(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測位衛星を用いた測位であって、複数の電子基準点と各々の位置座標が定められた複数の評価点とを含む地域における測位を補強する測位補強装置において、
前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の電子基準点の各々において観測された測位信号の搬送波位相に基づいて、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との位相擬似距離の補正量を、前記複数の評価点の各々における評価点補正量として生成する補正生成部と、
前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の評価点の各々において観測された測位信号から、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との幾何的距離を取得し、前記位相擬似距離と前記幾何的距離との差分を前記複数の評価点の各々におけるリファレンス補正量として算出するリファレンス算出部と、
前記評価点補正量と前記リファレンス補正量との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去し、前記アンビギュイティによるバイアス成分が除去された前記差分を、前記複数の評価点の各々における測距誤差として算出する測距誤差算出部と、
前記複数の測位衛星のうち測距誤差に基づいて異常と判定された衛星の数又は衛星の種類の数に応じて、前記複数の測位衛星を用いた測位が不可であることを表すアラートを生成するアラート生成部とを備えた測位補強装置。
【請求項２】
前記測位補強装置は、
前記複数の評価点の各々における測距誤差に基づいて、前記測位衛星が異常か否かを判定する異常判定部を備えた請求項１に記載の測位補強装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、
前記複数の評価点の各々における測距誤差が第１閾値より大きい場合に、前記複数の評価点の各々における測距誤差を異常と判定する請求項２に記載の測位補強装置。
【請求項４】
前記測位補強装置は、
前記複数の測位衛星を用いた測位を補強し、
前記測距誤差算出部は、
前記複数の測位衛星の衛星ごと、かつ、前記複数の評価点の評価点ごとに測距誤差を算出し、
前記異常判定部は、
前記複数の測位衛星の各々が異常か否かを判定する請求項２または３に記載の測位補強装置。
【請求項６】
前記アラート生成部は、
前記複数の測位衛星の数が５以上であり、かつ、前記複数の測位衛星のうち異常と判定された衛星の数が３以上であり、かつ、前記異常と判定された衛星の種類が２種類以上である場合、前記複数の測位衛星を用いた測位が不可であることを表す前記アラートを生成する請求項１から４のいずれか１項に記載の測位補強装置。
【請求項７】
前記アラート生成部は、
前記複数の測位衛星の数が５以上であり、かつ、前記複数の測位衛星のうち異常と判定された衛星の数が３より少なく、かつ、前記複数の測位衛星から前記異常と判定された衛星を除いた数が５以上である場合、前記異常と判定された衛星以外の測位衛星を用いた測位が可能であることを表すと共に前記異常と判定された衛星のリストを含む前記アラートを生成する請求項１から４のいずれか１項に記載の測位補強装置。
【請求項８】
複数の測位衛星を用いた測位であって、複数の電子基準点と各々の位置座標が定められた複数の評価点とを含む地域における測位を補強する測位補強装置の測位補強方法において、
補正生成部が、前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の電子基準点の各々において観測された測位信号の搬送波位相に基づいて、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との位相擬似距離の補正量を、前記複数の評価点の各々における評価点補正量として生成し、
リファレンス算出部が、前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の評価点の各々において観測された測位信号から、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との幾何的距離を取得し、前記位相擬似距離と前記幾何的距離との差分を前記複数の評価点の各々におけるリファレンス補正量として算出し、
測距誤差算出部が、前記評価点補正量と前記リファレンス補正量との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去し、前記アンビギュイティによるバイアス成分が除去された前記差分を、前記複数の評価点の各々における測距誤差として算出し、
アラート生成部が、前記複数の測位衛星のうち測距誤差に基づいて異常と判定された衛星の数又は衛星の種類の数に応じて、前記複数の測位衛星を用いた測位が不可であることを表すアラートを生成する測位補強方法。
【請求項９】
複数の測位衛星を用いた測位であって、複数の電子基準点と各々の位置座標が定められた複数の評価点とを含む地域における測位を補強する測位補強装置の測位補強プログラムにおいて、
前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の電子基準点の各々において観測された測位信号の搬送波位相に基づいて、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との位相擬似距離の補正量を、前記複数の評価点の各々における評価点補正量として生成する補正生成処理と、
