(57)【要約】【課題】  より少ない信号発信源を用いて容易に測位精度を評価する。【解決手段】  受信機１０は、自機１０の位置を推定する測位システムであって、複数のＧＰＳ衛星２０から送信され信号受信部１１によりに受信された信号に基づいて各ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の各距離を示す情報を産出する距離算出部１２と、各ＧＰＳ衛星２０の位置を示す情報、及び算出された上記各距離を示す情報から、受信機１０の位置を算出する位置算出部１３と、算出された受信機１０の位置から各ＧＰＳ衛星２０までの各距離と距離算出部１２により算出された各距離との差分をＧＰＳ衛星２０毎に算出する距離差分算出部１４と、算出されたＧＰＳ衛星２０毎の差分の、ＧＰＳ衛星２０間でのばらつきに基づいて、算出された受信機１０の位置の精度を評価する位置精度評価部１５と、を備える。【選択図】  図５
2008261799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項２】
前記位置算出手段は、複数の時刻に応じた前記複数の信号発信源の位置を示す情報及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、当該時刻毎に前記受信機の位置を算出し、
前記距離差分算出手段は、前記時刻毎に前記差分を算出し、
前記位置精度評価手段は、前記時刻毎に前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記位置精度評価手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置に対して、当該複数の前記各距離を示す情報毎に前記複数の時刻毎に評価した前記受信機の位置の精度に基づいて、前記複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び前記受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することを特徴とする請求項３に記載の測位システム。
【請求項５】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項６】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項７】
受信機の位置を推定する測位用ＩＣチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位用ＩＣチップ。
【請求項８】
受信機の位置を推定する測位用ＩＣチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位用ＩＣチップ。
【請求項９】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項１０】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおける前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項１１】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離差分算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【請求項１２】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置差分算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機の位置を推定する測位システム、測位用ＩＣチップ、測位方法及び測位プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＧＰＳ（Global Positioning System）及びGalileo等の、測位用の信号発信源である衛星（擬似衛星を含む）から受信機までの距離を用いて、受信機の測位を行う技術が知られている。また、衛星からの信号と移動体通信網の信号とを併用して測位を行うハイブリッド（Hybrid）と呼ばれる測位方式もある。
【０００３】
上記の測位方法では、衛星から送信されて受信機により受信された測位用の信号の送信時刻及び受信時刻に基づいて、衛星から受信機までの距離を算出し、算出した距離を用いて測位計算を行う。複数の衛星から受信機までの距離が正確に求まれば、それらの衛星の位置を中心とし求められた距離を半径とした球の交点を求めることによって、受信機の位置を算出することができる。しかしながら、上記の距離の算出には、誤差を発生させうる様々な要素が存在するため正確な距離を算出することが難しい。
【０００４】
そこで、算出された複数の衛星と受信機との間の距離から、最小二乗法等の方法で受信機の位置を算出することが行われている。ここで、算出された衛星と受信機との間の距離の誤差は衛星毎に異なっているため、上記のように算出された受信機の位置は実際の受信機の位置とは異なることがある。即ち、通常、上記の方法によれば測位誤差が発生する。
【０００５】
そのような測位の誤差を評価する、即ち、測位の精度を評価することが行われている。評価された測位の精度は、例えば、測位の精度が高い場合にユーザに測位の情報を提供する等の判断に用いられる。測位精度の評価方法として、従来、ＲＡＩＭ（Receiver Autonomous Integrity Monitoring）と呼ばれる方法がある。ＲＡＩＭでは、測位に用いる衛星の組み合わせを変えて、組み合わせ間の測位結果の変動に基づいて、測位精度の評価を行っている。上記の内容は、例えば非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】BW Parkinson, JJ Spilker, "Global Positioning System: Theoryand Applications Volume II - Chapter 5", American Institute of Aeronauticsand Astronautics, Inc., p.p.143--164, 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＲＡＩＭでは最低も５機の測位用の衛星が必要となるため、受信機が多くの衛星を捕捉する必要があるという問題があった。また、ＲＡＩＭでは、衛星の組み合わせによる測位計算を５回以上繰り返す必要があった。
