(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナからＬ１帯の信号及び他周波の信号を取得し、それらの信号を用いて観測データを生成する第１の受信部と、
前記アンテナからＬ１帯の信号及び補強情報用の他周波の信号を取得し、取得したＬ１帯の信号を用いて１周波測位を行うとともに、取得した他周波の信号を用いて補強データを生成する第２の受信部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う演算部と、
前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、前記１周波測位の測位結果とを用いて、前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する判定部とを備えることを特徴とする高精度測位装置。
【請求項２】
アンテナからＬ１帯の信号及び他周波の信号を取得し、それらの信号を用いて観測データを生成する第１の受信部と、
前記アンテナからＬ１帯の信号及び補強情報用の他周波の信号を取得し、取得したＬ１帯の信号を用いて観測データを生成するとともに、取得した他周波の信号を用いて補強データを生成する第２の受信部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う第１の演算部と、
前記第２の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を行う第２の演算部と、
前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、前記ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果とを用いて、前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する判定部とを備えることを特徴とする高精度測位装置。
【請求項３】
第１のアンテナからＬ１帯の信号及び他周波の信号を取得し、それらの信号を用いて観測データを生成する第１の受信部と、
第２のアンテナからＬ１帯の信号及び補強情報用の他周波の信号を取得し、取得したＬ１帯の信号を用いて観測データを生成するとともに、取得した他周波の信号を用いて補強データを生成する第２の受信部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う第１の演算部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した観測データと、前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果とを用いて相対測位を行う第２の演算部と、
前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、前記相対測位の測位結果とを用いて、前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する判定部とを備えることを特徴とする高精度測位装置。
【請求項４】
第１のアンテナからＬ１帯の信号及び他周波の信号を取得し、それらの信号を用いて観測データを生成する第１の受信部と、
第２のアンテナからＬ１帯の信号及び補強情報用の他周波の信号を取得し、取得したＬ１帯の信号を用いて観測データを生成するとともに、取得した他周波の信号を用いて補強データを生成する第２の受信部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う第１の演算部と、
前記第１の受信部が生成した観測データと、前記第２の受信部が生成した観測データとを用いて２アンテナ高精度測位を行う第２の演算部と、
前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、前記２アンテナ高精度測位の測位結果とを用いて、前記ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する判定部とを備えることを特徴とする高精度測位装置。
【請求項５】
前記第１の受信部が機能不全の際、前記第２の受信部が取得する少なくともＬ１帯の信号を用いた測位が継続されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の高精度測位装置。
【請求項６】
前記第１の受信部と前記第２の受信部のハードウェア構成が同一であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の高精度測位装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の高精度測位装置と、
当該高精度測位装置に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする高精度測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星が送信する信号を用いて測位を行う高精度測位装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載のように、準天頂衛星等が送信する補強信号を用いることで、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星等が送信するＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）用の航法信号に基づく測位を、高精度に行うことが可能である。
このような高精度の測位を行うシステムでは、初期位置算出時間を短くするために、Ｌ１帯と他周波とを組み合わせた２周波の受信部とＣＬＡＳ（Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）補強データを取得するためのＬ６帯の受信部とを組み合わせた受信機、又は、Ｌ１帯と他周波、そしてＬ６帯の３周波の受信機が使用されている。ＣＬＡＳ補強データは、現時点ではＧＰＳ衛星及び準天頂衛星のＬ１帯信号の精度を上げるデータであり、他周波は、Ｌ１帯と組み合わせて電離圏フリーモデル等により初期位置算出を高速に行うために使用される。なお、上記の他周波は、Ｌ２帯又はＬ５帯とすることが考えられるが、２周波以上つまりＬ１帯を含めると３周波以上でもよい。ただし、使用する周波数が多いほど高速化が可能であるが、高価なシステムとなる。
