                                            （式１２）
ここに、[Ａ]は以下のような行列である。複数のＧＰＳ衛星１ｊまたはＤＧＰＳ基準局２ｊに関する式を同時に表現するので、添え字ｊをつける。[Ａ]は、航法行列と呼ぶ。
[Ａ]＝[ａj1  ａj2  ａj3  ａj4]  ただし、ｊ＝１〜Ｊの整数。    （式１３）
ａj1＝(ｘ１j−ｘ０)／Ｌ                                       （式１４）
ａj2＝(ｙ１j−ｙ０)／Ｌ                                       （式１５）
ａj3＝(ｚ１j−ｚ０)／Ｌ                                       （式１６）
ａj4＝１                                                      （式１７）
【００２３】
電波を受信しているＧＰＳ衛星１ｊからの擬似距離またはＤＧＰＳ基準局２ｊからの相対距離の、過去の所定時間での誤差の分散をσjとして、重み付け行列[Ｗ]＝[ｗjk]を以下のように定義する。ＤＧＰＳ基準局２ｊからの相対距離の方が、誤差の分散が小さくなる。
ｗjk＝０  ｊ＝１〜Ｊの整数、ｋ＝１〜Ｊのｊでない整数
ｗjj＝１／(σj２)  ｊ＝１〜Ｊの整数
詳細は省略するが、δＰ０は以下のようになる。
δＰ０＝([Ａ]t[Ｗ][Ａ])-1×([Ａ]t[Ｗ])×δＲ                  （式１８）
【００２４】
ステップＳ３０５では、電波を受信しているＧＰＳ衛星１ｊまたはＤＧＰＳ基準局２ｊに対して、航法行列[Ａ]などを計算する。そして、ステップＳ３０６で、（式１８）により未定変数のＰ０の修正量δＰ０を求める。そして、ステップＳ３０７で、δＰ０が十分小さいかどうかチェックし、十分小さい場合は終了し、十分小さくない場合は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０７を繰り返し実行する。δＰ０が十分小さいかどうかは、δＰ０の距離（各成分の２乗和の平方根）や、最大の成分の大きさなどで判断する。なお、δＰ０が十分小さいかどうかの判断では、δＴ０に光速ｃをかけて距離に変換して、単位を距離にそろえて行うものとする。
【００２５】
ＤＧＰＳ基準局２からの相対距離も使用して測位を行う場合の例を説明する図を、図４に示す。この図４は、ＤＧＰＳ基準局２からの相対距離をＧＰＳ衛星１からの擬似距離とともに使用して測位計算を行うことにより、３個のＧＰＳ衛星１からしか電波を受信できない場合に、ＤＧＰＳ基準局２からの相対距離も使用することにより、４個のＧＰＳ衛星１からの電波を受信した場合と同様な測位計算ができることを示すものである。このように、ＤＧＰＳ基準局２からの相対距離も測位計算で使用することにより、電波を受信できるＧＰＳ衛星１の数が４個未満の場合でも４個以上の場合と同様に移動局３の時計誤差まで考慮した測位計算を実施できる。つまり、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信しにくい個所でもＤＧＰＳ基準局２からの電波を受信できるように、ＤＧＰＳ基準局２を設置すれば、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信しにくい個所でも精度よく測位を行うことができる。
【００２６】
ＤＧＰＳ基準局２は、移動局３を搭載した自動車が通る道路などに対してマルチパスが発生しにくい場所に設置することができる。マルチパスが発生しにくい場所に設置したＤＧＰＳ基準局２からの相対距離を測位計算で使用することにより、ＧＰＳ衛星１からの擬似距離に含まれるマルチパス誤差の影響を低減できるという効果がある。
ＤＧＰＳ基準局２からの測位補強データは、ＧＰＳ衛星１からの擬似距離を補正することに使用するので、従来のＤＧＰＳと同様な擬似距離の補正もできるという効果がある。
【００２７】
図４では、移動局３を自動車に搭載した場合を示しているが、鉄道や船などの他の移動手段に搭載してもよいし、人間が持ち運ぶようにしてもよい。
この実施の形態１では、最小２乗法により測位計算を行ったが、カルマンフィルタを使用してもよく、４個の式を選択してニュートンラプソン法などの繰り返し計算による計算などを行ってもよい。
【００２８】
