(57)【要約】【課題】基準局と移動体端末の距離が一定以上離れた場合でも高精度の補正情報を生成し、移動体端末において高精度の測位を可能とする測位システムを提供する。【解決手段】測位システムは、２周波ＧＰＳ受信機３を備え、ＧＰＳ観測データをデータセンター６に伝送する機能を有する基準局２と、２周波ＧＰＳ受信機３を備えＧＰＳ観測データからＧＰＳ観測データの補正信号を生成し、データセンターに伝送する機能を有する移動局９と、基準局２から送信されたＧＰＳ観測データと移動局９から送信された補正信号とからＧＰＳ測位補正情報を生成する補正信号計算手段１２を備え、ディファレンシャルＧＰＳ受信機１５を備える移動体端末１４に伝送するデータセンター６から構成される。【選択図】        図１
2004271317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が既知であり、少なくとも二つの異なる周波数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信する二周波ＧＰＳ受信機を備える基準局と、二周波ＧＰＳ受信機を備える移動局とからデータを受信するデータセンターにおいて、
上記基準局が二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＡを上記基準局から受信するとともに、上記移動局が二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＢを上記移動局から受信する受信部と、
上記受信部が受信した上記信号データＡと、上記信号データＢと、上記基準局の既知の位置を示す基準局位置情報を用いて、測位した位置情報を補正する測位補正情報を生成する補正信号計算部と、
生成した測位補正情報を送信する送信部と
を備えることを特徴とするデータセンター。
【請求項２】
上記補正信号計算部は、上記信号データＡを用いて電離層遅延量Ａを取得し、上記信号データＢを用いて、電離層遅延量Ｂと移動局が上記ＧＰＳ信号を受信した位置を特定する移動局位置情報とを取得し、上記電離層遅延量Ａと上記基準局位置情報とを基準として、上記電離層遅延量Ｂと上記移動局位置情報を用いて、上記測位補正情報を計算することを特徴とする請求項１記載のデータセンター。
【請求項３】
上記受信部は、上記信号データＡとして、上記基準局が受信した二周波のＧＰＳ信号を受信し、上記信号データＢとして、上記移動局が受信した二周波のＧＰＳ信号から生成した補正信号を受信することを特徴とする請求項１または２記載のデータセンター。
【請求項４】
上記測位補正情報は、所定の領域を対象とし、上記領域を複数のブロックに分割してブロック番号を付与し、複数のブロック番号それぞれに対応する測位補正値を生成し、
上記送信部は、上記複数のブロック番号と複数の測位補正値とを測位補正情報として送信することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のデータセンター。
【請求項５】
上記データセンターは、さらに、
カウンタと、
上記受信部が信号データＢを受信した回数を上記カウンタによって計測し、上記カウンタが計測した回数に基づいて、信号データＢの提供に対する料金を計算する課金部とを備えることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のデータセンター。
【請求項６】
上記測位補正情報は、端末識別子が付与される端末装置によって受信され、
上記データセンターは、さらに、
上記端末識別子に対応するカウンタと、
上記受信部が、上記測位補正情報を受信したことを通知する受信通知と上記端末識別子とを受信した回数を上記カウンタによって計測し、上記カウンタが計測した回数に基づいて、上記端末装置へ請求する料金を計算する課金部とを備えることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のデータセンター。
【請求項７】
上記受信部は、準天頂衛星を経由して上記移動局から上記信号データＢを受信することを特徴とする請求項１から６いずれかに記載のデータセンター。
【請求項８】
二つの異なる周波数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信する二周波ＧＰＳ受信機と、
上記二周波ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ信号を用いて、電離層遅延量と、上記ＧＰＳ信号を受信した地点の位置を特定する位置情報とを計算する計算部と、
上記計算部が計算した位置情報と電離層遅延量とを送信する送信部と
を備えることを特徴とする移動局。
【請求項９】
上記送信部は、準天頂衛星を経由して上記位置情報と上記電離層遅延量とを送信することを特徴とする請求項８記載の移動局。
【請求項１０】
位置情報が既知であり、二周波ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備える基準局と、
二周波ＧＰＳ受信機を備える移動局と、
上記基準局と上記移動局とからデータを受信するデータセンターとを備え、