【０００３】
ＣＬＡＳ補強データと２周波とを用いたＣＬＡＳ補強２周波高精度測位は、搬送波位相の整数値バイアスが求められたときの解であるＦｉｘ解が得られたときは、ｃｍ級の測位精度となるが、整数値バイアスが実数解のままのときの解であるＦｌｏａｔ解のときには５０ｃｍ〜数ｍ級の測位精度となる。そして、Ｆｉｘ解が得られる割合を示すＦｉｘ率は、オープンスカイ環境以外ではそれほど高くない。従って、ある程度精度の良いＦｌｏａｔ解も含めたＦｉｘ／Ｆｌｏａｔ解混在での測位を実現することが、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の可用性の向上につながる。しかしながら、そのような混在の場合には、測位精度が一定レベル以上のものを抽出するために、測位結果の精度を判定する必要がある。
ＧＮＳＳ信号を用いた測位結果の精度を示す精度指標としては、従来から様々なものが利用されている。例えば、ＧＮＳＳ信号を用いた測位処理で使用しているカルマンフィルタから算出される擬似距離残差に基づく精度指標がある。他にもまた、測位処理に使用する観測データを利用し、最小二乗法等により求めた測位解に基づく精度指標もある。観測データは、いわゆるＲａｗデータと呼ばれるものであり、測位処理の元となる観測量を示すデータである。また、ジャイロセンサ、加速度センサ等の慣性センサの測位結果に基づく精度指標もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４―２０６５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来利用されてきた上記の精度指標では、実際は精度が低いのにその旨が精度指標に表れないことが多々あるなど、測位結果の精度を適切に判定できているとは言い難かった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、測位結果の精度をより適切に判定できる高精度測位装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る高精度測位装置は、アンテナからＬ１帯の信号及び他周波の信号を取得し、それらの信号を用いて観測データを生成する第１の受信部と、アンテナからＬ１帯の信号及び補強情報用の他周波の信号を取得し、取得したＬ１帯の信号を用いて１周波測位を行うとともに、取得した他周波の信号を用いて補強データを生成する第２の受信部と、第１の受信部が生成した観測データと、第２の受信部が生成した補強データとを用いてＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う演算部と、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、１周波測位の測位結果とを用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する判定部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立した１周波測位の測位結果を用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定するので、測位結果の精度をより適切に判定できる高精度測位装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置の他の構成を示す図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置による処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る高精度測位装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る高精度測位装置の他の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る高精度測位装置による処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３に係る高精度測位装置による測位の冗長化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置の構成を示す。高精度測位装置は、ＧＮＳＳ受信部１０とホスト処理部２００とを有する。図１では、ＧＮＳＳ受信部１０に接続されたアンテナ３００も含めて高精度測位システムとした場合を示している。
アンテナ３００は、マルチ周波数アンテナであり、衛星が送信するＬ１帯とＬ２帯とＬ６帯のＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部１０へ出力する。測位情報用のＬ１帯とＬ２帯のＧＮＳＳ信号は、例えばＧＰＳ衛星から送信され、補強情報用のＬ６帯のＧＮＳＳ信号は、例えば準天頂衛星から送信される。なお、準天頂衛星は、Ｌ１帯とＬ２帯のＧＮＳＳ信号も送信する。
【００１１】
ＧＮＳＳ受信部１０は、それぞれが２周波受信部である第１の受信部１００と第２の受信部１５０とを有する。
第１の受信部１００は、第１のＲＦ部１０１と第２のＲＦ部１０２とベースバンド部１０３とを有する。
第１のＲＦ部１０１は、Ｌ１帯のＧＮＳＳ信号を中間周波数にダウンコンバートし、デジタル信号に変換する。また、第２のＲＦ部１０２は、Ｌ２帯のＧＮＳＳ信号を中間周波数にダウンコンバートし、デジタル信号に変換する。第１のＲＦ部１０１及び第２のＲＦ部１０２により変換されたデジタル信号は、ベースバンド部１０３へ出力される。
【００１２】
ベースバンド部１０３は、２周波測位演算部１０４を有しており、２周波測位演算部１０４は、第１のＲＦ部１０１及び第２のＲＦ部１０２が出力したデジタル信号を用いて、観測データを生成する。観測データは、具体的には、Ｃ／Ａコード擬似距離、ドップラ周波数、搬送波位相擬似距離等のデータである。また、２周波測位演算部１０４は、生成した観測データを用いて、周知の２周波測位を行う。２周波測位演算部１０４が生成した観測データと、２周波測位の測位結果とは、ホスト処理部２００へ出力される。
【００１３】
第２の受信部１５０は、第３のＲＦ部１５１と第４のＲＦ部１５２とベースバンド部１５３とを有する。
