(57)【要約】【課題】カルマンフィルターを用いた測位演算において、マルチパスによる測位誤差を低減させること。【解決手段】ＧＰＳ受信機１０の位置及び速度を状態ベクトルＰｏｓＸ，ＶｅｌＸとし、受信した捕捉衛星信号のコード位相を観測値Ｚとしたカルマンフィルター処理を行う。観測値Ｚ（コード位相）の誤差である位置Ｒ値を、（１）捕捉衛星信号の擬似距離Ｌ１と、ＧＰＳ衛星ＳとＧＰＳ受信機１０との幾何学的位置関係に基づく幾何学距離Ｌ２との距離差ΔＬ、及び、（２）捕捉衛星信号の信号強度を用いて設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各捕捉衛星について、測位装置と当該捕捉衛星との間の距離を幾何学的位置関係から求めた幾何学距離と、当該捕捉衛星から前記測位装置までの信号伝搬時間を用いて求めた擬似距離との差を算出することと、
各捕捉衛星について、前記測位装置による当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の強度と、当該捕捉衛星に係る前記差とを用いて、当該捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を算出することと、
各捕捉衛星の捕捉衛星信号と、前記指標値とを用いて測位することと、
を含み、
前記指標値を算出することは、
前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が長く、且つ、前記強度が所定の弱信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の値とすることと、
前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が短く、且つ、前記強度が所定の強信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の値とすることと、
を含む測位方法。
【請求項２】
前記指標値を前記第１の値とすることは、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が所定の長大条件を満たすほど長く、且つ、前記強度が前記所定の弱信号条件を満たす場合に、前記指標値を前記第１の値とすることである、
請求項１に記載の測位方法。
【請求項３】
前記指標値を第２の値とすることは、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が所定の短小条件を満たすほど短く、且つ、前記強度が前記所定の強信号条件を満たす場合に、前記指標値を前記第２の値とすることである、
請求項１又は２に記載の測位方法。
【請求項４】
前記測位することは、前記測位装置の位置を状態ベクトルの成分とし、前記擬似距離を観測値とし、前記指標値を測定誤差としたカルマンフィルター処理を実行して測位することである、
請求項１〜３の何れか一項に記載の測位方法。
【請求項５】
各捕捉衛星について、測位装置と当該捕捉衛星との間の距離を幾何学的位置関係から求めた幾何学距離と、当該捕捉衛星から前記測位装置までの信号伝搬時間を用いて求めた擬似距離との差を算出する差算出部と、
各捕捉衛星について、前記測位装置による当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の強度と、当該捕捉衛星に係る前記差とを用いて、当該捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を算出する誤差指標値算出部であって、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が長く、且つ、前記強度が所定の弱信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の値とし、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が短く、且つ、前記強度が所定の強信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の値とする誤差指標値算出部と、
を備え、各捕捉衛星の捕捉衛星信号と、前記指標値とを用いて測位する測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星までの擬似距離等の情報を用いた位置計算を行って、ＧＰＳ受信機の位置やクロックバイアスを求めている。このような測位用信号を利用した位置算出の手法としては、カルマンフィルターを用いた手法が広く知られている。例えば特許文献１には、受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数及びコード位相を観測値とするカルマンフィルターを用いた位置算出手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＧＰＳの測位誤差の大きな要因の一つとして、マルチパスがある。