(57)【要約】【課題】早期に擬似距離のばらつきを収束させること。【解決手段】第１移動体に設けられ、衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第１移動体との間の擬似距離を算出する第１擬似距離算出手段と、第２移動体に設けられ、前記衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第２移動体との間の擬似距離を算出する第２移動体側擬似距離算出手段と、前記第１移動体及び前記第２移動体のうちの少なくとも一方の移動体に設けられ、前記第１移動体と前記第２移動体との間の距離を算出する手段と、前記算出された衛星と第２移動体との間の擬似距離、及び、前記算出された第１移動体と前記第２移動体との間の距離を用いて、前記第１移動体と衛星との間の擬似距離を算出する第２擬似距離算出手段と、前記第１及び第２擬似距離算出手段によりそれぞれ算出された擬似距離を結合して、１つの結合擬似距離を算出する結合擬似距離算出手段と、該結合擬似距離算出手段により算出された前記結合擬似距離を用いて前記第１移動体の位置を測位する測位演算手段とを備える。【選択図】図１
2008139214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１移動体に設けられ、衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第１移動体との間の擬似距離を算出する第１擬似距離算出手段と、
第２移動体に設けられ、前記衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第２移動体との間の擬似距離を算出する第２移動体側擬似距離算出手段と、
前記第１移動体及び前記第２移動体のうちの少なくとも一方の移動体に設けられ、前記第１移動体と前記第２移動体との間の距離を算出する手段と、
前記算出された衛星と第２移動体との間の擬似距離、及び、前記算出された第１移動体と前記第２移動体との間の距離を用いて、前記第１移動体と衛星との間の擬似距離を算出する第２擬似距離算出手段と、
前記第１及び第２擬似距離算出手段によりそれぞれ算出された擬似距離を結合して、１つの結合擬似距離を算出する結合擬似距離算出手段と、
該結合擬似距離算出手段により算出された前記結合擬似距離を用いて前記第１移動体の位置を測位する測位演算手段とを備えることを特徴とする、移動体用測位システム。
【請求項２】
衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と第１移動体との間の擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、
前記衛星からの信号の受信結果に基づいて算出された該衛星と第２移動体との間の擬似距離と、前記第１移動体と前記第２移動体との間の距離とに基づいて算出された前記第１移動体と衛星との間の擬似距離に、前記擬似距離算出手段により算出された擬似距離を結合して１つの結合擬似距離を算出する結合擬似距離算出手段と、
該結合擬似距離算出手段により算出された前記結合擬似距離を用いて前記第１移動体の位置を測位する測位演算手段とを備えることを特徴とする、移動体用測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星からの信号の受信結果に基づいて移動体位置を測位する移動体用測位システム及びこれに用いる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、全ＧＰＳ衛星信号の初期捕捉をシリアルに行う捕捉専用チャネルにおいては、逆拡散方式としてマッチドフィルタを用い、その出力を巡回積分し、全ＧＰＳ衛星信号の初期捕捉後の衛星毎の処理を個別に行う各チャネルにおいては、ベースバンドに周波数変換された受信信号に対してスライディング相関による逆拡散後に復調を行うと共に、前記逆拡散出力によりキャリア追尾制御を行い、前記スライディング相関で用いた参照Ｃ／Ａコードに対して±０．５チップだけ位相のずれた２対の参照Ｃ／Ａコードを用いて前記受信信号に対して２対のスライディング相関による逆拡散を行いその出力レベルの差を用いてコード追尾制御を行うと共に、出力レベルがピークとなる参照Ｃ／Ａコードの位相（擬似距離）を抽出し、このような処理を初期捕捉専用チャンネル以外の全チャネルで行い、全チャネルで抽出された前記擬似距離から測位演算を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２１９０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、実際のＧＰＳ衛星からの電波（衛星信号）には、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの間に、熱雑音（自然界に存在するノイズ）が加わるので、Ｃ／Ａコード等の擬似雑音符号に基づき擬似距離を算出する構成においては、擬似距離のばらつきを収束させるのに長い時間を要する。
【０００４】