【０００７】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、より少ない信号発信源を用いて容易に測位精度を評価することができる測位システム、測位用ＩＣチップ、測位方法及び測位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、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて算出された受信機の位置の精度が評価される。
【００１０】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、算出した位置の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【００１１】
位置算出手段は、複数の時刻に応じた複数の信号発信源の位置を示す情報及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、当該時刻毎に受信機の位置を算出し、距離差分算出手段は、時刻毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、時刻毎に位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられる、時刻に応じた信号発信源の位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、複数の時刻に応じた受信機の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うことができる。
【００１２】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を複数、算出し、位置精度評価手段は、複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、１回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【００１３】
位置精度評価手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて位置算出手段により算出された受信機の複数の位置に対して、当該複数の各距離を示す情報毎に複数の時刻毎に評価した受信機の位置の精度に基づいて、複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することが望ましい。この構成によれば、更に正確な測位を行うことができる。
【００１４】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、１回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて、受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度が評価される。
【００１７】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【００１８】
ところで、本発明は、上記のように測位システムの発明として記述できる他に、以下のように測位用ＩＣチップ、測位方法及び測位プログラムの発明としても記述することができる。これはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１９】
即ち、本発明に係る測位用ＩＣチップは、受信機の位置を推定する測位用ＩＣチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る測位用ＩＣチップは、受信機の位置を推定する測位用ＩＣチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおける受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、受信機の位置を算出することができれば、算出した受信機の位置あるいは算出に用いられた各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明によれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面とともに本発明に係る測位システム、測位用ＩＣチップ、測位方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２７】
図１に本実施形態に係る測位システムである受信機１０と、測位に用いられる信号発信源である複数のＧＰＳ衛星２０（ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの総称）を示す。受信機１０は、自機の位置を推測する測位装置である。受信機１０による測位は、ＧＰＳ衛星２０から送信される電波による測位用の信号を用いて行われる。受信機１０は、測位を行う機能に加えて、更に移動体通信を行う機能を有していてもよい。受信機１０は、具体的には例えば、ユーザに携帯される携帯電話機等の移動通信端末である。受信機１０による測位は、ユーザが自身の位置を知りたいときにユーザから受信機１０に対して、測位機能を起動する入力が行われた場合等に行われる。
【００２８】
ＧＰＳ衛星２０は、時刻に応じて所定の場所に位置しており、当該位置から測位に用いられる測位用の信号を送信している。具体的には、ＧＰＳ衛星２０は、高度約２万ｋｍの６個の周回軌道上に４〜５個ずつ配置されており、時間の経過に伴って周回軌道上を移動する。ＧＰＳ衛星２０が送信する測位用の信号には、ＧＰＳ衛星２０を区別して特定するための識別情報、ＧＰＳ衛星２０の軌道を示す情報、及び信号を送信した時刻を示す情報が含まれている。
【００２９】
本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差について図２〜４を用いて簡単に説明する。受信機１０では、ＧＰＳ衛星２０からの測位用の信号が受信されて、受信された信号に基づいてＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離を示す情報が算出される。距離の算出は、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄからの電波を受信して、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の距離に対して行われる。具体的には、距離の算出は、信号がＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄによって送信されてから受信機１０によって受信されるまでの時間に光速を乗算することによって行われる。即ち、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の距離ａ〜距離ｄは、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄからの信号の送信時刻ｔｔと、受信機１０による、それぞれの信号の受信時刻ｔｒａ〜ｔｒｄと、光速とを用いて以下の式により算出される。