マルチパスは、ＧＰＳ衛星信号が、建物や地面等への反射や回折による間接波信号として受信される現象である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カルマンフィルターを用いた測位演算において、マルチパスによる測位誤差を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の形態は、各捕捉衛星について、測位装置と当該捕捉衛星との間の距離を幾何学的位置関係から求めた幾何学距離と、当該捕捉衛星から前記測位装置までの信号伝搬時間を用いて求めた擬似距離との差を算出することと、各捕捉衛星について、前記測位装置による当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の強度と、当該捕捉衛星に係る前記差とを用いて、当該捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を算出することと、各捕捉衛星の捕捉衛星信号と、前記指標値とを用いて測位することと、を含み、前記指標値を算出することは、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が長く、且つ、前記強度が所定の弱信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の値とすることと、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が短く、且つ、前記強度が所定の強信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の値とすることとを含む測位方法である。
【０００７】
また、他の発明として、各捕捉衛星について、測位装置と当該捕捉衛星との間の距離を幾何学的位置関係から求めた幾何学距離と、当該捕捉衛星から前記測位装置までの信号伝搬時間を用いて求めた擬似距離との差を算出する差算出部と、各捕捉衛星について、前記測位装置による当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の強度と、当該捕捉衛星に係る前記差とを用いて、当該捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を算出する誤差指標値算出部であって、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が長く、且つ、前記強度が所定の弱信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の値とし、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が短く、且つ、前記強度が所定の強信号条件を満たす場合には、前記指標値を、当該捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の値とする誤差指標値算出部と、を備え、各捕捉衛星の捕捉衛星信号と、前記指標値とを用いて測位する測位装置を構成しても良い。
【０００８】
この第１の形態等によれば、測位装置と捕捉衛星との間の距離を幾何学的位置関係から求めた幾何学距離と信号伝搬時間を用いて求めた擬似距離との差、及び、捕捉衛星信号の強度を用いて、捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を算出し、この指標値を用いた測位が行われる。マルチパスが生じている場合には、幾何学距離と擬似距離との差が大きくなるため、指標値は誤差が大きいことを示す値となる。これにより、マルチパスによる測位誤差を低減させて測位精度の向上が図れる。
【０００９】
また、擬似距離が幾何学距離より長く、且つ、信号強度が弱い場合は、マルチパス環境にあると推定できる。このような場合には、指標値を、受信した捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の値とすることができる。
【００１０】
また、測位位置の誤りによる測位誤差の低減が可能となる。つまり、擬似距離が幾何学距離より短く、且つ、信号強度が強い場合には、測位装置の測位位置が誤っているとみなせる。このような場合には、指標値を、捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の値とすることができる。
【００１１】
また、第２の形態として、前記指標値を前記第１の値とすることは、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が所定の長大条件を満たすほど長く、且つ、前記強度が前記所定の弱信号条件を満たす場合に、前記指標値を前記第１の値とすることである、測位方法を構成しても良い。
【００１２】
この第３の形態によれば、更なる条件として、擬似距離が幾何学距離よりも所定の長大条件を満たすほど長い場合に、指標値を第１の値とする。擬似距離が幾何学距離よりも長いとしてもその差が微差である場合には、必ずしもマルチパスの影響とみなせない。このため、擬似距離が幾何学距離に対して充分“長い”場合に、指標値を、捕捉衛星信号の誤差が大きいことを示す第１の指標値とするのである。
【００１３】
また、第３の形態として、前記指標値を第２の値とすることは、前記差が前記幾何学距離よりも前記擬似距離が所定の短小条件を満たすほど短く、且つ、前記強度が前記所定の強信号条件を満たす場合に、前記指標値を前記第２の値とすることである、測位方法を構成しても良い。
【００１４】