この点、従来的には、上述の特許文献１に記載される技術のように、１観測周期で一の衛星に対して唯一の擬似距離しか算出しないので、１観測周期での観測データの情報量が少なく、擬似距離のばらつきを収束させるのには多数の観測周期での観測データが必要となる。即ち、上述の特許文献１に記載される技術では、一のチャンネル（一の衛星）に対して、出力レベルがピークとなる参照Ｃ／Ａコードの位相（擬似距離）しか抽出しないので、早期に擬似距離のばらつきを収束させることができないという、問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、早期に擬似距離のばらつきを収束させることができる移動体用測位システム及びこれに用いる装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る移動体用測位システムは、第１移動体に設けられ、衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第１移動体との間の擬似距離を算出する第１擬似距離算出手段と、
第２移動体に設けられ、前記衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と該第２移動体との間の擬似距離を算出する第２移動体側擬似距離算出手段と、
前記第１移動体及び前記第２移動体のうちの少なくとも一方の移動体に設けられ、前記第１移動体と前記第２移動体との間の距離を算出する手段と、
前記算出された衛星と第２移動体との間の擬似距離、及び、前記算出された第１移動体と前記第２移動体との間の距離を用いて、前記第１移動体と衛星との間の擬似距離を算出する第２擬似距離算出手段と、
前記第１及び第２擬似距離算出手段によりそれぞれ算出された擬似距離を結合して、１つの結合擬似距離を算出する結合擬似距離算出手段と、
該結合擬似距離算出手段により算出された前記結合擬似距離を用いて前記第１移動体の位置を測位する測位演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明によれば、第２移動体からの情報に基づいて１観測周期で複数の擬似距離が算出されるので、１観測周期で利用可能な情報量を効率的に増加させることができる。従って、これら複数の擬似距離を結合して１つのＧＰＳ衛星に対する１つの擬似距離（結合擬似距離）を算出することにより、衛星信号に熱雑音等が重畳される場合でも早期に擬似距離のばらつきを収束させることが可能となる。
【０００８】
第２の発明に係る移動体用測位装置は、衛星からの信号の受信結果に基づいて該衛星と第１移動体との間の擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、
前記衛星からの信号の受信結果に基づいて算出された該衛星と第２移動体との間の擬似距離と、前記第１移動体と前記第２移動体との間の距離とに基づいて算出された前記第１移動体と衛星との間の擬似距離に、前記擬似距離算出手段により算出された擬似距離を結合して１つの結合擬似距離を算出する結合擬似距離算出手段と、
該結合擬似距離算出手段により算出された前記結合擬似距離を用いて前記第１移動体の位置を測位する測位演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明によれば、第２移動体からの情報に基づいて１観測周期で複数の擬似距離が算出されるので、１観測周期で利用可能な情報量を効率的に増加させることができる。従って、これら複数の擬似距離を結合して１つのＧＰＳ衛星に対する１つの擬似距離（結合擬似距離）を算出することにより、衛星信号に熱雑音等が重畳される場合でも早期に擬似距離のばらつきを収束させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、早期に擬似距離のばらつきを収束させることができる移動体用測位システム及びこれに用いる装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る移動体用測位システムとＧＰＳ（Global  Positioning  System）との関係を概略的に示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０を備える。
【００１３】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision  Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo  Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００１４】
尚、現在、２４個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００Kmの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。
【００１５】
移動体用測位システム１００は、地球上に位置し地球上を移動しうる車両３０と他車両２０とから構成される。尚、車両３０、２０は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。他車両２０には、車載器２２が搭載され、車両３０には、移動体用測位装置として機能する車載器３２が搭載される。
【００１６】
図２は、他車両２０に搭載されてよい車載器２２の主要構成を示すブロック図である。図２には、説明の複雑化を避けるため、ＧＰＳ衛星１０１（下付きの符号は、衛星番号）が１つだけ示されている。ここでは、ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理について代表して説明する。ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理は、他のＧＰＳ衛星１０２，１０３等からの衛星信号に関する信号処理と実質的に同じである。実際には、以下で説明する衛星信号に関する信号処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行されることになる。
