(57)【要約】  補正データ作成部（１０２）は、第１の時間間隔で、衛星測位に用いられる誤差の値を受信し、前記第１の時間間隔の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔である第２の時間間隔で、前記誤差の補正値を受信する。また、補正データ作成部（１０２）は、前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正する。
2015145719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時間間隔で、衛星測位に用いられる誤差の値を受信し、前記第１の時間間隔の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔である第２の時間間隔で、前記誤差の補正値を受信する受信部と、
前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正する誤差補正部とを有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記受信部は、
前記第１の時間間隔で、測位衛星からの搬送波の周波数に依存する誤差である周波数依存誤差の値と、前記搬送波の周波数に依存しない誤差である周波数非依存誤差の値を受信し、
前記第２の時間間隔で、前記周波数非依存誤差の補正値を受信し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて、前記周波数非依存誤差の値を補正することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記測位装置は、更に、
前記周波数依存誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出する補正値算出部を有し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記受信部により受信された補正値を用いて前記周波数非依存誤差の値を補正し、前記補正値算出部により算出された補正値を用いて前記周波数依存誤差の値を補正することを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
【請求項４】
前記補正値算出部は、
時間外挿による線形補完により前記周波数非依存誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出することを特徴とする請求項３に記載の測位装置。
【請求項５】
前記受信部は、
前記第１の時間間隔で、前記周波数依存誤差の値として、Ｌ１波の周波数間バイアスの値、Ｌ２波の周波数間バイアスの値、電離層遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、前記周波数非依存誤差との値として、衛星軌道誤差の値、Ｌ０波の周波数間バイアスの値、対流圏遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、
前記第２の時間間隔で、前記周波数非依存誤差の補正値として、衛星軌道誤差の補正値、Ｌ０波の周波数間バイアスの補正値、対流圏遅延誤差の補正値のうちの少なくともいずれかを受信することを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
【請求項６】
前記測位装置は、更に、
Ｌ１波の周波数間バイアスの前記第２の時間間隔ごとの補正値、Ｌ２波の周波数間バイアスの前記第２の時間間隔ごとの補正値、電離層遅延誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出する補正値算出部を有し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記受信部により受信された補正値を用いて前記周波数非依存誤差を補正し、前記補正値算出部により算出された補正値を用いて前記周波数依存誤差を補正することを特徴とする請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
前記受信部は、
前記第２の時間間隔で、衛星クロック誤差とともに、前記周波数非依存誤差の補正値を受信することを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
【請求項８】
前記受信部は、
３０秒間隔で、前記誤差の値を受信し、５秒間隔で、前記誤差の補正値を受信し、
前記誤差補正部は、
５秒間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項９】
測位衛星からの観測データに対して誤差補正処理が行われても残存する電離層残差及び対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる状態量を用いて、測位計算を行う測位計算部を有することを特徴とする測位装置。
【請求項１０】
前記測位計算部は、
前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが除去された測位結果を得ることを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１１】
前記測位計算部は、
Ｌ１波アンビギュイティとワイドレーンアンビギュイティとが含まれる状態量を用いて、測位計算を行うことを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１２】
前記測位計算部は、
前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる過去のエポックの状態量の時間外挿計算を行って、前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる現在のエポックの状態量を推定する時間外挿計算部と、
前記観測データに対する二重差計算により得られた二重差データと、前記観測データから得られた前記測位衛星と前記測位装置との間の幾何学距離と、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量とを用いて、二重差残差を算出する残差計算部と、
前記二重差残差を用いた観測更新計算を行って、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新する観測更新計算部とを有することを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１３】
前記観測更新計算部は、
前記二重差残差に含まれる電離層残差の値を０と仮定した観測更新計算を行って、少なくとも前記電離層残差が含まれる、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新することを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１４】
前記観測更新計算部は、
前記二重差残差に含まれる対流圏残差の値を０と仮定した観測更新計算を行って、少なくとも前記対流圏残差が含まれる、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新することを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１５】
前記観測更新計算部は、
Ｌ１波アンビギュイティとワイドレーンアンビギュイティとが確定された後は、観測ノイズの値を極大値にして観測更新計算を行うことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１６】
前記時間外挿計算部は、
ガウス−マルコフ過程の遷移行列が用いられる時間外挿計算を行うことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星測位を行う測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
はじめに、測位方式ごとの測位誤差を説明する。
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）からのＧＮＳＳ信号のコード情報を使用して位置を測位装置のみで単独で測定する単独測位方式では、ＧＮＳＳ信号に含まれる誤差により、メートルオーダーの測位精度になる。
コード情報を用いた単独測位方式に対して、搬送波レベルの補正データを用いた測位方式では、センチメートルオーダーの高精度測位が実現される。