ＤＧＰＳ基準局２の機能を、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の路側機や携帯電話基地局など既存のインフラを利用して実現してもよい。あるいは、ＤＧＰＳ基準局２を、専用または別用途と兼用して新設してもよい。
【００２９】
実施の形態２．
この実施の形態２は、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できない個所（トンネルの中など）にもＤＧＰＳ基準局２を設置する場合である。図５は、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できない個所（トンネルの中など）にもＤＧＰＳ基準局２を設置する場合の構成を説明する図である。図５において、ＰａのＤＧＰＳ基準局２では、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できるが、ＰｂとＰｃのＤＧＰＳ基準局２では、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できない。ＰｂとＰｃは、Ｐａと通信ケーブル９で接続されている。この通信ケーブル９は、ＰａとＰｂ、ＰａとＰｃの間で通信するためのものである。Ｐａと通信を行うことにより、ＰｂとＰｃのＤＧＰＳ基準局２の時計を、Ｐａの時計ひいてはＧＰＳタイムに合わせる。図５において、ｄ１やｄ２は通信ケーブル９の長さである。
【００３０】
ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できないＰｂとＰｃのＤＧＰＳ基準局２では、ＧＰＳ衛星１からの電波を用いて時計誤差を補正することができないので、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できるＰａのＤＧＰＳ基準局２からの信号により、時計誤差を補正する。ここで、ＰａのようにＧＰＳ衛星１からの電波を受信できるＤＧＰＳ基準局２をマスターと呼び、ＰｂとＰｃのようにＧＰＳ衛星１からの電波を受信できずにマスターのＤＧＰＳ基準局２との間で時計の時刻合せを行うＤＧＰＳ基準局２をスレーブと呼ぶ。
【００３１】
ＰａとＰｂの間を例にして時刻同期（時刻合せ）の方法を説明する図を、図６に示す。時刻同期の手順は、以下のようになる。以下の手順の番号を、図６中に示す。
（１）マスターのＤＧＰＳ基準局２であるＰａから、スレーブのＤＧＰＳ基準局２であるＰｂに対して、送信時刻Ｔ１を付けた同期信号を送信する。
（２）Ｐｂでは同期信号（送信時刻Ｔ１）を時刻Ｔ２に受信する。
（３）Ｐｂでは同期信号（送信時刻Ｔ１）が時刻Ｔ２に受信したことを意味する返信信号を、送信時刻Ｔ３を付加してＰａに送信する。
（４）Ｐａでは、返信信号（送信時刻Ｔ１、受信時刻Ｔ２、返信時刻Ｔ３）を時刻Ｔ４に受信する。
（５）Ｐａで、以下の計算式によりＰｂの時計誤差δＴｂを計算する。
δＴｂ＝（（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ｔ３−Ｔ４））／２                  （式１９）
（６）ＰａからＰｂに時計誤差δＴｂを送信する。
（７）時計誤差δＴｂを受信したＰｂは、δＴｂだけ時計を補正する。
【００３２】
マスターのＤＧＰＳ基準局２は、そのスレーブのＤＧＰＳ基準局２に対して、所定の周期でこの手順を繰り返し実行して時刻同期を行う。この手順は制御部２２より行われる。つまり、制御部２２が時刻合せ部でもある。
ここで、時計誤差δＴｂを計算する（式１９）を導出する。ＰａとＰｂの間での伝播時間が向きによらず同じであるとし、変数ΔＴａｂで表現する。時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間には、以下の関係がある。ここで、Ｐｂの時計の方がＰａよりも進んでいる場合にδＴｂが正になるとする。
Ｔ１＋ΔＴａｂ＋δＴｂ＝Ｔ２                                    （式２０）
時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の間には、以下の関係が有る。
Ｔ３＋ΔＴａｂ−δＴｂ＝Ｔ４                                    （式２１）
（式２０）から（式２１）を引いてΔＴａｂを消去してδＴｂについて解くと、（式１９）を得る。
【００３３】
（式２０）と（式２１）を足して、ΔＴａｂについて解くと、以下となる。
