(57)【要約】【課題】ドップラー偏移の誤差に応じて、各ＳＰＳ衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる測位装置等を提供すること。【解決手段】複数のＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置２０であって、各ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出手段と、測位装置２０の初期位置Ｐ０と各ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置Ｐｖとの相対位置を算出する相対位置算出手段と、相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出手段と、ドップラー偏移誤差に基づいて、各衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出手段と、を有する。【選択図】図６
2008026142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置であって、
各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出手段と、
前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出す相対位置算出手段と、
前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出手段と、
前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出手段と、
を有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記相対位置は、
前記初期位置に対する各前記衛星位置の仰角であ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】
前記ドップラー偏移誤差算出手段は、
前記初期位置の初期位置誤差と前記相対位置に基づいて、前記ドップラー偏移誤差を算出する構成となってい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】
複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、
前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、
前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
【請求項５】
コンピュータに、
複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、
前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、
前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、
を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラム。
【請求項６】
コンピュータに、
複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、
前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、
前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、
前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、
前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、
を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を使用して測位を行うことができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＰＳである例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してＧＰＳ受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている（例えば、特許文献１）。
ＧＰＳ受信機は、例えば、上空に位置する、例えば、４個のＧＰＳ衛星からの信号（以後、衛星信号と呼ぶ）を受信し、衛星信号が各ＧＰＳ衛星から発信された時刻とＧＰＳ受信機に到達した時刻との差（以後、遅延時間と呼ぶ）によって、各ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を求める。ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離を使用して、ＧＰＳ受信機の現在位置の測位結果を算出するようになっている。
ＧＰＳ受信機が衛星信号を受信するためには、各ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の相対移動によるドップラー偏移と、ＧＰＳ受信機のローカル発振器の周波数誤差を考慮して、所定の周波数範囲（以下、「サーチ範囲」と呼ぶ）を決定し、その周波数範囲をサーチする必要がある。
これに関して、温度によるローカル発振器の周波数変化（ドリフト）を考慮して、サーチ範囲を決定する技術が一般に実施されている。  