この第３の形態によれば、更なる条件として、擬似距離が幾何学距離よりも所定の短小条件を満たすほど短い場合に、指標値を第２の値とする。擬似距離が幾何学距離よりも短いとしてもその差が微差である場合には、必ずしも測位位置が誤っているとはみなせない。このため、擬似距離が幾何学距離に対して充分“短い”場合に、指標値を、捕捉衛星信号の誤差が小さいことを示す第２の指標値とするのである。
【００１５】
また、第４の形態として、前記測位することは、前記測位装置の位置を状態ベクトルの成分とし、前記擬似距離を観測値とし、前記指標値を測定誤差としたカルマンフィルター処理を実行して測位することである、測位方法を構成しても良い。
【００１６】
この第４の形態によれば、カルマンフィルターを用いた測位において、測位装置の位置を状態ベクトルの成分とし、擬似距離を観測値とし、捕捉衛星信号の誤差を示す指標値を測定誤差とすることで、測位精度の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離算出の説明図。
【図２】測位誤差の発生例。
【図３】携帯型電子機器の構成図。
【図４】ベースバンド処理回路部の構成図。
【図５】メジャメントデータのデータ構成例。
【図６】信号強度データのデータ構成例。
【図７】測位履歴データのデータ構成例。
【図８】基準位置Ｒ値設定テーブルのデータ構成例。
【図９】ＫＦ測位処理のフローチャート。
【図１０】速度補正処理のフローチャート。
【図１１】位置補正処理のフローチャート。
【図１２】位置Ｒ値設定処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［原理］
（Ａ）ＧＰＳの概要
測位装置であるＧＰＳ受信機は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送信されている測位用信号であるＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳して搬送されているＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリスやアルマナック）等の航法メッセージに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置や移動方向、速度情報等の衛星情報を算出する。
【００１９】
次いで、内蔵している水晶時計により計時されるＧＰＳ衛星信号の受信時刻と、当該受信したＧＰＳ衛星信号のＧＰＳ衛星からの送信時刻との差に基づいて、ＧＰＳ衛星から自機までの距離（擬似距離）を算出する。信号伝搬時間に基づく距離（擬似距離）の算出である。そして、自機の位置を示す三次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメーターの値を、複数のＧＰＳ衛星の軌道情報や、各ＧＰＳ衛星から自機までの距離（擬似距離）等に基づいて算出する測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【００２０】
なお、ＧＰＳ衛星は、６つの周回軌道面それぞれに４機ずつ配置され、原則地球上のどこからも常時４機以上のＧＰＳ衛星が観測できるように運用されている。
【００２１】
ところで、ＧＰＳ衛星信号を用いた測位では、マルチパスによる測位誤差が問題となる。本実施形態では、受信したＧＰＳ衛星信号の誤差（受信信号の擬似距離誤差）を示す指標値を算出し、この指標値を測位演算に用いることで、測位誤差の改善を図っている。指標値は、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離、及び、ＧＰＳ受信機におけるＧＰＳ衛星信号の受信強度（信号強度）に基づいて設定し、いわば受信したＧＰＳ衛星信号の信頼性を示しているとも言える。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、ＧＰＳ衛星ＳとＧＰＳ受信機１０との間の距離として、擬似距離Ｌ１及び幾何学距離Ｌ２を算出する。ＧＰＳ衛星Ｓの位置ＰＳ（ｘＳ，ｙＳ，ｚＳ）は、航法メッセージに基づいて取得する。また、ＧＰＳ受信機１０の位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、直前の測位演算で算出した測位位置や移動速度等から算出した予測位置とする。なお、測位演算を行って算出した位置が測位位置である。位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、擬似距離Ｌ１から算出されるＧＰＳ受信機１０の位置である。また、図１及び図２において、信号の直線は擬似距離Ｌ１を、破線は幾何学距離Ｌ２を示す。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、“真値”と記載された位置が正しい位置（或いは正しい位置に近い位置）である。
【００２３】
擬似距離Ｌ１は、受信したＧＰＳ衛星信号の伝搬時間から算出する。また、幾何学距離Ｌ２は、幾何学的位置関係から、次式（１）のように算出する。
【数１】
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【００２４】