ΔＴａｂ＝（（Ｔ４−Ｔ１）ー（Ｔ３−Ｔ２））／２                （式２２）
ＰａとＰｂとを結ぶ通信ケーブル９の長さをｄ１とし、通信ケーブル中での伝播速度をｇとすると、ＰａとＰｂの間の伝播時間ΔＴａｂは、以下で一定になるハズである。
ΔＴａｂ＝ｄ１／ｇ                                              （式２３）
時刻同期を行う際に、（式２２）による伝播時間ΔＴａｂが（式２３）による値に対する差が所定の値以下の場合だけ実際に時刻同期を行うようにすれば、より正確に時刻同期ができる。これは、（式２２）による伝播時間ΔＴａｂと（式２３）による値との差が大きい場合には、通信ケーブル９に何らかの異常が発生している可能性があり、（式１９）による時計誤差δＴｂも正しく計算できていない可能性が高いことによる。
【００３４】
ＤＧＰＳ基準局２は、実施の形態１の場合と同様に、測位補強データを送信する。ただし、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できないＤＧＰＳ受信局２では、ＤＧＰＳ補正データを測位補強データに含めないで送信する。移動局３の測位計算は、実施の形態１の場合と同様に行う。
ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できないＤＧＰＳ受信局２の時計誤差の補正を行うので、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できない個所にもＤＧＰＳ受信局２を設置できる。そして、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信できないＤＧＰＳ受信局２からの相対距離も測位計算に使用することができる。４個以上のＤＧＰＳ基準局２からの電波を受信できればＧＰＳ衛星１からの電波が受信できなくても、移動局３で測位計算でき、移動局３の時計誤差を補正できるという効果がある。さらには、ＧＰＳ衛星１からの電波の受信を再開後に、移動局３の時計誤差による精度低下を発生させないか改善できるという効果もある。
図７は、実施の形態２のＤＧＰＳ測位補強システムにおいて、ＧＰＳ衛星１とＤＧＰＳ基準局２がそれぞれ送信する電波の有無による測位状態の一例を示す図である。ＤＧＰＳ基準局２だけからの電波を受信する測位も可能となるのが、実施の形態２の特徴である。また、ＤＧＰＳ基準局２からの電波を全く受信できない場合は、ＧＰＳ衛星１からの電波だけを用いた測位もできる。
【００３５】
この実施の形態２では、マスターのＤＧＰＳ基準局２から同期信号を送信し始めて、スレーブのＤＧＰＳ基準局２の時計誤差をマスターのＤＧＰＳ基準局２で計算するようにしたが、スレーブのＤＧＰＳ基準局２から同期信号を送信し始めてスレーブのＤＧＰＳ基準局２で自分の時計誤差を計算するようにしてもよい。スレーブのＤＧＰＳ基準局２で自分の時計誤差を計算すると、前記の（６）、（７）というスレーブのＤＧＰＳ基準局２の時計誤差をマスターのＤＧＰＳ基準局２から送信する手順が不要となるという効果がある。なお、スレーブのＤＧＰＳ基準局２から同期信号を送信し始める場合には、必要であれば、複数のスレーブのＤＧＰＳ基準局２が同時に同期信号を送信しないような対策を取る。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態３におけるＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図を、図８に示す。図８において、ＤＧＰＳセンター局５は、国土地理院が設置し管理する電子基準点４の位置でそれぞれの電子基準点４が計算したＤＧＰＳ補正データと電子基準点４の位置を用いて、ＤＧＰＳ基準局２の位置におけるＤＧＰＳ補正データを所定の方法でＤＧＰＳ補正データ計算部（図示せず）により計算し、計算したＤＧＰＳ補正データをＤＧＰＳ基準局２及び時刻と対応付けて、通信手段（図示せず）により所定の通信網６に出力する。ＤＧＰＳ補正データには、近くにある他のＤＧＰＳ基準局２の位置も含める。なお、電子基準点４でのリアルタイムデータは、民間でも利用できる。
なお、ＤＧＰＳ基準局２は、ＧＰＳ衛星１からの電波がマルチパスを発生しやすい場所やＧＰＳ衛星１からの電波を受信しにくい場所にＤＧＰＳ基準局２からの電波がマルチパスを起こさずに届くような所定の位置にある。ＤＧＰＳ基準局２の位置は、電子基準点４に対して任意の位置でよい。ＤＧＰＳセンター局５ではすべてのＤＧＰＳ基準局２の位置データを有しており、各ＤＧＰＳ基準局２では少なくとも自分の位置データを持つ。
