(57)【要約】【課題】帯域内ノイズの影響を軽減して測位解の精度改善を実現する。【解決手段】第一の条件を満たす信号をＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾手段と、該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出手段と、該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定手段と、移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されるときに、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を該第一の条件と異なる第二の条件に変更する捕捉追尾条件変更手段とを具備し、信号捕捉追尾手段が、移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されている期間中、該第二の条件に基づいて信号捕捉・追尾を行う位置情報取得装置を提供する。【選択図】図４
2008089309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を用いて当該移動体の位置情報を取得する位置情報取得装置において、
第一の条件を満たす信号をＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾手段と、
該捕捉・追尾した追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出手段と、
該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定手段と、
前記移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されるとき、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を該第一の条件と異なる第二の条件に変更する捕捉追尾条件変更手段と、を具備し、
前記信号捕捉追尾手段は、前記移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されている期間中、該第二の条件に基づいて信号捕捉・追尾を行うこと、を特徴とする位置情報取得装置。
【請求項２】
該第二の条件は該第一の条件よりも厳しい条件であること、を特徴とする請求項１に記載の位置情報取得装置。
【請求項３】
所定の記憶媒体と、
前記信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾された該第一の条件を満たす追尾信号が該第二の条件を満たさない場合、当該追尾信号をノイズ成分として前記所定の記憶媒体に記憶する記憶手段と、
前記信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾される追尾信号が前記所定の記憶媒体に記憶されているノイズ成分と一致するものであるか否かを判定するノイズ判定手段と、を更に具備し、
前記信号捕捉追尾手段は、前記ノイズ判定手段により該ノイズ成分と一致するものであると判定された追尾信号の捕捉・追尾を中止すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の位置情報取得装置。
【請求項４】
所定の記憶媒体と、
前記信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾された該第一の条件を満たす追尾信号が該第二の条件を満たさない場合、当該追尾信号をノイズ成分として前記所定の記憶媒体に記憶する記憶手段と、
前記信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾される追尾信号が前記所定の記憶媒体に記憶されているノイズ成分と一致するものであるか否かを判定するノイズ判定手段と、
該第二の条件に基づいて、該ノイズ成分と一致するものであると判定された追尾信号がＧＰＳ信号か否かを判定するＧＰＳ信号判定手段と、を更に具備し、
前記信号捕捉追尾手段は、前記ＧＰＳ信号判定手段によりＧＰＳ信号でないと判定された追尾信号の捕捉・追尾を中止すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の位置情報取得装置。
【請求項５】
前記記憶手段が前記所定の記憶媒体に記憶可能なノイズ成分の情報の数は所定数に制限されていること、を特徴とする請求項３又は請求項４の何れかに記載の位置情報取得装置。
【請求項６】
前記信号捕捉追尾手段が捕捉・追尾した追尾信号に対して航法メッセージの有無を確認する処理を、該第一の条件下では実行せず該第二の条件下では実行すること、を特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の位置情報取得装置。
【請求項７】
ＧＰＳ信号を用いた測位に対応した地図データを更に具備し、
前記移動体位置判定手段は、前記位置情報算出手段により算出された位置情報と前記地図データとを比較して、該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定すること、を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の位置情報取得装置。
【請求項８】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得するための位置情報取得方法において、
第一の条件を満たす信号をＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾ステップと、
該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出ステップと、