特に、既に位置が正確に分かっている複数の電子基準点（日本国内で十数キロメートル間隔で分布）でＧＮＳＳ信号を受信し、電子基準点の既知の位置から逆にＧＮＳＳ信号に含まれる誤差量を推定し、補正データとしてユーザに配信し、ユーザ側の測位装置で得られたＧＮＳＳ信号と合わせて、センチメータ級の測位を行う方式をネットワーク型ＲＴＫ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）方式と呼ぶ。
この測位方式には、ＦＫＰ（Ｆｌａｅｃｈｅｎ  Ｋｏｒｒｅｋｋｔｕｒ  Ｐｕｎｋｔ）方式と呼ばれる測位補強システムがある。
測位装置は最近距離にある電子基準点を中心としたローカルな地域に有効な補正データを例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）や携帯電話等の豊富な通信容量を持つ地上波を利用した通信回線網経由で１対１の通信で入手し、補正データを用いてＧＰＳ信号中の誤差を取り除くことでセンチメートルオーダーの高精度測位を実現している。
一方、ネイションワイドな広域な地域に有効な補正データを準天頂衛星等の人工衛星を用いて配信する測位方式でも、センチメートルオーダーの高精度測位が実現される。
この測位方式では、準天頂衛星から補正データを配信することで無線ＬＡＮや携帯電話等の通信ができない環境にある測位装置でも補正データを入手することができ、補正データを用いてＧＮＳＳ信号中の誤差を取り除くことでセンチメートルオーダーの高精度測位を実現することができる。
準天頂衛星を用いる測位方式として、例えば、特許文献１に記載の方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人工衛星、特に準天頂衛星を用いる方式では、地上局でネイションワイドな広域な地域に有効な補正データを生成し、準天頂衛星に送信する。
準天頂衛星からサービス地域に向けて同一の補正データがあまねく放送される。
ユーザは放送された補正データを使用して、自己位置の補正データを生成し、ＧＮＳＳ信号を補正しセンチメータ級の測位が可能となる。
ここで、従来のＦＫＰ方式等のネットワーク型ＲＴＫ方式の補正データでは日本全国に対応するには２Ｍｂｐｓ程度の膨大な通信容量が必要なる。
準天頂衛星等の人工衛星の通信帯域は限られていることから、地上局は、補正データを圧縮して準天頂衛星に送信する。
圧縮された補正データや補正データの信頼性情報等を含んだ配信情報を補強情報と呼ぶ。
そして、準天頂衛星から補強情報が広域の地域に放送される。
このように、準天頂衛星を用いる方式では、測位装置は、情報量が圧縮された補強情報から誤差補正を行う必要がある。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みたものであり、情報量が圧縮された補強情報からでも精細な誤差補正を行って、高精度（センチメートルオーダー）の測位を行う測位装置を実現することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る測位装置は、
第１の時間間隔で、衛星測位に用いられる誤差の値を受信し、前記第１の時間間隔の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔である第２の時間間隔で、前記誤差の補正値を受信する受信部と、
前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正する誤差補正部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の時間間隔で配信される補強情報を用いて第２の時間間隔で精細な誤差補正を行うことができ、高精度（センチメートルオーダー）の測位が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る測位システムの構成例を示す図。
【図２】実施の形態１に係る測位装置の入出力を示す図。
【図３】実施の形態１に係る測位装置の入出力データを説明する図。
【図４】実施の形態１に係る観測データを説明する図。
【図５】実施の形態１に係るＧＰＳ信号に含まれる誤差要因を示す図。
【図６】実施の形態１に係るＧＰＳ信号の誤差と補強情報との関係を説明する図。
【図７】実施の形態１に係るグリッド点を示す図。
【図８】実施の形態１に係る測位装置の構成例を示す図。
【図９】実施の形態１に係る測位装置の構成要素を説明する図。
【図１０】実施の形態１に係る測位装置の中間データを説明する図。
【図１１】実施の形態１に係る補正データ作成部の構成例を示す図。
【図１２】実施の形態１に係る観測データの内訳を説明する図。
【図１３】実施の形態１に係る二重差計算を説明する図。
【図１４】実施の形態１に係るカルマンフィルタの処理フローを示す図。
【図１５】実施の形態１に係るカルマンフィルタで用いられるベクトル及び行列を説明する図。
【図１６】実施の形態２に係るグリッドでの遅延量を示す図。
【図１７】実施の形態２に係る通常時の実際の遅延量と補正データの遅延量との差異を示す図。
【図１８】実施の形態２に係る電離層擾乱又は対流圏擾乱が激しい時の実際の遅延量と補正データの遅延量との差異を示す図。
【図１９】実施の形態２に係るアンビギュイティを説明する図。
【図２０】実施の形態２に係る状態量と従来技術に係る状態量を説明する図。
【図２１】実施の形態２に係る運動モデル及び遷移行列と従来技術に係る運動モデル及び遷移行列を説明する図。
【図２２】従来技術に係る疑似距離の観測モデル及び搬送波位相の観測モデルを説明する図。
【図２３】実施の形態２に係る疑似距離の観測モデル及び搬送波位相の観測モデルを説明する図。
【図２４】実施の形態１及び実施の形態２に係る測位装置のハードウェア構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
１．システム構成
図１は、本実施の形態に係る測位システムの構成例を示す図である。
以下では、補強情報の配信に準天頂衛星を用いた場合の例を示す。
準天頂衛星の代わりに放送衛星等の静止衛星を用いてもよく、また、補強情報を広域に均一に放送できる機能を持つ衛星であれば他の衛星でもよい。
また、以下では、測位衛星としてＧＰＳ衛星を使用した例を示す。
ＧＰＳ衛星の代わりに、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ等のＧＮＳＳ、準天頂衛星等のＲＮＳＳ（Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を用いてもよい。
【００１０】
図１において、測位装置１００は、例えば自動車などの移動体に搭載される。
測位装置１００は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）衛星３００から送信される観測データ５０１と放送暦５０２を受信する。
放送暦５０２は、エフェメリスともいう。
また、測位装置１００は、準天頂衛星２００（ＱＺＳとも表記する）から送信される補強情報４００を受信する。
本実施の形態及び実施の形態２では、主に測位装置１００の動作を説明する。
【００１１】
準天頂衛星２００は、図１に図示していない地上局から補強情報を受信し、受信した補強情報を補強情報４００として配信する。
【００１２】
ＧＰＳ衛星３００は、観測データ５０１及び放送暦５０２を送信する。
測位装置１００は、測位のためにＧＰＳ衛星３００を４機以上捕捉する必要がある。
【００１３】
２．測位装置１００の動作の概要
ここでは、本実施の形態及び実施の形態２で説明する測位装置１００の動作の概要を説明する。
測位装置１００は、図２に示すように、ＧＰＳ信号として、観測データ５０１と放送暦５０２を受信し、ＱＺＳ信号として、補強情報４００を受信する。
そして、測位装置１００は補強情報４００と観測データ５０１及び放送暦５０２を用いて測位点の位置（測位装置１００の位置）を算出する。
観測データ５０１、放送暦５０２、補強情報４００、位置の詳細は図３に示す通りである。
【００１４】
３．１．観測データ
観測データ５０１からは、測位点とＧＰＳ衛星３００との間の疑似距離と、搬送波位相を導出することができる。
疑似距離と搬送波位相の詳細は、図４に示す通りである。
観測データ５０１から導出される疑似距離及び搬送波位相には、それぞれ誤差が含まれる。
測位装置１００は、補強情報４００を用いて、疑似距離及び搬送波位相に含まれる誤差を除去する。
なお、以降では、ＧＰＳ衛星ｉのＬ１波疑似距離をＰ（ｉ，１）と表記し、ＧＰＳ衛星ｉのＬ２波疑似距離をＰ（ｉ，２）と表記する。
また、ＧＰＳ衛星ｉのＬ１波搬送波位相をΦ（ｉ，１）と表記し、ＧＰＳ衛星ｉのＬ２波搬送波位相をΦ（ｉ，２）と表記する。
【００１５】
３．２．補強情報
観測データ５０１に含まれるバイアス誤差及び雑音要因を図５に示す。
ＧＰＳ衛星３００に起因する誤差として軌道誤差、衛星時計誤差、周波数間バイアスがあり、信号の伝搬経路に起因する誤差として電離層伝搬遅延誤差（電離層遅延誤差又は電離層遅延量ともいう）及び対流圏伝搬遅延誤差（対流圏遅延誤差又は対流圏遅延量ともいう）がある。