【００３７】
ＤＧＰＳ基準局２は制御部２２と通信機２３で構成し、ＤＧＰＳ基準局２の通信機２３は所定の通信網６に接続され、通信網６から当該ＤＧＰＳ基準局２に対応するＤＧＰＳ補正データを受信する。制御部２２は通信機２３が受信したＤＧＰＳ補正データにヘッダ、送信時刻、誤り訂正符号などを付加して測位補強データを生成する。そして通信機２３は、制御部で生成した測位補強データを所定の範囲に届くように送信する。
ＤＧＰＳ基準局２は、ＤＧＰＳセンター局５との間で実施の形態２と同様な方法で時刻合せを行う。また、必要な精度で時刻合せができれば、他の方法でもよい。なお、ＤＧＰＳセンター局５及びＤＧＰＳ基準局２の時計を十分に高精度として、時刻合せをしなくても誤差が許容範囲内に収まるようにしてもよい。
【００３８】
移動局３の動作は、実施の形態１の場合と同様である。
【００３９】
この実施の形態３では、実施の形態１での効果に加えて、以下の効果がある。ＤＧＰＳ基準局２が送信するＤＧＰＳ補正データはＤＧＰＳセンター局５で計算され、ＤＧＰＳ基準局２にはＤＧＰＳ補正データを求めるために必要になるＧＰＳ衛星１の電波の受信設備が不要となり、コスト低下、小型化、低消費電力化を図れるという効果が有る。
なお、通信網６は有線でも無線でもよく、専用でも他の用途と共用でもさらには公衆回線網でもよく、通信衛星などを利用するものであってもよい。ＤＧＰＳセンター局５からすべてのＤＧＰＳ基準局２にＤＧＰＳ補正データを配信できるものであれば、通信網６はどのようなものでもよい。
なお、一部のＤＧＰＳ基準局２は、ＧＰＳ受信機２１を持ち、制御部２２でＤＧＰＳ補正データを計算するようにしてもよい。ＤＧＰＳ補正データを自分で計算するＤＧＰＳ基準局２に関しては、ＤＧＰＳセンター局５でＤＧＰＳ補正データを計算しない。また、通信網６にも接続しなくてもよい。
測位補強データを送信する通信機２３が通信網６からのデータを受信する受信機を兼ねる構成としたが、通信網６からのデータを受信する受信機を、測位補強データを送信する通信機２３とは別に備えるようにしてもよい。
【００４０】
実施の形態４．
この実施の形態４は、実施の形態３での通信網６を、衛星を使用する無線通信に置き換えた場合である。実施の形態４におけるＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図を、図９に示す。図９では、ＤＧＰＳセンター局５は通信手段により衛星管理センタ７を経由して人工衛星８からＤＧＰＳ補正データを送信する。その他の構成は、実施の形態３と同じである。
この実施の形態４でも、ＤＧＰＳセンター局５が電子基準点４で観測されたＤＧＰＳ補正データと電子基準点の位置を用いて、ＤＧＰＳ基準局２の位置におけるＤＧＰＳ補正データを所定の方法で計算し、人工衛星８からＤＧＰＳ基準局２に送信する。
【００４１】
この実施の形態４でも、ＤＧＰＳ基準局２にはＤＧＰＳ補正データを求めるために必要になるＧＰＳ衛星１の電波の受信設備が不要となり、コスト低下、小型化、低消費電力化を図れるという効果が有る。さらに、人工衛星を利用することにより、ＤＧＰＳ基準局２を通信網に接続する必要がないので、ＤＧＰＳ基準局２を設置しやすくなるという効果も有る。衛星を利用せずにＴＶやＦＭなどの地上波を利用する場合でも同様の効果が有る。
【００４２】
実施の形態５．
この実施の形態５は、マルチパスが発生しやすい場所ではＤＧＰＳ基準局２からの相対距離だけで移動局３の位置を計算することを可能とする場合である。図１０は、実施の形態５のＤＧＰＳ測位補強システムにおけるＤＧＰＳ基準局２をマルチパスの生じやすい市街地の道路沿いに設置する一例を示す図であり、隣り合うＤＧＰＳ基準局２の送信範囲が最大２個重なるようにＤＧＰＳ基準局２を直線的に配置した一例である。図１１は図１０に示すようにＤＧＰＳ基準局２を配置した場合に、ＤＧＰＳ基準２が送信した測位補強データの伝播時間から求めるＤＧＰＳ基準局２と移動局３（利用者）との間の相対距離とＤＧＰＳ基準局２の位置を用いて移動局３の位置を求める幾何学的な関係を示す一例の図である。図１２は、本発明のＤＧＰＳ測位補強システムにおけるＤＧＰＳ基準局２をトンネルなどに設置する一例を示す図であり、隣り合うＤＧＰＳ基準局２の送信範囲が最大３個重なるように直線的に配置した一例を示す図である。