擬似距離Ｌ１と幾何学距離Ｌ２との差を、距離差ΔＬ（＝擬似距離Ｌ１−幾何学距離Ｌ２）、とする。この距離差ΔＬと、ＧＰＳ衛星信号の信号強度とに基づいて、ＧＰＳ衛星信号の指標値を算出する。図１に示すように、測位誤差が発生していない正常な状態では、擬似距離Ｌ１と幾何学距離Ｌ２とは一致或いは略一致して距離差ΔＬは「０」或いは微小な値となる。
【００２５】
一方、図２は、何らかの誤差が発生している場合の例である。図２（ａ）は、予測位置Ｐ２が真値で、且つ、マルチパスが生じているいわゆるマルチパス環境の場合である。マルチパスの影響で擬似距離Ｌ１が幾何学距離Ｌ２よりも長く、距離差ΔＬは「正値」となる。また、ＧＰＳ衛星信号は間接波となるため、信号強度は、正常時と比較して“弱い”（弱信号条件を満たす）。このような場合には、受信しているＧＰＳ衛星信号の誤差が大きい（信頼性が低い）とみなし、指標値を、例えば正常時と比較して“大きな値”に設定する。
【００２６】
また、図２（ｂ）は、位置Ｐ１が真値で、ＧＰＳ受信機１０の予測位置Ｐ２が誤っている場合である。例えば、前回の測位においていわゆる位置飛びが発生したり、算出した速度（速さや方向）が大きく誤った場合である。マルチパスの影響がないとすると、この場合、擬似距離Ｌ１は、ＧＰＳ衛星Ｓの位置ＰＳ（ｘＳ，ｙＳ，ｚＳ）と、ＧＰＳ受信機１０の真の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）との間の距離となる。このため、幾何学距離Ｌ２が擬似距離Ｌ１よりも長く、距離差ΔＬは「負値」となる。また、ＧＰＳ衛星信号は直接波信号となるため、信号強度は、 “強い”（強信号条件を満たす）。このような場合には、受信しているＧＰＳ衛星信号の誤差は小さい（信頼性が高い）とみなして、指標値を、例えば正常時と比較して“小さな値”に設定する。
【００２７】
（Ｂ）測位演算
本実施形態では、カルマンフィルター（ＫＦ：Kalman Filter）を用いた測位処理（ＫＦ測位処理）を行って現在位置を測位する。カルマンフィルターは、誤差を含む観測値を利用して、時々刻々に変化する状態量を推定する確率理論に基づく推定手法である。本実施形態では、ＧＰＳ受信機１０の状態（位置や速度など）を状態ベクトルＸとして予測演算及び補正処理を行って、状態推定値であるＧＰＳ受信機１０の位置を算出する。
【００２８】
カルマンフィルターでは、観測値に誤差が含まれることを前提とし、この観測値に含まれる誤差を観測誤差（Ｒ値）として補正処理に反映させる。本実施形態では、ＧＰＳ衛星信号のコード位相、及び、受信周波数の２つの成分を有するメジャメントを観測値としているため、この２つの成分に含まれる誤差をそれぞれ設定する。具体的には、受信周波数の観測誤差である速度Ｒ値と、コード位相の観測誤差である位置Ｒ値とを設定する。
【００２９】
具体的には、図１及び図２を用いて説明した受信しているＧＰＳ衛星信号の誤差を示す指標値を、位置Ｒ値に反映させる。すなわち、距離差ΔＬの正負、及び、ＧＰＳ衛星信号の受信強度（信号強度）に基づいて、位置Ｒ値を変更する。具体的には、距離差ΔＬが「正値」であり、且つ、信号強度が“弱い”場合には（図２（ａ）に相当）、位置Ｒ値を増加させるように変更し、距離差ΔＬが「負値」であり、且つ、信号強度が“強い”場合には（図２（ｂ）に相当）、位置Ｒ値を減少させるように変更する。
【００３０】
［構成］
図３は、本実施形態における携帯型電子機器１の構成図である。この携帯型電子機器１は、身体に装着、或いは、携帯して使用される小型の電子機器であり、例えば、いわゆるランナーズウォッチとよばれる腕時計タイプのウェアラブルコンピューター等によって実現される。図３によれば、携帯型電子機器１は、ＧＰＳ受信機１０と、メイン処理部３０と、操作部３２と、表示部３４と、音出力部３６と、時計部３８と、通信部４０と、メイン記憶部４２とを備えて構成される。
【００３１】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳアンテナ１２と、ＲＦ受信回路部１４と、ベースバンド処理回路部１６とを備えて構成され、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を受信して携帯型電子機器１の位置を測位する。
【００３２】
ＧＰＳアンテナ１２は、ＧＰＳ衛星から送信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（radio Frequency）信号を受信するアンテナである。
【００３３】
ＲＦ受信回路部１４は、ＧＰＳアンテナ１２によって受信されたＲＦ信号を中間周波数の信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）にダウンコンバートし、増幅等した後、デジタル信号に変換して出力する。
【００３４】
ベースバンド処理回路部１６は、ＲＦ受信回路部１４から入力される受信信号のデータを用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、捕捉したＧＰＳ衛星信号から取り出した時刻情報や衛星軌道情報等を用いて、携帯型電子機器１の位置や時計誤差等を算出する。
【００３５】
図４は、ベースバンド処理回路部１６の構成図である。図４によれば、ベースバンド処理回路部１６は、ＢＢ処理部１００と、ＢＢ記憶部２００とを有して構成される。
【００３６】