距離ａ＝光速×（ｔｒａ−ｔｔ）
・・・
距離ｄ＝光速×（ｔｒｄ−ｔｔ）
【００３０】
ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の距離が正確に算出されれば、図２に示すように、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの位置を中心として算出された距離を半径とした球（円）２１ａ〜２１ｄの交点３０が受信機１０の位置となる。
【００３１】
しかしながら、通常、算出されるＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の距離は誤差を含んだものである。この誤差の原因としては、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との時計のずれ、マルチパス、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの軌道情報の誤差及び大気圏の変動等がある。従って、図３に示すように、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの位置を中心として算出された距離を半径とした球（円）２２ａ〜２２ｄは、正確な距離（実際の距離）を半径とした球（円）２１ａ〜２１ｄとは、ずれる。ここで、正確な距離と算出された距離とのずれ２３ａ〜２３ｄの大きさが各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間で一致していた場合、算出された距離を半径とした球（円）２２ａ〜２２ｄから等しい距離の位置３１として、最小二乗法等によって受信機１０の正確な位置を算出することができる。その場合、受信機１０の位置の算出には、最低でも４つのＧＰＳ衛星２０を利用することが必要になる。
【００３２】
しかし、図４に示すように、通常、正確な距離と算出された距離とのずれ２３ａ〜２３ｄの大きさは、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間で一致しておらず、まちまちなものとなっている。その場合、算出された距離を半径とした球（円）２２ａ〜２２ｄから等しい距離の、最小二乗法等によって求められた位置３１は、受信機１０の実際の位置３２とはずれたものとなる。
【００３３】
このように、算出された位置と実際の位置との誤差、即ち、測位の誤差は、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の、正確な距離と算出された距離とのずれ２３ａ〜２３ｄのばらつきにより発生する。
【００３４】
ここで、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと受信機１０との間の算出された距離ｐｒｎ（ｎはＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄに対応した添え字を表す）は、以下のように表すことができる。
【数１】
2008261799.tif 000003
ここで、ｒｎはＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄから受信機１０までの実際の距離、ｃｌｋｎはＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの時計と受信機１０の時計とのずれによる距離、βｎは衛星間の時計のずれ、軌道情報の誤差及び大気圏の変動等を原因とする距離の誤差であり、補正が可能な成分である。εｎはその他のマルチパスや、βｎの補正後に残る誤差等による距離の誤差であり、補正が不可能なものである。
【００３５】
算出された距離ｐｒｎに含まれる誤差要素のうちｃｌｋｎは、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄは互いに時計の同期をとるので、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間で同じ値ｃｌｋとなる。即ち、ｃｌｋｎは、受信機１０のクロックバイアスであるといえる。また、前述のように、算出された距離ｐｒｎに含まれる誤差要素のうちβｎは、ＧＰＳ衛星２０の航法メッセージのパラメータによる補正が可能である。一方、算出された距離ｐｒｎに含まれる誤差要素のうちεｎは、環境等により変化する成分やβｎ補正後に残る誤差が含まれるため、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間で異なる値となり、また、計算により解いたり、実際に観測したりして補正することは事実上不可能である。即ち、上述した測位の誤差の原因は、εｎによるものである。以上が、本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差についての説明である。以下の説明では、算出された距離ｐｒｎは、βｎの補正が実施された後のものとして考える。
【００３６】
引き続いて、測位対象及び測位の主体となる受信機１０の機能的な構成を説明する。受信機１０は、信号受信部１１と、距離算出部１２と、位置算出部１３と、距離差分算出部１４と、位置精度評価部１５と、信号発信源精度評価部１６と、出力部１７とを備えて構成される。また、受信機１０は、上述した移動体通信を行う機能を有していてもよい。
【００３７】
信号受信部１１は、ＧＰＳ衛星２０から送信される測位用の信号を受信する手段である。信号受信部１１は、受信した信号に含まれる情報を距離算出部１２及び位置算出部１３に出力する。また、信号受信部１１は、時計の機能を有しており、上記の情報と併せて、信号を受信した受信時刻を示す情報も距離算出部１２に出力する。なお、信号受信部１１は、複数のＧＰＳ衛星２０の信号を受信する。
【００３８】