第３のＲＦ部１５１は、Ｌ１帯のＧＮＳＳ信号を中間周波数にダウンコンバートし、デジタル信号に変換する。また、第４のＲＦ部１５２は、Ｌ６帯のＧＮＳＳ信号を中間周波数にダウンコンバートし、デジタル信号に変換する。第３のＲＦ部１５１及び第４のＲＦ部１５２により変換されたデジタル信号は、ベースバンド部１５３へ出力される。
【００１４】
ベースバンド部１５３は、１周波測位演算部１５４とＣＬＡＳ復号部１５５とを有している。
１周波測位演算部１５４は、第３のＲＦ部１５１が出力したデジタル信号を用いて、観測データを生成する。また、１周波測位演算部１５４は、生成した観測データを用いて、周知の１周波測位を行う。１周波測位の測位結果は、ホスト処理部２００へ出力される。
ＣＬＡＳ復号部１５５は、第４のＲＦ部１５２が出力したデジタル信号を復号して、ＣＬＡＳ補強データを生成する。ＣＬＡＳ補強データは、衛星時計誤差、衛星軌道誤差、電離層遅延量、対流圏遅延量、擬似距離信号バイアス、搬送波位相信号バイアス等、各種の誤差要因の補正に必要なデータである。ＣＬＡＳ復号部１５５が生成したＣＬＡＳ補強データは、ホスト処理部２００へ出力される。
【００１５】
ホスト処理部２００は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１と判定部２０２とを有する。
ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１は、第１の受信部１００が出力した観測データと、第２の受信部１５０が出力したＣＬＡＳ補強データとを用いて、周知のＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う演算部である。ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果は、判定部２０２に出力される。
【００１６】
判定部２０２は、第２の受信部１５０が出力した１周波測位の測位結果と、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１が出力したＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果とを比較して、その比較結果を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を示す精度指標として使用する。判定部２０２は、この指標によりＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定し、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を利用するか否かを判定する。
【００１７】
近年では、ＧＰＳに加え、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＤＳ（ＢｅｉＤｏｕ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）等が運用されている。また、将来的には欧州製のＧａｌｉｌｅｏもＧＮＳＳとして運用開始予定である。このように、測位に利用可能な衛星は、増加傾向にある。さらに、ディファレンシャル補正が可能なＳＢＡＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｂａｓｅｄ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）も増加している。従って、Ｌ１帯のみの１周波を利用した１周波測位演算部１５４での１周波測位であっても、その測位精度は、１ｍ程度に安定して収まる可能性があり、判定部２０２での判定材料として、十分使用できる。
【００１８】
なお、第１の受信部１００がホスト処理部２００へ出力した２周波測位の測位結果は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１での演算が、ＣＬＡＳ補強データの異常等で行えなかった場合等に、必要に応じて利用することができる。
【００１９】
図２に、この発明の実施の形態１に係る高精度測位装置の他の構成を示す。図２に示す高精度測位装置は、図１で示した高精度測位装置と異なり、ホスト処理部２００にＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３を有する。以下では、図１で示した高精度測位装置との相違点について主に説明する。
【００２０】
第２の受信部１５０の１周波測位演算部１５４は、第３のＲＦ部１５１が出力したデジタル信号を用いて生成した観測データを、ホスト処理部２００へ出力する。
ホスト処理部２００のＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３は、第２の受信部１５０が出力した観測データ及びＣＬＡＳ補強データを用いて、周知のＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を行う第２の演算部である。ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果は、判定部２０４に出力される。
【００２１】
判定部２０４は、第１の演算部であるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１が出力したＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３が出力したＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果とを比較して、その比較結果を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を示す精度指標として使用する。判定部２０４は、この指標によりＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定し、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を利用するか否かを判定する。
【００２２】
ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位と比較して初期位置算出に時間が掛かるが、一度Ｆｉｘ解が得られると、測位精度はＣＬＡＳ補強２周波高精度測位と同程度となる。図１で示した１周波測位演算部１５４での１周波測位よりも、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位は精度が高いので、判定部２０２での判定材料としてより適切である。