前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の評価点の各々において観測された測位信号から、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との幾何的距離を取得し、前記位相擬似距離と前記幾何的距離との差分を前記複数の評価点の各々におけるリファレンス補正量として算出するリファレンス算出処理と、
前記評価点補正量と前記リファレンス補正量との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去し、前記アンビギュイティによるバイアス成分が除去された前記差分を、前記複数の評価点の各々における測距誤差として算出する測距誤差算出処理と、
前記複数の測位衛星のうち測距誤差に基づいて異常と判定された衛星の数又は衛星の種類の数に応じて、前記複数の測位衛星を用いた測位が不可であることを表すアラートを生成するアラート生成処理と
をコンピュータである前記測位補強装置に実行させる測位補強プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、あるいは準天頂衛星といった測位衛星を用いたＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星測位を補強する測位補強装置、測位補強方法および測位補強プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】  衛星測位において信頼性の高い位置情報を算出するためには、インテグリティ監視が重要である。特に、測位補強情報を用いたセンチメータ級測位を実現するためには、測位補強情報の配信側におけるインテグリティ監視が必須である。このインテグリティ監視により、信頼性の高い測位補強情報を配信することができ、測位補強情報の利用が促進される。【０００３】  インテグリティ監視を具備した測位補強システムとしては、航空機向けのＳＢＡＳ（衛星航法補強システム）、あるいはＧＢＡＳ（地上型衛星補強システム）がある。これらが提供する測位補強情報は、電波伝搬時間の計測を用いた測位により得られるコード擬似距離に対してのものであり、センチメータ級測位に対応したインテグリティ監視は実施されていない。センチメータ級測位においては、搬送波位相に対する測位補強情報の信頼性を担保することが必須である。一般的に、測位補正情報の信頼性を担保するために、測位補正情報の生成に用いる観測データの前処理として、異常データ検知が行われている。しかし、ユーザ側の測位では、最終的に測位補正情報の測距誤差が測位精度を左右するため、この測距誤差を測位補強情報の配信側で監視することが重要である。【０００４】  特許文献１では、傾斜した電離層を越えて伝搬する測位信号があるとき、測位信号に対応した擬似距離補正値を測位衛星の電離層傾斜係数を用いて正規分布に近付くように補正し、検定統計量として生成する。そして、インテグリティモニタは、検定統計量を用いて測位衛星の異常の有無を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４２２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  特許文献１の技術では、電波伝搬時間の計測を用いた測位に対する補強であり、センチメータ級測位に対する補強をすることはできないという課題がある。【０００７】  本発明は、搬送波位相から得られた位相擬似距離の測距誤差を高精度に算出し、センチメータ級測位に対する補強に用いることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係る測位補強装置は、  測位衛星を用いた測位であって、複数の電子基準点と各々の位置座標が定められた複数の評価点とを含む地域における測位を補強する測位補強装置において、  前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の電子基準点の各々において観測された測位信号の搬送波位相に基づいて、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との位相擬似距離の補正量を、前記複数の評価点の各々における評価点補正量として生成する補正生成部と、  前記測位衛星から発信された測位信号であって前記複数の評価点の各々において観測された測位信号から、前記測位衛星と前記複数の評価点の各々との幾何的距離を取得し、前記位相擬似距離と前記幾何的距離との差分を前記複数の評価点の各々におけるリファレンス補正量として算出するリファレンス算出部と、  前記評価点補正量と前記リファレンス補正量との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去し、前記アンビギュイティによるバイアス成分が除去された前記差分を、前記複数の評価点の各々における測距誤差として算出する測距誤差算出部とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】  本発明に係る測位補強装置によれば、補正生成部が、複数の電子基準点の各々において観測された測位信号の搬送波位相に基づいて、測位衛星と複数の評価点の各々との位相擬似距離の補正量を、複数の評価点の各々における評価点補正量として生成する。また、リファレンス算出部が、測位衛星と複数の評価点の各々との位相擬似距離と、測位衛星と複数の評価点の各々との幾何的距離との差分を複数の評価点の各々におけるリファレンス補正量として算出する。また、測距誤差算出部が、評価点補正量とリファレンス補正量との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去し、複数の評価点の各々における測距誤差として算出する。よって、搬送波位相から得られた位相擬似距離の測距誤差を高精度に算出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る測位補強装置１００を用いたセンチメータ級測位補強システム７００の全体構成図。