【００１７】
車載器２２は、図２に示すように、主要な機能部として、ＧＰＳ受信機を構成する受信部２２０及び測位演算部２４０と、通信部２８０と、他車両情報生成部２５０と、衛星位置算出部２６０と、レーダー２７０とを備える。
【００１８】
受信部２２０は、ＧＰＳ衛星１０１から発信されている衛星信号をＧＰＳアンテナ２２２を介して受信し、内部で発生させたレプリカＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行い、航法メッセージを取り出すと共に、ＧＰＳ衛星１０１と他車両２０（正確にはＧＰＳアンテナ２２２）との間の擬似距離ρを算出する。擬似距離ρとは、ＧＰＳ衛星１０１と他車両２０との間の真の距離とは異なり、時計誤差（クロックバイアス）や電波伝搬速度変化による誤差を含む。
【００１９】
ここで、ＧＰＳ衛星１０１に対する擬似距離ρは、例えば以下のように算出されてよい。
ρ＝Ｎ１×３００
ここで、Ｎ１は、ＧＰＳ衛星１０１と他車両２０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコードの位相及びＧＰＳ受信機内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρを表す信号は、他車両情報生成部２５０及び測位演算部２４０に入力される。尚、算出された擬似距離ρは、例えばドップラー周波数変化量Δｆを用いてフィルタ（図示せず）によりキャリアスムージングを受けてから他車両情報生成部２５０及び測位演算部２４０に入力されてもよい。尚、ドップラー周波数変化量Δｆは、ドップラーシフトした受信搬送波の周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆｃ（1575.42ＭＨz）の差分（＝ｆｒ−ｆｃ）に対応する。
【００２０】
衛星位置算出部２６０は、ＧＰＳ衛星１０１の位置（以下、「衛星位置」という）を算出する。具体的には、衛星位置算出部２６０は、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１０１のワールド座標系での位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を計算する。尚、ＧＰＳ衛星１０１は、人工衛星の１つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定される。また、ＧＰＳ衛星１０１の軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのＧＰＳ衛星１０１の位置が計算できる。また、ＧＰＳ衛星１０１の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）は、ＧＰＳ衛星１０１の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのＧＰＳ衛星１０１の位置を３次元的な回転座標変換することで得られる。尚、ワールド座標系とは、図３に示すように、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するＸ軸及びY軸、並びに、この両軸に直交するＺ軸により定義される。衛星位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を表す信号は、他車両情報生成部２５０及び測位演算部２４０に入力される。
【００２１】
測位演算部２４０は、衛星位置の算出結果と、受信部２０から供給される擬似距離ρの算出結果に基づいて、他車両２０の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を測位する。測位周期は、例えば観測周期（例えば１ｍｓ）或いは所定数の観測周期（例えば５０ｍｓや１００ｍｓ）であってよい。測位結果は、他車両情報生成部２５０に供給されると共に、例えばナビゲーションシステムに供給される。他車両２０の位置は、３つのＧＰＳ衛星１０に対して得られるそれぞれの擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。この場合、擬似距離ρは上述の如く時計誤差を含むので、４つ目のＧＰＳ衛星１０に対して得られる擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。尚、他車両２０の位置の測位方法としては、上述のような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよいし、後述の車両３０側で実現される測位方法が採用されてもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び他車両２０にてそれぞれ得られる擬似距離ρの一重位相差や２重位相差或いは搬送波位相の積算値の一重位相差や２重位相差等を用いて他車両２０の位置が測位されることになる。
【００２２】
レーダー２７０は、例えば他車両２０のフロントグリル付近に若しくはフロントバンパ内部に車両前方を監視するように配設される。レーダー２７０は、車両前方に存在しうる車両３０と他車両２０との間の距離Ｌｓ（図１参照）や、車両３０の他車両２０に対する相対的な方向や速度を計測する。レーダー２７０が放射する送信波としては、電波（例えば、ミリ波）や光波（例えば、レーザ波）が用いられてもよい。レーダー２７０は、例えば電子スキャン型ミリ波レーダセンサであってよく、この場合、電波のドップラー周波数（周波数シフト）を用いて他車両２０に対する車両３０の相対速度が計測され、反射波の遅れ時間を用いて他車両２０に対する車両３０の相対距離Ｌｓが計測され、複数の受信アンテナ間での受信波の位相差に基づいて他車両２０に対する車両３０の方位が計測されてよい。