さらに、測位装置１００の受信機に起因する誤差として、受信機時計誤差、受信機雑音、さらに建物に反射したＧＰＳ信号とＧＰＳ衛星３００から直接受信したＧＰＳ信号が干渉して生じるマルチパスがある。
これらの誤差のうち、受信機に起因する誤差は、ユーザが使用する測位装置１００の受信機の性能、また、受信環境によって異なるため補正データ及び補強情報には含まれず、測位装置１００の処理において受信機に起因する誤差が取り除かれる。
ＧＰＳ衛星３００に起因する誤差、信号伝搬経路に起因する誤差は圧縮されて補強情報として準天頂衛星２００から配信される。
図５に示す誤差以外に、測位点位置によって異なる地球潮汐効果（Ｅａｒｔｈ  Ｔｉｄｅ効果）による誤差、Ｐｈａｓｅ  Ｗｉｎｄ  Ｕｐ効果による誤差は補正データには含まれるが、補強情報には含まれない。
以上を考慮した補強情報の内訳を図６に示す。
【００１６】
基準点から無線ＬＡＮ経由で配信される補正データは更新周期１秒で配信されているが、本実施の形態に係る補強情報は時間変動の激しさに応じて誤差を高レート、低レートに分類して時間圧縮を行っている。
より具体的には、高レートの誤差は５秒ごとに更新され、低レートの誤差は３０秒ごとに更新される。
また、従来の補正データは約１０〜３０ｋｍ間隔に設定した基準点ごとに生成され、配信されているが、本実施の形態に係る補強情報は信号経路に起因する（空間変動の有る）電離層遅延誤差と対流圏遅延誤差について６０ｋｍ四方のグリッド点（図７）ごとのみ配信するようにして空間圧縮した。
さらに、本実施の形態では、補強情報に含まれる誤差を周波数に依存する誤差（周波数依存誤差）と周波数に依存しない誤差（周波数非依存誤差）に分類している。
周波数非依存誤差は高レートの誤差に分類され、周波数依存誤差は低レートの誤差に分類される。
周波数非依存誤差のうち、衛星時計誤差のみ５秒ごとに更新され、配信される。
周波数非依存誤差の他の誤差、すなわち、衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差は３０秒ごとに更新され、配信される。
しかしながら、衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差については、５秒ごとに、３０秒ごとの誤差からの変化量が補正値として衛星時計誤差（５秒更新、配信）に付加される。
つまり、衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差については、３０秒の間に、３０秒／５秒−１＝５個の補正値が５秒ごとの衛星時計誤差に付加される。
このため、測位装置１００は、３０秒ごとに衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差の更新値を受信するとともに、５秒ごとに衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差の補正値を受信することができる。
そして、測位装置１００は、３０秒ごとの更新値に５秒ごとの補正値を加算することで、５秒ごとに、衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差の補正を行うことができる。
衛星時計誤差に付加される衛星軌道誤差、周波数間バイアス、対流圏遅延誤差の５秒ごとの補正値をコンシステンシーともいう。
このように、本実施の形態では、５秒ごとにコンシステンシーを配信することで、補強情報のデータ量を圧縮している。
なお、周波数間バイアスは、Ｌ１信号を基準とし、各信号の衛星搭載ペイロード内の遅延量を表したものであり、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）は、‘０’、であり、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）は、Ｌ１搬送波信号に対するＬ２搬送波信号の遅延量‘Ｌ２−Ｌ１’を表す。
また、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）は、周波数間バイアスの周波数非依存項を示し、図６の式１に示されるように、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）と周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）から算出される。
周波数間バイアスはＬ１信号を基準としたが他の信号を基準にしても問題はなく、信号もＬ５を含めても同じ効果を期待できる。
【００１７】
４．測位装置の構成例
図８は、本実施の形態に係る測位装置１００の構成例を示す。
また、図８に示す各構成要素の概略説明を図９に示し、中間データの概略説明を図１０に示す。
【００１８】
概略位置及び衛星位置計算部１０１は、ＧＰＳ衛星３００から、観測データ５０１及び放送暦５０２を受信し、測位点の概略位置と各ＧＰＳ衛星３００の位置を算出する。
概略位置及び衛星位置計算部１０１の算出結果が、概略位置１５１と衛星位置１５２である。
概略位置１５１は、単独測位によって算出されたメートルオーダーの精度の測位点位置である。
衛星位置１５２は、測位装置１００が観測データを受信した各ＧＰＳ衛星３００の位置である。
【００１９】
補正データ作成部１０２は、準天頂衛星２００から補強情報４００を受信し、また、概略位置１５１、衛星位置１５２を取得し、補強情報４００、概略位置１５１、衛星位置１５２から補正データ１５３を算出する。
補正データ１５３には、測位点で各ＧＰＳ衛星３００から受信した観測データ５０１に含まれると予想される誤差が示される。
なお、補正データ作成部１０２は、受信部、誤差補正部及び補正値算出部の例に相当する。
【００２０】
観測データ選別部１０３は、品質が劣化していると予想される観測データ５０１を除去する。
【００２１】
観測データ誤差補正部１０４は、二重差計算を行って、観測データの二重差データ１５４を出力する。
二重差データ１５４には、従衛星の観測データ（補正データ１５３を使って補正済みの観測データ）から主衛星の観測データ（補正データ１５３を使って補正済みの観測データ）を差し引いた量が示される。
二重差計算及び二重差データ１５４については後述する。
【００２２】
時間外挿計算部１０５は、時間外挿計算を行って、前のエポックの状態量Ｘ＾（ｔ−Δｔ）から現在エポックの状態量Ｘ（ｔ）を推定する。
なお、図８に示している「Ｘ」の真上に「＾」が位置している表記と、「Ｘ」の右上に「＾」が位置している表記（「Ｘ＾」）は同じ意味である。
また、「＾」は、後述する観測更新計算部１０８により更新された後の状態量であることを意味する。
【００２３】
幾何学距離計算部１０６は、衛星位置１５２から、ＧＰＳ衛星３００から測位点までの幾何学距離１５５を計算する。
【００２４】
残差計算部１０７は、二重差データ１５４と幾何学距離１５５から二重差残差１５６を計算する。
【００２５】
観測更新計算部１０８は、状態量Ｘ（ｔ）の推定誤差が最も小さくなるように状態量Ｘ（ｔ）を更新する。
観測更新計算部１０８により更新された後の状態量Ｘ（ｔ）を状態量Ｘ＾（ｔ）と表記する。
【００２６】
アンビギュイティ計算部１０９は、搬送波位相のバイアス誤差であるアンビギュイティを算出し、算出結果をもとに状態量Ｘ＾（ｔ）を更新する。
アンビギュイティ計算部１０９により更新された状態量Ｘ＾（ｔ）に含まれる位置の値が、測位結果として出力される。
また、アンビギュイティ計算部１０９により更新された状態量Ｘ＾（ｔ）は、１つ前のエポックの状態量Ｘ＾（ｔ−Δｔ）として、時間外挿計算部１０５により時間外挿計算の対象となる。
【００２７】
なお、図８において破線で囲んでいる範囲は、測位計算部１１０という。
測位計算部１１０の詳細は、主に実施の形態２で説明する。
【００２８】
４．１．補正データ作成部１０２
図１１は、補正データ作成部１０２の構成例を示す。
【００２９】
第１の受信部１０２１は、補強情報４００に含まれる周波数非依存誤差のデータを受信する。
より具体的には、第１の受信部１０２１は、衛星時計誤差４０１を５秒間隔で受信する。
０秒時、３０秒時、６０秒時等の３０秒ごとの衛星時計誤差４０１にはコンシステンシー（図１１では「Ｃ」と表記している）が含まれていないが、５秒時、１０秒時、３５秒時、４０秒時、６５秒時、７０秒時といった５秒ごとの衛星時計誤差４０１にはコンシステンシーが含まれている。
衛星時計誤差４０１に含まれるコンシステンシーは、衛星軌道誤差４０２、対流圏遅延誤差４０３、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６のそれぞれの補正値である。
また、第１の受信部１０２１は、衛星軌道誤差４０２、対流圏遅延誤差４０３、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６のそれぞれを３０秒間隔で受信する。
