(57)【要約】【課題】障害物によりＧＰＳ信号が受信できない環境においても、測位を行うことができる。【解決手段】測位システムは、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、受信したＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、ＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及びＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々の少なくとも４つから受信したＧＰＳ信号に基づいて測位を行う測位部を含む測位装置とを含む。【選択図】図５
2019032310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、前記受信した前記ＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、
前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及び
前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々の少なくとも４つから受信した前記ＧＰＳ信号に基づいて測位を行う測位部
を含む測位装置と
を含む測位システム。
【請求項２】
前記複数の携帯端末の各々は、前記ＧＰＳ信号を予め定められた同一の周期で発信する請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記測位装置は、
前記複数の携帯端末の少なくとも１つの前記ＧＰＳ信号に含まれる位置情報に基づいて、前記測位装置の位置情報に関する初期位置を設定する初期位置設定部を更に含み、
前記測位部は、設定された前記初期位置を用いて、前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々の少なくとも４つについての方程式からなる連立方程式の解となる前記測位装置の位置情報を求める反復計算を行うことにより、前記測位を行う請求項１又は請求項２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記測位部は、前記初期位置を用いて前記ＧＰＳ衛星の各々の方位角、及び仰角を取得し、前記ＧＰＳ衛星の各々について取得した方位角、及び仰角に基づいて、前記測位に用いる前記ＧＰＳ信号を選択する請求項３に記載の測位システム。
【請求項５】
ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する携帯端末であって、
前記ＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する携帯端末。
【請求項６】
前記ＧＰＳ信号を、他の携帯端末と共通の周期で発信する請求項５に記載の携帯端末。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の測位システムにおける測位装置の各部として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータを、請求項５又は請求項６に記載の携帯端末として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位システム、携帯端末、及びプログラムに係り、特に、ＧＰＳ信号により測位を行うための測位システム、携帯端末、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳでは４機以上のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号をＧＰＳ受信機で受信することによって測位装置で測位を行っている。しかし４機以上のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信しなければ測位装置の座標を計算できないために都市部のようにビルなどの障害物が多い環境では、測位装置に対して４機以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できない場合、測位装置の測位を行うことができない。
【０００３】
そこで予め擬似衛星と呼ばれるＧＰＳ衛星が発信しているＧＰＳ信号と同じ信号を発信する固定局を設置しＧＰＳ衛星が４機以上確保できない環境においても測位装置の測位を可能にするPseudolite（非特許文献１参照）が存在する。以下、Pseudoliteの擬似衛星のことを固定擬似衛星とし、Pseudoliteを従来法と呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】H.Stewart Cobb,1997:”GPS PSEUDOLITES: THEORY,DESIGN,AND APPLICATIONS”,doctor dissertation,Stanford university