上記基準局は、二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＡを上記データセンターへ送信し、
上記移動局は、二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＢを上記データセンターへ送信し、
上記データセンターは、
上記ＧＰＳ信号データＡと上記信号データＢとを受信する受信部と、
上記信号データＡと、上記信号データＢと、上記基地局の既知の位置を示す位置情報を基準局位置情報とを用いて、測位した位置情報を補正する測位補正情報を生成する補正信号計算部と、
生成した測位補正情報を送信する送信部と
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項１１】
上記測位システムは、準天頂衛星を利用し、
上記移動局は、上記準天頂衛星を経由して上記信号データＢを上記データセンターへ送信し、
上記データセンターの送信部は、上記準天頂衛星を経由して上記測位補正情報を送信することを特徴とする請求項１０記載の測位システム。
【請求項１２】
位置情報が既知であり、少なくとも二つの異なる周波数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信する二周波ＧＰＳ受信機を備える基準局からデータを受信するデータセンターにおいて、
上記基準局がＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号を受信する受信部と、
上記ＧＰＳ信号と、上記基準局の既知の位置を示す基準局位置情報とを用いて、測位した位置情報を補正する測位補正情報を生成し、生成した測位補正情報と上記基準局位置情報とを用いて、上記測位補正情報の精度を示す精度値を計算する補正信号計算部と、
上記測位補正情報と上記精度値とを送信する送信部と
を備えることを特徴とするデータセンター。
【請求項１３】
ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機と、
測位した位置情報を補正する測位補正情報を受信する受信部と、
上記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ信号を用いて位置情報を計算し、上記受信部が受信した測位補正情報を用いて上記位置情報を補正する測位補正部と
を備え、
上記測位補正情報は、位置情報Ａが既知である地点Ａで受信した二周波のＧＰＳ信号から計算した電離層遅延量Ａと、地点Ｂで受信した二周波のＧＰＳ信号から計算した電離層遅延量Ｂと、上記位置情報Ａと、測位した上記地点Ｂを示す位置情報Ｂとを用いて計算されることを特徴とする移動体端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特定のサービスエリア内においてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備える移動体端末について、データセンターにおいて測位補正情報を生成し、伝送することにより測位精度を向上させる高精度測位システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、利用者に対してＧＰＳ用測位補正情報を生成・送信し、ＧＰＳによる測位精度を向上させるシステムはすでに全国規模で運用されており、そのシステム構成に関して様々な提案がなされていることは周知のところである。
【０００３】
このようなシステムの一例として、誤差補正情報と衛星軌道情報をセンター局で生成し、移動体端末に伝送し、移動体端末において高精度に測位を行う従来技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８１４７６号（第１図）
【０００５】
然るに、従来技術においてＧＰＳに関する誤差補正情報の精度は、誤差補正用のＧＰＳ基準データを取得する基準局と移動体端末の距離が離れるにつれて劣化するため、ＧＰＳ基準データを取得する基準局をサービスを提供する地理的範囲内に多数配置する必要がある。
【０００６】
距離とともに補正情報の精度が劣化する要因は、電離層遅延の推定誤差が距離とともに増大するためである。最近、複数のＧＰＳ基準局によるデータを用いて広範囲で有効な補正情報を生成するネットワーク型ＧＰＳが提案されている。この場合も、ネットワークを構成するＧＰＳ基準局の基線長を一定距離以上離すと精度が劣化する。しかし、特許文献１記載の従来技術に代表されるように、ＧＰＳ基準局間の基線長が長い場合に対応できるように配慮されたシステムは、今までのところ実現化されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高精度測位システムは、ＧＰＳ補正情報を生成するための単数または複数の基準局とユーザ側の移動体端末の距離が一定以上離れると測位精度が劣化するため、少数の基準局により広範囲の補正情報を生成するシステムは実現化されていない。また、広い範囲でサービスを行うために多数の基準局を配置することには、設置および管理に多大な費用がかかるという問題がある。