【００２３】
また、レーダー２７０は、上述のような他車両２０の前方を監視するレーダーに限らず、他車両２０の側方や後方を監視するレーダーを含んでよい。例えばレーダー２７０が後方監視レーダーを含む場合、車両３０が他車両２０の後方側に存在する場合でも、車両３０と他車両２０との間の距離Ｌｓ等を計測することが可能である。また、レーダー２７０に代えて若しくはそれに加えて、ＣＭＯＳカメラやステレオカメラ等のような画像センサを用いて、車両３０と他車両２０との間の距離Ｌｓ等を計測することとしてもよい。レーダー２７０により計測された車両３０と他車両２０との相対関係を表す情報（以下、「レーダー情報」という）は、他車両情報生成部２５０に供給される。
【００２４】
他車両情報生成部２５０は、後述の如く車両３０側での測位演算に用いられる他車両情報を生成する。他車両情報は、受信部２２０で算出される擬似距離ρを表す情報と、レーダー情報に含まれる車両３０と他車両２０との間の距離Ｌｓ（図１参照）を表す情報と、車両３０と他車両２０とを結ぶ直線と、他車両２０とＧＰＳ衛星１０１とを結ぶ直線とのなす角度θ（以下、「補正角θ」という。図１参照）を表す情報と、を含む。
【００２５】
補正角θは、例えば以下の通り導出される。先ず、車両３０と他車両２０とを結ぶベクトルをレーダー情報から導出する。次いで、他車両２０とＧＰＳ衛星１０１とを結ぶベクトルを、測位演算部２４０からの他車両２０の位置情報と衛星位置算出部２６０からの衛星位置情報とから導出する。そして、これらの２つのベクトルのなす角度を補正角θとして導出する。
【００２６】
ここで、他車両情報生成部２５０は、擬似距離ρ、距離Ｌｓ及び補正角θにつき、時間的に同期が取れたものを一セットとして他車両情報を生成する。例えば、ＧＰＳ時刻を基準として同期させてよい。この場合、他車両情報生成部２５０は、あるＧＰＳ時刻に係る擬似距離ρ、同ＧＰＳ時刻で取得されたレーダー情報に基づく距離Ｌｓ、及び、同ＧＰＳ時刻に係る他車両２０の位置情報及び衛星位置に基づく補正角θを、一セットとして他車両情報を生成する。また、この際、他車両情報生成部２５０は、他車両情報に当該ＧＰＳ時刻に関する情報を含ませると共に、対応するＧＰＳ衛星１０１の衛星番号（この場合、１）に関する情報を含ませる。
【００２７】
このようにして生成された他車両情報は、通信部２８０及び送信アンテナ２８２を介して、車両３０へと送信される。尚、通信方式は、任意であってよく、また、車両３０側からの要求があった場合にのみ送信する構成としてもよい。
【００２８】
図４は、車両３０に搭載されてよい車載器３２の主要構成を示すブロック図である。図４には、図２においてと同様、説明の複雑化を避けるため、ＧＰＳ衛星１０１（下付きの符号は、衛星番号）が１つだけ示されている。ここでは、ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理について代表して説明する。ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理は、他のＧＰＳ衛星１０２，１０３等からの衛星信号に関する信号処理と実質的に同じである。実際には、以下で説明する衛星信号に関する信号処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行されることになる。
【００２９】
車載器３２は、図４に示すように、主要な機能部として、ＧＰＳ受信機を構成する受信部３２０、擬似距離結合部３３０及び測位演算部３４０と、衛星位置算出部３６０と、第２擬似距離算出部３７０と、通信部３８０とを備える。
【００３０】
衛星位置算出部３６０の処理については、上述の他車両２０側の衛星位置算出部２６０と同様であってよい。
【００３１】
受信部３２０は、ＧＰＳ衛星１０１から発信されている衛星信号をＧＰＳアンテナ３２２を介して受信し、内部で発生させたレプリカＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行い、航法メッセージを取り出すと共に、ＧＰＳ衛星１０１と車両３０（正確にはＧＰＳアンテナ３２２）との間の擬似距離ρを算出する。Ｃ／Ａコード同期の方法は、多種多様でありえ、任意の適切な方法が採用されてよい。ここでは、ＤＤＬ（Ｄｅｌａｙ―Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）を用いて、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法が用いられることとする。
【００３２】
ここで、ＧＰＳ衛星１０１に対する擬似距離ρは、例えば以下のように算出されてよい。
ρ＝Ｎ２×３００
ここで、Ｎ２は、ＧＰＳ衛星１０１と車両３０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコードの位相及びＧＰＳ受信機内部の受信機時計に基づいて算出される。このようにして算出された擬似距離ρを表す信号は、擬似距離結合部３３０に入力される。尚、算出された擬似距離ρは、例えばドップラー周波数変化量Δｆを用いてフィルタ（図示せず）によりキャリアスムージングを受けてから擬似距離結合部３３０に入力されてもよい。尚、以下では、区別のため、上述の如く受信部３２０にて算出される擬似距離ρを、「第１擬似距離ρ」と称する。