周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６は、前述のように、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４と周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５から生成される。
第１の受信部１０２１は、受信した衛星時計誤差４０１と、衛星軌道誤差４０２、対流圏遅延誤差４０３、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６をまとめて周波数非依存誤差データ１０２２とする。
つまり、０秒時、３０秒時では、周波数非依存誤差データ１０２２は、衛星時計誤差４０１（コンシステンシーなし）と、衛星軌道誤差４０２と、対流圏遅延誤差４０３と、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６で構成される。
また、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、周波数非依存誤差データ１０２２は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の衛星時計誤差４０１（コンシステンシーあり）と、０秒時（３０秒時）の衛星軌道誤差４０２と、０秒時（３０秒時）の対流圏遅延誤差４０３と、０秒時（３０秒時）の周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６で構成される。
なお、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、５秒前の衛星時計誤差４０１が最新の衛星時計誤差４０１で更新される（つまり、５秒前のコンシステンシーも最新のコンシステンシーで更新される）。
【００３０】
第２の受信部１０２３は、補強情報４００に含まれる周波数依存誤差のデータを受信する。
より具体的には、第２の受信部１０２３は、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７を３０秒間隔で受信する。
そして、第２の受信部１０２３は、受信した周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４と、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５と、電離層遅延誤差４０７をまとめて周波数依存誤差データ１０２４とする。
【００３１】
なお、図１１では、説明の便宜上、第１の受信部１０２１が補強情報４００に含まれる周波数非依存誤差のデータを受信し、第２の受信部１０２３が補強情報４００に含まれる周波数依存誤差のデータを受信する構成としているが、１つの受信部で補強情報の全体を受信し、受信した補強情報を、周波数非依存誤差のデータと周波数依存誤差のデータに分類するようにしてもよい。
【００３２】
時間外挿部１０２７は、最新の周波数依存誤差データ１０２４と３０秒前の周波数依存誤差データ１０２６とを用いた時間外挿による線形補完を行って、次の３０秒間の周波数非依存誤差データを推定する。
そして、時間外挿部１０２７は、推定した次の３０秒間の周波数依存誤差データを５秒ごとに区分して、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７のそれぞれの５秒ごとの変化量を算出する。
算出した５秒ごとの変化量を、時間外挿コンシステンシーという（図１１では、Ｃ’と表記している）。
時間外挿コンシステンシーは、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７のそれぞれの補正量である。
【００３３】
周波数依存誤差データ１０２８は、０秒時、３０秒時は、最新の周波数依存誤差データ１０２４（周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７）である。
５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、周波数依存誤差データ１０２８は、０秒時（３０秒時）の周波数依存誤差データ１０２４（周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７）と５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の時間外挿コンシステンシーとで構成される。
５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、５秒前の時間外挿コンシステンシーが最新の時間外挿コンシステンシーで更新される。
【００３４】
スイッチ１０２５は、周波数依存誤差データ１０２４から周波数依存誤差データ１０２８への経路と、時間外挿部１０２７から周波数依存誤差データ１０２８への経路を切り替える。
つまり、スイッチ１０２５は、０秒時、３０秒時は、周波数依存誤差データ１０２４から周波数依存誤差データ１０２８への経路を有効にし、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）は、時間外挿部１０２７から周波数依存誤差データ１０２８への経路を有効にする。
【００３５】
データ統合部１０２９は、周波数非依存誤差データ１０２２、周波数依存誤差データ１０２８、概略位置１５１、衛星位置１５２から、補正データ１５３を生成する。
０秒時、３０秒時の周波数非依存誤差データ１０２２は、衛星時計誤差４０１（コンシステンシーなし）と、衛星軌道誤差４０２と、対流圏遅延誤差４０３と、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６で構成される。
また、０秒時、３０秒時の周波数依存誤差データ１０２８は、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７で構成される。
５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の周波数非依存誤差データ１０２２は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の衛星時計誤差４０１（コンシステンシーあり）と、０秒時（３０秒時）の衛星軌道誤差４０２と、０秒時（３０秒時）の対流圏遅延誤差４０３と、０秒時（３０秒時）の周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６で構成される。
また、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の周波数依存誤差データ１０２８は、０秒時（３０秒時）の衛星軌道誤差４０２と対流圏遅延誤差４０３と周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６と５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の時間外挿コンシステンシーとで構成される。
データ統合部１０２９は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、コンシステンシーから衛星軌道誤差４０２と対流圏遅延誤差４０３と周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６を補正する。
つまり、データ統合部１０２９は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の衛星時計誤差４０１内のコンシステンシーと、０秒時（３０秒時）の衛星軌道誤差４０２と対流圏遅延誤差４０３と周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６とから、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の衛星軌道誤差４０２と対流圏遅延誤差４０３と周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）４０６を算出（推定）する。
同様に、データ統合部１０２９は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）では、時間外挿コンシステンシーから周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４と周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５と電離層遅延誤差４０７を補正する。
