(57)【要約】【課題】本発明は測位装置に関し、マルチパス多発地帯でも受信手段の出力の異常判定を正確に行い、測位装置の位置精度の低下を防ぐ方法および装置を提供する。【解決手段】上記課題は、擬似距離から算出された受信位置と、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位を分けてそれぞれの有効性判定を行うことにより、受信状況が直達波，直達波と反射波の合成波，反射波であるかを判定し、直達波を受信している時には受信位置を測位位置とし、直達波と反射波の合成波を受信したときでも、受信速度及び受信方位を有効と判定できる場合には、直前の受信位置を基に受信速度及び受信方位から測位装置の位置を補正して測位位置を求めることにより解決される。【選択図】  図１
2011053166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
各第３，第４の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。
【請求項２】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
前記第１，第２，第３，第４の差分が全てそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況が直達波のみを含んでいる受信状況であると判定し、前記第１，第２の差分のいずれかがそれぞれに対応した閾値以上で、かつ前記第３，第４の差分のいずれもがそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況は直達波と反射波の合成波を含んでいる受信状況であると判定し、それ以外の場合を、受信状況が反射波を含んでいる状況であると判定し、
受信状況が直達波であると判定された場合、受信位置，受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が直達波と反射波の合成波である場合、受信位置を無効に、受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が反射波であると判定された場合、受信位置，受信速度及び受信方位を無効と判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。
【請求項３】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分を求め、
前記第３の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
前記第４の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。
【請求項４】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記受信速度との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記第１の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
前記第２の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。
【請求項５】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置，受信速度，受信方位，速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
各第３，第４の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合は、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。
【請求項６】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置，受信速度，受信方位，速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
前記第１，第２，第３，第４の差分が全てそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況が直達波のみを含んでいる受信状況であると判定し、前記第１，第２の差分のいずれかがそれぞれに対応した閾値以上で、かつ前記第３，第４の差分のいずれもがそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況は直達波と反射波の合成波を含んでいる受信状況であると判定し、それ以外の場合を、受信状況が反射波を含んでいる状況であると判定し、
受信状況が直達波であると判定された場合、受信位置，受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が直達波と反射波の合成波である場合、受信位置を無効に、受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が反射波であると判定された場合、受信位置，受信速度及び受信方位を無効と判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。
【請求項７】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置，受信速度，受信方位，速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分を求め、
前記第３の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
前記第４の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。
【請求項８】
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
受信手段からの受信位置，受信速度，受信方位が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記受信速度との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記第１の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
前記第２の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ受信機及びセンサの出力をもとに位置を算出する測位方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星からの信号を用いて位置を測位する際、測位精度を向上させるため、ＧＰＳ衛星からの信号をもとにドップラ周波数を利用して、算出した速度ベクトルと、前回と今回の位置から算出した位置変位ベクトルを比較して、異常を検出し、異常である場合、その測位を無効とする。また、ドップラ周波数を利用して、算出した速度ベクトルと、センサ出力から算出した速度ベクトルを比較して異常を検出し、異常である場合にはＧＰＳ受信機の測位を無効とする技術が、特開２００１−１２４８４０号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
都市部のマルチパス多発地帯では、直達波と反射波の合成波，反射波のみを受信する状況が続くため、特許文献１の従来技術では、ほとんど異常であると判定され、ＧＰＳ受信機の測位が無効になってしまう。このため、測位装置の位置及び方位を補正できず、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができなかった。ＧＰＳ受信機による測位と加速度センサなどのセンサ入力に基づく自立航法の測位を用いたハイブリッド航法を行った場合、ＧＰＳ受信機の測位による自立航法の測位結果の補正が行われず、測位した位置精度の低下を防ぐことができない。
【０００５】