【０００８】
この発明は、基準局と移動体端末の距離が一定以上離れた場合でも高精度の補正情報を生成し、移動体端末において高精度の測位を可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデータセンターは、位置が既知であり、少なくとも二つの異なる周波数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信する二周波ＧＰＳ受信機を備える基準局と、二周波ＧＰＳ受信機を備える移動局とからデータを受信するデータセンターにおいて、
上記基準局が二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＡを上記基準局から受信するとともに、上記移動局が二周波ＧＰＳ受信機によって受信したＧＰＳ信号に基づく信号データＢを上記移動局から受信する受信部と、
上記受信部が受信した上記信号データＡと、上記信号データＢと、上記基準局の既知の位置を示す基準局位置情報を用いて、測位した位置情報を補正する測位補正情報を生成する補正信号計算部と、
生成した測位補正情報を送信する送信部と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１による高精度測位システムの構成の一例を示している。一般に、図１に示すような高精度測位システム１（以下、単に「測位システム」という。）には、各種の設備が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１に示した測位システムは、ＧＰＳ衛星４と、データセンター６と、基準局２と、移動局９と、移動体端末１４とを備える。
【００１１】
測位システム１に設けられた基準局２は、ＧＰＳ受信用アンテナを装備する二周波ＧＰＳ受信機３によりＧＰＳ衛星４からの信号（ＧＰＳ信号）を受信する。受信された信号は、ＧＰＳ信号データとして、無線または有線による送信手段５によりデータセンター６に送信される。データセンター６においては、受信手段７により基準局２からのＧＰＳ信号データを受信する。
【００１２】
また、測位システム１のサービスエリア８の内部を移動する移動局９においてもＧＰＳ受信用アンテナを装備する二周波ＧＰＳ受信機３によりＧＰＳ衛星４からの信号（ＧＰＳ信号）を受信する。このＧＰＳ信号は、ＧＰＳ信号データとして、無線通信による無線送信手段１０により、データセンター６に送信される。移動局９はサービスエリア８の内部であれば、静止している必要はなく、移動していることも可能である。また、複数の移動局９を使用することができる。
なお、ここでは説明を簡単にするため、移動局９が１台のみの場合について説明する。
【００１３】
データセンター６は、受信手段７と、無線受信手段１１と、補正信号計算手段１２と、補正信号送信手段１３とを備える。
送信手段７は、基準局２からＧＰＳ信号データを受信する。無線受信手段１１は、移動局９からＧＰＳ信号データを受信する。補正信号計算手段１２は、受信したＧＰＳ信号データを入力する。補正信号計算手段１２おいては、ＧＰＳ補正信号（「ＧＰＳ補正信号」は、「ＧＰＳ測位補正信号」、あるいは、「補正信号」、「補正情報」ともいう）を生成し、無線通信による補正信号送信手段１３により、移動体端末１４に送信する。
【００１４】
移動体端末１４は、ＧＰＳ受信機（ディファレンシャルＧＰＳ受信機）１５と補正信号受信手段１６とを備える。
移動体端末１４においては、ＧＰＳ受信機１５により受信したＧＰＳ信号と受補正信号受信手段１６により受信した補正信号から高精度な測位情報を生成する。測位情報は、ＧＰＳ受信機１５が備える測位補正手段（測位補正部）により計算される。
【００１５】
この明細書では、「ＧＰＳ信号データ」は、ＧＰＳ衛星４から送信されるデータ（ＧＰＳ信号）に基づくデータを意味する。以下の説明では、「ＧＰＳ信号データ」は、二周波のＧＰＳ信号（ＧＰＳ観測データ）、電離層遅延量、測位した位置情報等のいずれか一つあるいは複数のデータである場合もある。また、「ＧＰＳ信号データ」は、「信号データ」ともいう。
【００１６】
ここで、まずＧＰＳ信号とＧＰＳ受信機について説明する。
ＧＰＳは、２４個を定数とするＧＰＳ衛星４と管制を行う地上局から構成される。
ＧＰＳ衛星４からは継続的にＬバンドを搬送波とする信号が放送されている。各ＧＰＳ衛星４からのＬバンド信号には、航法メッセージが各衛星固有の疑似乱数により符号多重変調されて放送されている。
ＧＰＳ信号は、Ｌ１およびＬ２と呼ばれる２種類の周波数を用いて放送されているが、軍事専用の周波数であるＬ２の使用は現在利用することができず、民間用として使用が許可されているのはＬ１信号のみである。
【００１７】
ただし、Ｌ１信号と同時に疑似乱数を用いた航法メッセージの再生を行うことなくＬ２信号を再生することができる高精度な二周波ＧＰＳ受信機３が開発され測量用等の用途で使用されている。こうした受信機では、Ｌ１とＬ２の２種類の周波数の信号を同時に利用することができる。