距離算出部１２は、信号受信部１１から入力された情報に基づいて、各ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離を算出する手段である。即ち、距離算出部１２は、複数のＧＰＳ衛星２０から送信され受信機１０に受信された測位用の信号に基づく当該複数のＧＰＳ衛星２０と当該受信機１０との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段である。距離算出部１２は、具体的には上述したように、信号受信部１１から入力された情報に含まれる、信号の送信時刻を示す情報と受信時刻を示す情報とから、時間差を求めて、当該時間差に光速を乗算することにより算出する。距離の算出は、ＧＰＳ衛星２０の識別情報に基づいて、ＧＰＳ衛星２０毎に行われる。なお、距離算出部１２は、予め記憶した、距離を算出するためのアルゴリズムに基づいて上記の算出を行う。また、距離の算出方法は、必ずしも上記のものに限られず、測位用の信号に基づいて算出するものであれば、既存の方法を含むどのようなものでもよい。距離算出部１２は、算出することにより取得した各距離を示す情報を位置算出部１３及び距離差分算出部１４に出力する。
【００３９】
位置算出部１３は、複数のＧＰＳ衛星２０の位置を示す情報、及び距離算出部１２より取得された各距離を示す情報から、受信機１０の位置を算出する位置算出手段である。ここで、位置算出部１３は、ＧＰＳ衛星２０から送信され信号受信部１１から入力されたＧＰＳ衛星２０の軌道を示す情報や送信時刻を示す情報等から、ＧＰＳ衛星２０の位置を特定し、受信機１０の位置の算出に利用する。
【００４０】
位置算出部１３は、具体的には例えば、上述したように最小二乗法等の位置を算出するためのアルゴリズムを記憶しており、当該アルゴリズムに基づいて受信機１０の位置を算出する。位置算出部１３は、ＧＰＳ衛星２０の位置や受信機１０の位置を示す情報を、具体的には例えば、緯度及び経度（ＧＰＳ衛星２０については高度も）を示す座標として算出する。位置算出部１３は、算出した受信機１０の位置を示す情報を距離差分算出部１４に出力する。また、位置算出部１３は、算出したＧＰＳ衛星２０の位置を示す情報を距離差分算出部１４に出力する。
【００４１】
距離差分算出部１４は、位置算出部１３によって算出された受信機１０の位置から複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄまでの各距離と、距離算出部１２により算出された各距離との差分をＧＰＳ衛星２０毎に算出する距離差分算出手段である。具体的には、まず、位置算出部１３によって算出された受信機１０の位置から複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄまでの各距離ｒ´ｎを、各位置を示す情報から算出する。続いて、算出した各距離ｒ´ｎを、距離算出部１２により算出された各距離（擬似距離）ｐｒｎから引き、引いた値を差分（擬似クロックバイアス）Δｒｎ＝ｐｒｎ−ｒ´ｎとする。これは、図６に示すように、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの位置を中心として、算出された距離ｐｒｎを半径とした球（円）２２ａ〜２２ｄから、算出された受信機１０の位置３１までの距離２４ａ〜２４ｄである。
【００４２】
上記の擬似クロックバイアスΔｒｎは、上記の式（１）におけるｒｎをｒ´ｎとすると、以下の式のようにみなすことができる。
Δｒｎ＝ｃｌｋ＋εｎ´
ここで、ｃｌｋは、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの時計と受信機１０の時計とのずれである。εｎ´は、ｒ´ｎに対応する誤差の変動成分（補正不能な成分）である。ここで、εｎ´がゼロに近いほど擬似距離が正確であることとなり、その場合、Δｒｎが複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間で揃った値となる。一方、εｎ´がゼロから離れるほど擬似距離ｐｒｎが不正確であることとなり、その場合、Δｒｎが複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でばらついた値となる。即ち、Δｒｎのばらつきによって、擬似距離の誤差成分を評価することができる。距離差分算出部１４は、算出した擬似クロックバイアスΔｒｎを位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６に出力する。
【００４３】
位置精度評価部１５は、距離差分算出部１４により算出されたＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ毎の擬似クロックバイアスΔｒｎの、当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきに基づいて、位置算出部１３により算出された受信機１０の位置の精度を評価する位置精度評価手段である。具体的には、位置精度評価部１５は、擬似クロックバイアスΔｒｎの分散σΔｒｎ２を算出して、算出した分散σΔｒｎ２を、ばらつきを示す値として評価に用いる。例えば、位置精度評価部１５は、算出した分散σΔｒｎ２が予め設定した閾値よりも大きい場合、算出した受信機１０の位置の精度が悪いと評価し、算出した分散σΔｒｎ２が予め設定した閾値よりも小さい場合、受信機１０の位置の精度が良いと評価する。また、算出した分散σΔｒｎ２の値自体を算出した受信機１０の位置の精度を示す値（実際の受信機１０の位置と算出された位置とが乖離している度合を示す値）として用いることとしてもよい。この場合、算出した分散σΔｒｎ２の値が小さい方が受信機１０の位置の精度がより良いことを示している。また、算出した分散σΔｒｎ２に予めチューニング等されて設定された係数を乗算することによって、実際の受信機１０の位置と算出された位置との乖離量を推定することとしてもよい。なお、位置精度評価部１５は、算出された受信機１０の位置の精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【００４４】
位置精度評価部１５による、算出された受信機１０の位置の評価を示す情報は、受信機１０において適宜用いられる。例えば、精度が良いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値であった場合は、測位結果（位置算出部１３により算出された受信機１０の位置を示す情報）を出力部１７に出力する（精度が悪い場合は出力しない）。また、測位結果と併せて、出力部１７に、位置精度評価部１５による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値でなかった場合は、再度、測位を行うように制御してもよい。