ＢＢ処理部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサーで実現され、ＢＢ記憶部２００に記憶されたベースバンドプログラム２１０に従ってベースバンド処理回路部１６の各部を統括的に制御する。また、ＢＢ処理部１００は、メジャメント取得部１１０と、ＫＦ測位演算部１２０とを有する。
【００３７】
メジャメント取得部１１０は、ＲＦ受信回路部１４から入力される受信信号のデータに対して、キャリア除去や相関演算等のデジタル信号処理を行って、ＧＰＳ衛星（信号）を捕捉する。そして、捕捉したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相を含むメジャメント（実測値）を取得する。また、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度を測定する。メジャメント取得部１１０によって取得されたメジャメントは、メジャメントデータ２３０として記憶され、測定された信号強度は、信号強度データ２４０として記憶される。
【００３８】
図５は、メジャメントデータ２３０のデータ構成例である。図５によれば、メジャメントデータ２３０は、捕捉衛星２３１それぞれに、メジャメント実測値２３２を対応付けて格納している。メジャメント実測値２３２は、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数Ｆ、及び、コード位相ＣＰを含む。
【００３９】
図６は、信号強度データ２４０のデータ構成例である。図６によれば、信号強度データ２４０は、捕捉衛星２４１それぞれに、信号強度２４２を対応付けて格納している。
【００４０】
図４に戻り、ＫＦ測位演算部１２０は、位置Ｒ値設定部１２２を有し、ＫＦ測位プログラム２１２に従ったＫＦ測位処理（図９参照）を行う。ＫＦ測位処理では、メジャメント取得部１１０によって取得された捕捉衛星のメジャメントに基づいて、カルマンフィルターを用いた測位演算を行って、携帯型電子機器１の位置や速度を算出する。測位演算に用いたカルマンフィルターの各種パラメーター（状態ベクトルＶｅｌＸ，ＰｏｓＸ、誤差共分散行列ＶｅｌＰ，ＰｏｓＰ等）は、ＫＦパラメーターデータ２５０として記憶される。
【００４１】
また、算出された位置や速度は、測位履歴データ２６０として蓄積記憶される。図７は、測位履歴データ２６０のデータ構成例である。図７によれば、測位履歴データ２６０は、測位時刻２６１と、位置２６２と、速度２６３とを対応付けて格納している。
【００４２】
位置Ｒ値設定部１２２は、ＫＦ位置補正処理（図１２参照）で用いられる位置Ｒ値を設定する。具体的には、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信強度（信号強度）をもとに、基準位置Ｒ値設定テーブル２２０に従って、基準位置Ｒ値を設定する。
【００４３】
図８は、基準位置Ｒ値設定テーブル２２０のデータ構成例である。図８によれば、基準位置Ｒ値設定テーブル２２０は、信号強度２２１と、基準位置Ｒ値２２２とを対応付けて格納している。図８の例では、信号強度が小さいほど、基準位置Ｒ値が大きくなるように定められている。
【００４４】
位置Ｒ値設定部１２２は、この基準位置Ｒ値を変更する。具体的には、ＧＰＳ衛星信号のコード位相である観測値Ｚに応じた値を加算して、基準位置Ｒ値を更新する。また、携帯型電子機器１が停止している場合に、所定値を加算して基準位置Ｒ値を変更する。
【００４５】
更に、ＧＰＳ衛星と携帯型電子機器１との間の距離、及び、携帯型電子機器１におけるＧＰＳ衛星信号の受信強度（信号強度）に基づいて、基準位置Ｒ値を変更する。具体的には、受信したＧＰＳ衛星信号の送信時刻と受信時刻の時間差から、擬似距離Ｌ１を算出する。また、ＧＰＳ衛星の位置Ｐ１と携帯型電子機器１の予測位置Ｐ２との幾何学的位置関係から、式（１）に従って、幾何学距離Ｌ２を算出する。そして、擬似距離Ｌ１と幾何学距離Ｌ２との差である距離差ΔＬを算出し、判定値Ｙとする。
【００４６】
次いで、判定値Ｙと、ＧＰＳ衛星信号の受信強度（信号強度）とに応じて、基準位置Ｒ値を変更する。すなわち、判定値Ｙが「正値」の場合、判定値Ｙが所定の第１の閾値より大きく（長大条件を満たす）、且つ、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が平均信号強度より小さい（所定の弱信号条件を満たす）ならば、候補値Ｒｔ（第１の値）を次式（２）に従って算出する。
【数２】
2015087227.tif 000004
そして、この候補値Ｒｔ、及び、基準位置Ｒ値のうち、大きい方の値を、基準位置Ｒ値として設定する。
【００４７】
一方、距離差ΔＬが「負値」の場合、判定値Ｙが所定の第２の閾値より小さく（短小条件を満たす）、且つ、ＧＰＳ衛星信号の受信強度が平均信号強度より大きい（所定の強信号条件を満たす）ならば、候補値Ｒｔ（第２の値）を次式（３）に従って算出する。
【数３】
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そして、この候補値Ｒｔ、及び、基準位置Ｒ値のうち、小さい方の値を、基準位置Ｒ値として設定する。
【００４８】
ここで、平均信号強度は、捕捉衛星それぞれの信号強度の平均値である。また、第１の閾値は、非マルチパス環境において強信号である場合の、擬似距離誤差の統計値であり、例えば１０ｍである。第２の閾値は、強・中信号である場合の、擬似距離誤差の統計値であり、例えば２０ｍである。