本発明の目的は、マルチパス多発地帯で位置精度の低下を防ぐ方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第１の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第２の差分を求め、
各第１及び第２の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第３の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第４の差分を求め、
各第３，第４の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出することを特徴とする測位方法により達成される。
【発明の効果】
【０００７】
直達波と反射波の合成波を受信した場合、擬似距離に大きな誤差が発生するため、このような擬似距離から求めた受信位置は大きな誤差を含んでしまう。しかし、そのような場合でもドップラ周波数には精度の低下が現れ難く、ドップラ周波数から算出される受信速度及び受信方位の精度は低下し難い。本発明の測位方法によれば、擬似距離から算出された受信位置と、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位を分けてそれぞれの異常判定を行うことにより、直達波と反射波の合成波を受信したときでも、受信速度及び受信方位を有効と判定できる場合には測位装置の位置を補正することが可能となり、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を用いた測位装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を用いた測位装置の動作を示す図である。
【図３】本発明を用いた測位装置の異常判定処理を示す図である。
【図４】本発明を用いた測位装置の測位処理を示す図である。
【図５】受信手段の受信状況を示す図である。
【図６】本発明を用いた測位装置の他の構成を示す図である。
【図７】本発明を用いた測位装置の異常判定処理を示す図である。
【図８】本発明を用いた測位装置の異常判定処理を示す図である。
【図９】本発明を用いた測位装置の異常判定処理を示す図である。
【図１０】本発明を用いた測位装置の測位処理を示す図である。
【図１１】本発明を用いた測位装置の他の構成における動作を示す図である。
【図１２】センサ・パラメータ算出手段の動作を示す図である。
【図１３】本発明を用いた測位装置の別の構成を示す図である。
【図１４】本発明を用いた測位装置の別の構成における動作を示す図である。
【図１５】本発明を用いた測位装置の別の構成における測位処理を示す図である。
【図１６】本発明を用いた測位装置の別の構成における測位処理の変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明を用いた測位装置の例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１に本発明を用いた測位装置の一実施例の構成を示す。本発明の一実施例は、受信手段１０１，速度センサ手段１０２，角速度センサ手段１０３，加速度センサ手段１０４，演算手段１１０とを備えている。本発明を用いた測位装置では、マルチパス多発地帯で位置精度の低下を防ぐため、受信手段１０１による測位衛星からの受信信号に基づく位置，速度及び方位の算出結果についてマルチパスの状況を判定し、擬似距離から求めた位置とドップラ周波数から求めた速度及び方位に分けて異常判定を行い、測位に用いるか否かの判定を行う。
【００１１】
受信手段１０１は、図示されないアンテナを備えており、ダウンコンバート，アナログ／デジタル変換，直交検波，Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition）コード生成，相関検出，復号の各処理機能を備えている。測位衛星から送られてきた信号（測位信号）をアンテナで
受信し、測位衛星の軌道情報，発信状態の情報や電離層遅延計算パラメータなどを含む航法メッセージを検出し、受信時刻，擬似距離，ドップラ周波数及び信号強度などの観測データを測定する。この受信時刻及び軌道情報をもとに測位衛星の位置を算出し、測位衛星の位置及び擬似距離をもとに受信手段１０１の位置（受信位置）を算出する。また、軌道情報をもとに求めた受信時刻付近の測位衛星の位置から測位衛星の速度を算出し、測位衛星の位置及び速度，ドップラ周波数をもとに受信手段１０１の速度及び方位（速度ベクトル，受信速度及び受信方位）を算出する。ＧＰＳ衛星，ＧＬＯＮＡＳＳ衛星や擬似衛星などの測位衛星は宇宙あるいは地上から測位のための信号を発信する装置である。
【００１２】
車速センサなどの速度センサ手段１０２は、車軸の回転に応じたパルス数を計測し、パルス数を出力する。ジャイロなどの角速度センサ手段１０３は、角速度に応じた信号を出力する。加速度計などの加速度センサ手段１０４は、加速度に応じた信号を出力する。
【００１３】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びメモリなどから構成される演算手段１１０は、センサ出力補正手段１１１，異常判定手段１１２，測位演算手段１１３を備えている。センサ出力補正手段１１１は、速度センサ手段１０２からの出力に速度センサ手段１０２のスケールファクタを掛け合わせ、センサ速度を算出する。角速度センサ手段１０３からの出力から角速度センサ手段１０３のバイアスを引き、角速度センサ手段１０３のスケールファクタを掛け合わせることにより、センサ角速度を算出する。また、加速度センサ手段１０４からの出力から加速度センサ手段１０４のバイアスを引き、センサ加速度を算出する。異常判定手段１１２は、センサ出力補正手段１１１からのセンサ速度，センサ角速度，センサ加速度を用いて、受信位置，受信速度及び受信方位の異常を判定する。
【００１４】
測位演算手段１１３は、異常判定手段１１２による受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定結果をもとに、有効な受信位置，有効な受信速度及び有効な受信方位，センサ出力補正手段１１１からのセンサ速度，センサ角速度，センサ加速度を用いて、測位装置の位置を算出する。速度センサ手段１０２，角速度センサ手段１０３及び加速度センサ手段１０４からなる手段を纏めてセンサ手段と呼ぶことにする。
【００１５】
図１に示す本発明の測位装置の実施例の動作を、図２を用いて説明する。
【００１６】
測位衛星５０１からの電波の受信状況として、図５に示す３つの状況がある。一つ目は、図５（ａ）に示すように、受信手段１０１が直達波５０２のみを受信する場合、二つ目は、図５（ｃ）に示すように、受信手段１０１が直達波５０２と反射波５０５（マルチパス）の合成波を受信する場合、三つ目は、図５（ｂ）に示すように、受信手段１０１が反射波５０５を受信する場合である。都市部などのマルチパスが多発する地帯では、建物５０４などにより、マルチパスによる影響を受け、直達波５０２と反射波５０５の合成波，反射波５０５を受信する状況が続くため、異常と判定され、受信手段１０１の受信位置，受信速度及び受信方位を用いて、移動体５０３に搭載された測位装置の位置及び方位を補正できない。このため、角速度センサ手段１０３のセンサ角速度の誤差が累積され、測位装置の方位の誤差が大きくなり、これに伴なって、測位装置の位置の精度が大きく低下してしまい、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができなかった。
【００１７】
しかし、直達波５０２と反射波５０５の合成波を受信した場合、擬似距離に大きな誤差が発生するため、受信位置が大きな誤差を含んでしまうが、ドップラ周波数には精度の低下が現れ難く、ドップラ周波数から算出される受信速度及び受信方位の精度は低下し難い。
【００１８】
そこで、擬似距離から算出された受信位置と、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位を分けて異常判定を行うことにより、直達波５０２と反射波５０５の合成波を受信した場合でも、受信速度及び受信方位を有効にして、測位装置の方位を補正し、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができる。