【００２３】
第１のＲＦ部１０１、第２のＲＦ部１０２、第３のＲＦ部１５１、第４のＲＦ部１５２は、受信回路、アナログデジタル変換器等で構成される。
２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各機能は、処理回路により実現される。当該処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）とも呼ばれる。
【００２４】
図３Ａは、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能を、専用のハードウェアである処理回路５００で実現した場合の、高精度測位装置のハードウェア構成例を示す図である。第１のＲＦ部１０１、第２のＲＦ部１０２、第３のＲＦ部１５１、第４のＲＦ部１５２については、図示を省略している。
処理回路５００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能を別個の処理回路５００を組み合わせて実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路５００で実現してもよい。
【００２５】
図３Ｂは、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能を、メモリ５０１に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ５０２で実現した場合の、高精度測位装置のハードウェア構成例を示す図である。第１のＲＦ部１０１、第２のＲＦ部１０２、第３のＲＦ部１５１、第４のＲＦ部１５２については、図示を省略している。
この場合、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組合せにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５０１に格納される。ＣＰＵ５０２は、メモリ５０１に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能を実現する。すなわち、高精度測位装置は、上記で説明した２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３及び判定部２０４による処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５０１を有する。また、これらのプログラムは、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３及び判定部２０４の各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ５０１は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等が該当する。
【００２６】
なお、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、ＣＬＡＳ復号部１５５及び判定部２０２，２０４については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００２７】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組合せによって、上記の２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、判定部２０２、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３、判定部２０４の各機能を実現することができる。
【００２８】
第１の受信部１００と第２の受信部１５０は、ハードウェア構成が同一の装置によって実現することが可能である。この場合、当該装置に内蔵のファームウェアの変更により、異なる周波数帯の異なる形式の信号を復号することが可能である。つまり、ファームウェアの変更により、Ｌ１帯とＬ２帯の受信に使用することも可能であるし、Ｌ１帯とＬ６帯の受信に使用することも可能である。
また、第１の受信部１００と第２の受信部１５０とホスト処理部２００が、図１を用いて説明した処理を行うか、図２を用いて説明した処理を行うか、についても、処理に使用するプログラムを変更するだけで容易に切り替えることが可能である。従って、不図示の制御部により、状況に応じて使用するプログラムを変更することで、図１を用いて説明した処理と、図２を用いて説明した処理とを切り替えて実行可能なように構成してもよい。または、図１を用いて説明した１周波測位と図２を用いて説明したＣＬＡＳ補強１周波高精度測位との双方を並行して実行するようにプログラムしてもよい。
【００２９】
次に、上記のように構成された高精度測位装置の処理の一例について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
例えばユーザが、測位開始を高精度測位装置に対して指示すると、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１がＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を開始し、また、１周波測位演算部１５４が１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３がＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を開始する（ステップＳＴ１）。
このとき、１周波測位演算部１５４での１周波測位のみ、又は、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３でのＣＬＡＳ補強１周波高精度測位のみを行ってもよいし、これら両方の測位を行ってもよい。
【００３０】
続いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１によるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われているかが判定される（ステップＳＴ２）。この判定は、例えば、判定部２０２，２０４が、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１から測位結果が得られているか否かにより判定する。または、２周波測位演算部１０４の演算処理で使用しているカルマンフィルタから算出される擬似距離残差、観測データ等を用いた判定を行ってもよい。
【００３１】
ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われている場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、判定部２０２，２０４は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１によるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、１周波測位演算部１５４による１周波測位の測位結果又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部２０３によるＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果との差分を算出する（ステップＳＴ３）。なお、ステップＳＴ１で１周波測位とＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の両方を行っていた場合、これらの測位結果の平均を用いて差分を算出すればよい。
【００３２】
各測位結果については、カルマンフィルタ等により時系列的にその値を監視することで、異常値を除去して差分の算出に用いることができる。このようにすると、後述のステップＳＴ４での判定処理が安定する。
【００３３】
続いて、判定部２０２，２０４は、ステップＳＴ３で算出した差分が、予め設定された閾値の範囲内であるかを判定する（ステップＳＴ４）。すなわち、ステップＳＴ１でのＣＬＡＳ補強２周波高精度測位、１周波測位、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位は、いずれも同じ１本のアンテナ３００の位置を算出しているものであるので、各測位結果の差分が閾値に収まっているか、つまりＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度が一定レベル以上であり、使用して問題の無い測位結果であるかを、判定部２０２，２０４は判定する。このように、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果との差分を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を示す精度指標として使用する。
【００３４】
ステップＳＴ３で算出された差分が、予め設定された閾値の範囲内である場合（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、判定部２０２，２０４は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果、例えばユーザに提供する測位結果として利用すると判定する（ステップＳＴ５）。
【００３５】
一方、ステップＳＴ３で算出された差分が、予め設定された閾値の範囲を超える場合（ステップＳＴ４；ＮＯ）、判定部２０２，２０４は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果としては利用しないと判定する（ステップＳＴ６）。この場合は、例えば、１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果が、最終的な測位結果として利用される。
【００３６】
また、そもそもＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われていない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、判定部２０２，２０４は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位ではなく、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果として利用すると判定する（ステップＳＴ７）。このとき、図１に示した高精度測位装置であっても、不図示の制御部により使用するプログラムを変更して、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を行うようにすれば対応可能である。
【００３７】
このように、実施の形態１の高精度測位装置は、衛星が送信した信号を用いた測位である１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立して行い、１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果を用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立した衛星測位の測位結果を用いることで、従来の擬似距離残差、測位解等に基づく精度の判定よりも適切にＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定することができる。
【００３８】
なお、ベースバンド部１０３，１５３内の２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４及びＣＬＡＳ復号部１５５を、ホスト処理部２００に設けてもよい。この場合、第１の受信部１００及び第２の受信部１５０は、ホスト処理部２００の一部にまたがって形成されることになる。
【００３９】
また、ホスト処理部２００で行っている演算処理及び判定処理を、ＧＮＳＳ受信部１０でまとめて行うように構成してもよい。
【００４０】
また、ＧＮＳＳ受信部１０に３つ以上の２周波受信部を備え、判定部２０２，２０４でＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定するために用いる測位の個数を増加させてもよい。
【００４１】