【００４９】
擬似距離誤差は、座標が既知の位置において、当該座標を用いて求めたＧＰＳ衛星ＳとＧＰＳ受信機１０との幾何学的距離と、当該位置における擬似距離との差（擬似距離−幾何学的距離）である。つまり、後述の位置Ｒ値設定処理（図１２）において、ステップＤ１９までの判定でマルチパスである可能性が高いと判定されたときに、受信状況が良好な場合に生じ得る擬似距離誤差と、距離差ΔＬとを比較する。また、マルチパスである可能性が低いと判定されたときに、マルチパスを含む条件での擬似距離誤差と距離差ΔＬとを比較する。マルチパスの影響の有無をより正確に推定するためである。
【００５０】
図４に戻り、ＢＢ記憶部２００は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される記憶装置であり、ＢＢ処理部１００がベースバンド処理回路部１６の各部を統括的に制御するためのシステムプログラムや、ベースバンド処理回路部１６の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、ＢＢ処理部１００の作業領域として用いられ、ＢＢ処理部１００の演算結果等を一時的に格納する。本実施形態では、ＢＢ記憶部２００には、ＫＦ測位プログラム２１２を含むベースバンドプログラム２１０と、基準位置Ｒ値設定テーブル２２０と、メジャメントデータ２３０と、信号強度データ２４０と、ＫＦパラメーターデータ２５０と、測位履歴データ２６０とが記憶される。
【００５１】
図３に戻り、メイン処理部３０は、メイン記憶部４２に記憶されたシステムプログラム等の各種プログラムに従って、携帯型電子機器１の各部を統括的に制御する。
【００５２】
操作部３２は、タッチパネルやボタンスイッチ等で構成される入力装置であり、ユーザーの操作に応じた操作信号をメイン処理部３０に出力する。
【００５３】
表示部３４は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等で構成される表示装置であり、メイン処理部３０からの表示信号に基づく各種表示を行う。
【００５４】
音出力部３６は、スピーカー等で構成される音出力装置であり、メイン処理部３０からの音信号に基づく各種音声出力を行う。
【００５５】
時計部３８は、内部時計であり、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻や、指定タイミングからの経過時間等を計時する。
【００５６】
通信部４０は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信装置で構成され、外部機器との通信を行う。
【００５７】
メイン記憶部４２は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される記憶装置であり、メイン処理部３０が携帯型電子機器１の各部を統括的に制御するためのシステムプログラムや、携帯型電子機器１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、メイン処理部３０の作業領域として用いられ、メイン処理部３０の演算結果や、操作部３２からの操作データ等を一時的に格納する。
【００５８】
［処理の流れ］
図９は、ＫＦ測位処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、ＫＦ測位演算部１２０が、ＫＦ測位プログラム２１２に従って、所定の測位間隔（例えば、１秒）毎に実行する処理である。
【００５９】
図９によれば、先ず、初期設定を行う（ステップＡ１）。具体的には、次式（４），（５）に示すように、携帯型電子機器１の位置を成分とする位置状態ベクトルＰｏｓＸ、及び、速度を成分とする速度状態ベクトルＶｅｌＸを定義する。
【数４】
2015087227.tif 000006
式（４）において、「ｕ，ｖ，ｗ」は、携帯型電子機器１の三次元の速度ベクトル、「ｄ」は、クロックドリフトであり、式（５）において、「ｘ，ｙ，ｚ」は、携帯型電子機器１の三次元の位置ベクトル、「ｂ」は、クロックバイアス、である。
【００６０】
また、位置状態ベクトルＰｏｓＸの誤差共分散行列（状態ノイズ）ＰｏｓＰ、及び、速度状態ベクトルＶｅｌＸの誤差共分散行列（状態ノイズ）ＶｅｌＰを、次式（６），（７）に示すように定義する。式中の添え字「ｋ」は、時刻を表す。
【数５】
2015087227.tif 000007
【００６１】
次いで、携帯型電子機器１の速度を予測する速度予測処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、次式（８），（９）に従って、速度状態ベクトルＶｅｌＸの予測値ＶｅｌＸ−、及び、誤差共分散行列ＶｅｌＰの予測値ＶｅｌＰ−を算出する。
【数６】
2015087227.tif 000008
【００６２】
式（９）において、「ＶｅｌＱ」はプロセスノイズであり、式（１０）に示すように定義される。
【数７】
2015087227.tif 000009
式（１０）において、「Ａ」は、位置、及び、速度用のプロセスノイズ係数、「Ｄｆ」は、クロックドリフト用のプロセスノイズ係数である。
【００６３】