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来法の構成例を図１に示す。固定擬似衛星ではＧＰＳ衛星の時間情報と同期するためにＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が常に受信できる位置に設置される。そのため固定擬似衛星はビル等の屋上のように、周辺にＧＰＳ信号を遮断する障害物がない環境に設置される。固定擬似衛星は同期された時間情報と既知の位置情報を用いてＧＰＳ信号と同じ信号を生成し、測位装置に対して発信する。しかし、図２に示すように、予め固定擬似衛星を設置するので測位装置から見て固定擬似衛星が障害物に隠れてしまうと、４機以上のＧＰＳ衛星、及び固定擬似衛星からのＧＰＳ信号を確保できないために測位装置の測位を行う事ができない場合がある。
【０００６】
以上のように、ＧＰＳ測位には最低でも４機のＧＰＳ衛星、又は固定擬似衛星からのＧＰＳ信号を受信できる環境にいなければ測位対象の測位を行う事ができない。これは測位対象の３次元座標と時間情報を最小二乗法によって求めるためである。また測位結果には必ず誤差が含まれており、都市部などの障害物が多い環境では、信号が障害物に当たることによって生じるマルチパスの影響が大きい。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、障害物によりＧＰＳ信号が受信できない環境においても、誤差を抑制して、測位を行うことができる測位システム、携帯端末、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明に係る測位システムは、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、前記受信した前記ＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及び前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々の少なくとも４つから受信した前記ＧＰＳ信号に基づいて測位を行う測位部を含む測位装置とを含んで構成されている。
【０００９】
また、第１の発明において、前記複数の携帯端末の各々は、前記ＧＰＳ信号を予め定められた同一の周期で発信するようにしてもよい。
【００１０】
また、第１の発明において、前記測位装置は、前記複数の携帯端末の少なくとも１つの前記ＧＰＳ信号に含まれる位置情報に基づいて、前記測位装置の位置情報に関する初期位置を設定する初期位置設定部を更に含み、前記測位部は、設定された前記初期位置を用いて、前記ＧＰＳ衛星の各々、及び前記複数の携帯端末の各々の少なくとも４つについての方程式からなる連立方程式の解となる前記測位装置の位置情報を求める反復計算を行うことにより、前記測位を行うようにしてもよい。
【００１１】
また、第１の発明において、前記測位部は、前記初期位置を用いて前記ＧＰＳ衛星の各々の方位角、及び仰角を取得し、前記ＧＰＳ衛星の各々について取得した方位角、及び仰角に基づいて、前記測位に用いる前記ＧＰＳ信号を選択するようにしてもよい。
【００１２】
また、第２の発明に係る携帯端末は、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する携帯端末であって、前記ＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する。
【００１３】
また、第２の発明において、前記ＧＰＳ信号を、他の携帯端末と共通の周期で発信するようにしてもよい。
【００１４】
また、第３の発明に係るプログラムは、コンピュータを、第１の発明に係る測位システムにおける測位装置として機能させるためのプログラムである。
【００１５】
また、第４の発明に係るプログラムは、コンピュータを、第２の発明に係る携帯端末として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の測位システム、携帯端末、及びプログラムによれば、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、受信したＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、ＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及びＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々の少なくとも４つから受信したＧＰＳ信号に基づいて測位を行う測位部を含む測位装置とを含むことにより、障害物によりＧＰＳ信号が受信できない環境においても、誤差を抑制して、測位を行うことができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】Pseudoliteの従来法による測位の一例を示す図である。