【特許文献１】特開２０００−１３１４１５号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ドップラー偏移の誤差が大きい場合には、サーチ範囲を適切に規定することができず、迅速に衛星信号を受信することができない場合がある。また、ドップラー偏移の最大誤差を考慮して、サーチ範囲を広くすると、サーチリソース（相関器）を効率的に使用することができない場合がある。
【０００４】
そこで、本発明は、ドップラー偏移の誤差に応じて、各ＳＰＳ衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体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】
【０００５】
前記目的は、第１の発明によれば、複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置であって、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出手段と、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出す相対位置算出手段と、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出手段と、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出手段と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。
【０００６】
第１の発明の構成によれば、前記測位装置は、ドップラー偏移誤差算出手段を有するから、前記ドップラー偏移誤差を算出することができる。
そして、前記測位装置は、前記周波数範囲算出手段を有するから、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出することができる。
これにより、ドップラー偏移の誤差に応じて、各ＳＰＳ衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記相対位置は、前記初期位置に対する各前記衛星位置の仰角であることを特徴とする測位装置である。
【０００８】
仰角が高いほど、前記ドップラー偏移の誤差は大きい。そして、仰角は各前記ＳＰＳ衛星ごとに異なる。
このため、第２の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記仰角を利用して、各前記ＳＰＳ衛星ごとに前記ドップラー偏移誤差を算出することができる。  
【０００９】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記ドップラー偏移誤差算出手段は、前記初期位置の初期位置誤差と前記相対位置に基づいて、前記ドップラー偏移誤差を算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１０】
前記初期位置誤差が大きいほど、前記ドップラー偏移誤差は大きい。
この点、第３の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記初期位置誤差に応じて、前記ドップラー偏移誤差を算出することができる。
【００１１】
前記目的は、第４の発明によれば、複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御方法によって達成される。
【００１２】
第４の発明の構成によれば、前記測位装置は、各前記ＳＰＳ衛星ごとに算出した前記ドップラー偏移誤差に基づいて、前記周波数範囲を算出することができるから、ドップラー偏移の誤差に応じて、各ＳＰＳ衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる。
【００１３】
前記目的は、第５の発明によれば、コンピュータに、複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムによって達成される。
【００１４】
前記目的は、第６の発明によれば、コンピュータに、複数のＳＰＳ衛星からの衛星信号を使用して測位を行う測位装置が、各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置を算出する衛星位置算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置に対する各前記ＳＰＳ衛星の移動状態を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出ステップと、前記測位装置が、前記視線ベクトルに基づいて、前記衛星信号のドップラー偏移を算出するドップラー偏移算出ステップと、前記測位装置が、前記測位装置の初期位置と各前記ＳＰＳ衛星の軌道上の衛星位置との相対位置を算出する相対位置算出ステップと、前記測位装置が、前記相対位置に基づいて、各前記衛星信号の周波数のドップラー偏移の誤差であるドップラー偏移誤差を算出するドップラー偏移誤差算出ステップと、前記測位装置が、前記ドップラー偏移誤差に基づいて、各前記衛星信号を受信するための周波数範囲を算出する周波数範囲算出ステップと、を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。  
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態の端末２０等を示す概略図である。
図１に示すように、端末２０は、ＧＰＳ衛星１２ａ乃至１２ｈから信号Ｓ１乃至Ｓ８を受信することができる。
なお、ＧＰＳ衛星のことを、単に、衛星とも呼ぶ。
【００１７】