【００４３】
ＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離とＤＧＰＳ基準局２の位置を用いて移動局３の位置を求めることについて、図を用いて説明する。図１０、図１１に示すように、ＤＧＰＳ基準局２の送信範囲が最大２個重なるようにＧＰＳ基準局２を配置した場合は、ＤＧＰＳ基準局２から送信された測位補強データの伝播時間から、ＰａのＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離ｒａ、ＰｂのＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離ｒｂを求めることができ、ＰａとＰｂのＤＧＰＳ基準局２の位置はＤＧＰＳ基準局２が送信する測位補強データから入手できる。ＧＰＳ衛星１からの擬似距離はマルチパスによる誤差が大きいために使用しないものとする。なお、ＧＰＳ衛星１からの擬似距離を使用するかどうかは、受信するＤＧＰＳ基準局２からの測位補強データにより判断するものとする。例えば、受信した測位補強データの中に、送信元のＤＧＰＳ基準局２の送信範囲内に移動局３が有り、かつ擬似距離使用不可というデータを有するものがあれば、擬似距離を使用しないで測位計算を行う。ＧＰＳ衛星１からの擬似距離を使用するかどうかを、別の方法で判断するようにしてもよい。
【００４４】
ここで、移動局３とＤＧＰＳ基準局２の位置を、緯度（θ１）、経度（θ２）、高度（ｈ）で表現するこことする。移動局３の位置の中で高度（ｈ）は、ＤＧＰＳ基準局２の高度よりも所定量（道路面からのＤＧＰＳ基準局２の標準の高さ）だけ低いとし、移動局３の時計誤差は時計誤差のドリフトにより誤差が小さく補正できるとすると、移動局３の緯度（θ１）と経度（θ２）が未知数になる。高度は、地球の中心からの距離を使用してもよいし、地球の海抜０ｍを意味する楕円球面からの高度としてもよい。
したがって、２つのＤＧＰＳ基準局２と移動局３との相対距離を求めることができると、移動局３の道路上の位置（θ１，θ２）として、図１１に示すようにＰ１とＰ２という２個の解が求まる。ここで、ＤＧＰＳ基準局２が対面通行道路の中央に配置されておれば、進行方向の左側にあるＰ１に特定できる。なお、進行方向の左側または右側の解のどちらを採用するかは、使用する国などを入力しておくことにより決める。複数車線の一方通行の道路などでは、車から見て道路の右側にＤＧＰＳ基準局２を配置しておけば、車の進行方向に対してＤＧＰＳ基準局２の左側にある１個に特定できる。
【００４５】
移動局３の道路上の位置（θ１，θ２）が求まれば、計算を始める前に仮定した高度（ｈ）と時計誤差が妥当であるかどうかが確認できる。計算した道路上の位置（θ１，θ２）が前回に計算した位置から大きく離れている場合などは、仮定した高度（ｈ）または時計誤差が妥当でなかったことになる。妥当でない場合は、高度（ｈ）と時計誤差を修正して、妥当な位置が得られるまで前述の計算を繰り返す。なお、地図データを参照して、移動局３の位置（θ１，θ２）が道路上にない場合に、仮定した高度（ｈ）または時計誤差が妥当でないと判断するようにしてもよい。
【００４６】
また、図１２に示す場合には、隣り合うＤＧＰＳ基準局２の送信範囲が最大３個重なるように配置してあるので、ＤＧＰＳ基準局２と移動局３との間の相対距離を最大３組計測できる。このことから、測位計算時には、移動局３の高度（ｈ）または時計誤差のどちらかを既知として仮の測位計算を行い、測位計算後に高度（ｈ）または時計誤差の整合を図れるよう収束計算を行う。
【００４７】
なお、各ＤＧＰＳ基準局２が送信する範囲について、それぞれのＤＧＰＳ基準局２が測位補強データに加えて送信することで、本来受信できない箇所のＤＧＰＳ基準局２の測位補強データを受信した時に、この測位補強データはマルチパスの疑いがあるとして測位計算から除外する。各ＤＧＰＳ基準局２が送信する範囲のデータは、各ＤＧＰＳ基準局２が送信する範囲の形に応じて所定のデータで表現するものとする。例えば、送信する範囲が円形の場合はその半径で、扇形の場合は半径と有効な角度で、送信可能な範囲を表現するものとする。測位補強データには、送信する範囲の形状を示すデータと、形状により必要となるデータが含まれる。また、近隣のＤＧＰＳ基準局２の位置データも測位補強データに含めて送信する。
複数のＤＧＰＳ基準局２の時刻については、実施の形態２で説明した方法により同期をとったものであるが、他の方法で同期をとっても良い。