【００４５】
信号発信源精度評価部１６は、距離差分算出部１４により算出されたＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ毎の擬似クロックバイアスΔｒｎの、当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきに基づいて、位置算出部１３による受信機１０の位置の算出に際する各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度を評価する信号発信源精度評価手段である。ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度とは、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄからの信号を用いて、距離算出部１２によって、いかに誤差の変動成分ε´の小さい算出された距離（擬似距離）ｐｒｎを算出できるかを示す度合を示している。
【００４６】
なお、この評価は、上記の誤差の変動成分であるε´が小さい場合、擬似クロックバイアスΔｒｎは当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきが小さく、ε´が大きい場合、擬似クロックバイアスΔｒｎは当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきが大きくなることに基づいている。具体的には、位置精度評価部１５は、擬似クロックバイアスΔｒｎに基づいて、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄをクラスタリングする。クラスタリングにより、他のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと比べて、大きく異なる擬似クロックバイアスΔｒｎを有するＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄを抽出することができる。例えば、このように擬似クロックバイアスΔｒｎに基づくＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの抽出がなされた場合、抽出された各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度を低いと評価する。なお、信号発信源精度評価部１６は、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【００４７】
信号発信源精度評価部１６による、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度の評価を示す情報は、受信機１０において適宜用いられる。例えば、精度が悪いと判断されたＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの数が一定数以下であった場合、測位結果（位置算出部１３により算出された受信機１０の位置を示す情報）を出力部１７に出力する（精度が悪い場合は出力しない）。また、測位結果と併せて、出力部１７に、信号発信源精度評価部１６による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断されたＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄを用いずに、再度、測位を行うように制御してもよい。
【００４８】
出力部１７は、位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６等から入力された情報を画面表示や音声等により出力する手段である。出力される情報には、例えば、位置算出部１３により算出された受信機１０の位置を示す情報が含まれる。受信機１０のユーザを出力された情報を参照することによって、例えば、受信機１０の位置、即ち、自身のいる位置を知ることができる。
【００４９】
引き続いて、図７に本実施形態に係る受信機１０のハードウェア構成を示す。図７に示すように、受信機１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０３、操作部１０４、無線通信部１０５、ディスプレイ１０６及びアンテナ１０７等のハードウェアにより構成されている。これらの構成要素が動作することにより、上述した機能が発揮される。また、少なくとも、上述した距離算出部１２、位置算出部１３、距離差分算出部１４、位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６の各機能を有する、受信機１０が備える測位用ＩＣチップにより、上述した機能が実現されてもよい。
【００５０】
引き続いて、図８のフローチャートを用いて、本実施形態に係る受信機１０で実行される処理（測位方法）を説明する。この処理は、例えば、受信機１０に対してユーザの操作等により測位要求が入力されることによって開始される。なお、上記以外をトリガとして測位処理が開始されてもよい。
【００５１】
まず、受信機１０では、信号受信部１１によって複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄから送信される測位用の信号が受信される（Ｓ０１）。受信された情報は、信号受信部１１から距離算出部１２と位置算出部１３とに出力される。続いて、距離算出部１２によって各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄからの信号に基づいて、各ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離が算出される（Ｓ０２、距離情報取得ステップ）。算出された距離を示す情報は、距離算出部１２から位置算出部１３と距離差分算出部１４に出力される。
【００５２】
続いて、位置算出部１３によって、複数のＧＰＳ衛星２０の位置を示す情報、及びに距離算出部１２により算出された各距離を示す情報から、受信機１０の位置が算出される（Ｓ０３、位置算出ステップ）。算出された受信機１０の位置を示す情報は、位置算出部１３から距離差分算出部１４に出力される。続いて、距離差分算出部１４によって、位置算出部１３によって算出された受信機１０の位置から複数のＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄまでの各距離と、距離算出部１２により算出された各距離との差分である擬似クロックバイアスΔｒｎがＧＰＳ衛星２０毎に算出される（Ｓ０４、距離差分算出ステップ）。算出された擬似クロックバイアスΔｒｎは、測位精度の評価に用いられるため、距離差分算出部１４から位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６に出力される。