【図２】固定擬似衛星が障害物に隠れてしまい、ＧＰＳ信号が３つ以下となる場合の一例である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の移動擬似衛星を利用する場合の一例を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態に係る測位システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態に係る測位システムの携帯端末、及び測位装置の各構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態に係る測位システムにおける携帯端末の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第一の実施の形態に係る測位システムにおける測位装置の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】第一の実施の形態に係る手法を用いた実験における携帯端末、及び測位装置の配置を示す模式図である。
【図９】第一の実施の形態に係る手法を用いた実験におけるシミュレーション環境を俯瞰した図である。
【図１０】第一の実施の形態に係る手法を用いた実験における３次元空間の一例を示す図である。
【図１１】第一の実施の形態に係る手法の実験結果の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第二の実施の形態に係る測位システムの携帯端末、及び測位装置の各構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第二の実施の形態に係る測位システムにおける測位装置の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第二の実施の形態に係る手法の実験結果の一例を示す図である。
【図１５】第二の実施の形態の変形例の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
＜本発明の第一の実施の形態に係る概要＞
【００２０】
まず、本発明の第一の実施の形態における概要を説明する。
【００２１】
本発明の第一の実施の形態の測位システムは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号がビルなどの障害物によって十分に受信できない環境にいる測位装置を想定し、測位装置周辺に存在するＧＰＳ測位が可能である携帯端末を擬似衛星として測位装置の測位を行うものとなる。以下ではＧＰＳ測位が可能である携帯端末を移動擬似衛星と呼ぶ。
【００２２】
本実施の形態の技術は、図３のようにＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が３つ以下となるような環境においても、測位装置周辺に存在する移動擬似衛星を利用することにより測位装置の測位を可能にする。また本技術を使用すればＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が１つも受信できないような環境においても、測位装置から見て見通し環境となる移動擬似衛星が測位装置の周辺に４機以上存在する場合は測位装置の測位を可能にすることができる。
【００２３】
＜本発明の第一の実施の形態に係る測位システムの構成＞
【００２４】
本発明の第一の実施の形態に係る測位システムの構成について説明する。図４に示すように、本発明の第一の実施の形態に係る測位システム１００は、複数のＧＰＳ衛星１０と、移動擬似衛星である複数の携帯端末２０と、測位装置４０とを備えている。
【００２５】
ＧＰＳ衛星１０の各々は、ＧＰＳ信号を発信する衛星である。
【００２６】
図５に、測位システム１００における携帯端末２０、及び測位装置４０の構成を示す。
【００２７】
携帯端末２０の各々は同様の構成であるため、以下では一つの携帯端末について説明する。携帯端末２０は、ＧＰＳ受信機３０と、測位部３２と、信号生成部３４と、発信部３６とを含んで構成されている。
【００２８】
ＧＰＳ受信機３０は、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ信号を受信する。
【００２９】
測位部３２は、最初に未知である当該携帯端末２０の位置情報を得るために、４機以上のＧＰＳ衛星１０から受信したＧＰＳ信号を用いて測位を行い、自身の位置情報を得る。
【００３０】