【００３３】
第２擬似距離算出部３７０は、通信部３８０及び送信アンテナ３８２を介して、上述の他車両情報を取得する。第２擬似距離算出部３７０は、取得した他車両情報を用いて、ＧＰＳ衛星１０１と車両３０との間の擬似距離ρ（以下、「第２擬似距離ρ」という）を算出する。第２擬似距離ρは、以下で説明するように、上述の第１擬似距離ρとは、算出方法が異なる点が異なる。具体的には、第２擬似距離ρは、図１に示したＧＰＳ衛星１０１と車両３０と他車両２０との幾何学的関係を利用して算出され、例えば、以下の式に従って算出されてもよい。
第２擬似距離ρ＝√（Ｌｓ２＋ρ１２−２・Ｌｓ・ρ１・ｃｏｓθ）
ここで、ρ１は、他車両情報に含まれる擬似距離ρ、即ち上述の如く他車両２０側の受信部２２０にて算出される擬似距離ρを表し、Ｌｓは車両３０と他車両２０との間の距離であり、θは補正角である。このようにして算出された第２擬似距離ρを表す信号は、擬似距離結合部３３０に入力される。
【００３４】
擬似距離結合部３３０は、同一ＧＰＳ時刻に係る第１擬似距離ρと第２擬似距離ρとを結合して、１つの擬似距離ρＣＯＭ（以下、「結合擬似距離」という）を算出する。擬似距離結合部３３０は、例えば以下の式により、結合擬似距離ρＣＯＭを算出してよい。
（結合擬似距離ρＣＯＭ）＝（第１擬似距離ρ＋第２擬似距離ρ）／２
即ち、結合擬似距離ρＣＯＭは、第１擬似距離ρと第２擬似距離ρを平均化することにより算出されてよい。或いは、擬似距離結合部３３０は、第１擬似距離ρの分散値σ１、及び、第２擬似距離ρの分散値σ２を用いて、例えば以下の式に従って、第１擬似距離ρと第２擬似距離ρとを結合することで、結合擬似距離ρＣＯＭを算出してもよい。
ρＣＯＭ＝（σ２ｍ×第１擬似距離ρ＋σ１ｍ×第２擬似距離ρ）／（σ２ｍ＋σ１ｍ）
ここで、上付き「ｍ」は、階乗を表し、正の整数（ｍ＝１，２、・・）のうちの適切な値が用いられる。例えば、ｍ＝１であってよい。この場合、結合擬似距離ρＣＯＭは、以下の式に従って算出されることになる。
ρＣＯＭ＝（σ２×第１擬似距離ρ＋σ１×第２擬似距離ρ）／（σ２＋σ１）
この場合、第１擬似距離ρの分散値σ１（第２擬似距離ρの分散値σ２についても同様、以下同じ）は、例えば以下の式に従って算出されてよい。
σ１＝Σ（ρ”１−ave（ρ”１））２／（ｎ−１）    式（１）
式（１）において、ρ”１は、第１擬似距離ρから観測周期毎の擬似距離変化量を差し引いたものである。擬似距離変化量は、上述のドップラー周波数変化量Δｆから導出されてよい。ave（ρ”１）は、データ数ｎのρ”１の平均を表す。
【００３５】
或いは、第１擬似距離ρの分散値σ１は、例えば以下の式に従って算出されてよい。
σ１＝λ×√（ｄ１／τ・Ｃ／Ｎ）        式（２）
式（２）において、Ｃ／Ｎは、搬送波の強度（電力）と雑音の強度（電力）の比である。Ｃ／Ｎ以外は固定値であり、λは、Ｃ／Ａコードの１ビットの長さであり、約３００［ｍ］である。ｄ１は、第１擬似距離ρを算出した際に用いたレプリカＣ／Ａコードに係るＥａｒｌｙレプリカ符号とＬａｔｅレプリカ符号の位相差（コリレータ間隔）である。τは、フィルタにおけるフィルタ時定数であり、データ数に相当する。
この場合、Ｃ／Ｎの算出方法は、多種多様であり、例えば以下の式（３）に従って算出されてよい。
Ｃ／Ｎ＝{（ＧＰＳ衛星１０１の発信電波強度）−α×Ｌ２}／（熱雑音レベル）  式（３）
これは、Ｃ／Ｎを理論式により推測する方法があり、熱雑音は基本的に常に一定であり、信号は距離の二乗に比例して減衰するという特徴を利用したものである。ここで、ＧＰＳ衛星１０１の発信電波強度及び熱雑音レベルは、既知の値を用いる。Ｌは、ＧＰＳ衛星１０１と車両３０との間の距離であり、ＧＰＳ衛星１０１の位置と、車両３０の位置とに基づいて、算出される。ＧＰＳ衛星１０１の位置は、上述の如く衛星軌道情報から導出可能であり、車両３０の位置は、前回周期の測位結果であってよく、又は今回周期の測位結果をフィードバックして利用してもよい。また、αは、減衰係数である。尚、式（２）において、ＧＰＳアンテナ２２２の指向性ないしＧＰＳ衛星１０１の仰角を加味するための項を追加してもよい。
或いは、Ｃ／Ｎは、例えば以下の式（４）に従って算出されてよい。
Ｃ／Ｎ＝ｌｏｇ（ＥＣＡ＋ＬＣＡ）＋β    式（４）
これは、Ｃ／Ｎがノイズ電力Ｗｎと信号電力（搬送波電力）Ｗｃを用いて、Ｃ／Ｎ＝１０ｌｏｇ（Ｗｃ／Ｗｎ）で表され、Ｗｃ／ＷｎがＥａｒｌｙ相関値ＥＣＡ及びＬａｔｅ相関値ＬＣＡの和（＝ＥＣＡ＋ＬＣＡ）に比例関係にあることを考慮したものである。式（３）において、βは、適切な固定値であり、例えば既知のノイズ電力Ｗｎを用いて、−１０ｌｏｇＷｎで表されてよい。尚、Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡ及びＬａｔｅ相関値ＬＣＡは、熱雑音に起因してバラツキが発生するため、式（４）により求めるＣ／Ｎには、バラツキが発生する。従って、以下の式（５）のように、ある程度データをためてフィルタ（平均）処理を行うことで、各相関値ＥＣＡ、ＬＣＡのバラツキの影響を低減することが可能である。
Ｃ／Ｎ＝Σ（Ｃ／Ｎ’）／ｎ    式（５）
Ｃ／Ｎ’は、上記の式（４）により算出されたＣ／Ｎで表す。ｎは、データ数（例えば、１ｍｓ毎にデータを収集し、１００ｍｓ分のデータを用いる場合には、ｎ＝１００）である。尚、データ数ｎは、観測開始時をゼロとして、その後、観測周期（例えば１ｍｓ)毎に１つずつ増加するものである。