続いて、予測速度を補正する速度補正処理を行う（ステップＡ５）。図１０は、速度補正処理の流れを示すフローチャートである。速度補正処理では、捕捉衛星それぞれを対象としたループＡの処理を繰り返し実行する。
【００６４】
ループＡでは、先ず、対象捕捉衛星（処理対象とする捕捉衛星）の位置と、速度予測処理で算出された速度状態ベクトルの予測値ＶｅｌＸ−から得られる携帯型電子機器１の位置とに基づいて、携帯型電子機器１から対象捕捉衛星への視線方向を示す観測行列Ｈを算出する（ステップＢ１）。また、対象捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値（メジャメント実測値）を、観測値Ｚとする（ステップＢ３）。また、カルマンフィルターの入力値となる観測値Ｚの測定誤差を示す行列として、観測値Ｚである受信周波数の誤差（速度Ｒ値）として所定値を設定した誤差推定行列Ｒを設定する（ステップＢ５）。
【００６５】
次いで、速度予測処理で算出された誤差共分散行列の予測値ＶｅｌＰ−と、観測行列Ｈと、誤差推定行列Ｒとを用いて、次式（１１）に従って、カルマンゲインＫを算出する（ステップＢ７）。
【数８】
2015087227.tif 000010
【００６６】
続いて、速度状態ベクトルの予測値ＶｅｌＸ−と、カルマンゲインＫと、観測値Ｚと、観測行列Ｈとを用いて、次式（１２）に従って、速度状態ベクトルの補正値ＶｅｌＸを算出する（ステップＢ９）。
【数９】
2015087227.tif 000011
【００６７】
また、カルマンゲインＫと、観測行列Ｈと、誤差共分散行列の予測値ＶｅｌＰ−とを用いて、次式（１３）に従って、誤差共分散行列ＶｅｌＰの補正値ＶｅｌＰを算出する（ステップＢ１１）。
【数１０】
2015087227.tif 000012
このように、全ての捕捉衛星を対象としたループＡの処理を終了すると、速度補正処理を終了する。
【００６８】
速度補正処理が終了すると、続いて、携帯型電子機器１の位置（予測位置）を予測する位置予測処理を行う（ステップＡ７）。具体的には、次式（１４），（１５）に従って、位置状態ベクトルＰｏｓＸの予測値ＰｏｓＸ−、及び、誤差共分散行列ＰｏｓＰの予測値ＰｏｓＰ−を算出する。
【数１１】
2015087227.tif 000013
【００６９】
式（１４），（１５）において、「φ」は状態遷移行列であり、前回のＫＦ測位処理からの経過時間「Δｔ」を成分として含む行列として定義される。また、「ＰｏｓＱ」は、プロセスノイズであり、式（１６）に示すように定義される。
【数１２】
2015087227.tif 000014
式（１６）において、「Ａ」は、位置、速度用のプロセスノイズ係数、「Ｂｆ」は、クロックバイアス用のプロセスノイズ係数である。
【００７０】
続いて、予測位置を補正する位置補正処理を行う（ステップＡ９）。図１１は、位置補正処理の流れを示すフローチャートである。位置補正処理では、捕捉衛星それぞれを対象としたループＢの処理を繰り返し実行する。
【００７１】
ループＢでは、先ず、携帯型電子機器１から対象捕捉衛星への視線方向を示す観測行列Ｈを算出する（ステップＣ１）。また、対処捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値（メジャメント実測値）を、観測値Ｚとする（ステップＣ３）。次いで、位置Ｒ値設定部１２２が位置Ｒ値設定処理を行って、位置Ｒ値を設定する。（ステップＣ５）。位置Ｒ値設定処理は、指標値を算出することに相当する。
【００７２】
図１２は、位置Ｒ値設定処理の流れを示すフローチャートである。図１２によれば、先ず、対象捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信号強度に基づいて、基準位置Ｒ値を設定する（ステップＤ１）。次いで、捕捉衛星のコード位相である観測値Ｚに基づいて、基準位置Ｒ値を変更する（ステップＤ３）。すなわち、信号強度に基づき設定した基準位置Ｒ値を、コード位相の観測値Ｚに基づいて調整する。続いて、携帯型電子機器１が停止しているか否かを判定し、停止しているならば（ステップＤ５：停止）、所定値を加算して基準位置Ｒ値を変更する（ステップＤ７）。携帯型電子機器１が停止していないならば（ステップＤ５：移動）、次のステップＤ７をスキップする。また、全ての捕捉衛星の信号強度の平均値を算出する（ステップＤ９）、
【００７３】
また、対象捕捉衛星と携帯型電子機器１との間の距離として、対象捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号の送信時刻と、携帯型電子機器１における当該ＧＰＳ衛星信号の受信時刻との時間差に基づく擬似距離Ｌ１を算出する（ステップＤ１１）。また、捕捉衛星の位置Ｐ１と、速度予測処理で算出された速度状態ベクトルの予測値ＶｅｌＸ−から得られる携帯型電子機器１の予測位置Ｐ２とをもとに、幾何学的位置関係である幾何学距離Ｌ２を算出する（ステップＤ１３）。そして、擬似距離Ｌ１と幾何学距離Ｌ２との距離差ΔＬを算出して判定値Ｙとする（ステップＤ１５）。
【００７４】
その後、判定値Ｙの正負を判定し、「正値」ならば（ステップＤ１７：正（Ｙ＞０））、対象捕捉衛星の信号強度と平均信号強度とを比較する（ステップＤ１９）。対象捕捉衛星の信号強度が平均信号強度より小さいならば（ステップＤ１９：ＹＥＳ）、更に、判定値Ｙと第１閾値とを比較する（ステップＤ２１）。判定値Ｙが第１閾値より大きいならば（ステップＤ２１：ＹＥＳ）、判定値Ｙをもとに、「Ｙ×Ｙ」の値を候補値Ｒｔとして算出する（ステップＤ２３）。そして、算出した候補値Ｒｔと基準位置Ｒ値とを比較し、基準位置Ｒ値が候補値Ｒｔより小さいならば（ステップＤ２５：ＹＥＳ）、候補値Ｒｔを基準位置Ｒ値として設定する（ステップＤ２７）。