【００５３】
続いて、位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６によって測位精度の評価が行われる（Ｓ０５、位置精度ステップ、信号発信源精度評価ステップ）。即ち、位置精度評価部１５によって、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ毎の擬似クロックバイアスΔｒｎの、当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきに基づいて、位置算出部１３により算出された受信機１０の位置の精度が評価される。また、信号発信源精度評価部１６によって、ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ毎の擬似クロックバイアスΔｒｎの、当該ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄ間でのばらつきに基づいて、位置算出部１３による受信機１０の位置の算出に際する各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの精度が評価される。各測位精度の情報は、例えば、測位結果の出力の制御等に用いられる。
【００５４】
続いて、受信機１０では、位置精度評価部１５等から出力部１７に測位結果（位置算出部１３により算出された受信機１０の位置を示す情報）が出力されて、出力部１７によって測位結果の出力が行われる（Ｓ０６）。ユーザは、出力部１７による出力を参照して測位結果を知ることができる。但し、測位結果の出力は、必ず行われる必要はなく、例えば、上述したようにＳ０５における測位精度の評価が低い場合等には、測位結果を出力しないこととしてもよい。また、測位結果と併せて、測位精度の評価結果についても出力することとしてもよい。
【００５５】
上述したように本実施形態では、複数のＧＰＳ衛星２０から送信され受信機１０に受信された測位用の信号に基づいて、当該各ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離が算出される。続いて、算出された距離に基づいて、受信機１０の位置が算出される。続いて、算出された受信機１０の位置からＧＰＳ衛星２０までの各距離と上記の信号に基づく当該各ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつき（σΔｒｎ２）に基づいて算出された受信機１０の位置の精度が評価される。また、上記と同様に受信機１０の位置の算出に際する各ＧＰＳ衛星２０の精度が評価される。
【００５６】
従って、本実施形態では、受信機１０の位置を算出することができれば、算出した位置の精度及びＧＰＳ衛星２０の精度を評価することができる。即ち、本実施形態によれば、受信機１０の位置の算出に必要なＧＰＳ衛星２０を捕捉できればよく、より少ないＧＰＳ衛星２０を用いて測位精度を評価することができる。具体的には、従来の測位精度の評価方法であるＲＡＩＭによれば、５機以上のＧＰＳ衛星２０（の捕捉）が必要になっていたが、本実施形態では４機以上のＧＰＳ衛星２０で測位精度の評価を行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態では、ＲＡＩＭのようにＧＰＳ衛星２０の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がない。即ち、本実施形態では、精度の評価のために必要な受信機１０の位置の算出は１度でよいため、計算量が少なく容易に測位精度を評価することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、測位精度として、位置の精度及びＧＰＳ衛星２０の精度の両方を評価しているが、何れか一方のみを評価することとしてもよい。即ち、受信機１０に備えられた、測位精度の評価を行う構成要素である位置精度評価部１５と信号発信源精度評価部１６とは何れか一方のみが備えられていてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、測位用の信号を送信する信号発信源としてＧＰＳ衛星２０を用いることとしたが、必ずしもＧＰＳ衛星２０が用いられなくてもよく、測位用の信号を送信できるものであればよい。例えば、移動体通信網に含まれる基地局を信号発信源としてもよい。また、ＧＰＳ衛星と基地局とを併用することとしてもよい（ハイブリッド測位）。その場合、ＧＰＳ衛星は上述しように最低４つ必要ではなく、１つのＧＰＳ衛星のみが測位に用いられてもよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、測位の主体は測位の対象でもある受信機１０であったが、必ずしも測位の主体と測位の対象とが一致していなくてもよい。例えば、測位の主体は受信機１０と別構成の測位サーバにより行われてもよい。測位サーバは、例えば、受信機１０と移動体通信網を介して接続することができ、受信機１０から測位に必要な情報を受信して、測位を行う。測位サーバは、受信機１０から必要な情報を受信して、測位に係る全ての演算を行ってもよい。あるいは、受信機１０によって計算されたＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離を示す情報を受信することによって取得して、取得した距離を示す情報から測位に係る演算を行ってもよい。
【００６１】
引き続いて、本発明に係る別の実施形態を説明する。上述したようなＧＰＳ測位では、ＧＰＳ衛星２０が測位用の信号を送信した送信時刻における当該ＧＰＳ衛星２０の位置を知ることが必要である。通常、ＧＰＳ測位では、ＧＰＳ衛星２０から送信される航法メッセージ中の衛星軌道パラメータによって、任意時刻におけるＧＰＳ衛星２０の位置が算出される。従って、ＧＰＳ衛星２０の正確な位置を知るためには、正確な送信時刻が必要となる。通常は、受信された測位用の信号（メジャメント）から送信時刻（ＴＯＷ：Time Of Week）を示す情報が取得される。しかしながら、何らかの原因でＴＯＷ情報が誤れば、算出されるＧＰＳ衛星２０の位置がずれるため、ＧＰＳ測位の精度が大幅に劣化する。