或いは、Ｃ／Ｎは、例えば以下の式（６）に従って算出されてよい。
Ｃ／Ｎ＝（Ｃ／Ｎ推測＋ｎ×Ｃ／Ｎ実測）／（ｎ＋１）    式（６）
Ｃ／Ｎ推測は、上記の式（３）により算出されたＣ／Ｎを表し、Ｃ／Ｎ実測は、上記の式（４）又は（５）により算出されたＣ／Ｎを表す。この式（６）では、データ数ｎが増えるに従って、Ｃ／Ｎ実測に大きい重みが付与されるようになっている。即ち、観測開始直後は、実測データ量の少なさに起因したＣ／Ｎ実測のバラツキを考慮してＣ／Ｎ推測に相対的に大きな重みが付与され、時間が経過するに従って、実測データ量の増加に伴って信頼性が高くなったＣ／Ｎ実測に相対的に大きな重みが付与されるようになっている。
【００３６】
尚、以上のように第１擬似距離ρの分散値σ１及び第２擬似距離ρの分散値σ２を用いて、結合擬似距離ρＣＯＭを導出する構成では、特に第２擬似距離ρの分散値σ２は、他車両２０側で算出され、他車両情報として車両２０に供給されてよい。
【００３７】
このようにして擬似距離結合部３３０により算出された結合擬似距離ρＣＯＭを表す信号は、測位演算部３４０に入力される。
【００３８】
測位演算部３４０は、衛星位置の算出結果と、結合擬似距離ρＣＯＭの算出結果に基づいて、車両３０の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を測位し、例えばナビゲーションシステムに出力する。車両３０の位置は、３つのＧＰＳ衛星１０に対して得られるそれぞれの擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。この場合、結合擬似距離ρＣＯＭは上述の如く時計誤差を含むので、４つ目のＧＰＳ衛星１０に対して得られる結合擬似距離ρＣＯＭ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。尚、車両３０の位置の測位方法としては、上述のような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び車両３０にてそれぞれ得られる擬似距離及び結合擬似距離ρＣＯＭの一重位相差や２重位相差等を用いて車両３０の位置が測位されることになる。
【００３９】
測位演算部３４０は、必要に応じて、車両３０の移動態様を検出するＩＮＳ（inertial  navigation  system）センサ、車速センサ、舵角センサ、方位角計等のような各種車両センサや、ナビゲーションシステムの地図ＤＢ（データベース）からの情報を用いて、測位結果を補正してよい。ＩＮＳセンサは、ジャイロセンサやＧ（加速度）センサを含んでよい。例えば、測位演算部３４０は、地図ＤＢからの地図情報を用いたマップマッチングにより測位結果を補正してよく、或いは、トンネル走行中などのように衛星信号が受信できない間、ＩＮＳセンサや各種車両センサに基づいて推定される車両３０の移動態様に基づいて、車両３０の位置情報を生成してもよい。尚、例えば車両（車両３０）の速度ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）は、車体を基準としたボディ座標系（図３参照）に基づいているため、測位演算回路２００は、速度ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）を、ローカル座標系を介してワールド座標系へと座標変換する。通常、座標の回転変換は、オイラー角を用いて実現できるが、ボディ座標系からローカル座標系への変換に関しては、ロール角及びピッチ角が小さいとしてヨー角ψのみで実現することとしてよい（但し、ロール角及びピッチ角を考慮することも、ヨー角を無視することも当然に可能である。）。また、ローカル座標系からワールド座標系への変換に関しては、車両位置の経度及び緯度を用いた変換で実現されてよい。
【００４０】
以上説明した本実施例１によれば、とりわけ以下の有利な効果が奏される。
【００４１】
上述の如く、本実施例１では、他車両情報を有効に利用することにより、１観測周期（１ＧＰＳ時刻）で、１つのＧＰＳ衛星１０に対する２個の擬似距離（第１擬似距離ρ及び第２擬似距離ρ）が車両３０側で導出されるので、１つのＧＰＳ衛星１０に対して１観測周期で唯一の擬似距離（例えば上記の第１擬似距離ρのみ）を算出する構成に比べて、擬似距離（結合擬似距離ρＣＯＭ）のばらつきを早期に収束させることができる。
【００４２】
即ち、上述の如く、実際のＣ／Ａコード同期においては、Ｅａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値が熱雑音等の影響によりばらつくので、それに伴いレプリカＣ／Ａコードの追尾点がばらつき、得られる擬似距離にバラツキが生ずる。かかる擬似距離のバラツキは、早期に収束させることが必要となるが、収束させるには一定のデータ数が必要である。これに対して、本実施例１では、観測周期毎に、２個の擬似距離（第１擬似距離ρ及び第２擬似距離ρ）を算出することで、１観測周期で得られるデータ数を効率的に増やしてばらつきを早期に収束させることを可能としている。
【００４３】
また、結合擬似距離ρＣＯＭを算出するために上述の分散を用いた結合処理を採用した場合には、２個の擬似距離（第１擬似距離ρ及び第２擬似距離ρ）を、それぞれの分散値（バラツキ度合いを表す指標）を用いて結合させることによって、結合擬似距離ρＣＯＭのばらつきを早期に収束させつつ、高い精度の結合擬似距離ρＣＯＭを得ることができる。
【００４４】
以上説明した本実施例１において、以下のような変形例がありえる。
【００４５】