該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定ステップと、を含み、
前記移動体位置判定ステップにおいて該所定の場所に位置すると判定される場合、前記信号捕捉追尾ステップにおいて、該第一の条件よりも厳しい第二の条件に基づいて信号捕捉・追尾を行う、位置情報取得方法。
【請求項９】
第一の条件を満たす信号をＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾機能と、
該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出機能と、
該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定機能と、
前記移動体位置判定機能により該所定の場所に位置すると判定されるとき、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を該第一の条件よりも厳しい第二の条件に変更する捕捉追尾条件変更機能とを、ＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得する端末装置の制御部に実行させるための端末装置用プログラムであり、
前記移動体位置判定機能により該所定の場所に位置すると判定されている期間中、前記信号捕捉追尾機能に、該第二の条件に基づいた信号捕捉・追尾を実行させること、を特徴とする端末装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体に搭載され、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を用いて当該移動体の位置情報を取得する位置情報取得装置に関する。また、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得するための位置情報取得方法に関する。また、ＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得する端末装置の制御部に実行させるための端末装置用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて位置情報を取得するための測位システムである。このＧＰＳは、例えば車両等の移動体に設置されるナビゲーションシステムに利用されている。このようなナビゲーションシステムには、複数のＧＰＳ衛星を捕捉・追尾し、それらの衛星から得られるＧＰＳ信号を用いて位置および速度測位を行うＧＰＳレシーバが実装されている。
【０００３】
ＧＰＳの変調方式には、ノイズに強いスペクトル拡散通信方式が採用されている。しかし、ノイズの周波数がＧＰＳ信号の周波数帯域（以下、「ＧＰＳ帯域」と記す）内である場合には、当該ノイズ（以下、このようなノイズを「帯域内ノイズ」と記す）の影響によりＧＰＳ信号のＣＮ比が低下し得る。また、ＧＰＳレシーバにおいて、信号強度の高い帯域内ノイズの周波数との同期が取れ、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コード相関が誤って取れてしまうことがあり得る。この場合、帯域内ノイズが測位演算に用いられることになる。このため、測位解の精度が低下してしまう。
【０００４】
ここで、近年、車内には種々の機能を実現するための機器が数多く備えられている。そして、これらの機器が発する電磁波が帯域内ノイズとして受信障害の一要因となり、ＧＰＳ信号のＣＮ比を低下させることがある。ＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳアンテナは、一般に車内に設置されることが多く、上記のような機器による電磁波の影響を受け易い。また、車両生産時に組み込まれるナビゲーションシステムの場合、例えばダッシュボード内にＧＰＳアンテナを設置することがある。この場合、ＧＰＳレシーバは、上記機器によるノイズに加えて不要輻射ノイズの影響も大きく受けてしまう。
【０００５】
一方で、上記機器によるノイズや不要輻射ノイズの影響を回避するため、例えばＧＰＳアンテナを車外に設置することが考えられる。しかし、車外には、例えばＧＰＳ帯域と近い周波数帯である携帯電話等の電磁波が飛来している。従って、ＧＰＳアンテナを車外に設置してもノイズの影響を回避することは困難であると言える。
【０００６】
例えば車両がＧＰＳ信号を受信し難い場所（例えばトンネル等）に進入したときに帯域内ノイズ（例えば直前まで捕捉・追尾していたＧＰＳ信号のドップラー周波数に近い周波数のノイズ等）が存在すると、ＧＰＳレシーバが当該帯域内ノイズをＧＰＳ信号として誤捕捉・誤追尾することがある。上述したようにＧＰＳレシーバを取り巻く受信環境には帯域内ノイズが恒常的に存在する。従って、このような誤追尾は比較的発生し易い現象であると言える。誤追尾が発生した場合、ＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ信号を受信して捕捉・追尾できる状態に復帰しない限り、帯域内ノイズを用いて位置および速度測位を行うことになる。従って、その測位解に著しい誤差が生じる可能性がある。また、ＧＰＳレシーバが有する複数チャンネルの中で帯域内ノイズを捕捉・追尾したチャンネルが多い場合、本来の正しいＧＰＳ信号に割り当てられるべきチャンネル数が減少してしまう。このため、測位解の精度の低下だけでなく、ＧＰＳ信号への追尾数が規定数に達せず測位不能に陥る可能性もある。また、誤追尾した帯域内ノイズを測位に使用した場合、制御部等で計算されるクロックにずれが生じ、正しいＧＰＳ信号の捕捉・追尾が困難になることもある。
【０００７】