【図２】実施の形態１に係る測位補強装置１００を用いたセンチメータ級測位補強システム７００の地域８００における構成図。
【図３】実施の形態１に係る測位補強装置１００の構成図。
【図４】実施の形態１に係る測位補強装置１００の測位補強方法５１０および測位補強プログラム５２０の測位補強処理Ｓ１００のフロー図。
【図５】実施の形態１に係る異常判定処理Ｓ４０の判定方法の具体例を示す図。
【図６】実施の形態１に係るアラート生成処理Ｓ５０における判定条件の具体例を示す図。
【図７】実施の形態１に係るアラート生成処理Ｓ５０における判定条件を用いたアラート判定の具体例を示す図。
【図８】実施の形態１に係るアラート生成処理Ｓ５０のフロー図。
【図９】実施の形態１に係る測位補強情報１７１の構成図。
【図１０】実施の形態１の変形例に係る測位補強装置１００の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
【００１２】  実施の形態１．＊＊＊構成の説明＊＊＊  図１および図２を用いて、本実施の形態に係る測位補強装置１００を用いたセンチメータ級測位補強システム７００の全体構成について説明する。  測位衛星システムで提供されるセンチメータ級測位補強サービスは、測位衛星の補強信号を使用して、マルチＧＮＳＳにおいてセンチメータ級の測位精度を得るための測位補強情報を送信するサービスである。  センチメータ級測位補強システム７００は、複数の測位衛星３００と、電子基準点網２００と、測位補強装置１００とから構成される。測位衛星３００は、測位信号２１１を発信する。電子基準点網２００は、測位信号２１１を受信し、観測データ２２１を生成する。測位補強装置１００は、電子基準点網２００から観測データ２２１を受信し、測位補強情報１７１を生成し、出力する。  ここで、センチメータ級測位補強システム７００では、サービス対象となる領域を複数の地域８００、すなわち地域１から地域Ｎに分けている。電子基準点網２００は、各地域８００に設けられた複数の電子基準点２１からなる生成点群と、同じく各地域８００に設けられた複数のみなし受信機２２０からなる評価点群とから構成される。生成点群は、地域１から地域Ｎの各地域８００に設けられ、測位補正情報の生成に用いられる。評価点群は、同じく地域１から地域Ｎの各地域８００に設けられ、測位補正情報の測距誤差の評価に用いられる。  電子基準点は測位衛星の連続観測点であり、測位衛星から電波を受信するアンテナ、受信機、および通信用機器等が格納されている。
【００１３】  図１において、各地域における測位補正情報の生成に用いる生成点群の複数の電子基準点２１は、測位衛星３００から発信された測位信号２１１を受信し、観測データ２２１ａとして、コード擬似距離および位相擬似距離を生成し、測位補強装置１００に出力する。  また、各地域における測位補正情報の測距誤差の評価に用いる評価点群の複数のみなし受信機２２０は、測位衛星３００から発信された測位信号２１１を受信し、観測データ２２１ｂとしてコード擬似距離および位相擬似距離を生成し、測位補強装置１００に出力する。  ここで、コード擬似距離とは、電波伝搬時間の計測により得られる擬似距離のことをいう。また、位相擬似距離とは、搬送波位相の計測により得られる擬似距離のことをいう。  測位補強装置１００は、このセンチメータ級測位補強サービスを提供する装置である。  測位補強装置１００は、生成点群が出力する観測データ２２１ａと評価点群が出力する観測データ２２１ｂとを入力し、測位補強情報１７１を出力する。  また、測位補強装置１００と、測位補強装置１００が生成した測位補強情報１７１を放送する測位衛星とを含むシステムをセンチメータ級測位補強システムともいう。センチメータ級測位補強サービスでは、測位補正情報の提供に加え、その測位補正情報の品質指標を示すインテグリティ情報の提供も行う。
【００１４】  本実施の形態に係る測位補強装置１００は、測位衛星３００を用いた測位であって、複数の電子基準点２１と各々の位置座標が定められた複数の評価点２２とを含む地域８００における測位を補強する。図２に示すように、測位補強装置１００は、複数の測位衛星３００を用いた測位を補強する。測位を補強するとは、測位を補強するための測位補強情報を生成することである。
【００１５】  測位衛星３００は、ＧＰＳ衛星および準天頂衛星といったＧＮＳＳ衛星である。  地域８００には、複数の電子基準点２１による電子基準点網２００が配備されている。  評価点２２には、みなし受信機２２０が配置され、測位衛星３００からの測位信号を受信する。評価点２２に配置されるみなし受信機２２０は、複数の電子基準点のうちの一部の電子基準点でもよい。あるいは、新たに設置された機器であって、電子基準点と同様の機能と有する機器でもよい。
【００１６】  図３を用いて、本実施の形態に係る測位補強装置１００の構成について説明する。  本実施の形態において、測位補強装置１００は、コンピュータである。測位補強装置１００は、プロセッサ９１０、記憶装置９２０、出力インタフェース９４０および通信装置９５０といったハードウェアを備える。記憶装置９２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２とを含むものとする。
【００１７】  測位補強装置１００は、機能構成として、補正生成部１１０と、リファレンス算出部１２０と、測距誤差算出部１３０と、異常判定部１４０と、アラート生成部１５０と、インテグリティ情報生成部１６０と、測位補強生成部１７０と、記憶部１８０とを備える。記憶部１８０には、第１閾値１８１が記憶される。以下の説明では、補正生成部１１０と、リファレンス算出部１２０と、測距誤差算出部１３０と、異常判定部１４０と、アラート生成部１５０と、インテグリティ情報生成部１６０と、測位補強生成部１７０との機能を、測位補強装置１００の「部」の機能という。測位補強装置１００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