【００４８】
以上により、ＤＧＰＳ基準局２（マスター、スレーブ）の間で時刻同期をとることができるので、スレーブのＤＧＰＳ基準局２と移動局３との相対距離も測位計算に利用できるので、マルチパスの影響を受けたと思われるＧＰＳ衛星１との擬似距離を測位計算に使用しないように処置できる。このことにより、ＤＧＰＳ基準局２と移動局３との相対距離を用いない場合と比較して、マルチパスによる測位精度の低下が改善できる。
複数のＤＧＰＳ基準局２から送信されたＤＧＰＳ補正データを受信できる場所であれば、ＧＰＳ衛星１の電波を受信できなくても、移動局３の位置を測位し、ＧＰＳ受信機２１の内蔵時計の誤差を常時補正できる。また、ＧＰＳ衛星１からの電波受信を再開した直後から、同時計誤差は補正済みとして測位計算できるので、ＧＰＳ衛星１の電波受信再開後に測位精度が低下することが改善される。
【００４９】
近隣のＤＧＰＳ基準局２の位置が測位補強データの中にあるので、移動局３の移動に応じて、マルチパスが発生しにくい位置関係にあるＤＧＰＳ基準局２への受信切替えを計画して行うことができる。このことにより、安定した測位精度で移動局３の位置を求めることができる。なお、移動局３が予想と異なる方向に移動する場合は、計画とは異なるＤＧＰＳ基準局２でも移動局３の実際の位置に適したものを使用し、計画したＤＧＰＳ基準局２でも適していないものは使用しない。
ＤＧＰＳ基準局２より送信する範囲（マルチパスが発生しにくい範囲）の外で、ＤＧＰＳ補正データを受信した場合は、マルチパスの疑いがあるとして、そのＤＧＰＳ基準局２との相対距離を測位計算に使用しないように処置できる。
【００５０】
実施の形態６．
図１３は、実施の形態６のＤＧＰＳ測位補強システムにおけるＤＧＰＳ基準局２の設置の一例を示す図であり、隣り合うＤＧＰＳ基準局２の送信範囲が最大４個重なるように平面的な配置の一例を示す図である。
同図では、各ＤＧＰＳ基準局２の送信範囲の重なり具合により、どれかのＤＧＰＳ基準局２の送信範囲に含まれる範囲は、受信電波数が１個から４個の部分に分けられる。受信電波数により、次のように場合分けして測位計算を行うことで、ＤＧＰＳ基準局２の測位補強データを利用して移動局３の位置を求める。
【００５１】
（１）４個の場合：
移動局３の位置（θ１，θ２，ｈ）、時計誤差。
（２）３個の場合：
移動局３の位置（θ１，θ２）、時計誤差。ただし、高度（ｈ）は既知とする。
あるいは、
移動局３の位置（θ１，θ２，ｈ）。ただし、時計誤差は既知とする。
（３）２個の場合：
移動局３の位置（θ１，θ２）、時計誤差。ただし、高度（ｈ）と時計誤差は既知とする。
【００５２】
なお、複数のＤＧＰＳ基準局２の時刻については、実施の形態２で説明した方法により同期をとったものであるが、他の方法で同期をとっても良い。
【００５３】
この実施の形態６でも、実施の形態５の場合と同様な効果がある。
【００５４】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７のＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局３（利用者）の構成を示すブロック図であり、マップマッチング法に係わる位置候補管理処理３２２１、道路網読出処理３２２２、道路同定処理３２２３からなる道路同定手段３２２と、道路網記憶手段３２３以外については、図２の構成と同じである。図１５は、実施の形態７のＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局３の一実施例の動作について処理内容を示すフローチャートであり、マップマッチングに係わるステップＳ３０８以外については、図３と同じである。
【００５５】
図１６は、実施の形態７のＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局３の地図データに関して、道路リンク１０とＤＧＰＳ基準局２の設置箇所の関係を示す一例の図である。なお、ここでいう地図データとは、道路網記憶手段３２３に格納された道路やＤＧＰＳ基準局２の位置などのデータである。地図データのことを道路網データとも呼ぶ。
道路リンク１０は地図上の地点であるノード１１を結ぶものである。ノード１１は道路の分岐点や曲がり角などに配置し、ノード１１を直線で結ぶ道路リンク１０が道路に対応する。図１６(a)に、道路リンク１０、ノード１１、ＤＧＰＳ基準局２の位置の例を説明する図を示す。図１６(a)では、Ｌ１とＬ２という２個の道路リンク１０が接続されている簡単な例を示す。