例えば下記特許文献１には、トンネルに埋設されたシステムであって、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して当該トンネル内の空間に送信するシステムが開示されている。下記特許文献１に記載のシステムによれば、トンネル内に位置する車両にもＧＰＳ信号を良好に受信させることが可能となる。
【特許文献１】特開平９−２０３７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１に記載のシステムを構築する場合、全国各地のトンネルに大規模な工事を施す必要がある。このような工事には莫大な費用および時間が掛かるため好ましくない。従って、例えばＧＰＳレシーバ側で性能改善を行うことにより、トンネル等のＧＰＳ信号を受信し難い場所での帯域内ノイズの影響を軽減して測位解の精度を改善させることが望まれている。
【０００９】
なお、ＧＰＳレシーバが帯域内ノイズを捕捉・追尾しないようにするために、例えばＧＰＳ信号の捕捉・追尾条件の基準を上げる（すなわち捕捉・追尾感度を低下させる）ことが考えられる。ところが、上記捕捉・追尾条件の基準を上げてしまうと、信号レベルの高いＧＰＳ信号しか捕捉・追尾できなくなることがある。つまり、帯域内ノイズだけでなく信号レベルがそれ程高くないＧＰＳ信号までもが捕捉・追尾されなくなってしまうことがある。この結果、捕捉・追尾可能なＧＰＳ信号が少なくなり、例えば測位率の低下等が起こる。このような観点から、上記捕捉・追尾条件の基準を単純に上げるだけでは測位解の精度を改善させることはできない。
【００１０】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、帯域内ノイズの影響を軽減して測位解の精度改善を実現するのに好適な位置情報取得装置、位置情報取得方法、および、端末装置用プログラムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る移動体に搭載された位置情報取得装置は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を用いて当該移動体の位置情報を取得する装置に関するものである。この位置情報取得装置は、第一の条件を満たす信号をＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾手段と、該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出手段と、該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定手段と、移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されるときに、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を該第一の条件と異なる第二の条件に変更する捕捉追尾条件変更手段とを具備したものである。上記信号捕捉追尾手段は、移動体位置判定手段により該所定の場所に位置すると判定されている期間中、該第二の条件に基づいて信号捕捉・追尾を行う。
【００１２】
このように構成された位置情報取得装置によれば、移動体が例えばトンネル等の場所に入ったときにＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を一時的に厳しいものとすることができる。つまり、帯域内ノイズを捕捉・追尾する可能性が高まる場所では捕捉・追尾条件を厳しく設定することが可能になるため、帯域内ノイズを誤って捕捉・追尾する可能性が軽減する。そして、それ以外の場所では捕捉・追尾条件を比較的緩く設定することが可能になるため、例えば捕捉・追尾条件を厳しくしたことによる測位率の低下等の発生が防止される。すなわち、本発明に係る位置情報取得装置によれば、帯域内ノイズの影響および測位率の低下等を好適に軽減させることができるため、測位解の精度の改善が実現される。
【００１３】
例えば該第二の条件は該第一の条件よりも厳しい条件であっても良い。
【００１４】
上記位置情報取得装置は、例えば所定の記憶媒体と、信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾された該第一の条件を満たす追尾信号が該第二の条件を満たさない場合、当該追尾信号をノイズ成分として所定の記憶媒体に記憶する記憶手段と、信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾される追尾信号が所定の記憶媒体に記憶されているノイズ成分と一致するものであるか否かを判定するノイズ判定手段とを更に具備したものであっても良い。この場合、上記信号捕捉追尾手段は、ノイズ判定手段により該ノイズ成分と一致するものであると判定された追尾信号の捕捉・追尾を中止するよう動作しても良い。
【００１５】
また、上記位置情報取得装置は、例えば所定の記憶媒体と、信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾された該第一の条件を満たす追尾信号が該第二の条件を満たさない場合、当該追尾信号をノイズ成分として所定の記憶媒体に記憶する記憶手段と、信号捕捉追尾手段により捕捉・追尾される追尾信号が所定の記憶媒体に記憶されているノイズ成分と一致するものであるか否かを判定するノイズ判定手段と、該第二の条件に基づいて、該ノイズ成分と一致するものであると判定された追尾信号がＧＰＳ信号か否かを判定するＧＰＳ信号判定手段とを更に具備したものであっても良い。この場合、上記信号捕捉追尾手段は、ＧＰＳ信号判定手段によりＧＰＳ信号でないと判定された追尾信号の捕捉・追尾を中止するよう動作しても良い。
【００１６】
上記位置情報取得装置において、例えば記憶手段が所定の記憶媒体に記憶可能なノイズ成分の情報の数は所定数に制限されていても良い。
【００１７】
また、上記位置情報取得装置において、例えば信号捕捉追尾手段が捕捉・追尾した追尾信号に対して航法メッセージの有無を確認する処理を、該第一の条件下では実行せず該第二の条件下では実行するようにしても良い。