【００１９】
図２に示す処理において、まず最初にステップ２０１では受信手段１０１により、測位衛星から送られてきた信号（測位信号）をアンテナで受信し、測位衛星の軌道情報，発信状態の情報や電離層遅延計算パラメータなどを含む航法メッセージを検出し、受信時刻，擬似距離，ドップラ周波数及び信号強度などの観測データを測定する。受信時刻及び軌道情報をもとに測位衛星の位置を算出し、測位衛星の位置及び擬似距離をもとに受信位置を算出する。また、軌道情報をもとに受信時刻付近の測位衛星の位置から測位衛星の速度を算出し、測位衛星の位置及び速度，ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、異常判定手段１１２に受信位置，受信速度及び受信方位を送る。異常判定手段１１２はこれらの情報を受け取る。
【００２０】
次にステップ２０２において、速度センサ手段１０２は、自動車などの移動体の車軸の回転に伴なうパルス数を計測し、センサ出力補正手段１１１に送る。センサ出力補正手段１１１は速度センサの出力を受け取る。角速度センサ手段１０３は、移動体の角速度に対応した信号をセンサ出力補正手段１１１に送る。センサ出力補正手段１１１は角速度センサ手段１０３の出力を受け取る。加速度センサ手段１０４は、移動体の加速度に対応した信号をセンサ出力補正手段１１１に送る。センサ出力補正手段１１１は加速度センサ手段１０４の出力を受け取る。
【００２１】
ステップ２０３では、センサ出力補正手段１１１により、速度センサ手段１０２からの出力に速度センサ手段１０２のスケールファクタを掛け合わせ、センサ速度を算出する。
そして、角速度センサ手段１０３からの出力から角速度センサ手段１０３のバイアスを引き、角速度センサ手段１０３のスケールファクタを掛け合わせることにより、センサ角速度を算出する。また、加速度センサ手段１０４からの出力から加速度センサ手段１０４のバイアスを引き、センサ加速度を算出する。算出した値を異常判定手段１１２及び測位演算手段１１３に送る。
【００２２】
ステップ２０４として、異常判定手段１１２では、センサ出力補正手段１１１からのセンサ速度，センサ角速度及びセンサ加速度を用いて、受信位置，受信速度及び受信方位の異常を判定する。異常判定結果、受信位置，受信速度及び受信方位を測位演算手段１１３に送る。
【００２３】
そしてステップ２０５により測位演算手段１１３では、受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定結果をもとに、有効な受信位置，有効な受信速度及び有効な受信方位，センサ出力補正手段１１１からのセンサ速度，センサ角速度，センサ加速度を用いて、測位装置の位置を算出する。
【００２４】
次にステップ２０４の処理の詳細を、図３を用いて説明する。図３に示す異常判定手段１１２における異常判定の動作手順は、直達波と反射波の合成波を受信した場合にマルチパスの影響を受ける擬似距離から受信位置を測位処理に用いず、影響を受け難い受信速度及び受信方位を測位処理に用いることにより、直達波と反射波の合成波を受信した場合の測位装置の精度を向上させるものである。
【００２５】
ステップ３０１では異常判定手段１１２により、前回及び今回受け取った受信位置の差分ベクトルを算出し、差分ベクトルの長さ及び方向を表す速度及び方位（比較速度及び比較方位）を算出する。また、前回及び今回受け取った受信方位の差分をとり、角速度（比較角速度）を算出する。
【００２６】
そしてステップ３０２では、擬似距離から算出した受信位置について、前回及び今回受け取った受信位置の差分ベクトルの距離をその時間間隔で割ることで比較速度を求め、この比較速度とセンサ速度との差を算出する。また、前回及び今回受け取った受信位置の差分ベクトルの方位を比較方位として求め、この比較方位と受信方位との差を算出する。
【００２７】
ステップ３０３では、比較速度とセンサ速度との差、及び、比較方位と受信方位との差が両方とも閾値未満である場合、擬似距離にマルチパスの影響が無く、受信位置が異常ではないと判定し、ステップ３０４に進む。比較速度とセンサ速度との差及び比較方位と受信方位との差のいずれかが閾値以上である場合、擬似距離にマルチパスの影響が有り、擬似距離から算出された受信位置は異常値であると判定して、ステップ３０５に進む。
【００２８】
ステップ３０４では、受信位置の値を有効と判定し、受信位置及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。またステップ３０５では、受信位置の値を無効と判定し、受信位置及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。以上が擬似距離から算出された受信位置の異常判定の処理である。
【００２９】
次にステップ３０６では、受信速度とセンサ速度との差を算出し、これを受信速度に関する評価値とする。また同様にステップ３０７では、比較角速度とセンサ角速度との差を算出し、これを受信方位に関する評価値とする。
【００３０】
そしてステップ３０８では、受信速度とセンサ速度との差、及び、比較角速度とセンサ角速度との差が両方とも閾値未満である場合、ドップラ周波数にマルチパスの影響が無く、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位の値が異常ではないと判定し、ステップ３０９に進む。一方、受信速度とセンサ速度との差、及び、比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上である場合、ドップラ周波数にマルチパスの影響が有り、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位の値が異常値であると判定し、ステップ３１０に進む。
【００３１】
ステップ３０９では、受信速度及び受信方位の値を有効と判定し、受信速度，受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。またステップ３１０では、受信速度及び受信方位の値を無効と判定し、受信速度，受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。以上が擬似距離から算出された受信速度と受信方位の異常判定の処理である。
【００３２】
次にステップ２０５における測位演算手段１１３による測位処理の詳細を、図４を用いて説明する。
【００３３】
測位演算手段１１３では、ステップ４０１において、ステップ２０４における異常判定処理の結果、受信方位が有効であると判定された場合、ステップ４０２に進む。また受信方位が無効であると判定された場合、ステップ４０３に進む。そしてステップ４０２では、受信方位を測位装置の方位に設定する。一方、ステップ４０３では、前回の測位装置の方位にセンサ角速度を足し合わせて、測位装置の方位とする。
【００３４】
次にステップ４０４では、ステップ２０４における異常判定処理の結果、受信位置が有効であると判定された場合、ステップ４０５に進む。受信位置が無効であると判定された場合には、ステップ４０６に進む。ステップ４０５では、受信位置を測位装置の位置とする。一方、ステップ４０６では、前回の測位装置の位置に測位装置の方位のセンサ速度を足し合わせて、測位装置の位置を算出する。このようにして測位装置の位置が求まる。
【００３５】
なお、図３のステップ３０２においては、異常判定手段１１２は比較速度とセンサ速度の差，比較方位と受信方位との差に加えて比較角速度とセンサ角速度との差も評価値として算出し、ステップ３０３では、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差、及び、比較角速度とセンサ角速度との差が全て閾値未満である場合に、擬似距離にマルチパスの影響が無いものとして、受信位置は異常ではないと判定してステップ３０４へ進み、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差あるいは比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上である場合、擬似距離にマルチパスの影響が有り、擬似距離から算出された受信位置が異常であると判定してステップ３０５に進むようにしても、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができる。