信号生成部３４は、自身の測位結果である位置情報と時間情報とに基づいて、ＧＰＳ衛星１０が発信しているＧＰＳ信号と同様のＧＰＳ信号を、予め定められた周期で生成する。このように、ＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ信号に代わるＧＰＳ信号を生成して、測位が不可能な環境にいる測位装置に対して発信することで、携帯端末２０は、移動擬似衛星の役割を果たす。なお、ＧＰＳ信号の生成方法は、従来既知の固定擬似衛星におけるＧＰＳ信号の生成方法と同様であるため、説明を省略する。また、周期は、複数の携帯端末２０で共通であるものとする。
【００３１】
発信部３６は、信号生成部３４で予め定められた周期で生成したＧＰＳ信号を逐次測位装置４０に発信する。
【００３２】
測位装置４０は、ＧＰＳ受信機５０と、判定部５２と、測位部５４とを含んで構成されている。
【００３３】
ＧＰＳ受信機５０は、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ信号を受信する。また、ＧＰＳ受信機５０は、携帯端末２０からＧＰＳ信号を受信する。
【００３４】
判定部５２は、携帯端末２０から受信したＧＰＳ信号を測位に用いるか否かを判定する。本実施の形態では、移動擬似衛星としての全ての携帯端末２０からのＧＰＳ信号を測位に利用するのではなく、測位装置から見て見通し環境にある携帯端末２０からのＧＰＳ信号のみを測位に利用する。これは都市部などの人口密集環境では、スマートフォンやタブレット等のＧＰＳ機能が搭載された機器を持つ人が多く存在していることを想定し、それらの機器のいずれかが必ず、ＧＰＳ測位が行えない環境にいる測位装置から見て見通し環境となることを想定したものである。一般に電波は発信元から発信され受信されるまでに障害物にあたり電波の反射が生じると、ＧＰＳ信号の信号レベルの低下が生じる。この現象を利用し測位装置４０に予め信号レベルに対する閾値を設定し、信号レベルが閾値以上のＧＰＳ信号が、測位装置４０から見て見通し環境にある携帯端末２０からのＧＰＳ信号であると判断することにより、測位装置４０から見て見通し環境にある携帯端末２０からのＧＰＳ信号のみを測位に利用することを選択する。また、測位装置４０から見て見通し環境にある携帯端末２０からのＧＰＳ信号のみを測位に利用することにより、携帯端末２０と測位装置４０間のマルチパスによる影響を低減させることが可能である。
【００３５】
測位部５４は、判定部５２によって選択された携帯端末２０、及びＧＰＳ衛星の各々のいずれか少なくとも４つから受信したＧＰＳ信号に基づいて、測位装置４０の測位を行い、位置情報を得る。ここでは、ＧＰＳ衛星１０からのＧＰＳ信号を優先し、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ信号が４つ受信できなかった場合に、携帯端末２０のＧＰＳ信号を用いるようにしてもよい。なお、ＧＰＳ信号を用いた測位方法については、従来既知の手法と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
＜本発明の第一の実施の形態に係る測位システムの作用＞
【００３７】
次に、本発明の第一の実施の形態に係る測位システム１００における、携帯端末２０、及び測位装置４０のそれぞれの作用について説明する。
【００３８】
まず、携帯端末２０の作用について図６のフローチャートを参照して説明する。なお、一つの携帯端末２０についての作用について説明するが、複数の携帯端末２０の各々において、同様の処理を行う。
【００３９】
ステップＳ１００では、ＧＰＳ衛星１０からのＧＰＳ信号を受信する。
【００４０】
ステップＳ１０２では、４機以上のＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定し、受信できている場合はステップＳ１０４へ移行し、受信できていない場合は、ステップＳ１００に戻って受信を繰り返す。
【００４１】
ステップＳ１０４では、４機以上のＧＰＳ衛星１０から受信したＧＰＳ信号を用いて測位を行い、自身の位置情報を得る。
【００４２】
ステップＳ１０６では、測位結果である位置情報と時間情報とに基づいて、ＧＰＳ衛星１０が発信しているＧＰＳ信号と同様のＧＰＳ信号を、予め定められた周期で生成する。
【００４３】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で生成したＧＰＳ信号を逐次測位装置４０に発信し、ステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。
【００４４】
次に、測位装置４０の作用について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
ステップＳ２００では、ＧＰＳ衛星１０、及び携帯端末２０からＧＰＳ信号を受信する。
【００４６】