例えば、本実施例１では、Ｃ／Ａコードを用いているが、Ｌ１波のＰコード及び／又はＬ２波のＰコードに基づいて、同様に、１観測周期でのＰコードの観測データから、１つのＧＰＳ衛星１０に対する第１擬似距離ρを算出し、算出した第１擬似距離ρを、上述と同様に、他車両情報に基づく第２擬似距離ρと結合させることとしてもよい。尚、Ｐコードの場合、Ｗコードで暗号化されているので、Ｐコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したＤＬＬにより、Ｐコードを取り出すこととしてよい。Ｐコードに基づく擬似距離ρ’Ｐは、ＧＰＳ衛星１０１でＰコードが０ビット目であるとしてＰコードのＭＰビット目が車両３０にて受信されているかを計測することで、ρ’Ｐ＝ＭＰ×３０として求めることができる。
【００４６】
また、本実施例１では、他車両２０は一台であったが、２台以上の他車両２０から同様の他車両情報を取得して、３つ以上の擬似距離を結合させることとしてもよい。この場合、１観測周期で得られるデータ数を更に増やしてばらつきを早期に収束させることが可能となる。
【００４７】
また、本実施例１では、第２擬似距離ρは、車両３０側で算出されているが、第２擬似距離ρは、他車両２０側で算出されてもよい。即ち、第２擬似距離算出部３７０は、他車両２０の車載器２２に設けられてもよい。この場合、他車両情報として、第２擬似距離ρが車両３０に供給されればよい。或いは、逆に、他車両情報の一部（例えば補正角θ）は、車両３０側で算出されてもよい。補正角θが車両３０側で算出される場合、他車両２０側で算出された他車両２０の位置情報等、補正角θの算出に必要な情報が、他車両情報として車両３０に供給されればよい。
【実施例２】
【００４８】
実施例２は、上述の実施例１が一台の他車両２０からの他車両情報を基に第２擬似距離ρを導出しているのに対して、２台の他車両２０１，２０２からの他車両情報を基に第２擬似距離ρを導出する点が主に異なる。以下では、実施例２に特有に構成について説明し、他の構成（例えば、第１擬似距離ρと第２擬似距離ρの結合方法等）については上述の実施例１と同様であってよい。
【００４９】
図５は、第２擬似距離ρを導出するためのパラメータの説明図であり、ＧＰＳ衛星１０と、他車両２０１，２０２と、車両３０との位置関係を示す図である。以下では、代表として１つのＧＰＳ衛星１０１に係る第２擬似距離ρの算出方法について説明するが、他のＧＰＳ衛星１０に係る第２擬似距離ρについても同様の算出方法が用いられてよい。
【００５０】
実施例２は、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在する場合に適用される。図５において、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）は、他車両２０１の位置の測位結果を表し、他車両２０１の車載器２２１で測位され、他車両２０１から他車両情報として車両３０に供給される。同様に、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）は、他車両２０２の位置の測位結果を表し、他車両２０２の車載器２２２で測位され、他車両２０２から他車両情報として車両３０に供給される。また、ρ１は、他車両２０１の車載器２２１（ＧＰＳ受信機）で計測されたＧＰＳ衛星１０１に係る擬似距離を表し、他車両２０１から他車両情報として車両３０に供給される。同様に、ρ２は、他車両２０２の車載器２２２（ＧＰＳ受信機）で計測されたＧＰＳ衛星１０１に係る擬似距離を表し、他車両２０２から他車両情報として車両３０に供給される。また、Ｌｓ０１は、他車両２０１に対する車両３０の相対距離を表し、他車両２０１又は車両３０に搭載されるレーダー（図示せず）により計測される。相対距離Ｌｓ０１を表す情報は、例えば車両３０側で直接取得不能な場合等、他車両２０１から他車両情報として車両３０に供給されてよい。同様に、Ｌｓ０２は、他車両２０２に対する車両３０の相対距離を表し、他車両２０２又は車両３０に搭載されるレーダー（図示せず）により計測される。相対距離Ｌｓ０２を表す情報は、例えば車両３０側で直接取得不能な場合等、他車両２０２から他車両情報として車両３０に供給されてよい。Ｌｓ１２は、他車両２０２に対する他車両２０１の相対距離を表し、他車両２０１又は他車両２０２に搭載されるレーダーにより計測される。相対距離Ｌｓ１２を表す情報は、他車両２０１又は他車両２０２から他車両情報として車両３０に供給される。
【００５１】
車両３０は、上述の実施例１と同様の車載器３２を備える。車載器３２は、上記の各他車両情報を受信し、幾何学的関係を利用した以下の関係式を用いて、第２擬似距離ρを算出する。
Ｌｓ０１２＝（Ｘｕ−ｘ１）２＋（Ｙｕ−ｙ１）２＋（Ｚｕ−ｚ１）２    式（７）
Ｌｓ０２２＝（Ｘｕ−ｘ２）２＋（Ｙｕ−ｙ２）２＋（Ｚｕ−ｚ２）２    式（８）
（第２擬似距離ρ）２＝（Ｘ１−Ｘｕ）２＋（Ｙ１−Ｙｕ）２＋（Ｚ１−Ｚｕ）２    式（９）
ｚ１＝ｚ２＝Ｚｕ    式（１０）
ここで、（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）は衛星位置を表す。これら式（７）から式（１０）の４式では、未知数が４つ（Ｘｕ、Ｙｕ、Ｚｕ，ρ）であるので、未知数である第２擬似距離ρはこれら４式から求めることができる。尚、上述の実施例１と同様に、第２擬似距離ρの算出に用いる各パラメータは、同一のＧＰＳ時刻に係る値が用いられる。
【００５２】