つまり、データ統合部１０２９は、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の時間外挿コンシステンシーと、０秒時（３０秒時）の周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４と周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５と電離層遅延誤差４０７とから、５秒時、１０秒時（３５秒時、４０秒時）の周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４と周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５と電離層遅延誤差４０７を算出（推定）する。
【００３６】
このように、補正データ作成部１０２は、３０秒間隔（第１の時間間隔）で、周波数依存誤差の値と周波数非依存誤差の値を受信し、５秒間隔（第２の時間間隔）で、周波数非依存誤差のコンシステンシーを受信する。
更に、補正データ作成部１０２は、周波数依存誤差の５秒間隔の時間外挿コンシステンシーを算出する。
そして、補正データ作成部１０２は、５秒間隔で、受信したコンシステンシーを用いて周波数非依存誤差の値を補正し、算出した時間外挿コンシステンシーを用いて周波数依存誤差の値を補正する。
【００３７】
４．２．１．二重差量
次に、観測データ誤差補正部１０４による誤差補正処理を実現する二重差計算について説明する。
図１２及び図１３は、二重差計算を説明する。
【００３８】
図４に示したように観測データには疑似距離と搬送波位相の２種類がある。
疑似距離と搬送波位相は、それぞれ、前述の３．２項及び図６で示した誤差を含んでおり、誤差には補正データに含まれる量（図１２の符号１２０１）と、補正データに含まれない受信機に起因する受信機時計誤差（図１２の符号１２０３）及び受信機雑音（図１２の符号１２０４）がある（ここではマルチパスは無視する）。
誤差を全て取り除いた部分が測位点とＧＰＳ衛星３００の間の真の距離（幾何学距離、図１２の符号１２０２）になる。
各ＧＰＳ衛星３００の観測データ（疑似距離と搬送波位相）から補正データを差し引くことで補正データに含まれる誤差量（図１２の符号１２０１）が取り除かれる。
観測データ（疑似距離と搬送波位相）から補正データを差し引いた後の誤差量を一重差量と呼ぶ。
一つのＧＰＳ衛星を主衛星と決め（一般的に天頂付近にあるＧＰＳ衛星が選択される）、主衛星以外のＧＰＳ衛星を従衛星とし、従衛星の一重差から主衛星の一重差を差し引く。
図１３に示しているように、従衛星の一重差と主衛星の一重差は共通の受信機の一重差であるため、従衛星の一重差に含まれる受信機時計誤差（図１２の符号１２０３）と主衛星の一重差に含まれる受信機時計誤差は等しい。
このため、従衛星の一重差から主衛星の一重差を差し引くことで、受信機時計誤差（図１２の符号１２０３）はキャンセルされる。
受信機時計誤差が除去された後の誤差量を二重差量と呼ぶ。
二重差量を計算することで主な誤差は取り除かれ、幾何学距離（図１２の符号１２０２）と受信機雑音（図１２の符号１２０４）とアンビギュイティ（図１２の符号１２０５、搬送波位相のみ）が残る。
受信機雑音は時間で平均すると０になる雑音であるため、観測を継続する過程で統計処理（後述の４．２．２項のカルマンフィルタ）を行うことで取り除くことができる。
アンビギュイティは、誤差が取り除かれた疑似距離を使用して推定することができ（後述の４．２．３項参照）、この結果、高精度な位置の推定が可能になる。
【００３９】
４．２．２．カルマンフィルタ
図８と図９に示した時間外挿計算部１０５及び観測更新計算部１０８を実現するカルマンフィルタについて説明する。
図１４は、カルマンフィルタの処理フローを示す。
また、図１５は、カルマンフィルタの処理に用いられる変数の説明を示す。
【００４０】
図８の時間外挿計算部１０５では、図１４に示すカルマンフィルタの時間外挿計算が行われる。
また、図８の観測更新計算部１０８では、図１４に示すカルマンフィルタの観測更新計算が行われる。
時間外挿計算と観測更新計算で１つのループを構成し、時間外挿計算と観測更新計算で構成されるループが繰り返し実行される。
カルマンフィルタは、繰り返される各ループにおいて、推定する状態量（状態量Ｘ）の誤差分散（誤差分散行列Ｐｉｊ＝Ｅ〈ｘｉｘｊ〉、Ｅ〈ａ〉はａの分散）の対角成分が最小になるように状態量を推定する。
【００４１】
カルマンフィルタにおける処理を順を追って説明する。
時間外挿計算では、前の時刻の状態量（ｘ＾（−））と誤差分散行列（Ｐ＾（−））から、採用する運動モデルに従って決定される遷移行列Φによって次の時刻の状態量（ｘ（＋））と誤差共分散行列（Ｐ（＋））が推定される。
この時、運動モデルと実際の現象との間の予想される誤差であるプロセスノイズＱを誤差共分散行列（Ｐ＾（−））に加算する。
このプロセスノイズＱも採用する運動モデルと設計によって決定される。
推定した状態量（ｘ（＋））から、状態量と観測量の関係を表わす観測モデル（ｙ―＝ｆ（ｘ））により推定される観測量相当量ｙ―を求める（ｙ―は、「ｙ」の真上に「−」が位置していることを表す、以下も同様）。
観測更新計算では、実際の観測量との差である残差（ｄｚ＝ｙ−ｙ―）を求め、図１４の式で表わされるカルマンゲインＫを使用して状態量の差に変換（ｄｘ＝Ｋ・ｄｚ）し、状態量を更新する。
観測更新計算で使用する観測行列は観測モデルを表現した行列であり、次式で求められる。
【００４２】
【数１】
2015145719.tif 000003
【００４３】
また、カルマンゲインＫの式で分母に含まれるＲは観測量に含まれると予想される観測ノイズを示す。
【００４４】
４．２．３．アンビギュイティ計算
次に、図８及び図９に示すアンビギュイティ計算部１０９で行われるアンビギュイティ計算について説明する。
従来においても、高精度測位を実現するためには受信機雑音がミリメートルオーダーである搬送波位相を使用して測位を行う必要がある（図４参照のこと）。
搬送波位相にはバイアス誤差であるアンビギュイティが含まれるが、二重差計算（４．２．１項参照）で取り除くことができないので、状態量（位置、速度）にアンビギュイティを加えて測位装置１００でアンビギュイティを推定して取り除く必要がある。
アンビギュイティを取り除く手順を以下に箇条書きで記す。
（１）疑似距離を使用して位置を推定する（４．２．１項、４．２．２項参照のこと）。
（２）上記（１）で求めた位置から幾何学距離が分かるので搬送波位相からアンビギュイティを推定する（４．２．１項参照のこと）。
（３）上記（１）と（２）をしばらく繰り返し統計的に状態量（位置、速度、アンビギュイティ）の分散が小さくなるようにする。
（４）上記（３）の段階では小数値であるアンビギュイティ（Ｆｌｏａｔ解と呼ぶ）をＬＡＭＢＤＡ法と呼ばれる手法を使って整数値（アンビギュイティは整数値、図４参照のこと）に確定する（Ｆｉｘ解と呼ぶ）。
（５）Ｆｉｘ解が正しいか検定を行い、正しければアンビギュイティを固定してＦｌｏａｔ解とＦｉｘ解との差分の位置を更新してセンチメートル精度を実現する。
【００４５】
ＬＡＭＢＤＡ法はアンビギュイティのＦｌｏａｔ解とＦｌｏａｔ解に対応した成分の誤差共分散行列を入力として、Ｆｌｏａｔ解を中心とする誤差共分散の大きさで決定される超次元楕円体球の中から、Ｆｌｏａｔ解とＦｉｘ解との差の二乗和平均が最も小さくなるＦｉｘ解を探索する手法の一つである。
超次元であるのは二重差の個数＝衛星数−１だけＦｌｏａｔ解があるためで、球ではなく楕円体球であるのは誤差共分散行列の非対角成分が０ではないためである。
上記（５）の検定はＦｉｘ解を用いた残差の大きさなどを判断材料にして行う。
【００４６】
実施の形態２．
本実施の形態では、図８に示した測位計算部１１０の詳細を説明する。
まず、本実施の形態で説明する測位計算部１１０により解決しようとする課題を説明する。
【００４７】
５．１．課題
補強情報に含まれる対流圏遅延誤差と電離層遅延誤差は図１６に示すようにグリッド点に割り当てられている。
通常時では、図１７に示すように測位点近傍のグリッド点での電離層遅延誤差と対流圏遅延誤差を内挿することで測位点での電離層遅延誤差の推定値と対流圏遅延誤差の推定値を算出することができる。
電離層遅延誤差と対流圏遅延誤差の空間変動がゆるやかであれば、推定値と実際の値との相違が測位精度に対して無視できる大きさになる。
ところが、電離層擾乱・対流圏擾乱が激しい時（太陽フレア発生時、夏期、深夜帯等）では、図１８に示すように、推定値と実際の値との相違が大きく、このため、測位精度が劣化してしまう。
本実施の形態では、このような電離層擾乱又は対流圏擾乱が激しい場合でも高精度の測位性能を維持することができる測位計算部１１０を説明する。
【００４８】
５．２．ワイドレーンアンビギュイティ
図１８に示すように推定値と実際の値との相違が大きい場合、４．２．１項と図１２及び図１３で説明した二重差計算をしても観測データから電離層誤差と対流圏誤差が取り除けずに残ることになる。