【００１８】
また、上記位置情報取得装置は、例えばＧＰＳ信号を用いた測位に対応した地図データを更に具備したものであっても良い。この場合、上記移動体位置判定手段は、位置情報算出手段により算出された位置情報と地図データとを比較して、該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定するよう動作しても良い。
【００１９】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る位置情報取得方法は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得するための方法である。この位置情報取得方法は、第一の条件を満たす信号をＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾ステップと、該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出ステップと、該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定ステップとを含み、移動体位置判定ステップにおいて該所定の場所に位置すると判定される場合、信号捕捉追尾ステップにおいて、該第一の条件よりも厳しい第二の条件に基づいて信号捕捉・追尾を行う。
【００２０】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る端末装置用プログラムは、第一の条件を満たす信号をＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号として捕捉・追尾する信号捕捉追尾機能と、該捕捉・追尾された追尾信号を用いて測位を行い、該移動体の位置情報を算出する位置情報算出機能と、該算出された位置情報に基づいて該移動体が所定の場所に位置するか否かを判定する移動体位置判定機能と、移動体位置判定機能により該所定の場所に位置すると判定されるとき、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾するための条件を該第一の条件よりも厳しい第二の条件に変更する捕捉追尾条件変更機能とを、ＧＰＳ信号を用いて移動体の位置情報を取得する端末装置の制御部に実行させるための端末装置用プログラムであり、移動体位置判定機能により該所定の場所に位置すると判定されている期間中、信号捕捉追尾機能に、該第二の条件に基づいた信号捕捉・追尾を実行させることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る位置情報取得装置、位置情報取得方法、および、端末装置用プログラムによれば、帯域内ノイズの影響および測位率の低下等が好適に軽減されて、測位解の精度の改善が実現されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態のナビゲーションシステムの構成および作用について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態のナビゲーションシステム２００の構成を示したブロック図である。ナビゲーションシステム２００は、車両（不図示）に搭載された所謂カーナビゲーション装置である。ナビゲーションシステム２００は、ＧＰＳレシーバ１００、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、加速度センサ１０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、表示部１１４、スピーカ１１６、および、入力部１１８を備えている。ＣＰＵ１０８は、ナビゲーションシステム２００全体の制御を統括して実行する。ナビゲーションシステム２００の各構成要素はＣＰＵ１０８の制御下で各種機能を実現する。
【００２４】
ＧＰＳレシーバ１００は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星の幾つかを捕捉・追尾する。そして、捕捉・追尾したＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を用いて位置測位を行い、車両の現在位置情報を得る。また、同様に、ＧＰＳ信号を用いた速度測位を行い、車両の走行速度の情報を得る。ＧＰＳレシーバ１００は、得られた測位（以下、便宜上「ＧＰＳ測位」と称する）結果をＣＰＵ１０８に送出する。
【００２５】
ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、および加速度センサ１０６は、周知のデッドレコニング（Dead Reckoning、以下、「ＤＲ」と略記）用のセンサである。ジャイロセンサ１０２は、車両の水平面における方位に関する角速度を計測し、その計測結果をＣＰＵ１０８に出力する。車速センサ１０４は、車両の左右の駆動輪の回転速度を検出し、その平均速度に応じた車速パルス信号を生成してＣＰＵ１０８に出力する。加速度センサ１０６は、車両の勾配に関する情報を計測し、その計測結果をＣＰＵ１０８に出力する。なお、説明の便宜上、これらのセンサ出力を「ＤＲセンサ出力」と記す。ＣＰＵ１０８は、これらのＤＲセンサ出力に基づいて周知の自律航法を行うことができる。
【００２６】
ＨＤＤ１１０は、地図データベースやプログラム等の各種データを格納した記録媒体である。ＲＡＭ１１２は、例えばＨＤＤ１１０に格納されているデータやプログラム等が一時的に展開されるメモリである。ＣＰＵ１０８は、例えばＨＤＤ１１０に格納されているプログラムを読み出してＲＡＭ１１２の所定領域に展開して実行させる。これにより、例えばナビゲーション用のプログラムが動作してナビゲーション機能が実現される。
【００２７】