このようにして導出される第２擬似距離ρは、以下上述の実施例１と同様に、同一のＧＰＳ時刻に係る第１擬似距離ρと結合され、結合擬似距離ρＣＯＭが算出され、車両３０の位置の測位に用いられる。
【００５３】
尚、本実施例２では、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在することを前提としているので、車両３０の車載器３２は、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在する場合に限り、上述の算出方法により結合擬似距離ρＣＯＭを算出することになる。２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在するか否かは、前回周期の車両３０の位置の測位結果から得られるＺｕと、他車両２０１，２０２から今回周期で得られるｚ１、ｚ２とを比較して、これらの値の差の絶対値（高度差）がゼロであるか否かを判断することにより、判定されてもよい。この場合、他車両２０１，２０２と車両３０の高度差が略ゼロの場合に、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在すると判定されることになる。或いは、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一の道路上に存在し、且つ、高度差が略ゼロの場合に、２台の他車両２０１，２０２と車両３０が同一平面に存在すると判定することとしてもよい。
【００５４】
以上説明した実施例２によれば、とりわけ以下の有利な効果が奏される。
【００５５】
上述の如く、本実施例２では、上述の実施例１と同様、他車両情報を有効に利用することにより、１観測周期（１ＧＰＳ時刻）で、１つのＧＰＳ衛星１０に対する２個の擬似距離（第１擬似距離ρ及び第２擬似距離ρ）が車両３０側で導出されるので、１つのＧＰＳ衛星１０に対して１観測周期で唯一の擬似距離（例えば上記の第１擬似距離ρのみ）を算出する構成に比べて、擬似距離（結合擬似距離ρＣＯＭ）のばらつきを早期に収束させることができる。
【００５６】
例えば、本実施例２では、他車両２０は２台であったが、３台以上の他車両２０から同様の他車両情報を取得して、１つのＧＰＳ衛星１０に対して２つ以上の第２擬似距離を算出し、第１擬似距離を含めた３つ以上の擬似距離を結合させることとしてもよい。尚、この場合、３台以上の他車両２０の任意の２つの組み合わせに対して、上述の式（７）〜（１０）の関係式を利用して、第２擬似距離を算出すればよい。かかる変形例によれば、１観測周期で得られるデータ数を更に増やしてばらつきを早期に収束させることが可能となる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５８】
例えば、上述の実施例では、第２擬似距離ρは、車両３０側で計測される第１擬似距離ρを早期に収束させるために利用されているが、マルチパスの検出に用いられてもよい。例えば、同一のＧＰＳ時刻に係る第２擬似距離ρと第１擬似距離ρとの差（若しくはそれぞれの相関ピーク値を取るコード位相の差）の絶対値が、所定閾値より大きい場合に、マルチパスが発生していると判定してもよい。この場合、例えば他車両２０がマルチパスの原因となりうる周辺建物が存しない開放地域に存在する場合には、車両３０側でマルチパスが発生していると判定してもよい。車両３０側でマルチパスが発生していると判定した場合には、第１擬似距離ρに代えて、第２擬似距離ρを用いて測位を実行してもよいし、適切な重み付けを付与して第２擬似距離ρと第１擬似距離ρとを結合し、その結果得られる結合擬似距離ρＣＯＭを用いて測位を実行してもよい。この場合、第１擬似距離ρには、第２擬似距離ρよりも小さい重み付けが付与されることになる。或いは、観測可能なＧＰＳ衛星１０の数が測位に必要なＧＰＳ衛星１０の数より多い場合には、マルチパスが発生していると判定されたＧＰＳ衛星１０に係る擬似距離を用いずに、他のＧＰＳ衛星１０に係る擬似距離を用いて測位を実行してもよい。
【００５９】
また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以下の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS (Global  Navigation  Satellite  System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１に係る移動体用測位システムの概略構成を示す図である。
【図２】他車両２０に搭載されてよい車載器２２の主要構成を示すブロック図である。
【図３】ワールド座標系とローカル座標系との関係、及び、ローカル座標系とボディ座標との関係を示す図である。
【図４】車両３０に搭載されてよい車載器３２の主要構成を示すブロック図である。
【図５】実施例２における第２擬似距離ρを導出するためのパラメータの説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    ＧＰＳ衛星
２０    他車両
２２    他車両側の車載器
３０    車両（自車）
３２    自車側の車載器
１００    移動体用測位システム
【図１】
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【図２】
2008139214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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