【００１８】  また、記憶部１８０は、メモリ９２１により実現される。本実施の形態では、記憶部１８０はメモリ９２１により実現されるが、メモリ９２１および補助記憶装置９２２、あるいは、補助記憶装置９２２のみで実現されてもよい。記憶部１８０の実現方法は任意である。
【００１９】  プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。  プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
【００２０】  補助記憶装置９２２は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、または、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）である。メモリ９２１は、具体的には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
【００２１】  出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった表示機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
【００２２】  測位補強装置１００は、通信装置９５０を介して、電子基準点２１における観測データ２２１ａ、および評価点２２における観測データ２２１ｂを受信する。観測データ２２１ｂは、評価点２２のみなし受信機２２０により、測位補強装置１００に送信される。通信装置９５０はレシーバとトランスミッタとを備える。具体的には、通信装置９５０は通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃａｒｄ）である。通信装置９５０はデータを通信する通信部として機能する。レシーバはデータを受信する受信部として機能し、トランスミッタはデータを送信する送信部として機能する。
【００２３】  補助記憶装置９２２には、「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。「部」の機能を実現するプログラムを測位補強プログラム５２０ともいう。このプログラムは、メモリにロードされ、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。また、補助記憶装置９２２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。ＯＳの少なくとも一部がメモリにロードされ、プロセッサ９１０はＯＳを実行しながら、「部」の機能を実現するプログラムを実行する。
【００２４】  測位補強装置１００は、１つのプロセッサ９１０のみを備えていてもよいし、複数のプロセッサ９１０を備えていてもよい。複数のプロセッサ９１０が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
【００２５】  「部」の処理の結果を示す情報、データ、信号値、および、変数値は、補助記憶装置９２２、メモリ９２１、または、プロセッサ９１０内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。  なお、図３において、各部と記憶部１８０とを結ぶ矢印は、各部が処理の結果を記憶部１８０に記憶すること、あるいは、各部が記憶部１８０から情報を読み出すことを表している。また、各部を結ぶ矢印は、制御の流れを表している。
【００２６】  「部」の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）といった可搬記録媒体に記憶されてもよい。  なお、測位補強プログラムプロダクトと称されるものは、「部」として説明している機能を実現するプログラムが記録された記憶媒体および記憶装置であり、見た目の形式に関わらず、コンピュータ読み取り可能なプログラムをロードしているものである。
【００２７】＊＊＊動作の説明＊＊＊  図４を用いて、本実施の形態に係る測位補強装置１００の測位補強方法５１０および測位補強プログラム５２０の測位補強処理Ｓ１００について説明する。測位補強処理Ｓ１００は、測位補正情報を生成する測位補強装置１００が、マルチＧＮＳＳに対して生成した測位補正情報と、電子基準点網の測位信号とを用いて、電子基準点網の評価点における測距誤差からインテグリティの異常を検出する。ここで、測距誤差は、搬送波位相により得られる位相擬似距離に対する補正量の誤差である。  測位補強プログラム５２０は、以下に示す各処理をコンピュータである測位補強装置１００に実行させる。図４に示すように、測位補強処理Ｓ１００は、補正生成処理Ｓ１０と、リファレンス算出処理Ｓ２０と、測距誤差算出処理Ｓ３０と、異常判定処理Ｓ４０と、アラート生成処理Ｓ５０と、インテグリティ情報生成処理Ｓ６０と、測位補強生成処理Ｓ７０とを有する。
【００２８】＜補正生成処理Ｓ１０＞  補正生成処理Ｓ１０において、補正生成部１１０は、測位衛星３００から発信された測位信号であって複数の電子基準点２１の各々において観測された測位信号２１１の搬送波位相に基づいて、測位衛星３００と複数の評価点２２の各々との位相擬似距離２２３の補正量を、複数の評価点２２の各々における評価点補正量１１１として生成する。  図２に示す測位衛星３００と評価点２２との位相擬似距離２２３には、衛星軌道誤差、衛星クロック誤差、信号バイアス誤差、電離層による電離層誤差、および対流圏による対流圏誤差が含まれる。衛星軌道誤差、衛星クロック誤差、および信号バイアス誤差は、衛星起因の誤差であり、全地域で共通なグローバルな誤差である。電離層誤差および対流圏誤差は、地域特有のローカルな誤差である。