二重差計算によっても残る誤差量を電離層残差及び対流圏残差と呼ぶ。
電離層残差及び対流圏残差はそれぞれ概ね１センチメートル〜２０センチメートルのオーダーである。
電離層残差及び対流圏残差と図１９に示すＬ１波アンビギュイティ及びＬ２波アンビギュイティの波長を比較すると同程度の大きさであり、４．２．３項で説明したアンビギュイティ計算においてアンビギュイティをＦｉｘさせるのにより時間がかかる、ないしはアンビギュイティを誤った整数値にＦｉｘすることになる。
本実施の形態では、状態量としてＬ１波アンビギュイティとＬ２波アンビギュイティではなく、Ｌ１波アンビギュイティとワイドレーン（ＷＬ）アンビギュイティ（図１９右端列）を採用する。
つまり、測位計算部１１０において、時間外挿計算部１０５は、４．２．２項に示した手順にて、Ｌ１波アンビギュイティとＷＬアンビギュイティが含まれる状態量Ｘ＾（ｔ−Δｔ）に時間外挿計算を行って、Ｌ１波アンビギュイティとＷＬアンビギュイティが含まれる状態量Ｘ（ｔ）を推定する。
また、観測更新計算部１０８は、４．２．２項に示した手順にて、Ｌ１波アンビギュイティとＷＬアンビギュイティが含まれる状態量Ｘ（ｔ）を更新する。
また、アンビギュイティ計算部１０９は、前述の４．２．３項で説明した手順で、Ｌ１波アンビギュイティとＷＬアンビギュイティを算出する。
ＷＬアンビギュイティは図１９に示す通り波長が約８６センチメートルであり、電離層残差及び対流圏残差と比較して十分大きく、電離層擾乱又は対流圏擾乱が激しい時でもアンビギュイティをＦｉｘさせることができる。
そして、ＷＬアンビギュイティをＦｉｘさせてから位置の精度を良くし、続いてＬ１アンビギュイティをＦｉｘさせるという順番を取ることでＦｉｘするのに要する時間を短縮することができる。
【００４９】
５．３．電離層残差及び対流圏残差
前述したように、図１８に示すように推定値と実際の値との相違が大きい場合、４．２．１項と図１２及び図１３で説明した二重差計算をしても観測データに電離層残差及び対流圏残差が残ることになる。
電離層残差及び対流圏残差は雑音ではなくバイアス誤差であるので（時間平均しても０にならない）、４．３．２項で説明したカルマンフィルタ計算では電離層残差及び対流圏残差を取り除けない。
このため、電離層残差及び対流圏残差が誤差として状態量に反映してしまい、センチメートル級の測位精度を達成することができない。
本実施の形態では、電離層残差及び対流圏残差を測位装置１００において推定する量として状態量に加える。
そして、本実施の形態では、時間外挿計算部１０５における運動モデル及び観測更新計算部１０８における観測モデルを、電離層残差及び対流圏残差を状態量に加えたことに対応させている。
【００５０】
従来の状態量Ｘ（ｔ）は、図２０に示すように、位置、速度、Ｌ１波アンビギュイティ及びＬ２波アンビギュイティで構成される。
一方、本実施の形態に係る状態量Ｘ（ｔ）は、位置、速度、Ｌ１波アンビギュイティ、ＷＬ波アンビギュイティ、電離層残差及び対流圏残差で構成される。
【００５１】
本実施の形態に係る状態量に対応したカルマンフィルタの運動モデル及び遷移行列とプロセスノイズの詳細を図２１に示す。
図２１に示すように、本実施の形態では、電離層残差の時間外挿計算に、ガウス−マルコフ過程の遷移行列が用いられる。
また、対流圏残差の時間外挿計算にも、ガウス−マルコフ過程の遷移行列が用いられる。
【００５２】
本実施の形態に係る状態量に対応した観測モデルは図２３に示す各式で表される。
従来の状態量に対応した観測モデルは、図２２に示される通りである。
図２２の式４は図１３の式２に対応し、図２２の式５は図１３の式３に対応する。
従来の観測モデル（図２２）は、以下の参考文献の８．３項に説明がある。
また、電離層の特性については参考文献の６．３．２項、対流圏の特性、マッピング係数については６．３．３項に説明がある。
参考文献：「ＧＰＳ理論と応用」Ｂ・ホフマン−ウェレンホフ、Ｈ・リヒテネガー、Ｊ・コリンズ著、西訳、シュプリンガー・フェアラーク東京出版
【００５３】
図２２に示す観測モデルに対して、実施の形態に係る観測モデルでは、図２３に示すように、電離層残差ｒｅｓＩ（ｉ）が追加されている。
電離層残差ｒｅｓＩ（ｉ）はＧＰＳ衛星ｉの電離層残差を表す。
すなわち、電離層残差は、ＧＰＳ衛星３００ごとに異なる値である。
電離層遅延誤差の原因となる電離層の特性によって、電離層残差は疑似距離と搬送波位相で符号（＋／−）が異なる。
また、Ｌ２波の電離層残差は、周波数の二乗に反比例するのでＬ１波の電離層残差の大きさ（ｒｅｓＩ（ｉ））に対しＦ（１）２／Ｆ（２）２倍になる。
なお、Ｆ（１）はＬ１波の信号周波数を表し、Ｆ（２）はＬ２波の信号周波数を表す。
対流圏残差については、状態量として、天頂方向を通過したＧＰＳ信号が乾燥空気を通過する時の遅延量であるｒｅｓＴｄと、天頂方向を通過したＧＰＳ信号が湿潤空気を通過する時の遅延量であるｒｅｓＴｗの２変数を用意する。
そして、係数ｍｄ（ｉ）とｒｅｓＴｄとの乗算値と、係数ｍｗ（ｉ）とｒｅｓＴｗとの乗算値を対流圏残差として全ての観測データに加算する。
【００５４】
本実施の形態では、測位計算部１１０において、時間外挿計算部１０５は、４．２．２項に示した手順にて、また、図２１に示すように、ガウス−マルコフ過程の遷移行列を用いて、電離層残差、対流圏残差が含まれる状態量Ｘ＾（ｔ−Δｔ）に時間外挿計算を行って、電離層残差、対流圏残差が含まれる状態量Ｘ（ｔ）を推定する。
また、観測更新計算部１０８は、４．２．２項に示した手順にて、また、図２３に示す観測モデルを用いて、電離層残差、対流圏残差が含まれる状態量Ｘ（ｔ）を更新する。
この結果、観測更新計算部１０８からは、電離層残差、対流圏残差が除去された測位結果（位置）が出力される。
【００５５】
５．４．電離層残差及び対流圏残差の疑似観測量
二重差の個数（＝衛星数−１）をｎとした場合、図２３の各式はそれぞれｎ個必要になる（全体として４×ｎ個が必要）。
推定値である位置と速度は６成分、Ｌ１波アンビギュイティ及びＷＬアンビギュイティは２×ｎ成分、電離層残差はｎ成分、対流圏残差は２成分となる。
式から未知量である推定値を算出するためには、４×ｎ≧６＋２×ｎ＋ｎ＋２が必要であり、このため、ｎ≧８が必要である。
ｎ≧８という条件は、通常の衛星信号の受信環境を考慮するとかなり厳しい条件であり、この条件が成立する地域及び時間帯は限られる。
つまり、ｎ≧８という条件は、可観測性が低い。
そこで、本実施の形態では、図２３の４式に、以下の電離層残差と対流圏残差の疑似観測モデルを加えることで可観測性を高める。
０＝ｒｅｓＩ（ｉ）
０＝ｒｅｓＴｄ
０＝ｒｅｓＴｗ
上記の３式において、左辺の０は疑似観測量を示し、ｒｅｓＩ（ｉ）、ｒｅｓＴｄ、ｒｅｓＴｗのそれぞれの量が実際の現象においては概ね０に近似できることを示す。
つまり、図８に示す観測更新計算部１０８は、二重差残差１５６に含まれる電離層残差の値及び対流圏残差の値をともに０と仮定して、状態量Ｘ（ｔ）に対する観測更新計算を行う。
０＝ｒｅｓＩ（ｉ）はＧＰＳ衛星の個数分（つまり、ｎ＋１個）あり、二重差計算においてｎ個の０＝ｒｅｓＩ（ｉ）が用いられる。
ｎ個の０＝ｒｅｓＩ（ｉ）と、０＝ｒｅｓＴｄと０＝ｒｅｓＴｗの計ｎ＋２個の式を上記の式に追加することで、４×ｎ＋ｎ＋２≧６＋２×ｎ＋ｎ＋２が得られ、この結果、ｎ≧３という条件が得られる。
このｎ≧３という条件は、単独測位や従来の観測モデル（図２２）で必要となれる数値と同等であり、十分な可観測性が維持できることになる。
本実施の形態の観測モデル（図２３）を用いてアンビギュイティ計算部１０９においてアンビギュイティが確定した場合は、上記不等式（４×ｎ＋ｎ＋２≧６＋２×ｎ＋ｎ＋２）の右辺からアンビギュイティ分の「２×ｎ」が消去される。
このため、左辺の観測量が過剰になる。
また、電離層残差と対流圏残差の精度を高め、測位精度を高めるためには、実際は０ではない疑似観測量（０＝ｒｅｓＩ（ｉ）、０＝ｒｅｓＴｄ、０＝ｒｅｓＴｗ）を観測モデルから取り除くことが望ましい。
そこで、アンビギュイティ計算部１０９においてＬ１波アンビギュイティとＷＬアンビギュイティが確定した後のエポックでは、観測更新計算部１０８にて、疑似観測モデルに相当する観測ノイズ（４．３．２項、図１４のＲ）の成分を極大化する。
これにより、疑似観測量（０＝ｒｅｓＩ（ｉ）、０＝ｒｅｓＴｄ、０＝ｒｅｓＴｗ）を無効化することができる。
【００５６】
６．変形例
実施の形態１及び実施の形態２では、測位装置１００が、３０秒間隔で低レートの誤差を受信し、５秒間隔で高レートの誤差を受信する例を説明した。
しかしながら、低レートの誤差の受信間隔は３０秒間隔でなくてもよく、また、高レートの誤差の受信間隔も５秒間隔でなくてもよい。
高レートの誤差の受信間隔が、低レートの誤差の受信間隔の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔であるという関係が成立すれば、どのような時間間隔でもよい。