ＧＰＳ衛星１２ａ等はＳＰＳ衛星の一例であり、信号Ｓ１等は衛星信号の一例である。信号Ｓ１は、Ｃ／Ａ（Ｃｌｅａｒ  ａｎｄ  ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ／Ａｃｃｅｓｓ）コードを含む。Ｃ／Ａコードは、擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ  ｒａｎｄｏｍ  ｎｏｉｓｅ  ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つである。このＣ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ）のビット長の信号である。Ｃ／Ａコードは、１，０２３チップ（ｃｈｉｐ）で構成されている。端末２０は、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。
【００１８】
端末２０は例えば、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等であるが、これらに限らない。
ＳＰＳはＧＰＳに限らず、例えば、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星等であってもよい。
【００１９】
図２は、測位方法の一例を示す概念図である。
図２に示すように、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、Ｃ／Ａコードが連続的に並んでいると観念することができる。そして、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間の距離は、Ｃ／Ａコードの長さ（３００キロメートル（ｋｍ））の整数倍とは限らないから、コード端数部Ｃ／Ａａが存在する。つまり、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と、端数部分が存在する。Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と端数部分の合計の長さが擬似距離である。端末２０は、３個以上のＧＰＳ衛星１２ａ等についての擬似距離を使用して測位を行う。
本明細書において、Ｃ／Ａコードの端数部Ｃ／Ａａをコードフェーズと呼ぶ。コードフェーズは、例えば、Ｃ／Ａコードの１，０２３あるチップの何番目かで示すこともできるし、距離に換算して示すこともできる。擬似距離を算出するときには、コードフェーズを距離に換算している。
【００２０】
ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置はエフェメリスを使用して算出可能である。エフェメリスは、ＧＰＳ衛星１２ａの精密な軌道を示す情報である。そして、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置と後述の初期位置Ｑ０との距離を算出すれば、Ｃ／Ａコードの整数倍の部分を特定することができる。なお、Ｃ／Ａコードの長さが３００キロメートル（ｋｍ）であるから、初期位置Ｑ０の位置誤差は、１５０キロメートル（ｋｍ）以内である必要がある。
【００２１】
そして、端末２０は、コードフェーズ及び周波数を変動させながら、相関処理を行う。この相関処理は、後述のコヒーレント処理及びインコヒーレント処理で構成される。
相関積算値が最大になった位相がコード端数Ｃ／Ａａである。
【００２２】
図３及び図４は、相関処理の説明図である。
コヒーレントは、端末２０が受信したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関をとる処理である。レプリカＣ／Ａコードは、端末２０が発生する符号である。
例えば、図３（ａ）に示すように、コヒーレント時間が５ｍｓｅｃであれば、５ｍｓｅｃの時間において同期積算したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相（コードフェーズ）と、相関値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、相関積算値（インコヒーレント値）を算出する処理である。
相関処理の結果、コヒーレント処理で出力されたコードフェーズと、相関積算値が出力される。
図３（ｂ）に示すように、相関値Ｐの最大値Ｐｍａｘに対応するコードフェーズＣＰ１が、コードフェーズ端数Ｃ／Ａａ（図２参照）である。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、端末２０は、Ｃ／Ａコードの１チップを例えば、等間隔で分割して、相関処理を行う。Ｃ／Ａコードの１チップは、例えば、３２等分される。すなわち、３２分の１チップの位相幅（位相幅Ｗ１）間隔で相関処理を行う。
図４（ｂ）に示すように、端末２０は、例えば、Ｃ／Ａコードの第１チップから第１，０２３チップまでをサーチする。
このとき、端末２０は、サーチ中心周波数Ａを中心として、所定の幅の周波数において信号Ｓ１等をサーチする。例えば、（Ａ−１００）ｋＨｚの周波数から（Ａ＋１００）ｋＨｚの周波数の範囲を、１００Ｈｚごとの周波数ステップで信号Ｓ１等をサーチする。
【００２４】
一般的には、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星１２ａ等からの発信周波数Ｈ１にドップラー偏移（予想ドップラー周波数）Ｈ２を加え、さらにドリフトＤＲを加えて、サーチ中心周波数Ａを算出する。ＧＰＳ衛星１２ａ等からの発信周波数Ｈ１は既知であり、例えば、１，５７５．４２ＭＨｚである。ドリフトＤＲとは、温度変化によるＧＰＳ受信器の基準発振器の発振周波数の変化である。