また、上記では、第１の受信部１００は、Ｌ１帯及びＬ２帯のＧＮＳＳ信号を処理の対象とするとしたが、Ｌ２帯に代えてＬ５帯のＧＮＳＳ信号を処理の対象としてもよい。この場合、アンテナ３００により、衛星が送信するＬ１帯とＬ５帯とＬ６帯のＧＮＳＳ信号を受信する。要は、第１の受信部１００は、Ｌ１帯の他に、測位情報用の帯のＧＮＳＳ信号を処理の対象とするものであればよい。
【００４２】
また、上記では、補強データを生成するために、補強情報用のＬ６帯のＧＮＳＳ信号を利用するとしたが、Ｌ６帯に限らず、補強情報用の帯のＧＮＳＳ信号を利用できればよい。例えば、Ｌ６帯に代えて、Ｌ５Ｓ帯のＧＮＳＳ信号を利用してもよい。
【００４３】
以上のように、この実施の形態１に係る高精度測位装置によれば、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立した衛星測位の測位結果を用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。これにより、適切にＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定することができる。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１の受信部１００と第２の受信部１５０とが、１つのアンテナ３００を共用している形態について説明した。実施の形態２では、第１の受信部１００と第２の受信部１５０とが、それぞれ別のアンテナ３０１，３０２と接続される形態について説明する。
図５に、この発明の実施の形態２に係る高精度測位装置の構成を示す。なお、実施の形態１で既に説明した構成と同一又は相当する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図５では、ＧＮＳＳ受信部１０に接続されたアンテナ３０１，３０２も含めて高精度測位システムとした場合を示している。
【００４５】
アンテナ３０１は、マルチ周波数アンテナであり、衛星が送信するＬ１帯とＬ２帯のＧＮＳＳ信号を受信して、第１の受信部１００へ出力する第１のアンテナである。
アンテナ３０２は、マルチ周波数アンテナであり、衛星が送信するＬ１帯とＬ６帯のＧＮＳＳ信号を受信して、第２の受信部１５０へ出力する第２のアンテナである。
【００４６】
第１の受信部１００が、２周波測位演算部１０４が生成した観測データと、２周波測位の測位結果とをホスト処理部２００へ出力するまでの処理は、実施の形態１で既に説明した通りである。
また、第２の受信部１５０が、１周波測位演算部１５４が生成した観測データと、ＣＬＡＳ復号部１５５が生成したＣＬＡＳ補強データとをホスト処理部２００へ出力するまでの処理は、実施の形態１で説明した通りである。
【００４７】
ホスト処理部２００は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１と相対測位演算部２０５と判定部２０６とを有する。
ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１は、第１の受信部１００が出力した観測データと、第２の受信部１５０が出力したＣＬＡＳ補強データとを用いて、周知のＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行う第１の演算部である。ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果は、相対測位演算部２０５及び判定部２０６に出力される。この測位結果は、アンテナ３０１の位置の測位結果を示している。
【００４８】
相対測位演算部２０５は、第１の受信部１００が出力した観測データと、第２の受信部１５０が出力した観測データと、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１が出力したＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果とを用いて、周知の相対測位を行う第２の演算部である。相対測位は、周知の通り、２本のアンテナそれぞれから得られる観測データと、一方のアンテナの位置とを用いて、他方のアンテナの位置を高精度に求めることができるものである。相対測位演算部２０５による相対測位の測位結果は、アンテナ３０２の測位結果を示しており、判定部２０６に出力される。
【００４９】
判定部２０６は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１が出力したＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、相対測位演算部２０５が出力した相対測位の測位結果とを用いて、２つのアンテナ３０１，３０２の相対的な位置関係を算出し、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。
【００５０】
図６に、この発明の実施の形態２に係る高精度測位装置の他の構成を示す。図６に示す高精度測位装置は、図５で示した相対測位演算部２０５に代えて、２アンテナ高精度測位演算部２０７を有する。以下では、図５で示した高精度測位装置との相違点について主に説明する。
【００５１】
２アンテナ高精度測位演算部２０７は、第１の受信部１００が出力した観測データと、第２の受信部１５０が出力した観測データとを用いて、周知の２アンテナ高精度測位を行う第２の演算部である。２アンテナ高精度測位のアルゴリズムとしては、例えば特許第４１０８７３８号に示されたものを用いることが可能である。つまり、予め設定された距離を空けて配置された２本のアンテナ３０１，３０２で受信したＧＮＳＳ信号を用いて、アンテナ３０１，３０２の位置をそれぞれ単独で精密に測位するとともに、アンテナ３０１，３０２間の距離を拘束条件として使用することにより、高精度に測位を行うことが可能である。
２アンテナ高精度測位演算部２０７による２アンテナ高精度測位の測位結果は、アンテナ３０２の測位結果を示しており、判定部２０８に出力される。
【００５２】
判定部２０８は、第１の演算部であるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１が出力したＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果と、２アンテナ高精度測位演算部２０７が出力した２アンテナ高精度測位の測位結果とを用いて、２つのアンテナ３０１，３０２の相対的な位置関係を算出し、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。