【００２９】  ステップＳ１１０において、補正生成部１１０は、電子基準点２１の各々において観測された測位信号２１１の搬送波位相に基づいて、グリッド点Ｐ１の測位補正情報を生成する。グリッド点Ｐ１とは、図２に示すように、測位補強対象の地域８００において搬送波位相による測位補正情報を算出する複数の地点の各々である。  ステップＳ１２０において、補正生成部１１０は、グリッド点Ｐ１の測位補正情報に基づいて、評価点２２の合計補正量を評価点補正量１１１として算出する。  ステップＳ１１０からステップＳ１２０の処理により、補正生成部１１０は、複数の衛星３０の測位衛星３００ごと、かつ、複数の評価点２２の評価点ごとに評価点補正量１１１を生成する。  なお、補正生成部１１０は、グリッド点Ｐ１ごとの測位補正情報１１２を測位補強生成部１７０に出力する。
【００３０】＜リファレンス算出処理Ｓ２０＞  リファレンス算出処理Ｓ２０において、リファレンス算出部１２０は、測位衛星３００から発信された測位信号２１１であって複数の評価点２２の各々において観測された測位信号２１１から、測位衛星３００と複数の評価点２２の各々との幾何的距離２２５を取得する。そして、リファレンス算出部１２０は、位相擬似距離２２３と幾何的距離２２５との差分を複数の評価点２２の各々におけるリファレンス補正量１２１として算出する。  具体的には、ステップＳ１３０において、リファレンス算出部１２０は、まず、測位信号２１１の搬送波位相に基づいて求められた評価点２２の位相擬似距離２２３を補正生成部１１０から取得する。あるいは、リファレンス算出部１２０は、測位信号２１１の搬送波位相に基づいて、評価点２２の位相擬似距離２２３を算出してもよい。また、リファレンス算出部１２０は、測位信号２１１に含まれるエフェメリス情報から、測位衛星３００と評価点２２との幾何的距離２２５を取得する。リファレンス算出部１２０は、位相擬似距離２２３と幾何的距離２２５との差分をリファレンス補正量１２１として算出する。  ステップＳ１３０の処理により、リファレンス算出部１２０は、複数の測位衛星３００の測位衛星ごと、かつ、複数の評価点２２の評価点ごとにリファレンス補正量１２１を生成する。
【００３１】＜測距誤差算出処理Ｓ３０＞  測距誤差算出処理Ｓ３０において、測距誤差算出部１３０は、評価点補正量１１１とリファレンス補正量１２１との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去する。測距誤差算出部１３０は、アンビギュイティによるバイアス成分が除去された差分を、複数の評価点２２の各々における測距誤差１３１として算出する。測距誤差算出部１３０は、複数の測位衛星３００の測位衛星ごと、かつ、複数の評価点２２の評価点ごとに測距誤差１３１を算出する。  ステップＳ１４０において、測距誤差算出部１３０は、真の補正量であるリファレンス補正量１２１と、電子基準点網により導出された補正量である評価点補正量１１１との差分から、搬送波位相に含まれるアンビギュイティによるバイアス成分を除去する。具体的には、測距誤差算出部１３０は、カルマンフィルタによりアンビギュイティを決定し、リファレンス補正量１２１と評価点補正量１１１との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を除去する。
【００３２】  以下の数１および数２は、リファレンス補正量１２１と評価点補正量１１１との差分からアンビギュイティによるバイアス成分を決定するための観測方程式である。なお、数１は位相擬似距離、数２はコード擬似距離に基づく式である。【数１】
0006773380.tif 000002
【数２】
0006773380.tif 000003
∇δΦｒｓ（ｔ），∇δＰｒｓ（ｔ）：搬送波位相補正量の測距誤差、コード擬似距離補正量の測距誤差  ∇Φｒｓ（ｔ），∇Ｐｒｓ（ｔ）：位相擬似距離、コード擬似距離  ∇ＣＰＣｒｓ（ｔ），∇ＰＲＣｒｓ（ｔ）：搬送波位相補正量、擬似距離補正量  ∇ρ：幾何的距離  ∇ｌｏｓ：視線ベクトル  λｊ：波長  ∇Ｎｊ：搬送波位相アンビギュイティ  ＭＦ：対流圏のマッピング関数  ｒｅｓＴ：対流圏遅延の残差  ∇ｒｅｓＴ：電離層遅延の残差  ∇：衛星間一重差
【００３３】  上述した補正生成処理Ｓ１０、リファレンス算出処理Ｓ２０および測距誤差算出処理Ｓ３０についてまとめて説明する。  上述したように、センチメータ級測位補強サービスを提供する測位補強装置１００では、測位補強装置１００で生成する測位補正情報とは別に、リファレンスとなり得る補正情報、すなわちリファレンス補正量を算出する。そして、測位補強装置１００は、測位補正情報とリファレンス補正量とを比較することで測距誤差を求める。  センチメータ級測位補強サービスにおいて測距誤差は、位置が既知であるみなし受信機あるいは電子基準点で観測する測位信号と、測位衛星とみなし受信機との幾何的距離との関係から求められる。測位信号はＧＮＳＳ観測データともいう。測位信号から求まる位相擬似距離に含まれる誤差に対して、みなし受信機の位置が既知である情報を利用することにより、誤差の補正に用いるべき補正量が原理的に求まる。このように求められる補正量、すなわちリファレンス補正量は、ＲＴＫ法あるいはネットワーク型ＲＴＫに対応した測位補強サービスにおいて使用される擬似距離補正量、あるいは搬送波位相補正量と等価な物理量である。センチメータ級測位補強サービスで生成される測位補正情報とリファレンス補正量との差異を算出する際、測位補強装置１００は、受信機ノイズといった受信機誤差による影響を排除するため、衛星間一重差分を取る。衛星間一重差分には、アンビギュイティが含まれているため、アンビギュイティ決定手法を適用し、アンビギュイティを除去した衛星間一重差分を求める。測位補強装置１００は、この衛星間一重差分を各測位衛星について複数の評価点で求め、複数の評価点で求めた値のばらつきを測距誤差とする。