【００５６】
図１６(b)〜(d)に、図１６(a)での道路における各種データの内容を示す。図１６(b)が、ノード１１のデータである。ノード１１は、道路の中央、左端、右端などの道路に対して所定の位置に設定し、その位置の座標と、接続される道路リンク１０の集合のデータを持つ。図１６(c)がＤＧＰＳ基準局２のデータである。ＤＧＰＳ基準局２は、その位置の座標と、そのＤＧＰＳ基準局２が送信する測位補強データが有効な半径などのデータを持つ。ここでは、測位補強データが有効な範囲は円形であり、半径だけで表現できるとする。図１６(c)に示す値は例であり、有効な範囲は他のＤＧＰＳ基準局２との距離やマルチパスの発生しやすさなどの条件を考慮して、ＤＧＰＳ基準局２ごとに決める。
図１６(d)が道路リンク１０のデータである。道路リンク１０は、その両端のノード１１と、トンネルやアンダーパスなどの区別を表現する種別、その道路リンク１０上の何れかの地点で測位補強データを受信できるＤＧＰＳ基準局２の集合などのデータを持つ。なお、一般という種別は、地面の上に設けられた普通の道路である。データは図示しないが、位置座標から近くにある道路リンク１０、ノード１１、ＤＧＰＳ基準局２を検索するためのデータを持つ。なお、図１６は一部のデータを示すものであり、図１６に示さないデータを道路網記憶手段３２３は持つ。
【００５７】
以下、移動局３の動作が実施例１と異なる部分について、図を用いて説明する。図１５において、ステップＳ３０８では、ステップＳ３０１からＳ３０６において測位手段３２１が求めた位置と時刻を用いて、走行中の道路に係わる情報を位置、時刻に付加して出力する。ステップＳ３０８の動作を、図１４を用いて説明する。位置候補管理処理３３２１は道路網読出処理３３２２に対して、測位手段３２１で求めた位置の周辺にある道路リンク１０の情報を読み出すよう要求を出す。なお、道路同定時は、接続関係にある道路リンク１０の情報などを読み出すようにようにする。
道路網読出処理３３２２は道路網記憶手段３３３から読出した所定の範囲のリンク情報を位置候補管理処理３３２１にわたす。位置候補管理処理３３２１は、測位手段３２１の位置に基づいて、同定中の道路リンク１０とその道路リンク１０に接続している道路リンク１０上に移動局３の位置候補を設定し更新する。道路同定処理３３２３は、位置候補管理手段３３２１で設定した位置候補の中から測位手段３２１で求めた位置の挙動に最も近い道路リンク１０上の位置候補を選んで、道路リンク１０および道路リンク１０上の位置を出力する。
【００５８】
また、図１６においては、道路沿いに設置されているＤＧＰＳ基準局２の位置情報が道路リンク１０に関連付けしており、道路リンク１０が同定されると、現在受信可能あるいはこの先に受信可能なＤＧＰＳ基準局２の位置などの情報がマップマッチングの一連の処理により移動局３で検索できる。また、現在受信しているＤＧＰＳ基準局２から逆に道路リンク１０を推定することもできる。
このような道路網を道路リンク１０として表現した地図データを備えた移動局３においては、例えば、現在同定している道路リンク１０に接続する道路リンク１０沿いのＤＧＰＳ基準局２の設置状況を事前に知ることができる。このことにより、ＤＧＰＳ基準局２の設置状況、および道路リンク１０の種別（トンネル、アンダーパスなど）などから、ＤＧＰＳ基準局２を利用した測位の可否、および測位精度を予測できるので、この情報を移動局３から出力し、この出力された情報を利用者が見ることにより、利用者が先々の測位の可否や測位精度などを確認できる。
【００５９】
なお、道路リンク１０を線として認識して位置更新するように説明したが、幅を持った範囲として道路を認識するようにしてもよい。道路を範囲として認識するために、例えば、道路リンク１０の幅員、車線などに関する情報が道路網記憶手段に記憶されていたり、あるいはＤＧＰＳ基準局２から測位補強データに付加して所定範囲に送信したりする。そうすると、移動局３は走行車線や道路上の位置を同定して、利用者が道路上の位置をより正確に把握できるようにしても良い。また、これにより、例えば、車線ごとの道案内や経路誘導、あるいは車線変更などの機能を付加する際に、現実の位置に即した処理を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１でのＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１での移動局の動作について処理内容を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１でのＤＧＰＳ基準局からの相対距離も使用して測位を行う場合の例を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２でのＧＰＳ衛星からの電波を受信できない個所（トンネルの中など）にもＤＧＰＳ基準局を設置する場合の構成を説明する図である。