ステップＳ２０２では、４機以上のＧＰＳ衛星１０、及び携帯端末２０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定し、受信できている場合はステップＳ２０４へ移行し、受信できていない場合は、ステップＳ２００に戻って受信を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ２０４では、４機以上のＧＰＳ衛星１０、及び携帯端末２０の各々から受信したＧＰＳ信号の信号レベルが予め定めた閾値以上か否かを判定する。閾値以上であればステップＳ２０６へ移行し、閾値未満であればステップＳ２００に戻って受信を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ２０６では、携帯端末２０、及びＧＰＳ衛星１０の各々の少なくとも４つから受信したＧＰＳ信号に基づいて、測位装置４０の測位を行い、位置情報を得る。閾値以上のＧＰＳ信号が４つ以上ある場合には、ＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ信号を優先し、携帯端末２０から受信したＧＰＳ信号は信号レベルが高いものを優先して測位に用いればよい。
【００４９】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６の測位結果の位置情報を測位装置４０の画面等（図示省略）に表示して処理を終了する。
【００５０】
［第一の実施の形態の手法の実験結果］
【００５１】
図８に、実験の前提となる多数の携帯端末のうち、どの携帯端末が自身の測位結果である位置情報を発信しているかを模式的な図を示す。多数の携帯端末は同じ周期で自身の測位結果である位置情報を中央の測位装置に発信するものの、それぞれの電源投入のタイミング等が異なることから、ある時刻においては、携帯端末のうちの何局かがランダムに発信することとなる。
【００５２】
第一の実施の形態の手法を評価するためのシミュレーション環境を図９、及び図１０に示す。図９はシミュレーション環境を俯瞰したものであり、図１０は図９の環境を３Ｄモデルとして３次元空間に表し、測位装置とＧＰＳ信号を発信する携帯端末のみを示した図である。図１０では、上記のように環境を設定することにより、４０ｍ×４０ｍ×１００ｍのビルが４本ある都市部を模擬したシンプルなモデルとした。またシミュレーション上ではＧＰＳ信号を発信している携帯端末は固定とし、図９で示した携帯端末がＧＰＳ信号を発信している。
【００５３】
上記の環境で発明の効果をシミュレーションした結果を図１１に示す。図１１のシミュレーション結果は２４時間周期の衛星軌道を用いてシミュレーションを行い、その一部をプロットしたものである。ＧＰＳ衛星のみで測位した場合、時刻５分以降のようにＧＰＳ衛星からの信号が４つ受信できないことによって測位不可能となる。一方、Pseudolite及び実施の形態の提案方式では測位可能となっている。またPseudoliteと提案方式を測位誤差で比較すると、Pseudoliteでは２４時間平均で約５１ｍとなったのに対して提案方式では平均約１４４ｍとなり、その差は９３ｍに留まることから、提案方式は実運用においても許容できる誤差で測位が可能であることがわかる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第一の実施の形態に係る測位システムによれば、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、受信したＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、ＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及びＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々の少なくとも４つから受信したＧＰＳ信号に基づいて測位を行う測位部を含む測位装置とを含むことにより、障害物によりＧＰＳ信号が受信できない環境においても、誤差を抑制して、測位を行うことができる。
【００５５】
＜本発明の第二の実施の形態に係る概要＞
【００５６】
第二の実施の形態の概要を説明する。第一の実施の形態では、ＧＰＳ受信機で、移動擬似衛星の携帯端末とＧＰＳ衛星とから送信されたＧＰＳ信号を受信することによってＧＰＳ測位の演算を行っている。従来のＧＰＳ測位の演算では、ＧＰＳ受信機の初期位置を、地球の中心位置を原点とした３次元の座標系の原点位置に設定し、最小二乗法を用いて演算を行うために、測位装置の位置を演算するためには多くの演算量が必要となってしまうという問題があった。
【００５７】
そこで、第二の実施の形態では、擬似衛星で測位した位置を初期位置として用いて測位を行う。これにより、ＧＰＳ測位の演算の試行回数を低減することが可能となる。