しかしながら、Ｌ２信号の受信には特殊な手法が必要となるために２周波受信可能な二周波ＧＰＳ受信機３は非常に高価でる。このため、通常の移動体端末１４においてはＬ１信号のみを受信できる１周波ＧＰＳ受信機が使用されている。
【００１８】
次に、ＧＰＳ測位計算の概要とＧＰＳ測位補正信号の計算方法について説明する。
ＧＰＳ受信機においては、ＧＰＳ信号に含まれる航法メッセージを受信する。航法メッセージにはＧＰＳ衛星４から電波が送信された時刻に関する情報が含まれており、この時間をＧＰＳ受信機がこの信号を受信した時刻と比較することにより、伝送時間を計算する。この伝送時間に光速を乗じることにより、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の疑似距離Ｒｈｉが観測データとして求められる。また、航法メッセージには、ＧＰＳ衛星の軌道に関する情報が含まれており、各時刻におけるＧＰＳ衛星の位置Ｇｉを計算することができる。ＧＰＳ受信機の３次元座標は、４個以上のＧＰＳ衛星から電波を受信して観測方程式を計算し、ＧＰＳ受信機の３次元座標とＧＰＳ受信機の時計誤差の合計４個の未知数について、これらの方程式を解くことにより求められる。
【００１９】
主なＧＰＳ疑似距離の誤差要因として電離層遅延による距離誤差Ｆｉ、対流圏遅延による距離誤差Ｔｉ、マルチパスおよび受信機ノイズによる誤差Ｎｉ、ＧＰＳ衛星の軌道推定誤差および時計誤差Ｋｉがある。これらの誤差要因を考慮して観測方程式は、数１のように表される。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
上記のＧＰＳ疑似距離に関する誤差要因のうち、対流圏遅延の影響Ｔｉは誤差モデルにより除去可能である。また、電離層遅延の影響Ｆｉについても航法メッセージの中に含まれている補正情報を用いて補正量を計算し、補正を行うことができる。ただし、航法メッセージ情報に基づく電離層遅延の補正量には１０ｍ以上の誤差が含まれることがあり、高精度で測位を行う際に使用することはできない。
【００２２】
電離層遅延Ｆｉは、距離が比較的近い２点間では同一とみなすことができる。また、ＧＰＳ衛星の軌道推定誤差および時計誤差Ｋｉに関しては距離が離れた異なる受信機においても誤差が同じとなる。この性質を用いて位置が既知の基準局２における観測データから数２に基づき計算を行うことにより、各ＧＰＳ衛星毎の補正量Ｄｒｉを計算することができる。
【００２３】
【数２】
2004271317.tif 000004
【００２４】
数２により計算した補正量Ｄｒｉを移動体端末１４に伝送し、数３のように観測した疑似距離を補正することにより、電離層遅延ＦｉおよびＧＰＳ衛星の軌道推定誤差および時計誤差Ｋｉの影響を除去することができる。この補正を行った疑似距離を用いて数１を３次元座標とＧＰＳ受信機の時計誤差を未知数として解くことにより、位置を求めることができる。なお、一般的なディファレンシャルＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ疑似距離補正量ＤｒｉによりＧＰＳ観測データを数３に基づき補正する機能を有している。
【００２５】
【数３】
2004271317.tif 000005
【００２６】
しかし、移動体端末１４の位置が基準局２から離れると、電離層による遅延誤差Ｆｉに差異が生じるため、相対距離により補正情報の精度は劣化する。そこで、電離層遅延の影響については、別途次のように補正を行う。まず、上記の電離層による遅延誤差Ｆｉは、送信周波数に依存する特性を有しており、二周波ＧＰＳ受信機３による観測データを用いて数４により推定することができる。この電離層遅延Ｆｉは、二周波ＧＰＳ受信機３を有する基準局２および移動局９においてそれぞれ数４により推定することができる。
【００２７】
【数４】
2004271317.tif 000006
【００２８】
次に、この測位システムの処理について説明する。
まず、基準局２における処理について説明する。
基準局２においては、二周波ＧＰＳ受信機３により、ＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ信号からＬ１およびＬ２に関する疑似距離情報（ＧＰＳ観測データ、擬似距離観測量）を計算し、ＧＰＳ信号データとしてデータセンター６に送信する。この際、対流圏遅延の誤差をモデルによる遅延をモデルにより補正することが可能である。
【００２９】
次に、移動局９における処理について説明する。
すなわち、移動局９により受信され、データセンター６に送信される情報について説明する。
移動局９においては、まず、二周波ＧＰＳ受信機３により観測を行う。移動局９は、受信したＧＰＳ信号を用いて、数４の式により電離層遅延量を計算する。
また、同時にＧＰＳ測位計算を行い、移動局９の位置情報と電離層遅延量とをＧＰＳ信号データとしてデータセンター６に送信する。
【００３０】
次に、データセンター６の処理について説明する。
まず、データセンター６が備える補正信号計算手段１２において、基準局２から送信されたＧＰＳ観測データ、および、移動局９から送信された電離層遅延量と位置情報に基づき行うＧＰＳ補正信号の計算方法について説明する。ここでは説明を簡単にするため、基準局２と移動局９の間に移動体端末１４があるものとするまた、基準局２及び移動局９からは、それぞれ観測ができたＧＰＳ衛星４の数のデータがデータセンター６へ送信される。