【００３６】
そして、加速度センサ手段１０４を進行方向に設定することで、ステップ３０１において異常判定手段１１２は前回及び今回の受信速度を基に加速度（比較加速度）も算出し、ステップ３０６では、受信速度とセンサ速度との差と比較加速度とセンサ加速度との差を評価値として算出するようにして、ステップ３０８では、受信速度とセンサ速度との差，比較加速度とセンサ加速度との差、あるいは、比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上である場合、受信速度及び受信方位が異常であると判定してステップ３１０へ進み、逆に全て閾値未満である場合、受信速度も受信方位も異常ではないと判定してステップ３０９へ進むようにしてもよい。これにより、マルチパスの影響を除去して、測位処理で算出される測位装置の位置精度を向上することができる。
【００３７】
受信手段１０１でカルマンフィルタを用いて受信位置，受信速度及び受信方位を算出する場合、マルチパスの影響を受けた受信信号から求めた擬似距離やドップラ周波数を用いて算出しても、短い時間であれば受信位置，受信速度及び受信方位の誤差は大きくならないという長所がある。しかし、マルチパスの影響を長く受けると大きな誤差になり、マルチパスの影響が無くなった後でもその誤差は残留してしまう。この受信位置，受信速度及び受信方位の誤差が残留する時間はそれらの時定数の値による。
【００３８】
そこで、ステップ３０３では、一旦受信位置が異常であると判定した後は、比較速度とセンサ速度との差、及び比較方位と受信方位との差が両方とも閾値未満である状態が、受信位置の時定数の時間以上続いた場合に、受信位置が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信位置が異常である状態が続いているものと判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信位置を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００３９】
同様に、ステップ３０８でも、受信速度及び受信方位が異常であると判定した後は、受信速度とセンサ速度との差、及び比較角速度とセンサ角速度との差が両方とも閾値未満である状態が、受信速度及び受信方位の時定数の時間以上続いた場合、受信速度及び受信方位が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信速度及び受信方位が異常である状態が続いていると判定する。このようにして、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信速度及び受信方位を測位処理から適切に排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００４０】
これにより、受信手段１０１による受信位置，受信速度及び受信方位の算出において、受信位置の時定数と、受信速度及び受信方位の時定数が異なる場合、残留誤差が無い受信位置，受信速度及び受信方位を適時、測位処理で利用でき、受信手段１０１の異常な出力を的確に除去しつつ、受信手段１０１からの出力の利用回数が増えることにより、測位装置の位置精度が向上する。
【００４１】
以上の処理により、速度を１秒間の移動距離としても、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度を向上することができる。
【００４２】
（マルチパス状況の検出による異常判定）
ステップ２０４の異常判定処理の第２の変形を、図７を用いて説明する。図７に示す異常判定処理では、受信状況を判定して、直達波５０２と反射波５０５の合成波を受信した場合には、マルチパスの影響を受け易い擬似距離から求めた受信位置を測位処理に用いず、影響を受け難い受信速度及び受信方位を測位処理に用いることにより、直達波５０２と反射波５０５の合成波を受信した場合の測位装置の精度を向上させるものである。
【００４３】
異常判定手段１１２ではまず、ステップ７０１において、前回及び今回受け取った受信位置の差分ベクトルを求め、差分ベクトルの長さ及び方向を表す速度及び方位（比較速度及び比較方位）を算出する。また、前回及び今回受け取った受信方位の差分をとり角速度（比較角速度）を算出する。
【００４４】
次にステップ７０２では、前回及び今回受け取った受信位置の差分から求めた比較速度とセンサ速度との差を算出する。また、前回及び今回受け取った受信位置の差分から求めた比較方位と受信方位との差を算出する。ステップ７０３では、受信速度とセンサ速度との差を算出する。ステップ７０４では、比較角速度とセンサ角速度との差を算出する。
【００４５】
受信状況による異常判定処理として、ステップ７０５では、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差，受信速度とセンサ速度との差及び比較角速度とセンサ角速度との差が全て閾値未満である場合、ステップ７０７に進む。差のいずれかが閾値以上である場合、ステップ７０６に進む。ステップ７０６では、比較速度とセンサ速度との差、あるいは、比較方位と受信方位との差のいずれかが閾値以上であり、かつ、受信速度とセンサ速度との差及び比較角速度とセンサ角速度との差が両方とも閾値未満である場合、ステップ７０９に進む。それ以外の場合、ステップ７１１に進む。
【００４６】
ステップ７０７では、受信手段１０１の受信状況が直達波５０２のみであると判断してステップ７０８に進み、ステップ７０８では、受信位置，受信速度及び受信方位を有効と判定して、受信位置，受信速度，受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ７０９では、受信状況で直達波５０２と反射波５０５の合成波が含まれている状況と判断してステップ７１０へ進み、ステップ７１０では、受信位置を無効、受信速度及び受信方位を有効と判定して、受信位置，受信速度，受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ７１１では、受信状況で反射波５０５が含まれている状況と判断してステップ７１２へ進み、ステップ７１２では、受信位置，受信速度及び受信方位を無効と判定して、受信位置，受信速度，受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００４７】
図７に示す処理においても、ステップ７０２で異常判定手段１１２が比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位の差に加え、比較角速度とセンサ角速度との差も算出し、ステップ７０５では比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差，受信速度とセンサ速度との差、及び、比較角速度とセンサ角速度との差が全て閾値未満であるか調べ、全て閾値未満である場合にはステップ７０７において受信状況が直達波５０２のみであると判断し、ステップ７０８で受信位置，受信速度及び受信方位を有効と判定するようにし、一方、いずれかの値が閾値未満である場合には、ステップ７０６において、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差、あるいは、比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上であり、かつ、受信速度とセンサ速度との差及び比較角速度とセンサ角速度との差が両方とも閾値未満であるか否かを調べ、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差、あるいは、比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上であり、かつ、受信速度とセンサ速度との差及び比較角速度とセンサ角速度との差が両方とも閾値未満である場合、ステップ７０９にて受信状況としては直達波５０２と反射波５０５の合成波を含んでいると判断し、それ以外の場合、ステップ７１１にて受信状況としては反射波５０５を含んでいると判断するようにしても、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができる。