【００５８】
ここで、最小二乗法を用いたＧＰＳ測位の演算の原理を以下［１］〜［７］の手順に従って説明する。
【００５９】
［１］測位装置の三次元座標であるｘ,ｙ,ｚについての初期値ｘ０,ｙ０,ｚ０を用意する。このとき初期値の値は通常の手法ではｘ０＝ｙ０＝ｚ０＝０となり、これらの値は地球の中心位置を原点とした３次元の座標系の原点位置に相当する。
【００６０】
［２］測位装置において、測位装置の初期位置をｘ０，ｙ０，ｚ０としたときに測定される各ＧＰＳ衛星ｉの位置情報を用いた距離ｒｉ０を以下（１）式により計算する。
【数１】
2019032310.tif 000003
・・・（１）
ｘｉ，ｙｉ，ｚｉは各ＧＰＳ衛星ｉの位置である。
【００６１】
［３］測位装置において、各ＧＰＳ衛星ｉが送信したＧＰＳ信号の伝搬時間を用いて実際に測定された擬似距離ｒｉを以下（２）式により計算する。
【数２】
2019032310.tif 000004
・・・（２）
Ｃは光速であり、ｔ２は測位装置がＧＰＳ信号を受信した時刻、ｔ１はＧＰＳ衛星がＧＰＳ信号を送信した時刻である。
【００６２】
［４］実際に測定された擬似距離ｒｉに対して、以下（３）式のように残差Δｒｉ＝ｒｉ−ｒｉ０を求める
【数３】
2019032310.tif 000005
・・・（３）
【００６３】
［５］ｘ０，ｙ０，ｚ０をこの残差に相当する分だけ修正するために、以下（４）式のｒｉのｘ,ｙ,ｚによる偏微分を用いる。
【数４】
2019032310.tif 000006
・・・（４）
ｘ０，ｙ０，ｚ０の変化量をΔｘ,Δｙ,Δｚとすると以下（５）式が得られる。
【数５】
2019032310.tif 000007
・・・（５）
各Δｒｉは手順［３］により分かっているのでこの連立方程式をΔｘ,Δｙ,Δｚについて解く。
【００６４】
［６］手順［５］で得られたΔｘ,Δｙ,Δｚにより、初期値ｘ０，ｙ０，ｚ０の値を更新する。
【００６５】
［７］初期値ｘ０，ｙ０，ｚ０をカウントアップしてｘ１，ｙ１，ｚ１に更新し、手順［２］に戻る。以上の手順をΔｘ,Δｙ,Δｚが十分に小さくなるまで繰り返し行うことにより、連立方程式の解となるΔｘ,Δｙ,Δｚを求める。
【００６６】
以上のＧＰＳ測位において、本実施の形態では、初期値ｘ０，ｙ０，ｚ０の値に擬似衛星となる携帯端末のＧＰＳ測位結果の位置情報を用いる。
【００６７】
＜本発明の第二の実施の形態に係る測位システムの構成＞
【００６８】
本発明の第二の実施の形態に係る測位システムの構成について説明する。なお、第一の実施の形態と同様となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図１２に示すように、本発明の第二の実施の形態に係る測位システム２００は、複数のＧＰＳ衛星１０と、移動擬似衛星である複数の携帯端末２０と、測位装置２４０とを備えている。
【００７０】
測位装置２４０は、ＧＰＳ受信機５０と、判定部５２と、初期位置設定部２６０と、測位部２５４とを含んで構成されている。
【００７１】
初期位置設定部２６０は、判定部５２により測位に用いると判定された複数の携帯端末２０の少なくとも１つから受信したＧＰＳ信号に含まれる位置情報に基づいて、測位装置２４０の位置情報に関する初期位置を設定する。複数の携帯端末２０が送信する位置情報の中から当該ＧＰＳ受信機５０におけるＧＰＳ測位の演算に用いる初期位置を設定する方法は複数考えられるが、一例として受信電力が最も高いＧＰＳ信号を送信した携帯端末２０の位置情報を用いる。
【００７２】
測位部２５４は、初期位置設定部２６０で設定された初期位置を、上述した［１］〜［７］の手順における測位の初期値ｘ０，ｙ０，ｚ０の値として用いて、ＧＰＳ衛星１０の各々、及び複数の携帯端末２０の各々の少なくとも４つについての方程式からなる連立方程式の解となる測位装置２４０の位置情報を求める反復計算を行うことにより、測位を行う。
【００７３】
＜本発明の第二の実施の形態に係る測位システムの作用＞
【００７４】
次に、本発明の第二の実施の形態に係る測位システム２００における測位装置２４０の作用について図１３のフローチャートを参照して説明する。なお、第一の実施の形態と同様の作用となる箇所については説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ３００では、ステップＳ２０４で閾値以上と判定されたＧＰＳ信号のうち、携帯端末のＧＰＳ信号があるか否かを判定する。閾値以上の携帯端末のＧＰＳ信号がある場合にはステップＳ３０２へ移行し、閾値以上の携帯端末のＧＰＳ信号がない場合にはステップＳ２０６へ移行する。
【００７６】
ステップＳ３０２では、ステップＳ３００で測位に用いると判定された複数の携帯端末２０の少なくとも１つから受信したＧＰＳ信号に含まれる位置情報に基づいて、測位装置２４０の位置情報に関する初期位置を設定する。