【００３１】
まず、従来の方式に基づき基準局２におけるＧＰＳ観測データを用いて数２により疑似距離の補正量Ｄｒｂを各ＧＰＳ衛星毎に計算し、移動体端末１４に伝送して使用した場合に発生する誤差を、図２を用いて説明する。
補正量Ｄｒｂに含まれる電離層遅延量をＦｉｂ、それ以外の補正量をＥｎとする。前記のようにＥｎにはＧＰＳ軌道誤差等が含まれ、基準局２と移動体端末１４の距離ｄｒによらず一定とみなすことができる。基準局２と移動体端末１４の距離ｄｒが大きい場合、電離層遅延誤差が変化することにより、正しい補正量は曲線Ｄｒのように変化する。移動体端末１４においてＤｒｂを補正量とした場合には、見積り誤差Ｅｒが発生し、測位精度が劣化する。
【００３２】
次に、本発明におけるＧＰＳ補正情報（補正情報、測位補正情報）の計算方法について図３を用いて説明する。
移動局９において計算された数４の式の結果により電離層遅延量をＦｉｍとする。
空間的に両者の間に位置する移動体端末１４における電離層遅延量Ｆｉｒは、電離層遅延量をＦｉｂと、電離層遅延量をＦｉｍと、電離層遅延がほぼ連続的に分布する特性とを用いて、一例として数５の式に基づき予測することができる。なお、ここでは線形補間を用いる例を示したが、他の補間手法に基づき計算を行うことも可能である。
【００３３】
【数５】
2004271317.tif 000007
【００３４】
電離層遅延以外の疑似距離補正量Ｅｎが距離によらず変化しないことから、数５の式により計算した電離層誤差Ｆｉｒを用いて数６の式のように移動体端末１４における疑似距離補正量Ｄｒｒを計算することができる。この際に発生する疑似距離補正量の誤差Ｅｒは、図２に示した基準局２の観測データのみに基づく場合と比べて小さくなり、測位精度を向上させることができる。
【００３５】
【数６】
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【００３６】
また、図４に示すように、基準局２からの距離を複数のブロックに分割し、複数のブロックそれぞれに補正信号を対応させることも可能である。複数のフロックへブロック番号を付与し、ブロックク番号に補正信号の値を対応させ、補正情報として移動体端末へ送信する。移動体端末１４は、位置情報からブロック番号を検索するテーブルを備え、上記テーブルを用いて、自己が利用する補正信号を取得する。上記テーブルは、緯度と経度とからブロック番号を検索できるようにする。
【００３７】
次に、移動体端末１４の処理について説明する。
補正信号計算手段１２により計算したＧＰＳ疑似距離補正量Ｄｒｒは、補正信号送信手段１３により移動体端末１４へ伝送される。移動体端末１４は、複数のＧＰＳ衛星４それぞれについて数６の式に基づき計算されたＧＰＳ疑似距離補正量Ｄｒｒ（各ＧＰＳ衛星４毎の値）を受信する。
移動体端末１４は、ディファレンシャルＧＰＳ受信機によるＧＰＳ観測データとＧＰＳ疑似距離補正量Ｄｒｒとを用いて数１の方程式の解を求めることにより、３次元位置を高精度に求める。
【００３８】
なお、移動体端末１４が２次元の位置情報のみが必要な場合には、観測すべきＧＰＳ衛星の最低数は３個以上となるが、前記と同様の手法を用いることが可能である。また、以上の説明では移動体端末１４が基準局２と移動局９を結ぶ直線上にある場合について説明したが、直線上にない場合でも同様に補正情報を計算することができる。また、ここでは基準局２及び移動局９がそれぞれ１つの場合について説明を行ったが、サービスエリア内に複数台の基準局２または移動局９が存在する場合においても、数５を平面に拡張することにより、より精度の良い電離層補正情報を生成することができる。
【００３９】
また、二周波ＧＰＳ受信機３を搭載する移動体端末１４は、ＧＰＳ測位情報を単独で得ることができる。したがって、移動体端末１４は、移動局９として動作することも可能である。例えば、移動局９の一例として、常時サービスエリア内を走行する運送用トラック等に二周波ＧＰＳ受信機３を搭載した場合には、使用者が二周波ＧＰＳ受信機３の費用の一部または全てを負担することが可能であるため、同数の基準局２を設置して運用する場合に比べてシステムを廉価に構築することができる。また、基準局２を設置するための土地等の費用の負担を削減することができる。
【００４０】
また、データセンター６と基準局２とが一体となって同じ場所に配置されていてもよい。
【００４１】
以上のように、この実施の形態では、二周波ＧＰＳ受信機３を備え、二周波ＧＰＳ信号から導いたＧＰＳ観測データ（擬似距離観測量）をデータセンター６に伝送する機能を有する基準局２と、二周波ＧＰＳ受信機３を備え、ＧＰＳ信号から導いたＧＰＳ観測データの補正信号（電離層遅延量）を生成し、測位した位置情報（移動局位置情報）とともにデータセンター６に伝送する機能を有する移動局９と、上記基準局２から送信された観測データと、上記移動局９から送信された補正信号とから測位補正情報を生成し、ＧＰＳ受信機１５を備える移動体端末１４に伝送する機能を有するデータセンター６から構成される高精度測位システムについて説明した。