【００３４】＜異常判定処理Ｓ４０＞  異常判定処理Ｓ４０において、異常判定部１４０は、複数の評価点２２の各々における測距誤差１３１に基づいて、測位衛星３００が異常か否かを判定する。  ステップＳ１５０において、異常判定部１４０は、各地域において、複数の測位衛星３００の測位衛星ごと、かつ、複数の評価点２２の評価点ごとの測距誤差１３１から、異常と判定される可能性がある測位衛星３００を異常衛星の候補として判定する。異常判定部１４０は、各地域において、測位衛星３００ごとに測距誤差１３１の最大値を求め、その最大値を検定統計量とし、検定閾値とを比較し、検定閾値を超える場合はその測位衛星を異常衛星の候補とする。検定閾値は測位サービスあるいは測位システムとしての精度およびインテグリティの要求に基づき設定される。なお、異常検知の信頼性を高めるために、この処理では、異常とは断定せず、後述するアラート生成処理Ｓ５０において最終的に異常判定を実施する。
【００３５】  異常判定部１４０は、検定閾値として、第１閾値１８１を用いる。具体的には、異常判定部１４０は、各地域において、測位衛星３００ごとの検定統計量と第１閾値１８１を比較し、全地域において、検定統計量が第１閾値１８１より大きい場合に異常と判定する。
【００３６】  図５は、本実施の形態に係る異常判定処理Ｓ４０の判定方法の例を示す図である。  図５に示すように、異常判定処理Ｓ４０では、測位衛星について、各地域の補強対象衛星ではない、あるいは、測距誤差データがない場合は「０」が設定される。測位衛星が、各地域の補強対象衛星で、かつ、正常衛星、すなわち検定統計量が第１閾値１８１以下と判定された場合は「１」が設定される。また、測位衛星が、各地域の補強対象衛星で、かつ、異常衛星、すなわち検定統計量が第１閾値１８１より大きいと判定された場合は「２」が設定される。そして、１つの測位衛星について、各地域において設定された「０」，「１」，「２」の値に基づき、当該測位衛星が異常か否かについて判定される。具体的には、図５の補強対象衛星３あるいは４に示すように、「０」が設定された地域を除く全地域において「２」が設定された場合、当該測位衛星は異常衛星と判定される。また、図５の補強対象衛星７に示すように、全地域において「０」が設定された場合に、当該測位衛星を異常衛星と判定する。
【００３７】  次に、異常判定処理Ｓ４０について、より具体的に説明する。  上述したように、本実施の形態に係る測位補強装置１００は、測位精度の劣化を防ぐために、補強対象である補強対象衛星に対して、測距誤差を監視し、測距誤差が大きな測位衛星を異常衛星として検知する。異常衛星の検知は、測位衛星ごとに算出された測距誤差と第１閾値とを比較することにより行う。測位補強装置１００は、異常衛星が検知された場合は、異常衛星に対する測位補強情報の利用を避けるためにユーザへ通知する。  異常衛星の検知における第１閾値は、具体的には、±０．４６８ｍとする。以下に、第１閾値の設定根拠を示す。  測距誤差が正規分布すると仮定し、各ＧＮＳＳ衛星のインテグリティリスクを１×１０−４／ｈと仮定する。水平誤差はレイリー分布となり、垂直誤差はガウス分布となる。よって、インテグリティリスクを満たすように水平誤差および垂直誤差を保護すべき係数は、水平成分ＫＨ＝４．２９、垂直成分ＫＶ＝３．８９となる。センチメータ級測位補強サービスの要求精度として、水平：６ｃｍ、垂直：１２ｃｍと仮定し、これらの要求精度を達成し、かつインテグリティリスクを満足するように測距誤差の異常を監視するための第１閾値は、以下＜式１＞および＜式２＞の通りとなる。＜式１＞水平成分：ＨＤＯＰ×ＵＲＥＨ≦水平精度×ＫＨＵＲＥＨ＝（６×４．２９）／１．１＝２３．４［ｃｍ］＜式２＞垂直成分：ＶＤＯＰ×ＵＲＥＶ≦垂直精度×ＫＶＵＲＥＶ＝（１２×３．８９）／１．８≒２５．９［ｃｍ］  ここで、水平誤差および垂直誤差の両方を保護するために、小さい値である＜式１＞の２３．４ｃｍを採用し、異常通知に対するマージンを確保し、２３．４ｃｍの２倍である４６．８ｃｍを異常検知のための第１閾値として設定する。  上述した第１閾値の設定手法は一例であり、その他の設定手法により第１閾値を設定しても構わない。
【００３８】＜アラート生成処理Ｓ５０＞  アラート生成処理Ｓ５０において、アラート生成部１５０は、複数の測位衛星３００の各々が異常か否かの判定結果に基づいて、アラート１５１を生成する。
【００３９】  以下に、アラート生成処理Ｓ５０の前提事項について説明する。  アラート生成処理Ｓ５０では、測位衛星が異常衛星の候補と判定された場合に、この測位衛星の測位補正情報は無効値として取り扱う。また、補強対象衛星のうち３衛星以上または複数のＧＮＳＳが異常と判定された場合は、統計的にはこれらの異常発生確率が非常に小さいため、測位補正情報を生成する側のシステム異常として取り扱う。このように、アラート生成処理Ｓ５０では、測位衛星の異常と、地上システムの異常とを切り分ける。また、異常衛星と判定された測位衛星を除外したのちに、補強対象衛星数が５機以上確保できない場合も、補正情報生成を生成する側のシステム異常として取り扱う。
【００４０】  図６は、本実施の形態に係るアラート生成処理Ｓ５０における判定条件の具体例を示す図である。また、図７は、本実施の形態に係るアラート生成処理Ｓ５０における判定条件を用いたアラート判定の具体例を示す図である。  上述した前提事項を考慮すると、センチメータ級測位補強システムでのアラートの判定は、図６および図７に示すようになる。図７において、アラートを設定するケースは、（２），（３），（５），（６）のケースである。なお、（１），（４）のケースは、アラートは設定せず、ＳＳＲメッセージを利用し、異常衛星を無効化してユーザに個別に通知する。