表示部１１４は例えばナビゲーション用画面等を表示するためのものである。この表示部１１４は例えば感圧式又は静電式等の周知のタッチ・パネルであり、入力手段を兼ねている。入力部１１８はユーザ・オペレーションを成すためのものであり、例えばフロントパネル（不図示）に設置されたメカニカル式の入力キーである。例えば電源スイッチは入力部１１８を構成する一要素である。表示部１１４又は入力部１１８が操作されると、それに応じた信号がＣＰＵ１０８に入力する。そしてＣＰＵ１０８は、ユーザ・オペレーションに対応した処理が実行されるよう各構成要素を制御する。スピーカ１１６は、例えば分岐地点での進行方向の報知等のナビゲーション用音声を出力する。
【００２８】
ここで、ＧＰＳレシーバ１００について詳説する。図２に、本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバ１００の構成をブロック図で示す。ＧＰＳレシーバ１００は、上述したように、複数のＧＰＳ衛星を捕捉・追尾してＧＰＳ測位演算する。ＧＰＳレシーバ１００は大別して、ＲＦ（Radio Frequency）部１とデジタル処理部２から構成される。ＲＦ部１は、ＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートし、デジタル処理部２に渡す。デジタル処理部２は、ＲＦ部１から受け取った信号をサンプリングして捕捉、追尾、測位し、ＣＰＵ１０８にＧＰＳ測位結果を出力する。
【００２９】
ＲＦ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、および、周波数シンセサイザー１８を有している。
【００３０】
ＧＰＳアンテナ１０がＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信すると、その受信信号は、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力される。そして、この信号は、ＢＰＦ１２を通過して所定帯域に制限されて、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰され、ダウンコンバータ１５に入力する。
【００３１】
ＴＣＸＯ１７は、ダウンコンバータ１５に入力された受信信号の周波数よりも低い周波数を発振する局部発振器である。周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの出力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は、周波数シンセサイザー１８からの局部発振器信号を用い、受信信号であるＲＦ信号を、安定動作や選択特性が改善される中間周波数すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。ＩＦ信号はＡＧＣ１６でゲインコントロールされて、デジタル処理部２に出力される。
【００３２】
デジタル処理部２は、復調部２１、測位演算部２２、および、インターフェース２３を有している。復調部２１は、Ａ／Ｄ変換部２１ａ、複数のチャンネル２１ｂ、および、ＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２１ｃを有している。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２１ａは、ＲＦ部１からのＩＦ信号をサンプリングして直交復調し、Ｉ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分である。また、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」と略記する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部２１ａは、変換したＩＱ信号を複数のチャンネル２１ｂに出力する。ここで、ＧＰＳレシーバ１００は、測位演算するためには最低でも３つ又は４つのＧＰＳ信号を同時に捕捉・追尾するよう動作する必要がある。ＧＰＳレシーバ１００において、各ＧＰＳ信号に対する処理を同時に実行できるようにするため、チャンネル２１ｂは複数備えられている。各ＧＰＳ信号に対応するＩＱ信号は、それぞれ別個のチャンネル２１ｂで処理される。
【００３５】
ＮＣＯ２１ｃは、数値制御された周波数を発振する発振器である。各チャンネル２１ｂでは、入力したＩＱ信号に対して、ＮＣＯ２１ｃの出力に基づいたドップラー除去、少なくとも１つのコリレータによるコード相関検出、および、積算処理が実行される。そして、これらの処理を施された信号は、測位演算部２２に出力される。測位演算部２２は、各チャンネル２１ｂからの信号に関する測定値を算出する。また、ＮＣＯ２１ｃには、周波数シンセサイザー１８から基準クロックが入力されている。ＮＣＯ２１ｃは、キャリアに関するＮＣＯ制御、ＰＲＮコードのリファレンスコード生成、コードに関するＮＣＯ制御を実行する。
【００３６】
ここで、各チャンネル２１ｂに入力される信号に基づいて所望の測定値を得る処理について説明する。ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なサーチ周波数のレンジは、主として、ドップラー効果による受信周波数の偏位と、ＴＣＸＯ１７のばらつき（個体差や経年変化）および変動（温度特性や電源変動）等の偏差によって決定される。先ず、測位演算部２２が、衛星の軌道情報である航法メッセージ、前回測位位置、および、現在時刻に基づいて当該信号のドップラー周波数とコード位相のサーチレンジを推定してそれらの設定値を生成し、ＮＣＯ２１ｃに出力する。そして、各チャンネル２１ｂにおいて実行されるサーチ処理の制御を行う。
【００３７】