【００４２】
このように、この実施の形態によれば、サービスエリア内に多数の基準局２を配置することなく、高精度なＧＰＳ補正情報を生成することが可能となり、運用にかかる費用も含めて高精度測位システムを廉価に構築することが可能となる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、この発明に係る実施の形態２について説明する。
実施の形態２による高精度測位システムは、ＧＰＳ受信機を備える移動体端末１４において、ＧＰＳ受信機として、１周波ディファレンシャルＧＰＳ受信機１５を備える（図１のＧＰＳ受信機１５が、１周波ディファレンシャルＧＰＳ受信機である場合）。この場合、２周波ディファレンシャルＧＰＳ受信機を使用する場合と比べて、システムを構築する費用を少なくすることができる。また、前記のように一般的な１周波ディファレンシャルＧＰＳ受信機１５は、ＧＰＳ疑似距離補正量ＤｒｒによりＧＰＳ観測データを数３に基づき補正する機能を有しているため、移動体端末１４において数３の式に基づく補正計算を行う必要がなく、システムを構築する費用を少なくすることができる。
【００４４】
実施の形態３．
次に、この発明に係る実施の形態３について説明する。
実施の形態３による高精度測位システムの補正信号計算手段１２は、実施の形態１の補正信号計算手段１２へ、移動体端末１４へ送信するＧＰＳ補正信号の各エリアにおける精度に関する情報を伝送する手段を付加したものである。移動体端末１４が備えるディファレンシャルＧＰＳ受信機１５においては、自己のエリアにおけるＧＰＳ補正信号の精度に関する情報を用いてＧＰＳ補正信号の精度を見積もることができる。
これにより、移動体端末１４においてＧＰＳ補正情報の精度が劣化している状況では安全性等の観点から使用できないアプリケーションの使用を禁止することができ、システムの信頼性が向上する。
例えば、補正信号計算手段１２は、移動局９の数、及び、移動局９の配置等のデータに基づいて、信頼度を算出することが可能である。
【００４５】
ＧＰＳ補正信号の精度が劣化する例を図５を用いて説明する。
図５は、基準局２と移動局９を結ぶ線の外側に移動体端末１４が存在するため、数５に基づく電離層遅延量の推定は外挿を伴い精度が劣化する例を示している。また、移動局９が何らかの要因によりサービスエリア内で一台も動作していない場合にも同様に精度が劣化する。補正信号計算手段１２において、サービスエリア８内を区分した領域番号または同等な緯度・経度の範囲に関する情報とその領域におけるＧＰＳ補正信号の精度を数値で表したデータを生成し、補正信号送信手段１３により移動体端末１４に伝送する。
【００４６】
移動体端末１４においては、自己の測位結果を用いて伝送された精度が劣化するエリアの情報の中に自己位置があるかどうかを判定する。通常のディファレンシャルＧＰＳ受信機は、こうした機能を有していないが、移動体端末１４に容易にこの機能を追加することができる。これにより、測位精度が劣化しているかどうかを判定することができ、システムの信頼性が向上する。
【００４７】
実施の形態４．
実施の形態４では、データセンター６が移動体端末１４へＧＰＳ補正情報とともに、ＧＰＳ補正情報の信頼度を併せて送信する実施の形態について説明する。以下で説明する信頼度（精度）の算出については実施の形態３へも適用可能である。
まず、図１に示した構成から移動局９を除いた測位システムを一例として説明する。
データセンター６の補正信号計算手段１２は、基準局２から受信したＧＰＳ信号データ（ＧＰＳ観測データ）に基づいて計算したＧＰＳ補正情報の信頼度（精度）を算出する。
算出手順としては、図６に示す方法が一例としてあげられる。
【００４８】
図６（Ａ）は、上記補正信号計算手段１２によって作成される信頼度の分布を表した図の一例である。
図６（Ａ）は、サービスエリア８を複数のエリアに分割し、基準局２からの距離に基づいて、精度を決定する方法である。符号１１１，１１２，１２１，１２２は、分割したエリアの領域番号である。図６（Ａ）では、サービスエリア８を４つに分割し、大（領域１１１）・中（領域１１２，１２１）・小（領域１２２）という三段階の信頼度を付けている。信頼度は数値で表してもよい。例えば、０〜１００の範囲の値で表してもよい。
データセンター６の補正信号計算手段１２は、基準局２の位置情報に基づいて、各領域番号に対応する信頼度を算出する。データセンター６は、各領域番号と信頼度を送信する。
【００４９】
移動体端末１４は、自己の位置情報（緯度及び経度）から領域番号を算出するテーブルを有する。移動体端末１４は、自己の領域番号に基づいて、信頼度（精度）を取得し、補正した位置情報の信頼度を得る。
移動体端末１４は、上記信頼度と自己の測位結果とを用いて伝送された精度が劣化するエリアの情報の中に自己位置があるかどうかを判定する。通常のＧＰＳ受信機は、こうした機能を有していないが、移動体端末１４に容易にこの機能を追加することができる。例えば、自己の位置を測位する計算手段（計算部）にこのような機能を追加してもよい。これにより、測位精度が劣化しているかどうかを判定することができ、システムの信頼性が向上する。