【００５３】
相対測位演算部２０５が行う相対測位、２アンテナ高精度測位演算部２０７が行う２アンテナ高精度測位は、実施の形態１で示した１周波測位、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位よりも精度の高い測位結果が得られる。
【００５４】
２周波測位演算部１０４、１周波測位演算部１５４、ＣＬＡＳ復号部１５５、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１、相対測位演算部２０５、判定部２０６、２アンテナ高精度測位演算部２０７、判定部２０８の各機能は、実施の形態１で説明したのと同様に、専用のハードウェア、または、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵである処理回路によって実現される。
【００５５】
第１の受信部１００と第２の受信部１５０は、実施の形態１と同様に、ハードウェア構成が同一の装置によって実現することが可能である。
また、第１の受信部１００と第２の受信部１５０とホスト処理部２００が、図５を用いて説明した処理を行うか、図６を用いて説明した処理を行うかについては、処理に使用するプログラムを変更するだけで容易に切り替えることが可能である。従って、不図示の制御部により、状況に応じて使用するプログラムを変更して、図５を用いて説明した処理と、図６を用いて説明した処理とを切り替えて実行可能なように構成してもよい。または、図５を用いて説明した相対測位と図６を用いて説明した２アンテナ高精度測位との双方を並列して実行するようにプログラムしてもよい。
更には、アンテナ３０２の測位を行うために、第１の受信部１００と第２の受信部１５０とホスト処理部２００が、図１を用いて説明した１周波測位と、図２を用いて説明したＣＬＡＳ補強１周波高精度測位と、図５を用いて説明した相対測位と、図６を用いて説明した２アンテナ高精度測位のいずれを行うかについても、処理に使用するプログラムを変更するだけで容易に切り替えることが可能である。または、図１を用いて説明した１周波測位と、図２を用いて説明したＣＬＡＳ補強１周波高精度測位と、図５を用いて説明した相対測位と、図６を用いて説明した２アンテナ高精度測位の全てを並列して実行するようにプログラムしてもよい。
【００５６】
次に、上記のように構成された高精度測位装置の処理の一例について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
例えばユーザが、測位開始を高精度測位装置に対して指示すると、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１がＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を開始し、また、相対測位演算部２０５が相対測位又は２アンテナ高精度測位演算部２０７が２アンテナ高精度測位を開始する（ステップＳＴ１１）。
このとき、相対測位及び２アンテナ高精度測位に代えて、１周波測位演算部１５４による１周波測位でのアンテナ３０２の測位を行ってもよいし、また、第２の受信部１５０が出力する観測データとＣＬＡＳ補強データとを用いたＣＬＡＳ補強１周波高精度測位でのアンテナ３０２の測位を行ってもよい。
更には、相対測位のみ、２アンテナ高精度測位のみ、１周波測位のみ、又は、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位のみを行ってもよいし、これら複数の測位を任意に組み合わせてもよい。
【００５７】
続いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１によるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われているかが判定される（ステップＳＴ１２）。これは、図４を用いて既に説明したステップＳＴ２と同様の処理である。
【００５８】
ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われている場合（ステップＳＴ１２；ＹＥＳ）、判定部２０６，２０８は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部２０１によるＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果つまりアンテナ３０１の測位位置と、相対測位、２アンテナ高精度測位、１周波測位、又は、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果つまりアンテナ３０２の測位位置とを用いて、アンテナ３０１とアンテナ３０２間の距離を算出する（ステップＳＴ１３）。または、ステップＳＴ１３では、アンテナ３０１とアンテナ３０２の測位結果の引き算からベクトルを求め、当該ベクトルと、各測位処理で得られる高精度測位装置を搭載した移動体の進行方向ベクトルとの差分を算出してもよい。なお、ステップＳＴ１１で相対測位、２アンテナ高精度測位、１周波測位、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位のうちの複数の測位を行っていた場合、それらの測位結果の平均を用いて、アンテナ３０２の測位位置とすればよい。
【００５９】
続いて、判定部２０６，２０８は、ステップＳＴ１３で算出した距離又は差分が、予め設定された閾値の範囲内であるかを判定する（ステップＳＴ１４）。すなわち、ステップＳＴ１１でのＣＬＡＳ補強２周波高精度測位はアンテナ３０１の位置を、相対測位、２アンテナ高精度測位、１周波測位及びＣＬＡＳ補強１周波高精度測位はアンテナ３０２の位置を算出しているものであるので、ステップＳＴ１３で算出した距離又は差分がアンテナ３０１，３０２の実際の設置状況に基づき設定された閾値に収まっているか、つまりＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度が一定レベル以上であり、使用して問題の無い測位結果であるかを、判定部２０６，２０８は判定する。このように、ステップＳＴ１３で算出した距離又は差分を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を示す精度指標として使用する。