【００６２】
図９に示すように、ＧＰＳ衛星２０は数ｋｍ／ｓの速度で移動している。ＴＯＷ情報が誤っていると、ＧＰＳ衛星２０が測位用の信号の送信時に実際には位置Ｐ１に位置していたにもかかわらず、位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２に位置していたものとして測位計算が行われてしまい。この結果、算出される受信機１０の位置が誤ったものとなる。そこで、本実施形態では、ＴＯＷ情報が誤っていた場合であっても、正確な測位を行うことを目的とする。なお、本実施形態では、先に説明した実施形態と相違する点のみを述べる。
【００６３】
本実施形態では、位置算出部１３は、受信された測位用の信号（メジャメント）から取得されたＴＯＷ情報から、探索する時刻の範囲及び探索時間ステップ幅を決定する。具体的には例えば、ＴＯＷ情報により示される時刻を中心として、その前後数秒〜数十秒程度（例えば５秒）の範囲を探索する時刻の範囲とし、また、数ｍｓ〜数百ｍｓ程度（例えば１００ｍｓ）の探索時間ステップとする。どの程度の範囲を探索する時刻の範囲とするか、及び探索時間ステップについては予め位置算出部１３に記憶させておく。
【００６４】
位置算出部１３は、探索する時刻の範囲において、探索時間ステップ幅に区切られた複数の時刻での、各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの位置を、上記の衛星軌道パラメータ等を用いて算出する。位置算出部１３は、当該複数の時刻に応じて算出した各ＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄと、距離算出部１２により算出された各距離を示す情報から、時刻毎に受信機１０の位置を算出する。位置算出部１３は、時刻毎に算出した受信機１０の位置を示す情報を距離差分算出部１４に出力する。なお、上記の位置算出部１３による処理は、図８のフローチャートにおいてはＳ０３にて行われる。
【００６５】
距離差分算出部１４は、位置算出部１３から入力された時刻毎に算出された受信機１０の位置に基づいて、時刻毎に擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）を算出する。距離差分算出部１４は、時刻毎に算出した擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）を位置精度評価部１５に出力する。上記の距離差分算出部１４による処理は、図８のフローチャートにおいてはＳ０４にて行われる。
【００６６】
位置精度評価部１５は、時刻毎の擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）の分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２を算出して、算出した分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２を、ばらつきを示す値として評価に用いる。即ち、位置精度評価部１５は、時刻毎に位置算出部１３により算出された受信機１０の位置の精度を評価する。ここで、ＴＯＷと算出した分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２との関係は、図１０に示すようなものとなる。図１０では、横軸がＴＯＷを、縦軸が分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２をそれぞれ示している。
【００６７】
正しい時刻が探索範囲内にあればＧＰＳ衛星２０は必ずその時刻における位置に近づいた後、遠のく。測位誤差は、正しい時刻に近づくにつれて小さくなった後、正しい時刻から離れるにつれて大きくなる。即ち、正しい時刻における測位誤差は参照になる。従って、測位誤差を示す、擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）の分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２の時間曲線も、図１０に示すように下に凸となり、正しい時刻における擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）の分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２は最小になる。
【００６８】
これらから、位置精度評価部１５は、探索する時刻の範囲において擬似クロックバイアスΔｒｎ（ＴＯＷ）の分散σΔｒｎ（ＴＯＷ）２が最小となる時刻を正しい時刻とする。また、位置精度評価部１５は、その時刻における測位結果を測位の最終結果とする。即ち、位置精度評価部１５は、複数の時刻毎の受信機１０の位置の精度のうち最もよい精度の受信機１０の位置を、受信機１０の位置として推定する。上記の位置精度評価部１５による処理は、図８のフローチャートにおいてはＳ０５にて行われる。また、その最終結果に対して、先に説明した実施形態における位置精度評価部１５及び信号発信源精度評価部１６による測位精度の評価（図８におけるＳ０５）が行われる。
【００６９】
上記の構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられるＴＯＷに誤差が生じて、その結果によりＴＯＷに応じたＧＰＳ衛星２０ａ〜２０ｄの位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、探索する時刻の範囲内の複数の時刻に応じた受信機１０の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うこと、及び正確な送信時刻を検出(選択)することができる。受信機１０が屋外にある場合、距離算出部１２により算出された各距離（擬似距離）ｐｒｎに誤差が比較的少ないため、上記の構成で十分に高い精度での測位が可能となる。なお、探索する時刻の範囲を設定して、複数の時刻毎に測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【００７０】
一方、受信機１０が屋内にある場合、受信機１０からのＧＰＳ衛星２０の可視数が少なくなるという問題がある。また、利用できるＧＰＳ衛星２０において仰角の低いＧＰＳ衛星２０の割合が多く、かつマルチパスが多く受信されるため、距離算出部１２により算出された各距離（擬似距離）ｐｒｎに誤差が比較的多くなるという問題がある。これらの問題に加えて、上記の送信時刻の誤りが発生するため、１回のＧＰＳ衛星２０からの信号の受信では、上述したように探索する時刻の範囲を設定して測位の計算を行うことが大変困難になる。