【００４８】
あるいは、加速度センサ手段１０４を進行方向に設置することで、ステップ７０１において前回及び今回の受信速度を基に比較加速度も算出し、ステップ７０３では受信速度とセンサ速度との差，比較加速度とセンサ加速度との差を算出し、ステップ７０５では、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差，受信速度とセンサ速度との差，比較加速度とセンサ加速度の差及び比較角速度とセンサ角速度の差が全てそれぞれの閾値未満であるか調べ、全てが閾値未満の場合、ステップ７０７では受信手段１０１の受信状況が直達波５０２のみの受信であると判断する。そしてステップ７０６では、比較速度とセンサ速度の差、あるいは、比較方位と受信方位の差のいずれかが閾値以上であり、受信速度とセンサ速度の差，比較加速度とセンサ加速度の差及び比較角速度とセンサ角速度の差が全て閾値未満であるか否かを調べ、比較速度とセンサ速度の差、あるいは、比較方位と受信方位の差のいずれかが閾値以上であり、受信速度とセンサ速度の差，比較加速度とセンサ加速度の差及び比較角速度とセンサ角速度の差が全て閾値未満である場合、ステップ７０９では受信状況が直達波５０２と反射波５０５の合成波が含まれている状況と判断する。それ以外の場合、ステップ７１１では受信状況が反射波５０５が含まれている状況と判定する。これにより、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【００４９】
なお、図７に示すステップ２０４の第２の変形の異常判定処理を行う場合にも、速度を１秒間の移動距離としても、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【００５０】
（受信手段１０１の位置，速度及び方位の異常判定）
ステップ２０４の異常判定処理の第３の変形を、図８を用いて説明する。図８に示す異常判定処理は、受信手段１０１で算出する受信位置，受信速度及び受信方位に別々の時定数を持つ残留誤差がある場合に対応して、図３に示した処理と異なり受信位置，受信速度及び受信方位それぞれについて個々に異常判定を行う。図８に示す動作手順のステップ３０１〜ステップ３０７は、図３で説明した処理と同じである。
【００５１】
ステップ３０６に続くステップ８０１では、受信速度とセンサ速度との差が閾値未満である場合は、受信速度が異常ではないと判定してステップ８０２に進み、閾値以上である場合は、受信速度が異常であると判定してステップ８０３に進む。ステップ８０２では、受信速度を有効と判定し、受信速度及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ８０３では、受信速度を無効と判定し、受信速度及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００５２】
ステップ３０７に続くステップ８０４では、比較角速度とセンサ角速度との差が閾値未満である場合は、受信方位が異常ではないと判定してステップ８０５に進む。閾値以上である場合は、受信方位が異常であると判定してステップ８０６に進む。ステップ８０５では、受信方位を有効と判定し、受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ８０６では、受信方位を無効と判定し、受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００５３】
前述のように受信手段１０１において受信位置，受信速度及び受信方位を算出するにあたり、フィルタ処理が行われている場合、マルチパスを受信しても相当大きな誤差が短時間に発生しないが、マルチパスによる誤差がある時間（時定数）残留してしまう。図８に示す異常判定処理によれば、この時定数が受信位置，受信速度及び受信方位によって異なると、受信速度が異常で、受信方位が正常となる場合があり、このような場合でも受信方位のみを測位処理に利用可能とし、測位装置の位置精度を向上させることができる。
【００５４】
この場合図８に示す異常判定処理においても、ステップ３０３で受信位置が異常であると判定した後は、比較速度とセンサ速度との差、及び比較方位と受信方位との差が両方とも閾値未満である状態が、受信位置の時定数の時間以上続いた場合に、受信位置が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信位置が異常である状態が続いていると判定する。
これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信位置を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００５５】
同様に、ステップ８０１で受信速度が異常であると判定した後は、受信速度とセンサ速度との差が閾値未満である状態が受信速度の時定数の時間以上続いた場合に、受信速度が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信速度が異常である状態が続いていると判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信速度を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００５６】
また同様に、ステップ８０４で受信方位が異常であると判定した後は、受信方位と比較方位との差が閾値未満である状態が受信方位の時定数の時間以上続いた場合、受信方位が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信方位が異常である状態が続いていると判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信方位を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００５７】
以上の処理により、受信手段１０１において、受信位置，受信速度及び受信方位の時定数がそれぞれ異なる場合、残留誤差が無い受信位置，受信速度及び受信方位を適時、測位処理で利用でき、受信手段１０１からの異常な出力を的確に除去しつつ、受信手段１０１からの利用回数が増えることにより、測位装置の位置精度が向上する。
【００５８】
更に、図８に示す異常判定処理においても、ステップ３０２で比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差に加えて比較角速度とセンサ角速度との差も算出し、ステップ３０３では、比較速度とセンサ速度との差，比較方位と受信方位との差、あるいは、比較角速度とセンサ角速度との差のいずれかが閾値以上であるか否かを調べ、これらの差のいずれかが閾値以上であった場合は、受信位置が異常であると判定してステップ３０５へ進み、全て閾値未満である場合は、受信位置が異常ではないと判定してステップ３０４へ進むようにする。これにより、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【００５９】
そして加速度センサ手段１０４を進行方向に設置することで、図８に示す異常判定処理において、ステップ３０１では前回及び今回の受信速度をもとに加速度（比較加速度）も算出しておき、ステップ３０６で受信速度とセンサ速度との差、及び比較加速度とセンサ加速度との差を算出して、ステップ８０１では、受信速度とセンサ速度との差、あるいは、比較加速度とセンサ加速度との差のいずれかが閾値以上である場合、受信速度が異常であると判定してステップ８０３へ進み、全て閾値未満である場合は異常ではないと判定してステップ８０２へ進むようにする。これにより、マルチパスの影響を適切に除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【００６０】
