(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチパスなどによる測位誤差を少なくした高精度測位を可能とする衛星測位装置を提供する。【解決手段】衛星測位装置を複数の衛星測位受信機で構成し、それらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が測位対象点の位置となる様に測位衛星受信アンテナを配置して、それら受信機の同時刻における測位結果を算術平均処理をする。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星から受信した信号に基づいて現在位置の測位を行う衛星測位装置であって、複数の衛星測位受信機で構成し、それらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が測位対象点の位置となる様に測位衛星受信アンテナを配置したことを特徴とする衛星測位装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、衛星から受信した信号に基づいて現在位置の測位を行う衛星測位装置に関し、詳しくは同時刻の測位結果を算術平均処理してマルチパスなどによる測位誤差を少なくした高精度測位を可能とする衛星測位装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】  従来から衛星を利用した測位法として、１個の衛星測位受信機から得られた測位情報を利用する単独測位法が知られている。衛星測位装置の一つであるＧＰＳ測位装置の場合には単独測位方式では約１０ｍの精度で絶対位置を求めることが出来る。もしＳＢＡＳの測位誤差補正データを使うと約２ｍの精度で絶対位置を求めることが出来る。この精度改善は、誤差要因である衛星位置誤差、衛星クロック誤差、電離層伝搬誤差などの誤差修正情報をＳＢＡＳ衛星（日本ではＭＴＳＡＴ）から受信して測位誤差を除くことで実現されている。更なる精度改善は、測位点の近傍の既知点に置かれたＧＰＳ受信機で作った測位誤差補正データを使うと約１ｍの精度で絶対位置を求めることが出来る。この精度改善は、上記の誤差の補正に加えて、対流圏伝播誤差も補正出来ることによる。更に絶対位置精度を改善する為にはマルチパスと呼ばれる衛星からの直接波以外の反射波や回折波による誤差を除く必要が有る。【０００３】  マルチパス誤差は固定点で観測すると時間の経過とともに緩やかに変化する誤差であるが、空間的にはランダムな誤差としての性質を有する。その為、空間的に分散した場所で受信すれば、それらの受信信号で求められた位置のマルチパスによって生じる測位誤差はランダムである。この様なランダム誤差は平均処理で少なくできることが公知である。マルチパスの電波は、衛星からの直接波よりも長い経路を通るので電波到達時間の遅れが生じるために測位誤差を生じる。マルチパスの除去は、アンテナや受信回路、ファームウェアの工夫で行われており、このマルチパス除去技術は測量用のＧＰＳ受信機など高価なＧＰＳ受信機では利用されている。この様なマルチパスによる測位誤差は搬送波位相を用いて測位する衛星測位装置においても生じる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】  位置精度を改善する為にはマルチパスと呼ばれる衛星からの直接波以外の反射波や回折波による誤差を除く必要が有り、空間的に分散した場所で受信してそれらの測位結果を平均すれば誤差は少なく出来るが、衛星測位装置で求められる位置は測位衛星受信アンテナの位置であるため、測位衛星受信アンテナを空間的に分散して配置すると個々の測位衛星受信アンテナの位置は測位対象点の位置とは異なった結果となる。【０００５】  本考案は、上記事情に鑑みたものであり、その目的とするところは、衛星測位装置を、複数の衛星測位受信機で構成し、それらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が測位対象点の位置となる様に配置することで測位対象点の位置が求められる衛星測位装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  衛星測位装置で求められる位置は測位衛星受信アンテナの位置であるため、測位衛星受信アンテナを空間的に分散して配置すると個々の測位衛星受信アンテナ位置は測位対象点の位置からずれるが、測位衛星受信アンテナ位置と測位対象点の位置の相対位置関係を事前に測定しておけば、測位対象点の位置は求められた測位衛星受信アンテナ位置に相対位置オフセット量を加えれば求められる。【０００７】  さらには、対となる測位衛星受信アンテナ同士を測位対象点の位置を中心に点対称となる様に配置すれば、測位対象点の位置はそれらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値で得られる。また、この様に配置した測位衛星受信アンテナ対を移動体に取り付けた場合、移動体の移動、向きにかかわらずそれらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が対称中心の位置となることから、移動体の高精度位置計測にも最適である。この様な測位衛星受信アンテナ対を、空間に対称中心に対して複数組配置することで、マルチパス誤差の算術平均処理による除去効果を高めた測位結果が得られる。【０００８】  なお、平面の位置を測位する場合には測位衛星受信アンテナを垂直に配置すれば、いずれの測位衛星受信アンテナも同じ水平位置となり、それらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が測位対象点の位置となるので対称性を考慮する必要は無い。また、対となる測位衛星受信アンテナの測位を共通な衛星だけを使って行なうことにすれば、衛星の違いによる測位誤差も除去することが出来る。
【考案の効果】