【００７１】
そこで、受信機１０が屋内にある場合等を想定して、受信機１０では、信号受信部１１が、異なる受信時刻でＧＰＳ衛星２０毎に複数の測位用の信号を受信することが望ましい。即ち、異なる受信時刻における独立した複数の測位結果を用いることが望ましい。その場合、位置算出部１３は、ＧＰＳ衛星２０毎に、ＧＰＳ衛星２０と受信機１０との間の距離を、同じ受信位置で異なる受信時刻における独立した複数の測位結果に利用する距離として、複数、算出する。
【００７２】
また、位置算出部１３は、異なる受信時刻においてＧＰＳ衛星２０から受信された信号に基づいて算出された各距離を示す情報から、受信時刻毎に受信機１０の位置を算出する。この位置の算出は、上述したように探索する時刻の範囲を設定して送信時刻を検出（選択）して（時刻合わせ）行われる。
【００７３】
ここで、位置精度評価部１５は、受信時刻毎に算出される受信機１０の位置に係る測位結果のばらつきに基づいて、測位精度を判断する。具体的には、受信時刻毎に検出される送信時刻ＴＯＷと当該受信時刻との差分ΔＴのばらつき（具体的には、分散σΔＴ２の分散）が、予め位置精度評価部１５に設定された範囲を超えているか否か判断する。超えていると判断されれば、測位精度が悪いと判断し、超えていないと判断されれば、測位精度が良いと判断する。即ち、位置精度評価部１５は、複数の受信時刻に応じて上記の時刻合わせが行われて、位置算出部１３により算出された受信機の複数の位置に対して、各ＧＰＳ衛星２０からの信号の送信時刻及び受信機１０による信号の受信時刻を検出する。位置精度評価部１５は、検出した当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機１０の位置の精度を評価する。
【００７４】
あるいは、受信時刻毎に算出された受信機１０の位置のばらつきにより測位精度を判断してもよい。例えば、受信時刻毎に算出された受信機１０の全ての位置が、予め位置精度評価部１５に設定された範囲に含まれているか否か判断する。含まれていないと判断されれば、測位精度が悪いと判断し、含まれていると判断されれば、測位精度が良いと判断する。位置精度評価部１５は、複数の受信時刻の信号を用いる場合、測位精度の評価に、受信時刻毎に検出される送信時刻ＴＯＷと当該受信時刻との差分ΔＴのばらつきと算出される受信機１０の位置のばらつきとの両方用いてもよいし、何れか一方のみを用いてもよい。
【００７５】
上記の構成によれば、異なる受信時刻に応じた、ＧＰＳ衛星２０から複数の信号を受信して、当該信号に基づいて測位が行われ、測位精度が評価される。その結果として、受信機１０が屋内にある場合等、１回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。なお、異なる受信時刻に応じた複数の信号に基づいて測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【００７６】
引き続いて、上述した一連の受信機１０の測位を行う処理をコンピュータに実行させるための測位プログラムを説明する。図１１に示すように、測位プログラム８１は、コンピュータが備える記録媒体８０に形成されたプログラム格納領域８０ａ内に格納されている。
【００７７】
測位プログラム８１は、測位処理を統括的に制御するメインモジュール８１ａと、信号受信モジュール８１ｂと、距離算出モジュール８１ｃと、位置算出モジュール８１ｄと、距離差分算出モジュール８１ｅと、位置精度評価モジュール８１ｆと、信号発信源精度評価モジュール８１ｇと、出力モジュール８１ｈとを備えて構成される。信号受信モジュール８１ｂ、距離算出モジュール８１ｃ、位置算出モジュール８１ｄ、距離差分算出モジュール８１ｅ、位置精度評価モジュール８１ｆ、信号発信源精度評価モジュール８１ｇ及び出力モジュール８１ｈを実行させることにより実現される機能は、上述した受信機１０の信号受信部１１、距離算出部１２、位置算出部１３、距離差分算出部１４、位置精度評価部１５、信号発信源精度評価部１６及び出力部１７の機能とそれぞれ同様である。
【００７８】
なお、測位プログラム８１は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機と、測位に用いられるＧＰＳ衛星を示す図である。
【図２】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図３】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図４】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機の機能構成を示す図である。
【図６】距離差分算出部により算出される擬似クロックバイアスの概念を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る受信機のハードウェア構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る受信機で実行される処理（測位方法）を示すフローチャートである。
【図９】時刻に応じたＧＰＳ衛星の位置を示す図である。
【図１０】ＴＯＷと擬似クロックバイアスの分散との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る測位プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０…受信機、１１…信号受信部、１２…距離算出部、１３…位置算出部、１４…距離差分算出部、１５…位置精度評価部、１６…信号発信源精度評価部、１７…出力部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…操作部、１０５…無線通信部、１０６…ディスプレイ、１０７…アンテナ、２０…ＧＰＳ衛星、８０…記録媒体、８０ａ…プログラム格納領域、８１…測位プログラム、８１ａ…メインモジュール、８１ｂ…信号受信モジュール、８１ｃ…距離算出モジュール、８１ｄ…位置算出モジュール、８１ｅ…距離差分算出モジュール、８１ｆ…位置精度評価モジュール、８１ｇ…信号発信源精度評価モジュール、８１ｈ…出力モジュール。
【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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