また、測位演算部２２は、各チャンネル２１ｂでサーチされるＰＲＮコードをチャンネル２１ｂ毎に指定する。これにより、各チャンネル２１ｂでは、設定されたドップラー周波数に基づいたドップラー除去が行われ、設定された位相サーチレンジ内において指定されたＰＲＮコードのリファレンスコードと入力信号との相関ピークが検出される。次いで、積算処理が実行され、入力信号のレベルが所定の閾値を越えた場合に当該入力信号がＧＰＳ信号として捕捉される。なお、このときの積算時間を長く設定すればするほど捕捉感度が上昇する。この積算時間も測位演算部２２によって設定される。
【００３８】
各チャンネル２１ｂでは、更に、測位演算部２２に含まれるトラッキングループフィルタ、および、ＮＣＯ２１ｃを介して捕捉されたＧＰＳ信号のキャリア、コードへのトラッキングエラーを補正し、ＧＰＳ信号の追尾を続行する。なお、ＧＰＳ信号の捕捉に失敗した場合には、通常、測位演算部２２が、より広いサーチ周波数のレンジ、コード位相のレンジ、および、より高い感度を再設定してＮＣＯ２１ｃに出力する。そして、ＮＣＯ２１ｃの制御下でチャンネル２１ｂにおいて上述の処理が再試行される。
【００３９】
測位演算部２２は、測位に必要な複数のＧＰＳ信号に含まれる航法メッセージを取得し、コード位相（疑似距離）、キャリア周波数（疑似距離レート）、キャリア位相（デルタスードレンジ）、ＳＮ比、ＧＰＳレシーバ１００におけるＧＰＳタイムラグを算出する。そして、これらのＧＰＳ信号からの測定値およびデータに基づいて、位置、速度、方位、時刻を算出（すなわち測位演算）する。算出されたＧＰＳ測位結果は、インターフェース２３を介してＣＰＵ１０８に出力される。なお、ＣＰＵ１０８側からＧＰＳレシーバ１００に設定値を入力することで、ナビゲーションシステム２００に対してより適応的なダイナミックな制御を実現することも可能である。
【００４０】
ここで、ＧＰＳレシーバ１００からのＧＰＳ測位結果および各センサからのＤＲセンサ出力を受け取った際のＣＰＵ１０８の処理について説明する。
【００４１】
ＣＰＵ１０８は、各センサが出力したＤＲセンサ出力に基づいてＤＲ測位演算を行い、車両の進行方向および移動距離を得る。次いで、ＣＰＵ１０８は、演算したＤＲ測位結果およびＧＰＳ測位結果と、夫々の測位結果に対する誤差推定値とを比較する。そして、この比較結果に基づいて高精度と判定される測位結果を選択し、選択された測位結果をマップマッチングする。また、ＣＰＵ１０８は、各測位結果に基づいてＨＤＤ１１０の地図データベースを検索し、現在位置周辺の地図画像データを抽出する。次いで、この抽出された地図画像データに車両の現在位置を示す自車位置マークが重畳表示された画面を表示部１１４に表示させる。
【００４２】
なお、ここでいうマップマッチングとは、表示部１１４に表示されている地図中の道路から外れた位置に自車位置マークが表示される等の誤差を補正することを示す。マップマッチングを行うことによって自車位置と地図との整合性が取れ、ユーザは自車の現在位置を正確に把握することができる。マップマッチングは、ナビゲーションの実行に拘わらず常時行われている。
【００４３】
ある目的地に向けてナビゲーションするようにユーザ・オペレーションが成されたとき、ＣＰＵ１０８は、ナビゲーション用のプログラムをＨＤＤ１１０から読み出して例えばＤＲＡＭ１１２に展開する。次いでＨＤＤ１１０の地図データベースを読み込み、且つ、測位結果に基づく現在位置情報および設定された目的地の情報を参照して、例えば周知のダイクストラ法により経路検索を実行する。そして、最適と判断される経路を検索結果として得る。ＣＰＵ１０８は、例えば得られた経路や当該経路に関する種々の情報を表示部１１４に表示させる。ユーザはこのようなナビゲーション情報を参照することで目的地までの経路を把握することができる。
【００４４】
次に、図３および４に示されるフローチャートを参照して、本実施形態において精度の高いＧＰＳ測位結果を取得するために実行される処理について説明する。図３は、ＣＰＵ１０８が実行する走行状態監視処理を示したフローチャートである。また、図４は、ＧＰＳレシーバ１００が実行するノイズ判定処理を示したフローチャートである。
【００４５】
先ず、図３に示されている走行状態監視処理について説明する。ＣＰＵ１０８は、例えばナビゲーションシステム２００の電源がオンされてからオフされるまでの期間、マップマッチングが行われる度に（例えば毎秒１回）走行状態監視処理を実行する。ＣＰＵ１０８は、マップマッチングを実行すると、車両がトンネル（又は、ＧＰＳ信号を受信し難いとされる所定の領域、例えば地下駐車場や立体駐車場、高架下等）に入ったか否かを判定する（ステップ１、以下の明細書および図面においてステップを「Ｓ」と略記）。ここで、ＣＰＵ１０８にとって、車両がＨＤＤ１１０の地図上の何れに位置するか、および、その移動方向については既知である。ＨＤＤ１１０の地図上で車両がトンネルに進入したとき、車両が現実にトンネルに進入したものとみなす。
【００４６】
ＨＤＤ１１０の地図上の車両の位置および移動方向に基づいて当該車両がトンネルに進入したと判定されるとき（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０８は、その旨を報知する情報（以下、「進入報知情報」と記す）をＧＰＳレシーバ１００に出力して（Ｓ２）Ｓ３の処理に進む。また、車両がトンネルに進入していないと判定されるとき（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ１０８は、Ｓ２の処理を行うことなくＳ３の処理に進む。ＧＰＳレシーバ１００に入力した進入報知情報は、例えば測位演算部２２の内部メモリ（不図示）に保持される。内部メモリに後述の通り抜け報知情報が保持されている場合には、測位演算部２２は、進入報知情報を上書きして保存する。
【００４７】