【００４１】  図８を用いて、本実施の形態に係るアラート生成処理Ｓ５０について説明する。  ステップＳ１７０において、アラート生成処理Ｓ５０を実行する。  アラート生成処理Ｓ５０では、アラート生成部１５０は、複数の測位衛星３００の数が５以上であり、かつ、複数の測位衛星３００のうち異常と判定された測位衛星の数が３以上であり、かつ、異常と判定された測位衛星の種類が２種類以上である場合、複数の測位衛星３００を用いた測位が不可であることを表すアラート１５１を生成する。  また、アラート生成処理Ｓ５０では、アラート生成部１５０は、複数の測位衛星３００の数が５以上であり、かつ、複数の測位衛星３００のうち異常と判定された測位衛星の数が３より少なく、かつ、複数の測位衛星３００から異常と判定された測位衛星を除いた数が５以上である場合、異常と判定された衛星以外の衛星を用いた測位が可能であることを表すと共に異常と判定された測位衛星のリストを含むアラート１５１を生成する。
【００４２】  ステップＳ１７１において、アラート生成部１５０は、補強対象衛星である測位衛星数、すなわち複数の測位衛星３００の数が５以上であるか否かを判定する。補強対象衛星数が５以上の場合、処理はステップＳ１７２に進む。補強対象衛星数が５より少ない場合、処理はステップＳ１７４に進む。  ステップＳ１７２において、アラート生成部１５０は、異常衛星数、すなわち異常判定処理Ｓ４０により異常候補となった測位衛星数が３以上であるか否かを判定する。異常衛星数が３以上の場合、処理はステップＳ１７３に進む。異常衛星数が３より少ない場合、処理はステップＳ１７５に進む。  ステップＳ１７３において、アラート生成部１５０は、異常ＧＮＳＳの数が２以上であるか否かを判定する。異常ＧＮＳＳの数が２以上の場合、処理はステップＳ１７４に進む。異常ＧＮＳＳの数が２より少ない場合、処理はステップＳ１７５に進む。異常ＧＮＳＳの数は、異常衛星の種類の数である。
【００４３】  ステップＳ１７４において、アラート生成部１５０は、測位補強装置１００を用いたシステムによる測位が不可であることを表すアラート１５１を生成する。
【００４４】  ステップＳ１７５において、アラート生成部１５０は、複数の測位衛星３００から異常衛星を除外する。ここで、アラート生成部１５０は、異常衛星の測位補正情報に無効値を設定する。  ステップＳ１７６において、アラート生成部１５０は、異常衛星を除外した後の複数の測位衛星の数が５以上であるか否かを判定する。異常衛星を除外した後の複数の測位衛星の数が５以上の場合、処理はステップＳ１７７に進む。異常衛星を除外した後の複数の測位衛星の数が５より少ない場合、処理はステップＳ１７４に進む。  ステップＳ１７７において、アラート生成部１５０は、複数の測位衛星３００から異常衛星を除外した複数の測位衛星により、測位補強装置１００を用いたシステムによる測位が可能であることを示すとともに、異常衛星のリストを含むアラート１５１を生成する。
【００４５】  以上のアラート生成処理Ｓ５０により検知される障害は以下のように定義される。  １つ目の障害は、測距誤差が±０．４６８ｍを超える異常衛星が３衛星以上、かつ、その異常衛星が複数のＧＮＳＳに跨る場合である。２つ目の障害は、１つ目の障害に当てはまらない場合でも、異常衛星を除去した後の正常な補強対象衛星数が５衛星未満となっている場合である。
【００４６】＜インテグリティ情報生成処理Ｓ６０＞  インテグリティ情報生成処理Ｓ６０において、インテグリティ情報生成部１６０は、インテグリティ情報１６１を生成する。  インテグリティ情報生成部１６０は、測距誤差算出処理Ｓ３０により算出された測距誤差を使用して、インテグリティ情報１６１を生成する。  インテグリティ情報は、具体的には、２周波の測距誤差から、周波数依存項及び周波数非依存項に分けて、これらに基づき算出した、衛星起因の誤差要因（衛星クロック誤差、衛星軌道誤差、信号バイアス誤差）に対する補正量の品質指標、電離層遅延の補正量に対する品質指標、対流圏遅延の補正量に対する品質指標である。
【００４７】  図９は、本実施の形態に係る測位補強情報１７１の構成図である。図９に示すように、測位補強情報１７１は、測位補正情報１１２とインテグリティ情報１６１とから構成される。
【００４８】＜測位補強生成処理Ｓ７０＞  測位補強生成処理Ｓ７０において、測位補強生成部１７０は、補正生成部１１０により生成された測位補正情報１１２と、アラート生成部１５０により生成されたアラート１５１と、インテグリティ情報生成部１６０により生成されたインテグリティ情報１６１とを取得する。測位補強生成部１７０は、測位衛星ごとの、測位補正情報１１２とアラート１５１とインテグリティ情報１６１とに基づいて、補強信号で送信される測位補強情報１７１を生成する。  測位補強情報１７１は、測位衛星ごとの測位補正情報１１２とインテグリティ情報１６１とにより構成される。測位補強生成部１７０は、正常な測位衛星のみについて測位補強情報１７１を生成し、測位衛星を用いてユーザに配信する。アラート生成処理Ｓ５０によりシステム異常と判定された場合は、システム異常を示すアラートフラグを設定し、ユーザ側で測位補正情報１１２を利用しないように通知する。
【００４９】  ここで、本実施の形態に係る測位補強装置１００におけるインテグリティ方式の具体例について説明する。  センチメータ級測位補強システムにおけるインテグリティ機能は、アラートフラグを使用したアラートフラグ方式およびメッセージ方式によって実装され、測位補強情報１７１としてユーザに提供される。  以下に各方式の定義を示す。
【００５０】＜アラートフラグ方式＞  アラートフラグは、センチメータ級測位補強システムに係る衛星、地上および外部システムの包括的な健全性を示す１ビットの情報である。アラートフラグが１である時は、ユーザにおいて警報を発すべき状況を示し、サービスの利用を避けるべき状況である。ユーザの端末では、アラートフラグを使用して警報を発するといった機能を必要に応じて設けることができる。