ドップラー偏移は、各ＧＰＳ衛星１２ａ等とＧＰＳ受信機との相対移動によって生じる。ＧＰＳ受信機は、エフェメリスによって現在時刻における各ＧＰＳ衛星１２ａ等の視線速度（端末２０の方向に対する速度）を算出する。そして、その視線速度に基づいて、予想ドップラー周波数Ｈ２を算出する。
ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、サーチ中心周波数Ａを算出する。
【００２５】
ところが、上述の予想ドップラー周波数Ｈ２の精度が低い場合には、迅速に信号Ｓ１等を捕捉することができない場合がある。このため、迅速にコードフェーズを算出することができない場合がある。
特に、例えば、マイナス（−）１６０ｄＢｍ乃至マイナス（−）１３９ｄＢｍの弱電界下においては、周波数を固定して積算時間（インコヒーレント時間）を長く確保する必要があるが、サーチ範囲の精度が低い場合には、過度に狭い周波数をサーチすることで信号Ｓ１等を捕捉できなかったり、周波数範囲を過度に広くすることで信号Ｓ１を捕捉するための時間が長く必要になる場合がある。
そして、従来、ＧＰＳ受信器の例えば、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である基準発振器のドリフトは２ｐｐｍであったが、例えば、携帯電話の通信電波を利用した周波数補正によって、例えば、０．５ｐｐｍに低減している。このため、ドリフトの影響よりも、むしろ、ドップラー周波数の精度が信号Ｓ１等を迅速かつ効率よく捕捉するために重要になっている。
この点、端末２０は、予想ドップラー周波数Ｈ２の誤差を算出し、その誤差に応じて、迅速かつ効率的に信号Ｓ１等を捕捉することができるようになっている。
【００２６】
（端末２０の主なハードウエア構成について）
図５は端末２０の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図５に示すように、端末２０は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス２２を有する。
このバス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６が接続されている。記憶装置２６は例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等である。        
【００２７】
また、このバス２２には、各種情報や命令の入力を受けるための入力装置２８、電源装置３０、通信信号を送受信するための通信装置３２、ＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信するためのＧＰＳ装置３４及び、各種情報を表示するための表示装置３６が接続されている。
また、このバス２２には、時計３８が接続されている。
【００２８】
（端末２０の主なソフトウエア構成について）
図６は、端末２０の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図６に示すように、端末２０は、各部を制御する制御部１００、図５の通信装置３２に対応する通信部１０２、ＧＰＳ装置３４に対応するＧＰＳ部１０４、表示装置３６に対応する表示部１０６、時計３８に対応する計時部１０８等を有する。
端末２０は、また、各種プログラムを格納する第１記憶部１１０、各種情報を格納する第２記憶部１５０を有する。
【００２９】
図６に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、衛星軌道情報１５２を格納している。衛星軌道情報１５２は、すべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の軌道を示すアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）１５２ａ、及び、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な軌道を示すエフェメリス（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）１５２ｂを含む。端末２０は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス１５２ｂを、ＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信してデコードすることによって取得する。
端末２０は、衛星軌道情報１５２を、信号Ｓ１等に基づく測位に使用する。
【００３０】
図６に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、初期位置情報１５４を格納している。初期位置情報１５４は、初期位置Ｐ０を示す情報である。初期位置Ｐ０は、例えば、前回測位時の測位位置である。
【００３１】
図６に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、初期位置誤差情報１５６を格納している。初期位置誤差情報１５６は、初期位置Ｐ０の誤差（以下、「初期位置誤差」と呼ぶ）Ｐ０ｅｒを示す情報である。初期位置誤差Ｐ０ｅｒは、初期位置Ｐ０を算出したときの信号Ｓ１等の受信状態やＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）によって規定される。例えば、信号Ｓ１等の信号強度が強く、ＰＤＯＰが小さい場合には、初期位置誤差Ｐ０ｅｒは５メートル（ｍ）である。これに対して、屋内で信号Ｓ１等を受信し、信号強度が弱い場合には、初期位置誤差Ｐ０ｅｒは３０メートル（ｍ）である。