【００５０】
また、図１に示したように、移動局９が配置されている測位システムにおいては、信頼度は、基準局２の位置情報に加え、移動局９から受信する位置情報、移動局の数、及び、移動局の配置等に基づいて、各領域番号に対応する信頼度を算出することができる。
【００５１】
また、図６（Ｂ）は、補正信号計算手段１２が算出する信頼度の別の例を示した図である。補正信号計算手段１２は、所定の係数（Ｃ）に基準局からの距離（Ｒ）をかける（Ｃ×Ｒ）ことによって信頼度を得る。所定の係数は、太陽によって影響される値を用いることができる。
【００５２】
実施の形態５．
実施の形態１では、移動局９は、ＧＰＳ信号データとして、計算した電離層遅延量と測位した位置情報とをデータセンター６へ送信する例を説明したが、ＧＰＳ信号データ（Ｌ１／Ｌ２の擬似距離観測量）と、計算した位置情報とを送信する場合であってもよい。
また、ＧＰＳ信号データとして、Ｌ１／Ｌ２の擬似距離観測量に加え、移動局９の位置情報を計算するためのデータ（観測したときの信号の伝搬時間）を含め、データセンター６が位置情報を計算するようにしてもよい。
この場合、データセンター６の補正信号計算手段１２は、ＧＰＳ信号データから電離層遅延量を計算し、実施の形態１と同様に補正信号を計算する。
また、基準局は、データセンター６へＧＰＳ信号を送信する場合を説明したが、ＧＰＳ信号を用いて計算した観測データ（Ｒｈｉ）と電離層遅延量とを送信してもよい。
【００５３】
また、実施の形態１では明記していないが、データセンター６は、基準局２の位置情報（基準局位置情報）を記録する位置情報記録部を有する。位置情報記録部を備えていない場合は、基準局２から位置情報を受信して取得する。
さらに、データセンター６は、予め、電離層遅延量と位置情報とをデータセンター６へ送信する移動局９を登録する移動局登録部を備えていてもよい。
【００５４】
上記のように、基準局２及び移動局９とは、データセンター６へＧＰＳ信号データを送信し、データセンター６は、ＧＰＳ信号データを用いて、測位補正信号（補正信号、補正情報）を算出する。従って、以下のようにも説明できる。
基準局２は、位置が既知であり、二周波ＧＰＳ受信機３を備え、二周波ＧＰＳ受信機３によって受信したＧＰＳ信号に基づくＧＰＳ信号データ（信号データＡとする）をデータセンター６へ送信する。
移動局９は、位置は確定しておらず（未確定であり）、二周波ＧＰＳ受信機３を備え、二周波ＧＰＳ受信機３によって受信したＧＰＳ信号に基づくＧＰＳ信号データ（信号データＢとする）をデータセンター６へ送信する。
【００５５】
データセンター６は、基準局２から信号データＡを、移動局９から信号データＢを受信手段（受信部）７によって受信する。補正信号計算手段（補正信号計算部）１２は、上記信号データＡと、上記信号データＢと、基準局２の既知の位置を示す基準局位置情報を用いて、測位した位置情報を補正する測位補正情報を生成する。
上記補正信号計算手段１２は、信号データＡを用いて電離層遅延量Ａ（図３では、Ｆｉｂ）を取得する（抽出あるいは計算等によって取得する）。また、信号データＢを用いて、電離層遅延量Ｂ（図３では、Ｆｉｍ）と移動局９が上記ＧＰＳ信号を受信した位置を特定する移動局位置情報とを取得する（抽出あるいは計算等）。補正信号計算手段１２は、上記電離層遅延量Ａと上記基準局位置情報とを基準として、上記電離層遅延量Ｂと上記移動局位置情報を用いて、上記測位補正情報を生成する。
【００５６】
信号データＡは、受信した二周波のＧＰＳ信号（実施の形態１の場合）、あるいは、電離層遅延量等の補正情報（基準局２で計算された場合）である。
信号データＢは、電離層遅延量と移動局位置情報（実施の形態１の場合）、あるいは、二周波のＧＰＳ信号である。
このように、電離層遅延量等の補正情報をどの構成要素で計算するかによって、信号データＡ、信号データＢに含まれるデータが異なる。
【００５７】
実施の形態６．
この実施の形態では、ＧＰＳ信号データ、あるいは、補正信号を、準天頂衛星を経由して送受信するシステム構成について説明する。
図７は、ＧＰＳ衛星及び準天頂衛星を含む測位システムの例を示した図である。
準天頂衛星２０は、赤道面から約４５度の傾斜角になるように地上３５８００ｋｍ上空を地球の自転に合わせて１日に１周回している。また、準天頂衛星２０は、一例として、昇交点赤経（赤道面との交点）において１２０度ずつ離れるように３機が配置されている。準天頂衛星２０は、赤道上を交点とする「８の字」を描くように周回している。３機の準天頂衛星２０は、軌道面を異にするが８時間ずつ交代するように、切れ目なく日本上空に位置している。また、地域を日本で考えた場合、仰角が７０度以上の準天頂衛星２０が常に存在することになる。切れ目なく日本上空に位置しているため、仰角が７０度以上の準天頂衛星２０が常に存在し、受信者が地上で準天頂衛星２０から電波を受ける際、ビルの谷間でも電波を遮られることがない。このような利点を有する。
【００５８】
図７に示すように、移動局９は、データセンター６へデータを送信する代わりに、データを準天頂衛星２０へデータを送信する。また、移動体端末１４は、準天頂衛星２０からデータを受信する。これにより、移動局９及び移動体端末１４とデータセンター６の間に障害物が存在する場合であっても、データの送受信が確実に実施できる。