以上の様な処理によって、図８に示す異常判定処理においても、速度を１秒間の移動距離としても、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度を向上することができる。
【００６１】
（受信手段１０１の出力による異常判定）
ステップ２０４の異常判定処理の第４の変形の動作手順を、図９を用いて説明する。図９に示す異常判定の動作手順は、受信手段１０１からの出力のみで異常判定を行うものである。
【００６２】
異常判定手段１１２ではまず、ステップ６０１により、前回及び今回受け取った受信位置の差分ベクトルを算出し、差分ベクトルの長さ及び方向を表す比較速度及び比較方位を算出する。
【００６３】
そして受信位置の異常判定処理として、ステップ６０２では、前回及び今回受け取った受信位置の差分から求めた比較速度と受信速度との差および、前回及び今回受け取った受信位置の差分から求めた比較方位と受信方位との差を評価値として算出する。ステップ６０３では、比較速度と受信速度との差、及び、比較方位と受信方位との差が両方とも閾値未満である場合には、擬似距離にマルチパスの影響が無く受信位置が異常でないと判定してステップ６０４に進む。一方、比較速度と受信速度との差、及び比較方位と受信方位との差のいずれかが閾値以上である場合には、擬似距離にマルチパスの影響が有り、擬似距離から算出された受信位置が異常であると判定してステップ６０５に進む。ステップ６０４では、受信位置を有効とし、受信位置及び判定結果を測位演算手段１１３に送り、ステップ６０５では、受信位置を無効とし、受信位置及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００６４】
次に受信速度の異常判定処理として、ステップ６０６では、受信速度と比較速度との差を評価値として算出する。ステップ９０１では、受信速度と比較速度の差が閾値未満である場合、受信速度が異常ではないと判定し、ステップ９０２に進む。閾値以上である場合は、受信速度が異常であると判定し、ステップ９０３に進む。ステップ９０２では、受信速度を有効と判定し、受信速度及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ９０３では、受信速度を無効と判定し、受信速度及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００６５】
続く受信方位の異常判定処理としては、ステップ６０７で、受信方位と比較方位との差を評価値として算出する。そしてステップ９０４では、受信方位と比較方位の差が閾値未満である場合、受信方位が異常ではないと判定し、ステップ９０５に進む。また閾値以上である場合、受信方位が異常であると判定し、ステップ９０６に進む。ステップ９０５では、受信方位を有効と判定し、受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。ステップ９０６では、受信方位を無効と判定し、受信方位及び判定結果を測位演算手段１１３に送る。
【００６６】
図９に示した異常判定処理では、速度センサ手段１０２や角速度センサ手段１０３などセンサ手段からの出力を用いず、受信手段１０１からの出力のみで異常判定を行うことができるため、速度センサ手段１０２のスケールファクタ、角速度センサ手段１０３のスケールファクタ及びバイアスなどのセンサ・パラメータが算出されていない場合に、測位装置の位置及び方位の補正を行うことができ、測位装置の位置精度を向上させることができる。
【００６７】
受信手段１０１において受信位置，受信速度及び受信方位を算出するにあたり、フィルタ処理が行われている場合、マルチパスを受信しても相当大きな誤差が短時間に発生しないが、マルチパスによる誤差がある時間（時定数）残留してしまう。図９の異常判定処理によれば、この時定数が受信位置，受信速度及び受信方位によって異なると、受信速度が異常で、受信方位が正常である場合があり、この様な場合でも受信方位のみを測位処理に利用が可能となり、測位装置の位置精度を向上させることができる。
【００６８】
このため、ステップ６０３で受信位置が異常であると判定した後は、比較速度と受信速度との差、及び比較方位と受信方位との差が両方とも閾値未満である状態が、受信位置の時定数の時間以上続いた場合に、受信位置が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信位置が異常である状態が続いていると判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信位置を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００６９】
同様に、ステップ９０１で受信速度が異常であると判定した後は、受信速度と比較速度の差が閾値未満である状態が受信速度の時定数の時間以上続いた場合に、受信速度が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信速度が異常である状態が続いていると判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信速度を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００７０】
また同様に、ステップ９０４で受信方位が異常であると判定した後は、受信方位と比較方位との差が閾値未満である状態が受信方位の時定数の時間以上続いた場合、受信方位が異常ではなくなったと判定し、それまでは受信方位が異常である状態が続いていると判定する。これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信方位を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００７１】
以上の処理により、受信手段１０１において、受信位置，受信速度及び受信方位の時定数がそれぞれ異なる場合、残留誤差が無い受信位置，受信速度及び受信方位を適時、測位処理で利用でき、受信手段１０１からの異常な出力を的確に除去しつつ、受信手段１０１からの利用回数が増えることにより、測位装置の位置精度が向上する。
【００７２】
（カルマンフィルタを用いた測位処理）
ステップ２０５の測位演算手段１１３における測位処理において、カルマンフィルタを用いた場合の処理を図１０に示す。図１０に示す処理では、測位装置の位置，進行方向の速度及び加速度，方位，方位の角速度及びピッチ角を状態量とし、センサ速度，センサ角速度，センサ加速度，受信位置，受信速度及び受信方位を観測量として、以下の式１で表される状態方程式（連続型）と、式２で表される観測方程式（連続型）を立てる。また式１では、加速度及び角速度を一次マルコフ過程とする。
【００７３】
【数１】
2011053166.tif 000003
【００７４】
【数２】
2011053166.tif 000004
【００７５】
ここで、ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は測位装置の経度及び緯度方向の位置、ｖ（ｔ）及びａ（ｔ）は進行方向の速度及び加速度、θ（ｔ）及びω（ｔ）は方位及び方位の角速度、φ（ｔ）はピッチ角、θｐは方位の予測値、φｐはピッチ角の予測値、αａ及びαωは加速度及び角速度の時定数の逆数、σａ，σω及びσφは加速度、方位の角速度及びピッチ角の標準偏差、ｗ（ｔ）は平均＝０、標準偏差＝１の白色雑音、η（ｔ）は状態量ベクトル、ｖｓ（ｔ）はセンサ速度、ｇｓ（ｔ）はセンサ加速度、ωｓ（ｔ）はセンサ角速度、（ｘｒ（ｔ），ｙｒ（ｔ），ｚｒ（ｔ））は受信位置、ｖｒ（ｔ）は受信速度、θｒ（ｔ）は受信方位、ε（ｔ）は観測雑音ベクトル、ｙ（ｔ）は観測量ベクトルである。そして、θｐ（ｔ）及びφｐ（ｔ）は、以下に示す式５で算出される予測量ベクトルから得られる。
【００７６】