【００３２】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、衛星位置算出プログラム１１２を格納している。衛星位置算出プログラム１１２は、制御部１００が、観測可能な各ＧＰＳ衛星１２ａ等について、その軌道上の衛星位置Ｐｖを算出するためのプログラムである。衛星位置算出プログラム１１２と制御部１００は、衛星位置算出手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、アルマナック１５２ａに基づいて、初期位置Ｐ０を基準として現在時刻において観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を算出する。続いて、制御部１００は、エフェメリス１５２ｂに基づいて、現在時刻におけるＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置をＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに算出する。
例えば、ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の衛星位置Ｐｖａ、ＧＰＳ衛星１２ｂの軌道上の衛星位置Ｐｖｂというように、衛星位置Ｐｖは、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに算出される。
制御部１００は、算出した衛星位置Ｐｖを示す衛星位置情報１５８を第２記憶部１５０に格納する。
【００３３】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想ドップラー周波数算出プログラム１１４を格納している。予想ドップラー周波数算出プログラム１１４は、制御部１００が、観測可能な各ＧＰＳ衛星１２ａ等について信号Ｓ１のキャリア周波数のドップラー偏移である予想ドップラー周波数Ｈ２を算出するためのプログラムである。予想ドップラー周波数Ｈ２は、ドップラー偏移の一例である。
【００３４】
図７は、予想ドップラー周波数算出プログラム１１４の説明図である。
具体的には、制御部１００は、図７（ａ）に示すように、エフェメリス１５２ｂを参照して、初期位置Ｐ０に対する各ＧＰＳ衛星１２ａ等の現在時刻における移動状態を示すベクトルｖｓを算出する。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、発信周波数Ｈ１と予想ドップラー周波数Ｈ２を加えた周波数は、ベクトルｖｓを利用して式２で算出されるから、予想ドップラー周波数Ｈ２は、式３で算出される。なお、本実施の形態においては、説明の便宜のため、端末２０は静止しているものとする。
制御部１００は、算出した予想ドップラー周波数Ｈ２を示す予想ドップラー周波数情報１６０を第２記憶部１５０に格納する。
【００３６】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、相対位置算出プログラム１１６を格納している。相対位置算出プログラム１１６は、制御部１００が、初期位置Ｐ０と各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星位置Ｐｖとの相対位置を算出するためのプログラムである。相対位置算出プログラム１１６と制御部１００は、相対位置算出手段の一例である。
【００３７】
図８は、相対位置算出プログラム１１６の説明図である。
具体的には、制御部１００は、初期位置Ｐ０から例えば、ＧＰＳ衛星１２ａの衛星位置Ｐｖａへ向かうベクトルｐｇを算出する。
そして、ベクトルｐｇが示す３次元座標上の方向からＧＰＳ衛星１２ａの仰角及び方位角を算出する。
制御部１００は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、仰角及び方位角を算出する。
制御部１００は、算出した仰角及び方位角を示す相対位置情報１６２を第２記憶部１５０に格納する。仰角及び方位角は、相対位置の一例である。
【００３８】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、初期位置誤差取得プログラム１１８を格納している。初期位置誤差取得プログラム１１８は、制御部１００が、第２記憶部１５０に格納された初期位置誤差情報１５６を読み込むためのプログラムである。
【００３９】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、ドップラー誤差算出プログラム１２０を格納している。ドップラー誤差算出プログラム１２０は、制御部１００が、予想ドップラー周波数Ｈ２の誤差であるドップラー誤差Ｄｅｒを算出するためのプログラムである。ドップラー誤差Ｄｅｒは、ドップラー偏移誤差の一例である。ドップラー誤差算出プログラム１２０と制御部１００は、ドップラー偏移誤差算出手段の一例である。
【００４０】
図９及び図１０は、ドップラー誤差算出プログラム１２０の説明図である。
図９に示すように、例えば、初期位置Ｐ０を基準とすれば、視線ベクトルｖｓが０の場合であっても、真の位置Ｐｒにおいては、視線ベクトルｖｓが存在する場合がある。一般的に表現すると、初期位置Ｐ０における視線ベクトルｖｓと真の位置Ｐｒにおける視線ベクトルｖｓが異なる場合がある。
これは、初期位置Ｐ０が真の位置Ｐｒと乖離しているためである。すなわち、初期地位誤差Ｐ０ｅｒが存在するためである。そして、上述のように、予想ドップラー周波数Ｈ２は、初期位置Ｐ０を基準とする視線ベクトルｖｓに基づいて算出されているから、初期位置誤差Ｐ０ｅｒの影響を受けて、誤差を有する。
【００４１】
図１０（ａ）に示すように、初期位置誤差Ｐ０ｅｒの単位長である１キロメートル（ｋｍ）あたりのドップラー誤差ｕｎｉＤｅｒは、仰角に基づいて規定される。仰角が９０度の場合にはドップラー誤差ｕｎｉＤｅｒは最も大きく、例えば、１ｋｍについて１．０ヘルツ（Ｈｚ／ｋｍ）である。これに対して、仰角が０度の場合にはドップラー誤差ｕｎｉＤｅｒは最も小さく、１ｋｍについて０ヘルツ（Ｈｚ／ｋｍ）である。