【００７７】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で設定された初期位置を、上述した［１］〜［７］の手順における測位の初期値ｘ０，ｙ０，ｚ０の値として用いて、ＧＰＳ衛星１０の各々、及び複数の携帯端末２０の各々の少なくとも４つについての方程式からなる連立方程式の解となる測位装置２４０の位置情報を求める反復計算を行うことにより、測位を行い、位置情報を得る。
【００７８】
［第二の実施の形態の手法の実験結果］
【００７９】
第一の実施の形態の実験と同様の環境において、第二の実施の形態の手法をシミュレーションした結果を図１４に示す。図１４のシミュレーション結果は２４時間周期の衛星軌道を用いてシミュレーションを行いその一部のＧＰＳ測位の演算の経過をプロットしたものである。横軸が演算の試行回数、縦軸はＧＰＳ測位の演算結果にどれほどの誤差が残っているかを表す残留誤差である。この残留誤差を例えば＋５ｍ〜−５ｍまでの範囲許容した場合、従来法である初期位置を地球中心とした場合の測位の試行回数は８回であるが、初期位置を擬似衛星の携帯端末の位置を用いた本手法の場合は測位の試行回数が３回であり、従来法と比べ５回測位の試行回数を低減することが可能であることがわかる。同様に残留誤差を＋１〜−１ｍまでの範囲許容した場合、従来法の測位の試行回数は１１回であるが、本手法の測位の試行回数は７回であり、従来法と比べ４回測位の試行回数を低減することが可能であることがわかる。この結果から残留誤差の許容値に関わらず従来法よりも本手法の方が測位の試行回数を低減することができることがわかった。
【００８０】
以上説明したように本発明の第二の実施の形態に係る測位システムによれば、ＧＰＳ衛星の各々からＧＰＳ信号を受信する複数の携帯端末であって、受信したＧＰＳ信号に基づく測位結果である位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する複数の携帯端末と、ＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々から前記ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機、及び複数の携帯端末の位置情報に基づいて設定した測位装置の位置情報に関する初期位置を用いて、ＧＰＳ衛星の各々、及び複数の携帯端末の各々の少なくとも４つについての方程式からなる連立方程式の解となる測位装置の位置情報を求める反復計算を行うことにより、測位を行う測位部を含む測位装置とを含むことにより、障害物によりＧＰＳ信号が受信できない環境においても、より短時間で測位を行うことができる。
【００８１】
＜本発明の第二の実施の形態の変形例＞
【００８２】
図１５に第二の実施の形態の変形例の概要図を示す。測位に用いるＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ信号を選ぶための手法に仰角マスクがある。従来法では、仰角マスク等に必要なＧＰＳ衛星１０の方位角、及び仰角を求めるためには測位装置２４０自体の位置情報を取得する必要があるが、都市部の遮蔽性を考えた場合、測位装置２４０自体でＧＰＳ測位をすることができずにＧＰＳ衛星の方位角、及び仰角を取得することができないという問題がある。この問題を解決するため変形例では、ＧＰＳ測位の演算が行えない測位装置２４０周辺に存在する、ＧＰＳ測位の演算を行える携帯端末２０の位置情報を用いて、ＧＰＳ衛星１０の各々の方位角、及び仰角を算出する。複数の携帯端末２０からＧＰＳ信号が送信される場合は、一例として受信電力が一番大きい携帯端末２０の位置情報を初期位置とすることが考えられる。測位部２５４では、例えば、ＧＰＳ衛星１０の各々について取得した方位角、及び仰角に基づいて、仰角マスクよりも仰角が高いＧＰＳ衛星のうち、方位角の分散が大きくなるように、ＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号を測位に用いればよい。
【００８３】
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
２０   携帯端末
３０、５０    ＧＰＳ受信機
３２   測位部
３４   信号生成部
３６   発信部
４０、２４０  測位装置
５２   判定部
５４、２５４  測位部
１００、２００       測位システム
２６０ 初期位置設定部
【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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【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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