図１０に示す測位演算手段１１３における測位処理を説明する。まずステップ１００１では、異常判定手段１１２の処理結果により受信位置が有効であると判定されているか否かを調べ、受信位置が有効と判定されている場合、ステップ１００２に進む。受信位置が無効と判定されている場合、ステップ１００３に進む。ステップ１００２では、観測量ベクトルに受信位置を設定し、行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒに対しては受信位置に関連する要素を設定する。またステップ１００３では、観測量ベクトル，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信位置に関連する要素を削除する。
【００７７】
次にステップ１００４では、異常判定手段１１２の処理結果により受信速度が有効であると判定されているか否かを調べ、受信速度が有効と判定されている場合、ステップ１００５に進む。受信速度が無効と判定されている場合、ステップ１００６に進む。ステップ１００５では、観測量ベクトルに受信速度を設定し、また行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒに対しては、受信速度に関連する要素を設定する。一方、ステップ１００６では、観測量ベクトル、行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、それぞれ受信速度に関連する要素を削除する。
【００７８】
更にステップ１００７では、異常判定手段１１２の処理結果により受信方位が有効であると判定されているか否かを調べ、受信方位が有効と判定されている場合、ステップ１００８に進む。受信方位が無効と判定されている場合、ステップ１００９に進む。ステップ１００８では、観測量ベクトルに受信方位を設定し、行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒについては、受信方位に関連する要素を設定する。ステップ１００９では、観測量ベクトル，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信方位に関連する要素を削除する。
【００７９】
そしてステップ１０１０では、受信位置，受信速度及び受信方位のいずれかが有効である場合、式３〜式７を用いて、測位装置の推定位置，推定速度，推定加速度，推定方位，推定角速度及び推定ピッチ角を算出する。
【００８０】
測位装置の推定位置，推定速度，推定加速度，推定方位，推定角速度及び推定ピッチ角は、式３〜式７によって、カルマンフィルタにより計算する。
【００８１】
【数３】
2011053166.tif 000005
【００８２】
【数４】
2011053166.tif 000006
【００８３】
【数５】
2011053166.tif 000007
【００８４】
【数６】
2011053166.tif 000008
【００８５】
【数７】
2011053166.tif 000009
【００８６】
ここで、Ｋ（ｋ）はゲイン行列、Ｒは観測雑音行列、η（ｋ｜ｋ）は推定量ベクトル、η（ｋ｜ｋ＋１）は予測量ベクトル、Ｐ（ｋ｜ｋ）及びＰ（ｋ｜ｋ＋１）はη（ｋ｜ｋ）及びη（ｋ｜ｋ＋１）の推定誤差共分散行列、Φ（Δｔ，αａ，αω）は状態遷移行列、Δｔはサンプリング間隔、Ｑ（ｋ）はシステム雑音行列である。
【００８７】
測位装置の推定位置，推定速度，推定加速度，推定方位，推定角速度及び推定ピッチ角を計算する際、式３〜式７において、受信位置が無効である場合、ステップ１００３において、観測量ベクトルｙ，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信位置に関連する要素が削除される。受信速度が無効である場合、ステップ１００６において、観測量ベクトルｙ，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信速度に関連する要素が削除される。受信方位が無効である場合、ステップ１００９において、観測量ベクトルｙ，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信方位に関連する要素が削除される。また、受信手段１０１から受信位置，受信速度及び受信方位の出力がない場合、観測量ベクトルｙ，行列Ｈ及び観測雑音行列Ｒから、受信位置，受信速度及び受信方位に関連する要素が削除される。
【００８８】
図１０に示すステップ２０５の測位処理によれば、測位装置の位置を補正する場合に、受信速度も用いることができるため、測位装置の位置精度が向上する。
【実施例２】
【００８９】
図６に示す本発明を用いた測位装置の他の実施例の構成を示す。この例では図１に示した測位装置の演算手段１１０に、更にセンサ・パラメータ算出手段１１４を備えた構成となっている。このセンサ・パラメータ算出手段１１４は、有効な受信速度及び受信方位，速度センサ手段１０２，角速度センサ手段１０３及び加速度センサ手段１０４の出力を基に、速度センサ手段１０２のスケールファクタ，角速度センサ手段１０３のスケールファクタ及びバイアス，加速度センサ手段１０４のバイアスなどのセンサ・パラメータを算出する。
【００９０】
この実施例における測位装置の動作を、図１１を用いて説明する。図１１に示す処理は、センサ・パラメータ算出手段１１４により、速度センサ手段１０２のスケールファクタ，角速度センサ手段１０３のスケールファクタ及びバイアス，加速度センサ手段１０４のバイアスなどのセンサ・パラメータを算出することを考慮したものである。図１１に示す動作手順のステップ２０１〜ステップ２０３、ステップ２０５は、図２の処理と同じである。
【００９１】
そして図２に示した処理のステップ２０４の代わりに、異常判定手段１１２では、まずステップ１１０１において、速度センサ手段１０２のスケールファクタ，角速度センサ手段１０３のスケールファクタ及びバイアス，加速度センサ手段１０４のバイアスなどのセンサ・パラメータが算出し終えたか否かを調べ、これらのセンサ・パラメータが算出し終えていない場合、ステップ１１０２に進む。またセンサ・パラメータが算出し終えている場合には、ステップ１１０３に進む。そしてステップ１１０２では、受信手段１０１の出力のみで受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定を行い、受信位置，受信速度，受信方位及び判定結果をセンサ・パラメータ算出手段１１４に送る。具体的には、図９に示す異常判定処理により、受信位置，受信速度，受信方位の各値とそれぞれの有効／無効の判定結果を求める。
【００９２】
一方、ステップ１１０３では、受信手段１０１及びセンサ手段の出力を用いて、受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定を行い、受信位置，受信速度，受信方位及び判定結果をセンサ・パラメータ算出手段１１４に送る。具体的には、例えば図８に示す異常判定処理により、受信位置，受信速度，受信方位の各値とそれぞれの有効／無効の判定結果を求める。なおこのステップ１１０３の処理としては、図３や図７に示した異常判定処理を用いても良い。
【００９３】
次に、ステップ１１０４においてセンサ・パラメータ算出手段１１４では、有効と判定された受信速度及び受信方位，速度センサ手段１０２，角速度センサ手段１０３及び加速度センサ手段１０４の出力を基に、速度センサ手段１０２のスケールファクタ，角速度センサ手段１０３のスケールファクタ及びバイアス，加速度センサ手段１０４のバイアスなどのセンサ・パラメータを算出する。
【００９４】
センサ・パラメータ算出手段１１４によるステップ１１０４の処理の詳細を、図１２を用いて説明する。
【００９５】
センサ・パラメータ算出手段１１４ではステップ１２０１において、受信速度が有効と判定されているか否かを調べ、有効と判定されている場合、ステップ１２０２に進む。また無効と判定されている場合、ステップ１２０３に進む。ステップ１２０２では、受信速度を速度センサ手段１０２から出力されるパルス数で割ることにより、速度センサ手段１０２のスケールファクタを算出し、図１１に示す測位装置の処理が実行されてからの速度センサ手段１０２のスケールファクタの平均を算出する。なおこの時、図１１に示す測位装置の処理が実行されてからの速度センサ手段１０２のスケールファクタの算出回数をカウントアップする。
【００９６】
ステップ１２０３では、速度センサ手段１０２のスケールファクタの算出回数が閾値以上であるか否かを調べ、スケールファクタの算出回数が閾値以上である場合はステップ１２０４に進み、閾値未満である場合はステップ１２０５に進む。ステップ１２０４では、速度センサ手段１０２のスケールファクタを算出し終えたと判定する。