Ｓ３の処理においてＣＰＵ１０８は、ＨＤＤ１１０の地図上の車両の位置および移動方向を参照して、当該車両がトンネルから抜け出たか否かを判定する。車両がトンネルから抜け出たと判定されるとき（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０８は、その旨を報知する情報（以下、「通り抜け報知情報」と記す）をＧＰＳレシーバ１００に出力して（Ｓ４）、図３のフローチャートの処理を終了する。また、車両がトンネルから抜け出ていないと判定されるとき（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ１０８は、Ｓ４の処理を行うことなく図３のフローチャートの処理を終了する。ＧＰＳレシーバ１００に入力した通り抜け報知情報は、例えば進入報知情報と同様に、測位演算部２２の内部メモリに保持される。内部メモリに進入報知情報が保持されている場合には、測位演算部２２は、通り抜け報知情報を上書きして保存する。
【００４８】
この走行状態監視処理により、測位演算部２２の内部メモリに、現在車両がトンネル（又はＧＰＳ信号を受信し難いとされる所定の領域）内に位置するか否かを表す情報が保持されることになる。
【００４９】
次に、図４に示されているノイズ判定処理について説明する。ＧＰＳレシーバ１００は、例えばナビゲーションシステム２００の電源がオンされてからオフされるまでの期間、上述したＧＰＳ測位演算が行われる度に（例えば毎秒１回）ノイズ判定処理を実行する。ＧＰＳレシーバ１００は、ＧＰＳ測位演算を実行して各チャンネル２１ｂでＧＰＳ信号を捕捉してこれを追尾すると、測位演算部２２の内部メモリを参照して、現在車両がトンネル（又はＧＰＳ信号を受信し難いとされる所定の領域）内に位置するか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００５０】
Ｓ１１の処理において、測位演算部２２の内部メモリに進入報知情報が保持されている場合、ＧＰＳレシーバ１００は、現在車両がトンネル内等のＧＰＳ信号を受信し難い場所に位置すると判断する（Ｓ１１：ＹＥＳ）。次いで、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾しているチャンネル２１ｂにおける捕捉・追尾条件の基準を変更する（Ｓ１２）。
【００５１】
ここで、ナビゲーションシステム２００は移動体に搭載されており、ＧＰＳアンテナ１０の受信状態が刻々と変化する。このため、ノイズが重畳して波形が乱れたりすることが多々起こり得る。従って、ＧＰＳ信号の捕捉・追尾条件の基準を下げて（すなわち捕捉・追尾感度を高くして）しまうと、例えば帯域内ノイズをＧＰＳ信号として捕捉・追尾し易くなり、測位精度が低下することがある。
【００５２】
また、受信状態が刻々と変換することから、ＧＰＳ信号の受信が断続的になったり受信強度が不安定になったりすることも多々起こり得る。従って、ＧＰＳ信号の捕捉・追尾条件の基準を上げて（すなわち捕捉・追尾感度を低下させて）しまうと、例えば捕捉・追尾可能なＧＰＳ信号が少なくなり、場合によっては捕捉・追尾すべき必要最低限の数に満たないこともあり得る。これにより、例えば測位率の低下や、測位のリアルタイム性喪失、ＤＯＰ（Dilution of Precision）増加等が起こり、結果的に測位精度が低下する。
【００５３】
このような測位精度低下の問題を回避するため、一般に設計段階において、測位精度とのバランスを考慮した捕捉・追尾条件の最適化が行われている。捕捉・追尾条件を最適化する例として、キャリア同期やコード相関等の判定に用いられる閾値を適切な値に設定することが知られている。これらの閾値を適切な値に設定することで、捕捉・追尾感度に起因した測位精度の低下を起こり難くしている。
【００５４】
また、ＧＰＳレシーバ１００は、ナビゲーションシステム２００の電源オン直後に初期測位を実行すると、図４のノイズ判定処理と並行して、航法メッセージの内容を長い周期で読み込みながら疑似距離、レンジレート等の測定値に基づいて毎秒１回のＧＰＳ測位を実行する。この航法メッセージの確認処理は、例えばナビゲーションシステム２００の電源オン直後等の限られた期間にだけ実行される。
【００５５】
航法メッセージの伝送速度は非常に遅く（５０ｂｐｓ）、例えばエフェメリスは１サブフレームに６秒を要する。従って、１秒毎の測位に用いられる疑似距離等の測定値に対してエフェメリスをリアルタイムに得ることはできない。また、エフェメリスは３０秒周期で送信されるデータであり、その内容は２時間変更されない。これらの観点から、航法メッセージの確認処理を常に実行する必要はなく、例えば電源投入直後等の限定された期間にだけ実行すれば良いと言える。また、航法メッセージの確認処理を常に実行した場合、その分だけ信号処理系統に負荷が掛かり、測位率低下が起こり得るため好ましくない。このような理由により、捕捉・追尾条件を最適化する一例として、航法メッセージの確認処理を限られた期間にだけ実行するようにしている。
【００５６】
図４のフローチャートの説明に戻る。Ｓ１２の処理における捕捉・追尾条件の基準変更には、キャリア同期やコード相関等の判定に用いられる閾値を高くすること、航法メッセージの確認処理を実行すること等が含まれる。すなわちＧＰＳレシーバ１００は、Ｓ１２の処理において捕捉・追尾条件の基準を上げて当該条件を厳しく設定する。
【００５７】
ＧＰＳレシーバ１００は、Ｓ１２の処理で変更された捕捉・追尾条件に基づいて、各チャンネル２１ｂで捕捉・追尾している信号（以下、「追尾信号」と記す）がＧＰＳ信号であるか否かを判定する（Ｓ１３）。Ｓ１２の処理で上記閾値を高くすることによって、例えば帯域内ノイズとのコード相関が誤って取れてしまう可能性を低下させることができる。
【００５８】