【図６】この発明の実施２の形態でのマスターとスレーブのＤＧＰＳ基準局の間での時刻同期（時刻合せ）の方法を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態２でのＤＧＰＳ測位補強システムにおいて、ＧＰＳ衛星とＤＧＰＳ基準局がそれぞれ送信する電波の有無による測位状態の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３でのＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４でのＤＧＰＳ測位補強システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５での実施の形態５のＤＧＰＳ測位補強システムにおけるＤＧＰＳ基準局をマルチパスの生じやすい市街地の道路沿いに設置する一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態５でのＤＧＰＳ基準２が送信した測位補強データの伝播時間から求めるＤＧＰＳ基準局と移動局との間の相対距離とＤＧＰＳ基準局の位置を用いて移動局の位置を求める幾何学的な関係を示す一例の図である。
【図１２】この発明の実施の形態５での隣り合うＤＧＰＳ基準局の送信範囲が最大３個重なるようにＤＧＰＳ基準局を直線的に配置した一例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態６でのＤＧＰＳ測位補強システムにおけるＤＧＰＳ基準局の設置の一例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態７でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局の構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態７でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局の一実施例の動作について処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態７でのＤＧＰＳ測位補強システムにおける移動局の地図データに関して、道路リンクとＤＧＰＳ基準局設置箇所の関係を示す一例の図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：ＧＰＳ衛星
２：ＤＧＰＳ基準局
２１：ＧＰＳ受信機
２２：制御部
２３：通信機
３：移動局
３１：ＧＰＳ受信機（擬似距離計算手段）
３２：制御部（時刻合せ部）
３２１：測位手段
３２１１：衛星位置計算処理（衛星位置計算手段）
３２１２：擬似距離誤差補正処理（擬似距離補正手段）
３２１３：測位計算処理（測位計算手段）
３２１４：補正データ解読処理
３２１５：距離計算処理（相対距離計算手段）
３２２：道路同定手段
３２２１：位置候補管理処理
３２２２：道路網読出処理（道路網データ参照手段）
３２２３：道路同定処理（道路同定手段）
３２３：道路網記憶手段（道路網データ）
３３：通信機
４：電子基準点
５：ＤＧＰＳセンター局
６：通信網
７：衛星管理センタ
８：人工衛星
９：通信ケーブル
１０：道路リンク
１１：ノード
【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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【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】
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