【０００９】  この様に衛星測位装置を複数の衛星測位受信機で構成し、それらの測位衛星受信アンテナ位置の平均値が測位対象点の位置となる様に配置して、それら受信機の同時刻における測位結果を算術平均処理すればマルチパスなどによる測位誤差を少なくした高精度測位が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  本考案の一実施形態に係る衛星測位装置の全体構成を表した構成図である。
【図２】  本考案の一実施形態に係る衛星測位装置の測位衛星受信アンテナの設置例を模式的に示す説明図である。
【図３】  本考案の一実施形態に係る衛星測位装置の処理手順を示すフローチャートである。
【考案を実施するための形態】
【００１１】  本実施形態に係る衛星測位装置１は例えば図１に示すように測位衛星２と、測位衛星受信アンテナ３１，４１，５１，６１と、衛星測位受信機３２，４２，５２，６２と、平均処理装置７と、操作表示装置８とから構成されている。このうちの測位衛星２は地球上空の衛星軌道上にあり、測位衛星受信アンテナ３１，４１，５１，６１は図２に示すように乗用車のルーフの中央を対称点として測位衛星受信アンテナ３１と測位衛星受信アンテナ４１とが点対称になるよう配置されており、測位衛星受信アンテナ５１と測位衛星受信アンテナ６１とが点対称になるよう配置されている。この様に測位衛星受信アンテナを設置すれば乗用車のルーフの中央が測位対象点の位置となる。
【００１２】  衛星測位受信機３２，４２，５２，６２はそれぞれ、測位衛星受信アンテナ３１，４１，５１，６１で受信した測位衛星２からの受信信号を使ってそれぞれの測位衛星受信アンテナ位置を計算し、それらの測位衛星受信アンテナ位置が平均処理装置７に送られて算術平均処理されて乗用車のルーフの中央の位置が求められ、その乗用車のルーフの中央の位置の測位結果が操作表示装置８に表示される。
【００１３】  図３は本実施形態に係る衛星測位装置１の処理手順を示すフローチャートである。以下、図３を用いて本実施形態に係る衛星測位装置１の処理の流れと原理を説明する。
【００１４】  測位衛星２としてＧＰＳを例にとると、ＧＰＳ衛星は地上２万Ｋｍの円軌道上に３０機あまりが打ち上げられており、地上の何処からでもそのうちの４機以上からの測位用電波信号が受信出来るように運用されている。測位衛星受信アンテナ３１，４１，５１，６１では、４機以上の測位衛星２から送信されている電波を受信する。この電波には測位衛星の現在位置を計算する為のデータが変調されており、そのデータの信号先頭は決められた時刻に同期している。衛星測位受信機３２，４２，５２，６２では受信電波から測位衛星の現在位置を計算する為のデータを復調して衛星位置を求め、データの信号先頭を受信した受信機時刻との差に電波伝搬速度を掛けて測位衛星までの距離を求める。この様にして得られた４機以上の衛星の位置と衛星までの距離から測位衛星受信アンテナの位置を計算する（ステップＳ３）。測位衛星受信アンテナの位置を計算するのに４機以上の衛星の位置と衛星までの距離が必要な理由は位置の未知数が３次元分と受信機時刻の狂いの合計４次元分の未知数を解く必要があることによる。
【００１５】  ここで、計算によって求まった測位衛星受信アンテナｎの位置Ｒｎの値にはマルチパスなどによる誤差Ｅｎが含まれている。従って、測位対象点の位置Ｐは、測位衛星受信アンテナ設置点からの位置差をＤｎとすると、
【数１】
0003178938.tif 000003
で表される。測位衛星受信アンテナ３１，４１，５１，６１のそれぞれの測位結果Ｒ３１、Ｒ４１、Ｒ５１、Ｒ６１の平均値Ａは、
【数２】
0003178938.tif 000004
で得られる。Ｒｎの代わりにＰを使って表現すると、
【数３】
0003178938.tif 000005
となる。ここで測位衛星受信アンテナ３１と測位衛星受信アンテナ４１とは測位対象点の位置Ｐに対して点対称になるよう配置されており、測位衛星受信アンテナ５１と測位衛星受信アンテナ６１とは測位対象点の位置Ｐに対して点対称になるよう配置されているため、
【数４】
0003178938.tif 000006
【数５】
0003178938.tif 000007
であるので、数３は
【数６】
0003178938.tif 000008
となり、整理すると
【数７】
0003178938.tif 000009
すなわち、測位対象点の位置Ｐは
【数８】
0003178938.tif 000010
で表される。
【００１６】  ここで、誤差Ｅｎの主因であるマルチパス誤差は固定点で観測すると時間の経過とともに緩やかに変化する誤差であるが、空間的にはランダムな誤差としての性質を有する。この様なランダムな誤差Ｅｎの平均値（Ｅ３１＋Ｅ４１＋Ｅ５１＋Ｅ６１）／４のばらつきはＥ３１、Ｅ４１、Ｅ５１、Ｅ６１それぞれのばらつきよりも小さな値となり、その程度は、４つの値Ｅ３１、Ｅ４１、Ｅ５１、Ｅ６１に相関が無ければ理論的には１／√４すなわち、半分となる事が知られている。この様にして、測位対象点の位置Ｐを複数の測位衛星受信アンテナの位置Ｒｎの平均値Ａを使うことでマルチパスなどによる測位誤差を少なくすることができ、高精度な測位結果が求められ（ステップＳ４）、それを表示する（ステップＳ５）ことや、外部に出力することが可能となる。
【符号の説明】
【００１７】  １  衛星測位装置
２  測位衛星
３１  測位衛星受信アンテナ
３２  衛星測位受信機
４１  測位衛星受信アンテナ
４２  衛星測位受信機
５１  測位衛星受信アンテナ
５２  衛星測位受信機
６１  測位衛星受信アンテナ
６２  衛星測位受信機
７  平均処理装置
８  操作表示装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平１０−２４６７６４号広報
【特許文献２】特開２０１０−３２３０６号広報
【特許文献３】特開２００９−１０３５４８号広報
【図１】
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【図２】
0003178938.tif 000012
【図３】
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