なお、図１０（ａ）のグラフは、特定の衛星の軌道が端末２０の頭上を通過する前提で作成されているが、特定の衛星の軌道が端末２０頭上を通過しない場合であっても、仰角が９０度に近いほど、ドップラー誤差ｕｎｉＤｅｒは大きい。このため、図１０（ａ）とは数値は異なるが、同様のグラフを作成することができる。
【００４２】
制御部１００は、図１０（ｂ）に示すように、仰角θにおけるドップラー誤差ｕｎｉＤｅｒθに初期位置誤差Ｐ０ｅｒを乗じる式４を使用して、ドップラー誤差Ｄｅｒを算出する。
例えば、仰角θが９０度である場合に、初期位置誤差Ｐ０ｅｒが１００ｋｍであると、ドップラー誤差Ｄｅｒは１００Ｈｚである。
制御部１００は、算出したドップラー誤差Ｄｅｒを示すドップラー誤差情報１６４を第２記憶部１５０に格納する。
制御部１００は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、ドップラー誤差Ｄｅｒを算出する。例えば、ＧＰＳ衛星１２ａについてのドップラー誤差Ｄｅｒａと、ＧＰＳ衛星１２ｂについてのドップラー誤差Ｄｅｒｂをそれぞれ算出する。仰角θはＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なるから、ドップラー誤差Ｄｅｒもまた、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なる。すなわち、初期位置Ｐ０を基準として、仰角θが大きい衛星ほどドップラー誤差Ｄｅｒは大きく、仰角θが小さい衛星ほどドップラー誤差Ｄｅｒは小さい。
【００４３】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、サーチ範囲算出プログラム１２２を格納している。サーチ範囲算出プログラム１２２は、制御部１００が、各ＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信するための周波数範囲であるサーチ範囲ＢＷを算出するためのプログラムである。サーチ範囲ＢＷは周波数範囲の一例である。サーチ範囲算出プログラム１２２と制御部１００は、周波数範囲算出手段の一例である。
【００４４】
図１１は、サーチ範囲算出プログラム１２２の説明図である。
図１１（ａ）に示すように、発信周波数Ｈ１と予想ドップラー周波数Ｈ２とドリフトＤＲを中心とする周波数（サーチ中心周波数Ａ）から、３０ヘルツ（Ｈｚ）及びＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なるドップラー誤差Ｄｅｒを差し引いた周波数を周波数下限とする。そして、サーチ中心周波数Ａに３０ヘルツ（Ｈｚ）及びＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なるドップラー誤差Ｄｅｒを加えた周波数を周波数上限とする。
制御部１００は、上述の周波数下限及び周波数上限によって規定される範囲をサーチ範囲ＢＷとする。
制御部１００は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、サーチ範囲ＢＷを算出する。例えば、ＧＰＳ衛星１２ａについてのサーチ範囲ＢＷａと、ＧＰＳ衛星１２ｂについてのサーチ範囲ＢＷｂをそれぞれ算出する。
上述のように、ドップラー誤差Ｄｅｒは、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なるから、図１１（ｂ）に示すように、サーチ範囲ＢＷに示される周波数範囲は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに異なる。
制御部１００は、算出したサーチ範囲ＢＷを示すサーチ範囲情報１６６を第２記憶部１５０に格納する。
【００４５】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位プログラム１２４を格納している。測位プログラム１２４は、制御部１００が、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとにサーチ範囲ＢＷをサーチして各ＧＰＳ衛星１２ａ等を捕捉し、さらにトラッキングして相関処理を行い、測位位置Ｐ１を算出するためのプログラムである。
制御部１００は、算出した測位位置Ｐ１を示す測位位置情報１６８を第２記憶部１５０に格納する。
【００４６】
図６に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位位置出力プログラム１２６を格納している。測位位置出力プログラム１２６は、制御部１００が、測位位置Ｐ１を表示装置３６に出力するためのプログラムである。
【００４７】
端末２０は、上述のように構成されている。
上述のように、端末２０は、ドップラー誤差Ｄｅｒを算出することができる。
そして、端末２０は、ドップラー誤差Ｄｅｒに基づいて、各信号Ｓ１等を受信するためのサーチ範囲ＢＷを算出することができる。ドップラー誤差Ｄｅｒを考慮しない場合には、確実に信号Ｓ１等を捕捉するためには、例えば、諸要因による受信周波数の最大誤差を考慮して、確定不能範囲として１００ｋＨｚを規定し、一律にサーチ中心周波数の前後１００ｋＨｚをサーチ範囲（以下、「一律規定範囲」と呼ぶ）にする必要がある。これに対して、本実施の形態の端末２０においては、受信周波数の不確定範囲のうち、ドップラー誤差Ｄｅｒは確定しているから、確定不能範囲として一律に規定する範囲は、上述のように３０ｋＨｚと最大誤差よりも狭く設定し、衛星ごとのドップラー誤差Ｄｅｒに応じてサーチ範囲ＢＷを設定することができる。このため、仰角に応じて、サーチ範囲ＢＷは最大誤差よりも狭くなるから、一律規定範囲をサーチ範囲とする場合に比べて、迅速に信号Ｓ１等を捕捉することができる。