Ｓ１３の処理においてＧＰＳレシーバ１００は、例えば捕捉・追尾条件を変更したことでコード相関が取れなくなった追尾信号や、航法メッセージを含まないことが明らかとなった追尾信号等をノイズであると判断する（Ｓ１３：ＮＯ）。次いで、ノイズと判断された追尾信号（以下、「ノイズ追尾信号」と記す）を測位に用いないように測位演算部２２を制御し（Ｓ１４）、当該ノイズ追尾信号の周波数および位相等の情報（すなわち捕捉・追尾時に特定した測定値の情報）を妨害波情報として測定演算部２２の内部メモリに保持する（Ｓ１５）。そして、当該ノイズ追尾信号を捕捉・追尾していたチャンネル２１ｂをリセット（すなわちノイズ追尾信号の捕捉・追尾を中止）して（Ｓ１６）、図４のノイズ判定処理のフローチャートを終了する。このようにチャンネル２１ｂをリセットすることにより、次回のＧＰＳ測位演算において新たなＧＰＳ衛星の捕捉・追尾動作が実行されることになる。なお、この場合、Ｓ１２の処理で変更された捕捉・追尾条件に基づいてＧＰＳ衛星の捕捉・追尾動作が実行される。従って、チャンネル２１ｂでノイズ追尾信号を再び捕捉・追尾してしまう可能性は極めて低い。
【００５９】
また、Ｓ１１の処理において、測位演算部２２の内部メモリに通り抜け報知情報が保持されている（又は何れの情報も保持されていない）場合、ＧＰＳレシーバ１００は、現在車両がトンネル外でありＧＰＳ信号を良好に受信できる場所に位置すると判断する（Ｓ１１：ＮＯ）。次いで、各チャンネル２１ｂの追尾信号と、測位演算部２２の内部メモリに保持されている妨害波情報とを比較する。そして、その比較結果に基づいて、各チャンネル２１ｂの追尾信号の中でその周波数および位相が妨害波情報と一致するものがあるか否かを判定する（Ｓ１７）。なお、Ｓ１７の処理においては、追尾信号と妨害波情報との周波数および位相の差が所定値以内であれば「一致」とみなされる。
【００６０】
Ｓ１７の処理において、妨害波情報と一致する周波数および位相の追尾信号が検知された場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＧＰＳレシーバ１００は、当該追尾信号がノイズ追尾信号である可能性があるとしてＳ１２の処理に進む。次いで、Ｓ１２の処理において、そのチャンネル２１ｂにおける捕捉・追尾条件の基準を上げてＳ１３以降の上述した処理を実行する。
【００６１】
また、Ｓ１７の処理において、妨害波情報と一致する周波数および位相の追尾信号が検知されなかった場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＧＰＳレシーバ１００は、全ての追尾信号がＧＰＳ信号であると判断して、それらを用いた測位を行うように測位演算部２２を制御し（Ｓ１８）、図４のノイズ判定処理のフローチャートを終了する。なお、測位演算部２２の内部メモリに妨害波情報が保持されていない場合、ＧＰＳレシーバ１００は、Ｓ１７の処理を実行することなくＳ１８の処理を実行して、図４のノイズ判定処理のフローチャートを終了する。また、Ｓ１３の処理においてノイズ追尾信号が存在しないと判定された場合も（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＧＰＳレシーバ１００は、上記と同様にＳ１８の処理を実行して図４のノイズ判定処理のフローチャートを終了する。
【００６２】
本実施形態によれば、ノイズ追尾信号を除外してＧＰＳ信号だけを用いて測位演算を実行することが可能となる。また、帯域内ノイズ等の情報を妨害波情報として保持することにより、例えばトンネル外等のＧＰＳ信号を良好に受信することが可能な場所においても、ノイズ追尾信号を除外した測位演算を実行することが可能となる。このため、測位精度とのバランスを考慮して捕捉・追尾条件を最適化させつつも、本来のＧＰＳ信号だけでの測位を実現することができ、その結果、測位解の精度が改善する。
【００６３】
以上が本発明の実施の形態である。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様々な範囲で変形が可能である。例えば図３の走行状態監視処理および図４のノイズ判定処理は本実施形態では一秒に一回実行されるが、別の実施の形態では一秒よりも短い周期で実行されても良い。
【００６４】
また、例えば妨害波情報の数が多い場合、Ｓ１３の処理における判定基準が高くなり過ぎたり、再捕捉・追尾および再測位に時間が掛かったりするようになってしまう。従って、測位演算部２２の内部メモリで保持可能な妨害波情報の数に上限を設定することが望ましい。
【００６５】
また、妨害波情報と同一の周波数帯の信号がＳ１３の処理でＧＰＳ信号として判定された場合、当該妨害波情報を測位演算部２２の内部メモリから削除するようにしても良い。
【００６６】
また、別の実施の形態では、妨害波情報等は測位演算部２２の内部メモリでなく、デジタル処理部２内に別個に備えられたメモリ（不図示）に記憶されても良い。
【００６７】
また、別の実施の形態では、Ｓ１７の処理において妨害波情報と一致する周波数および位相の追尾信号が検知された場合、Ｓ１２以降の処理を行うことなく当該追尾信号をノイズ追尾信号であると確定して測位に用いず、その捕捉・追尾を中止しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態のナビゲーションシステムの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成をブロック図で示す。
【図３】本発明の実施の形態において実行される走行状態監視処理を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態において実行されるノイズ判定処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＲＦ部
２  デジタル処理部
１００  ＧＰＳレシーバ
１０２  ジャイロセンサ
１０４  車速センサ
１０６  加速度センサ
１０８  ＣＰＵ
１１０  ＨＤＤ
１１２  ＲＡＭ
１１４  表示部
１１６  スピーカ
１１８  入力部
２００  ナビゲーションシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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