【００９７】
ステップ１２０５では、速度センサ手段１０２によるセンサ速度の出力が０であるか否かを調べ、センサ速度の出力が０である場合はステップ１２０６に進む。そうでない場合は次のステップ１２０７に進む。ステップ１２０６では、角速度センサ手段１０３の信号をバイアスに設定し、角速度センサ手段１０３のバイアスを算出し終えたと判定する。また加速度センサ手段１０４の信号をバイアスに設定し、加速度センサ手段１０４のバイアスを算出し終えたと判定する。
【００９８】
ステップ１２０７では、前回及び今回の受信方位が有効であると判定されているか否かを調べ、前回及び今回の受信方位が有効であると判定されている場合はステップ１２０８に進み、そうでない場合はステップ１２０９に進む。ステップ１２０８では、前回と今回の受信方位の差，角速度センサ手段１０３の信号及びステップ１２０６で算出する角速度センサ手段１０３のバイアスを基に角速度センサ手段１０３のスケールファクタを算出し、図１１に示す測位装置の処理が実行されてからの角速度センサ手段１０３のスケールファクタの平均を算出する。なおこの時、図１１に示す測位装置の処理が実行されてからの角速度センサ手段１０３のスケールファクタの算出回数をカウントアップする。
【００９９】
ステップ１２０９では、角速度センサ手段１０３のスケールファクタが算出された回数が閾値以上であるか否かを調べ、角速度センサ手段１０３のスケールファクタが算出された回数が閾値以上である場合にはステップ１２１０に進み、閾値未満である場合にはステップ１２１１に進む。ステップ１２１０では、角速度センサ手段１０３のスケールファクタを算出し終えたと判定する。
【０１００】
以上の処理によれば、全ての必要なセンサ・パラメータが算出し終えていない場合でも、センサ手段の出力を用いずにステップ１１０２における処理によって受信手段１０１の出力の異常を判定することができる。また、センサ・パラメータ算出手段１１４により全ての必要なセンサ・パラメータが算出し終えたと判定された場合、ステップ１１０３における処理によって前回と今回の受信方位の差（比較角速度）及び受信速度よりも精度の高いセンサ角速度及びセンサ速度を用いて、受信手段１０１の出力の異常を判定するため、より正確な異常判定が可能である。
【０１０１】
図１１に示す処理においても、速度を１秒間の移動距離としても、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【実施例３】
【０１０２】
図１３に本発明を用いた測位装置の別の実施例の構成を示す。この実施例は、図１に示した実施例１と比較して、センサ手段とセンサ出力補正手段を備えず、受信手段１０１，演算手段１３１０とを備えている。受信手段１０１は、実施例１で説明したものと同じである。ＣＰＵ及びメモリなどから構成される演算手段１３１０は、異常判定手段１３１１，測位演算手段１３１２とを備えている。異常判定手段１３１１では、受信手段１０１からの受信位置，受信速度及び受信方位を基に、受信手段１０１から出力される受信位置，受信速度及び受信方位の正常／異常を判定する。測位演算手段１３１２では、有効と判定された受信位置，受信速度あるいは受信方位を基に測位装置の位置を求める。
【０１０３】
図１３に示す測位装置の動作を、図１４を用いて説明する。まずステップ２０１の処理は図２における説明と同じである。ステップ１４０２において異常判定手段１３１１では、受信手段１０１の出力のみで受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定を行う。具体的には、図９に示す処理によって受信位置，受信速度及び受信方位のそれぞれが異常であるか正常であるか判定する。そしてステップ１４０３において測位演算手段１３１２では、有効と判定された受信位置，受信速度あるいは受信方位を基に測位装置の位置を算出する。そして受信手段１０１の出力のみで受信位置，受信速度及び受信方位の異常判定を行うことができ、直達波５０２と反射波５０５の合成波を受信したときに、受信速度及び受信方位を有効にして、測位処理を行うことができ、測位装置の位置精度の低下を防ぐことができる。
【０１０４】
ステップ１４０３における測位処理の詳細を、図１５を用いて説明する。
【０１０５】
ステップ１５０１において測位演算手段１３１２では、受信速度が有効と設定されているか否かを調べ、受信速度が有効である場合はステップ１５０２に進み、無効である場合、次のステップ１５０３に進む。ステップ１５０２では、測位装置の速度として受信速度を設定する。
【０１０６】
ステップ１５０３では、受信方位が有効と設定されているか否かを調べ、受信方位が有効である場合は、ステップ１５０４に進み、無効である場合は次のステップ１５０５に進む。ステップ１５０４では、測位装置の方位として受信方位を設定する。
【０１０７】
ステップ１５０５では、受信位置が有効と設定されているか否かを調べ、受信位置が有効である場合、ステップ１５０６に進み、無効である場合にはステップ１５０７に進む。
ステップ１５０６では、測位装置の位置として受信位置を設定する。ステップ１５０７では、前回求めた測位装置の位置を、最新の有効な測位装置の方位に最新の有効な測位装置の速度だけ進ませた位置を算出し、これを測位装置の位置とする。
【０１０８】
次に測位演算手段１３１２によるステップ１４０３における測位処理の変形の詳細を、図１６を用いて説明する。
【０１０９】
ステップ１６０１では、受信速度が有効と設定されているか否かを調べ、受信速度が有効である場合、ステップ１６０２に進み、無効である場合はステップ１６０３に進む。ステップ１６０２では、測位装置の速度として受信速度を設定する。ステップ１６０３では、測位装置の速度が不明であるとする。
【０１１０】
ステップ１６０４では、受信方位が有効と設定されているか否かを調べ、受信方位が有効である場合は、ステップ１６０５に進み、無効である場合には、ステップ１６０６に進む。ステップ１６０５では、測位装置の方位として受信方位を設定する。ステップ１６０６では、測位装置の方位が不明であるとする。
【０１１１】
ステップ１６０７では、受信位置が有効と設定されているか否かを調べ、受信位置が有効である場合、ステップ１６０９に進み、無効である場合にはステップ１６０８に進む。
ステップ１６０８では、測位装置の速度，方位、前回求めた位置の全てが不明でない場合、ステップ１６１０に進む。そうでない場合、ステップ１６１１に進む。ステップ１６０９では、受信位置が有効であるため測位装置の位置として受信位置を設定する。ステップ１６１０では、前回の測位装置の位置を基準として、測位装置の方位に測位装置の速度だけ進ませた位置を算出して新たに測位装置の位置とする。ステップ１６１１では、測位装置の位置が不明であるとする。
【０１１２】
以上の処理によれば、測位演算手段１３１２は、受信速度と受信方位が有効ではないため測位装置の位置を更新できない場合、不明とすることにより、信頼性の高い測位装置の位置のみを出力することができる。
【０１１３】
この実施例の動作手順においても、速度を１秒間の移動距離としても、マルチパスの影響を除去でき、測位処理で算出される測位装置の位置精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の測位方法を用いた装置をカーナビゲーションに接続することにより、マルチパスの悪影響を受けない高精度な位置を表示することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０１  受信手段
１０２  速度センサ手段
１０３  角速度センサ手段
１０４  加速度センサ手段
１１０  演算手段
１１１  センサ出力補正手段
１１２  異常判定手段
１１３  測位演算手段
１１４  センサ・パラメータ算出手段
１３１０  演算手段
１３１１  異常判定手段
１３１２  測位演算手段
【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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