【００５７】
また、実施の形態１及び実施の形態２では、測位装置１００が、周波数依存誤差の値として、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）、電離層遅延誤差の値を受信する例を説明した。
しかしながら、電離層遅延誤差の値を受信しないようにしてもよい。
また、実施の形態１及び実施の形態２では、測位装置１００が、周波数非依存誤差との値として、衛星軌道誤差の値、周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）、対流圏遅延誤差の値を受信する例を説明した。
しかしながら、対流圏遅延誤差の値を受信しないようにしてもよい。
【００５８】
また、実施の形態２では、状態量に電離層残差及び対流圏残差を含ませる例を示したが、状態量に電離層残差及び対流圏残差のどちらか一方のみを含ませるようにしてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００６０】
７．ハードウェア構成例
最後に、実施の形態１及び実施の形態２に示した測位装置１００のハードウェア構成例を図２４を参照して説明する。
測位装置１００はコンピュータであり、測位装置１００の各要素をプログラムで実現することができる。
測位装置１００のハードウェア構成としては、バスに、演算装置９０１、外部記憶装置９０２、主記憶装置９０３、通信装置９０４、入出力装置９０５が接続されている。
【００６１】
演算装置９０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
外部記憶装置９０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、ハードディスク装置である。
主記憶装置９０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
通信装置９０４は、ＧＰＳ衛星からの観測データ及び放送暦を受信し、また、準天頂衛星からの補強情報を受信する。
通信装置９０４には、ＡＤ（アナログ−ディジタル）変換機能が含まれている。
入出力装置９０５は、例えばタッチパネル式のディスプレイ装置等である。
【００６２】
プログラムは、通常は外部記憶装置９０２に記憶されており、主記憶装置９０３にロードされた状態で、順次演算装置９０１に読み込まれ、実行される。
プログラムは、図８に示す「〜部」として説明している機能を実現するプログラムである。
更に、外部記憶装置９０２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）も記憶されており、ＯＳの少なくとも一部が主記憶装置９０３にロードされ、演算装置９０１はＯＳを実行しながら、図８に示す「〜部」の機能を実現するプログラムを実行する。
また、実施の形態１及び実施の形態２の説明において、「〜の補正」、「〜の生成」、「〜の作成」、「〜の計算」、「〜の算出」、「〜の判断」、「〜の判定」、「〜の更新」、「〜の推定」、「〜の抽出」、「〜の選択」、「〜の受信」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が主記憶装置９０３にファイルとして記憶されている。
【００６３】
なお、図２４の構成は、あくまでも測位装置１００のハードウェア構成の一例を示すものであり、測位装置１００のハードウェア構成は図２４に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００  測位装置、１０１  概略位置及び衛星位置計算部、１０２  補正データ作成部、１０３  観測データ選別部、１０４  観測データ誤差補正部、１０５  時間外挿計算部、１０６  幾何学距離計算部、１０７  残差計算部、１０８  観測更新計算部、１０９  アンビギュイティ計算部、１１０  測位計算部、２００  準天頂衛星、３００  ＧＰＳ衛星、４００  補強情報、４０１  衛星時計誤差、４０２  衛星軌道誤差、４０３  対流圏遅延誤差、４０４  周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）、４０５  周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）、４０６  周波数間バイアス（Ｌ０バイアス）、４０７  電離層遅延誤差、５０１  観測データ、５０２  放送暦、１０２１  第１の受信部、１０２２  周波数非依存誤差データ、１０２３  第２の受信部、１０２４  周波数依存誤差データ、１０２５  スイッチ、１０２６  周波数依存誤差データ、１０２７  時間外挿部、１０２８  周波数依存誤差データ、１０２９  データ統合部。
【図１】
2015145719.tif 000004
【図２】
2015145719.tif 000005
【図３】
2015145719.tif 000006
【図４】
2015145719.tif 000007
【図５】
2015145719.tif 000008
【図６】
2015145719.tif 000009
【図７】
2015145719.tif 000010
【図８】
2015145719.tif 000011
【図９】
2015145719.tif 000012
【図１０】
2015145719.tif 000013
【図１１】
2015145719.tif 000014
【図１２】
2015145719.tif 000015
【図１３】
2015145719.tif 000016
【図１４】
2015145719.tif 000017
【図１５】
2015145719.tif 000018
【図１６】
2015145719.tif 000019
【図１７】
2015145719.tif 000020
【図１８】
2015145719.tif 000021
【図１９】
2015145719.tif 000022
【図２０】
2015145719.tif 000023
【図２１】
2015145719.tif 000024
【図２２】
2015145719.tif 000025
【図２３】
2015145719.tif 000026
【図２４】
2015145719.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月18日(2014.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時間間隔で、衛星測位に用いられる誤差の値を受信し、前記第１の時間間隔の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔である第２の時間間隔で、前記誤差の補正値を受信する受信部と、
前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正する誤差補正部とを有し、
前記受信部は、
前記第１の時間間隔で、測位衛星からの搬送波の周波数に依存する誤差である周波数依存誤差の値と、前記搬送波の周波数に依存しない誤差である周波数非依存誤差の値を受信し、
前記第２の時間間隔で、前記周波数非依存誤差の補正値を受信し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記補正値を用いて、前記周波数非依存誤差の値を補正することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記測位装置は、更に、
前記周波数依存誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出する補正値算出部を有し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記受信部により受信された補正値を用いて前記周波数非依存誤差の値を補正し、前記補正値算出部により算出された補正値を用いて前記周波数依存誤差の値を補正することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記補正値算出部は、
時間外挿による線形補完により前記周波数非依存誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出することを特徴とする請求項３に記載の測位装置。
【請求項５】
前記受信部は、
前記第１の時間間隔で、前記周波数依存誤差の値として、Ｌ１波の周波数間バイアスの値、Ｌ２波の周波数間バイアスの値、電離層遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、前記周波数非依存誤差との値として、衛星軌道誤差の値、Ｌ０波の周波数間バイアスの値、対流圏遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、