【００７５】
また、対象捕捉衛星の信号強度が平均信号強度以上の場合（ステップＤ１９：ＮＯ）、判定値Ｙが第１閾値以下の場合（ステップＤ２１：ＮＯ）、基準位置Ｒ値が候補値Ｒｔ以上の場合（ステップＤ２５：ＮＯ）の何れかの場合には、以降の処理をスキップする。
【００７６】
一方、判定値Ｙが「負値」ならば（ステップＤ１７：負（Ｙ≦０））、対象捕捉衛星の信号強度と平均信号強度とを比較する（ステップＤ２９）。信号強度が平均信号強度より大きいならば（ステップＤ２９：ＹＥＳ）、更に、判定値Ｙと第２閾値とを比較する（ステップＤ３１）。判定値Ｙが第２閾値より小さいならば（ステップＤ３１：ＹＥＳ）、判定値Ｙをもとに、「（０．２×Ｙ）×（０．２×Ｙ）」の値を候補値Ｒｔとして算出する（ステップＤ３３）。そして、算出した候補値Ｒｔと基準位置Ｒ値とを比較し、基準位置Ｒ値が候補値Ｒｔより大きいならば（ステップＤ３５：ＹＥＳ）、候補値Ｒｔを基準位置Ｒ値として設定する（ステップＤ３７）。
【００７７】
また、対象捕捉衛星の信号強度が平均信号強度以下の場合（ステップＤ２９：ＮＯ）、判定値Ｙが第２閾値以上の場合（ステップＤ３１：ＮＯ）、基準位置Ｒ値が候補値Ｒｔ以下の場合（ステップＤ３５：ＮＯ）の何れかの場合には、以降の処理をスキップする。以上の処理を行うと、位置Ｒ値設定処理を終了する。
【００７８】
位置Ｒ値設定処理が終了すると、カルマンフィルターの入力値となる観測値Ｚの測定誤差を示す行列として、位置Ｒ値設定処理において設定した位置Ｒ値を設定した誤差推定行列Ｒを設定する（ステップＣ７）。
【００７９】
続いて、位置予測処理で算出された誤差共分散行列の予測値ＰｏｓＰ−と、観測行列Ｈと、誤差推定行列Ｒとを用いて、次式（１７）に従って、カルマンゲインＫを算出する（ステップＣ９）。
【数１３】
2015087227.tif 000015
【００８０】
続いて、位置状態ベクトルの予測値ＰｏｓＸ−と、カルマンゲインＫと、観測値Ｚと、観測行列Ｈとを用いて、次式（１８）に従って、位置状態ベクトルの補正値ＰｏｓＸを算出する（ステップＣ１１）。
【数１４】
2015087227.tif 000016
【００８１】
また、カルマンゲインＫと、観測行列Ｈと、誤差共分散行列の予測値ＰｏｓＰ−とを用いて、次式（１９）に従って、誤差共分散行列の補正値ＰｏｓＰを算出する（ステップＣ１３）。
【数１５】
2015087227.tif 000017
このように、全ての捕捉衛星を対象としたループＢの処理を終了すると、位置補正処理を終了する。
【００８２】
その後、位置算出処理で算出された携帯型電子機器１の位置を出力し（ステップＡ１１）、ＫＦ測位処理を終了する。
【００８３】
［作用効果］
このように、本実施形態によれば、カルマンフィルターを利用した測位における精度の向上が図れる。すなわち、ＧＰＳ受信機の位置及び速度を状態ベクトルＰｏｓＸ，ＶｅｌＸとし、受信した捕捉衛星信号のコード位相を観測値Ｚとしたカルマンフィルター処理を行うが、観測値Ｚ（コード位相）の誤差である位置Ｒ値を、（１）捕捉衛星信号の擬似距離Ｌ１と、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との幾何学的位置関係に基づく幾何学距離Ｌ２との距離差ΔＬ、及び、（２）捕捉衛星信号の信号強度を用いて設定する。
【００８４】
なお、本発明の適用可能な実施形態が上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００８５】
例えば、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  携帯型電子機器、１０  ＧＰＳ受信機、１２  ＧＰＳアンテナ、１４  ＲＦ受信回路部、１６  ベースバンド処理回路部、１００  ＢＢ処理部、１１０  メジャメント取得部、１２０  ＫＦ測位演算部、１２２  位置Ｒ値設定部、２００  ＢＢ記憶部、２１０  ベースバンドプログラム、２１２  ＫＦ測位プログラム、２２０  基準位置Ｒ値設定テーブル、２３０  メジャメントデータ、２４０  信号強度データ、２５０  ＫＦパラメーターデータ、２６０  測位履歴データ、３０  メイン処理部、３２  操作部、３４  表示部、３６  音出力部、３８  時計部、４０  通信部、４２  メイン記憶部
【図１】
2015087227.tif 000018
【図２】
2015087227.tif 000019
【図３】
2015087227.tif 000020
【図４】
2015087227.tif 000021
【図５】
2015087227.tif 000022
【図６】
2015087227.tif 000023
【図７】
2015087227.tif 000024
【図８】
2015087227.tif 000025
【図９】
2015087227.tif 000026
【図１０】
2015087227.tif 000027
【図１１】
2015087227.tif 000028
【図１２】
2015087227.tif 000029