【００６０】
ステップＳＴ１３で算出された距離又は差分が、予め設定された閾値の範囲内である場合（ステップＳＴ１４；ＹＥＳ）、判定部２０６，２０８は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果として利用すると判定する（ステップＳＴ１５）。
【００６１】
一方、ステップＳＴ１３で算出された距離又は差分が、予め設定された閾値を超える場合（ステップＳＴ１４；ＮＯ）、判定部２０６，２０８は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果としては利用しないと判定する（ステップＳＴ１６）。この場合は、例えば、相対測位、２アンテナ高精度測位、１周波測位又はＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果が、最終的な測位結果として利用される。
【００６２】
また、そもそもＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が、正常に行われていない場合（ステップＳＴ１２；ＮＯ）、判定部２０６，２０８は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位ではなく、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の測位結果を、最終的な測位結果として利用すると判定する（ステップＳＴ１７）。このとき、図５及び図６に示した高精度測位装置であっても、不図示の制御部により使用するプログラムを変更して、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を行うようにすれば対応可能である。
【００６３】
このように、実施の形態２の高精度測位装置は、衛星が送信した信号を用いた測位である相対測位又は２アンテナ高精度測位を、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立して行い、相対測位又は２アンテナ高精度測位を用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立した衛星測位の測位結果を用いることで、従来の擬似距離残差、測位解等に基づく精度の判定よりも適切にＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定することができる。
【００６４】
なお、ＧＮＳＳ受信部１０に３つ以上の２周波受信部を備え、更にそれぞれの２周波受信部に別個にマルチ周波数アンテナを接続することで、判定部２０６，２０８でＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定するために用いる測位の個数を増加させてもよい。
【００６５】
以上のように、この実施の形態２に係る高精度測位装置によれば、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位とは独立した衛星測位の測位結果を用いて、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定する。これにより、適切にＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定することができる。
特に、実施の形態２で示した相対測位及び２アンテナ高精度測位は精度が高く、実施の形態１の場合よりも更に適切にＣＬＡＳ補強２周波高精度測位の精度を判定することができる。
【００６６】
実施の形態３．
実施の形態３では、第１の受信部１００と第２の受信部１５０という２つの受信部を備えることによる測位の冗長化について説明する。
図８は、図２に示した高精度測位装置において、第１の受信部１００が機能不全となったときの状態を示している。
【００６７】
図８に示すように、第１の受信部１００が機能不全となった場合は、ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位を行うことができなくなる。しかしながら、第２の受信部１５０を備えていることにより、第２の受信部１５０が出力する観測データとＣＬＡＳ補強データとを用いて、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位の継続が可能となる。
なお、図１に示した高精度測位装置において、第１の受信部１００が機能不全となった場合は、１周波測位を継続すればよい。
また、図５及び図６に示した高精度測位装置において、第１の受信部１００が機能不全となった場合も、１周波測位を継続するか、或いは、不図示の制御部により使用するプログラムを変更して、ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位を行うようにすればよい。
また、第２の受信部１５０が機能不全となった場合は、２周波測位を継続すればよい。
【００６８】
以上のように、この実施の形態３に係る高精度測位装置によれば、第１の受信部１００と第２の受信部１５０という２つの受信部を備えることで、いずれかの受信部が機能不全となりＣＬＡＳ補強２周波高精度測位が行えなくなったとしても、別の方式による測位を継続することができる。
【００６９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  ＧＮＳＳ受信部、１００  第１の受信部、１０１  第１のＲＦ部、１０２  第２のＲＦ部、１０３  ベースバンド部、１０４  ２周波測位演算部、１５０  第２の受信部、１５１  第３のＲＦ部、１５２  第４のＲＦ部、１５３  ベースバンド部、１５４  １周波測位演算部、１５５  ＣＬＡＳ復号部、２００  ホスト処理部、２０１  ＣＬＡＳ補強２周波高精度測位演算部、２０２  判定部、２０３  ＣＬＡＳ補強１周波高精度測位演算部、２０４  判定部、２０５  相対測位演算部、２０６  判定部、２０７  ２アンテナ高精度測位演算部、２０８  判定部、３００〜３０２  アンテナ、５００  処理回路、５０１  メモリ、５０２  ＣＰＵ。
【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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