【００５１】＜メッセージ方式＞  全ての地域に共通なグローバルな誤差と、電離層誤差および対流圏誤差といった地域特有のローカルな誤差との各誤差要因に対応する測位補正情報の品質指標をメッセージとして送信する。  衛星システム側で放送時刻にユーザに送信すべきメッセージがないと判断した場合に、自動的にヌルメッセージを送信する。ユーザの端末では、ヌルメッセージを受信した時に警報を発するといった機能を必要に応じて設けることができる。
【００５２】  以上で、本実施の形態に係る測位補強処理Ｓ１００についての説明を終わる。
【００５３】＊＊＊他の構成＊＊＊  測位補強装置１００は、入力インタフェースとして、マウス、キーボード、タッチパネルといった入力装置と接続されるポートを備えていてもよい。このとき、入力インタフェースは、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェースは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
【００５４】  また、本実施の形態では、測位補強装置１００の「部」の機能がソフトウェアで実現されるが、変形例として、測位補強装置１００の「部」の機能がハードウェアで実現されてもよい。  図１０を用いて、本実施の形態の変形例に係る測位補強装置１００の構成について説明する。  図１０に示すように、測位補強装置１００は、処理回路９０９、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といったハードウェアを備える。
【００５５】  処理回路９０９は、上述した「部」の機能および記憶部１８０を実現する専用の電子回路である。処理回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、または、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）である。
【００５６】  「部」の機能は、１つの処理回路９０９で実現されてもよいし、複数の処理回路９０９に分散して実現されてもよい。
【００５７】  別の変形例として、測位補強装置１００の機能がソフトウェアとハードウェアとの組合せで実現されてもよい。すなわち、測位補強装置１００の一部の機能が専用のハードウェアで実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。
【００５８】  プロセッサ９１０、記憶装置９２０、および、処理回路９０９を、総称して「プロセッシングサーキットリ」という。つまり、測位補強装置１００の構成が図３および図１０のいずれに示した構成であっても、「部」の機能および記憶部１８０は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
【００５９】  「部」を「工程」または「手順」または「処理」に読み替えてもよい。また、「部」の機能をファームウェアで実現してもよい。
【００６０】＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊  以上のように、本実施の形態に係る測位補強装置１００によれば、搬送波位相から得られた位相擬似距離の測距誤差を高精度に算出することができる。  また、本実施の形態に係る測位補強装置１００によれば、ユーザ側で異常な測位補正情報を利用することがなくなり、信頼性の高い測位が可能となり、搬送波位相による測位の実施率および信頼性が向上する。
【００６１】  上述した実施の形態では、「部」の各々が独立した機能ブロックとして測位補強装置を構成している。しかし、上述した実施の形態のような構成でなくてもよく、測位補強装置の構成は任意である。測位補強装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、任意である。これらの機能ブロックを、他のどのような組み合わせ、あるいは任意のブロック構成で、測位補強装置を構成しても構わない。  また、測位補強装置は、１つの装置でなく、複数の装置から構成されたシステムでもよい。
【００６２】  実施の形態１について説明したが、この実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。  なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物および用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】  １００  測位補強装置、１１０  補正生成部、１１１  評価点補正量、１１２  測位補正情報、１２０  リファレンス算出部、１２１  リファレンス補正量、１３０  測距誤差算出部、１３１  測距誤差、１４０  異常判定部、１５０  アラート生成部、１５１  アラート、１６０  インテグリティ情報生成部、１６１  インテグリティ情報、１７０  測位補強生成部、１７１  測位補強情報、１８０  記憶部、１８１  第１閾値、２１  電子基準点、２００  電子基準点網、２１１  測位信号、２２１，２２１ａ，２２１ｂ  観測データ、２２３  位相擬似距離、２２５  幾何的距離、２２  評価点、２２０  みなし受信機、３００  測位衛星、５１０  測位補強方法、５２０  測位補強プログラム、７００  センチメータ級測位補強システム、８００  地域、９０９  処理回路、９１０  プロセッサ、９２０  記憶装置、９２１  メモリ、９２２  補助記憶装置、９４０  出力インタフェース、９５０  通信装置、Ｓ１００  測位補強処理、Ｓ１０  補正生成処理、Ｓ２０  リファレンス算出処理、Ｓ３０  測距誤差算出処理、Ｓ４０  異常判定処理、Ｓ５０  アラート生成処理、Ｓ６０  インテグリティ情報生成処理、Ｓ７０  測位補強生成処理。
【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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