また、サーチ範囲ＢＷが衛星ごとに異なるから、端末２０のサーチリソース（相関器）を、サーチ範囲ＢＷが狭い衛星には少なく割り当て、サーチ範囲ＢＷが広い衛星には多く割り当てることができる。すなわち、サーチ範囲ＢＷに応じて、サーチリソースを割り当てることができる。これにより、サーチリソースを効率的に使用することができる。
これにより、ドップラー偏移の誤差に応じて、各ＳＰＳ衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる。
【００４８】
以上が本実施の形態の端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図１２を使用して説明する。
図１２は本実施の形態の端末２０の動作例を示す概略フローチャートである。
【００４９】
まず、端末２０は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１２ａ等について、衛星位置Ｐｖを算出する（図１２のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、衛星位置算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、予想ドップラー周波数Ｈ２を算出する（ステップＳＴ２）。具体的には、端末２０は、視線ベクトルｖｓ（図７（ａ）参照）を算出し、発信周波数Ｈ１と視線ベクトルｖｓに基づいて、予想ドップラー周波数Ｈ２を算出する。このステップＳＴ２は、視線ベクトル算出ステップの一例であり、ドップラー偏移算出ステップの一例でもある。
【００５０】
続いて、端末２０は、初期位置Ｐ０と各衛星位置Ｐｖに基づいて、各衛星の仰角及び方位角を算出する（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３は、相対位置算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、初期位置誤差Ｐ０ｅｒを取得する（ステップＳＴ４）。
続いて、端末２０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに、ドップラー誤差Ｄｅｒを算出する（ステップＳＴ５）。このステップＳＴ５は、ドップラー偏移誤差算出ステップの一例である。
【００５１】
続いて、端末２０は、ＧＰＳ衛星ごとにサーチ範囲ＢＷを算出する（ステップＳＴ６）。このステップＳＴ６は、周波数範囲算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、サーチを行い（ステップＳＴ７）、トラッキングを行い（ステップＳＴ８）、測位を行う（ステップＳＴ９）。
続いて、端末２０は、測位位置Ｐ１を出力する（ステップＳＴ１０）。
【００５２】
上述のステップによって、ドップラー偏移の誤差に応じて、各衛星を迅速かつ効率的に捕捉することができる。
【００５３】
（プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等について）
コンピュータに上述の動作例の衛星位置算出ステップと、視線ベクトル算出ステップと、ドップラー偏移算出ステップと、相対位置算出ステップと、ドップラー偏移誤差算出ステップと、周波数範囲算出ステップ等を実行させるための測位装置の制御プログラムとすることができる。
また、このような測位装置の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
【００５４】
これら測位装置の制御プログラム等をコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体は、例えばフロッピー（登録商標）のようなフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリ、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどで実現することができる。
【００５５】
本発明は、上述の実施の形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。
【図２】測位方法の一例を示す概念図である。
【図３】相関処理の説明図である。
【図４】相関処理の説明図である。
【図５】端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。
【図６】端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
【図７】予想ドップラー周波数算出プログラムの説明図である。
【図８】相対位置算出プログラムの説明図である。
【図９】ドップラー誤差算出プログラムの説明図である。
【図１０】ドップラー誤差算出プログラムの説明図である。
【図１１】サーチ範囲算出プログラムの説明図である。
【図１２】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、１１２・・・衛星位置算出プログラム、１１４・・・予想ドップラー周波数算出プログラム、１１６・・・相対位置算出プログラム、１１８・・・初期位置誤差取得プログラム、１２０・・・ドップラー誤差算出プログラム、１２２・・・サーチ範囲算出プログラム、１２４・・・測位プログラム、１２６・・・測位位置出力プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１２】
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