前記第２の時間間隔で、前記周波数非依存誤差の補正値として、衛星軌道誤差の補正値、Ｌ０波の周波数間バイアスの補正値、対流圏遅延誤差の補正値のうちの少なくともいずれかを受信することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項６】
前記測位装置は、更に、
Ｌ１波の周波数間バイアスの前記第２の時間間隔ごとの補正値、Ｌ２波の周波数間バイアスの前記第２の時間間隔ごとの補正値、電離層遅延誤差の前記第２の時間間隔ごとの補正値を算出する補正値算出部を有し、
前記誤差補正部は、
前記第２の時間間隔で、前記受信部により受信された補正値を用いて前記周波数非依存誤差を補正し、前記補正値算出部により算出された補正値を用いて前記周波数依存誤差を補正することを特徴とする請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
前記受信部は、
前記第２の時間間隔で、衛星クロック誤差とともに、前記周波数非依存誤差の補正値を受信することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項８】
前記受信部は、
３０秒間隔で、前記誤差の値を受信し、５秒間隔で、前記誤差の補正値を受信し、
前記誤差補正部は、
５秒間隔で、前記補正値を用いて前記誤差の値を補正することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項９】
測位衛星からの観測データに対して誤差補正処理が行われても残存する電離層残差及び対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる状態量を用いて、測位計算を行う測位計算部を有することを特徴とする測位装置。
【請求項１０】
前記測位計算部は、
前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが除去された測位結果を得ることを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１１】
前記測位計算部は、
Ｌ１波アンビギュイティとワイドレーンアンビギュイティとが含まれる状態量を用いて、測位計算を行うことを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１２】
前記測位計算部は、
前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる過去のエポックの状態量の時間外挿計算を行って、前記電離層残差及び前記対流圏残差の少なくともいずれかが含まれる現在のエポックの状態量を推定する時間外挿計算部と、
前記観測データに対する二重差計算により得られた二重差データと、前記観測データから得られた前記測位衛星と前記測位装置との間の幾何学距離と、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量とを用いて、二重差残差を算出する残差計算部と、
前記二重差残差を用いた観測更新計算を行って、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新する観測更新計算部とを有することを特徴とする請求項９に記載の測位装置。
【請求項１３】
前記観測更新計算部は、
前記二重差残差に含まれる電離層残差の値を０と仮定した観測更新計算を行って、少なくとも前記電離層残差が含まれる、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新することを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１４】
前記観測更新計算部は、
前記二重差残差に含まれる対流圏残差の値を０と仮定した観測更新計算を行って、少なくとも前記対流圏残差が含まれる、前記時間外挿計算部により推定された現在のエポックの状態量を更新することを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１５】
前記観測更新計算部は、
Ｌ１波アンビギュイティとワイドレーンアンビギュイティとが確定された後は、観測ノイズの値を極大値にして観測更新計算を行うことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【請求項１６】
前記時間外挿計算部は、
ガウス−マルコフ過程の遷移行列が用いられる時間外挿計算を行うことを特徴とする請求項１２に記載の測位装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月12日(2016.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
時間外挿部１０２７は、最新の周波数依存誤差データ１０２４と３０秒前の周波数依存誤差データ１０２６とを用いた時間外挿による線形補間を行って、次の３０秒間の周波数依存誤差データを推定する。
そして、時間外挿部１０２７は、推定した次の３０秒間の周波数依存誤差データを５秒ごとに区分して、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７のそれぞれの５秒ごとの変化量を算出する。
算出した５秒ごとの変化量を、時間外挿コンシステンシーという（図１１では、Ｃ’と表記している）。
時間外挿コンシステンシーは、周波数間バイアス（Ｌ１バイアス）４０４、周波数間バイアス（Ｌ２バイアス）４０５、電離層遅延誤差４０７のそれぞれの補正量である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図８の時間外挿計算部１０５では、図１４に示すカルマンフィルタの時間外挿計算が行われる。
また、図８の観測更新計算部１０８では、図１４に示すカルマンフィルタの観測更新計算が行われる。
時間外挿計算と観測更新計算で１つのループを構成し、時間外挿計算と観測更新計算で構成されるループが繰り返し実行される。
カルマンフィルタは、繰り返される各ループにおいて、推定する状態量（状態量Ｘ）の誤差共分散（誤差共分散行列Ｐｉｊ＝Ｅ〈ｘｉｘｊ〉、Ｅ〈ａ〉はａの分散）の対角成分が最小になるように状態量を推定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
カルマンフィルタにおける処理を順を追って説明する。
時間外挿計算では、前の時刻の状態量（ｘ＾（−））と誤差共分散行列（Ｐ＾（−））から、採用する運動モデルに従って決定される遷移行列Φによって次の時刻の状態量（ｘ（＋））と誤差共分散行列（Ｐ（＋））が推定される。
この時、運動モデルと実際の現象との間の予想される誤差であるプロセスノイズＱを誤差共分散行列（Ｐ＾（−））に加算する。
このプロセスノイズＱも採用する運動モデルと設計によって決定される。
推定した状態量（ｘ（＋））から、状態量と観測量の関係を表わす観測モデル（ｙ―＝ｆ（ｘ））により推定される観測量相当量ｙ―を求める（ｙ―は、「ｙ」の真上に「−」が位置していることを表す、以下も同様）。
観測更新計算では、実際の観測量との差である残差（ｄｚ＝ｙ−ｙ―）を求め、図１４の式で表わされるカルマンゲインＫを使用して状態量の差に変換（ｄｘ＝Ｋ・ｄｚ）し、状態量を更新する。
観測更新計算で使用する観測行列は観測モデルを表現した行列であり、次式で求められる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
従来の状態量Ｘ（ｔ）は、図２０に示すように、位置、速度、Ｌ１波アンビギュイティ及びＬ２波アンビギュイティで構成される。
一方、本実施の形態に係る状態量Ｘ（ｔ）は、位置、速度、Ｌ１波アンビギュイティ、ＷＬアンビギュイティ、電離層残差及び対流圏残差で構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記受信部は、
前記第１の時間間隔で、前記周波数依存誤差の値として、Ｌ１波の周波数間バイアスの値、Ｌ２波の周波数間バイアスの値、電離層遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、前記周波数非依存誤差の値として、衛星軌道誤差の値、Ｌ０波の周波数間バイアスの値、対流圏遅延誤差の値のうちの少なくともいずれかを受信し、
前記第２の時間間隔で、前記周波数非依存誤差の補正値として、衛星軌道誤差の補正値、Ｌ０波の周波数間バイアスの補正値、対流圏遅延誤差の補正値のうちの少なくともいずれかを受信することを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
【国際調査報告】
2015145719.tif 000028
2015145719.tif 000029
2015145719.tif 000030
2015145719.tif 000031