【００５９】
例えば、実施の形態１の構成で、基準局２によってカバーする領域に移動局９がＮ台配置されている場合を想定する。Ｎ台のうち、高層ビル等の存在によって、いくつかの移動局９がデータセンター６へデータを送信できない場合が有り得る。このような場合、準天頂衛星２０を用いることによって、データの送信きないという現象を回避することができる。
【００６０】
また、図７では、基準局２はデータセンター６へデータを送信する例を示しているが、基準局２から準天頂衛星２０を介してデータセンター６へデータを送信する場合であってもよい。データセンター６へデータを送信する場合に、準天頂衛星２０を利用することによって、データセンター６へデータを送信することができる範囲（領域）が拡大する。従って、データセンター６を配置する数を減少することが可能になる。例えば、日本国内に、一つのデータセンター６を設置することによって、測位システムを実現することが可能になる。
【００６１】
さらに、図７のシステム構成において、準天頂衛星２０をＧＰＳ衛星４の代わりに用い、準天頂衛星２０が二周波のＧＰＳ信号に相当する信号を送信する場合であってもよい。
準天頂衛星２０を用いることによって、信号が受信できなくなることを抑止することができる。
【００６２】
実施の形態７．
この実施の形態では、上記測位システムによって高精度の補正情報を利用する場合に、利用者へ課金するシステムについて説明する。
図８は、実施の形態の７データセンター６の構成の一例を示す図である。
通信部３０は、外部の装置とのデータを送受信する。利用する通信網は、有線、無線を問わない。通信部３０は、通信手段を有する。通信部３０に含まれる、受信手段７、無線受信手段１１、補正信号送信手段１３は、図１と同様であるため説明を省略する。
補正信号計算手段１２は、受信したＧＰＳ信号データに基づいて、補正信号を計算する。ここで、ＧＰＳ信号データは、ＧＰＳ信号に基づくデータ、ＧＰＳ信号を用いて取得したデータであればよい。ＧＰＳ信号データには、二周波ＧＰＳ受信機３が受信したＧＰＳ信号、位置情報、電離層遅延量等の補正信号の少なくともいずれかを含む。
位置情報記録部３１は、基準局２の位置を特定する、確定した位置情報を記録する。上記位置情報は、予め、位置情報記録部３１はへ登録されている。
【００６３】
移動局登録部３２は、データセンター６が管理するエリア内に存在する移動局９を予め登録する記憶領域である。移動局登録部３２は、移動局９を識別する移動局識別番号（以下、「移動局ＩＤ」と記す）と料金の支払い方法等を登録する。
移動体端末登録部３３は、データセンター６が提供する補正情報（補正信号、ＧＰＳ補正信号）を利用する移動体端末１４を登録する。移動体端末登録部３３は、移動体端末１４を識別する移動体端末識別番号（以下、「移動体端末ＩＤ」と記す）と料金の支払い方法等を登録する。
課金部３４は、カウンタを備え、移動局９、移動体端末１４の利用状況をカウントする。
例えば、課金部３４は、移動局９がデータ（電離層遅延量、位置情報）を送信する度にカウントアップする移動局用カウンタと、移動体端末１４が補正情報を利用した場合にカウントアップする移動体端末用カウンタとの二種類のカウンタを備える。
図９は、課金に関するデータの流れの一例を示した図である。図９では、課金に関する構成要素以外は省略している。
上記移動局用カウンタ３５と上記移動体端末用カウンタ３６とは、予め登録されている移動局９及び移動体端末１４それぞれの数のカウンタを用意する。複数のカウンタは、移動局ＩＤ、移動体端末ＩＤと対応づけられ、それぞれの移動局９、移動体端末１４を識別できるようにする。
【００６４】
例えば、データセンター６の課金部３４は、移動局９からデータの提供（送信）を受ける度に、移動局用カウンタ３５をカウントアップする。この際、移動局９は、ＧＰＳ信号データとともに移動局ＩＤを通知する。
移動体端末１４が補正情報を受信する度に、移動体端末１４は、移動体端末ＩＤを含む受信通知を送信する。課金部３４は、上記受信通知を受信し、移動体端末用カウンタ３６をカウントアップする。
このようにしてカウンタをカウントアップすることによって、データセンター６は、移動局９へ、データの提供に対する料金を支払い、移動体端末１４へ、補正情報の提供に対する料金の徴収を行なうことができる。
【００６５】
上記では、データセンター６が移動局用カウンタ３５と移動体端末用カウンタ３６とを有する例を説明したが、課金の方法は、これらに限られるわけではない。
図８では、課金部３４へ移動体端末用カウンタ３６を備える例を説明したが、移動体端末１４がカウンタを有する場合であってもよい。
図１０は、移動体端末１４にカウンタを備えた場合の課金に関するデータの流れを示した図である。
予め移動体端末１４が測位システムを利用する場合に、予め利用料金を支払う支払い方法をデータセンター６の移動体端末登録部３３へ登録する。例えば、クレジットカードによる支払い、銀行口座からの引き落とし等である。
移動体端末１４内に、使用状況をカウントアップするカウンタ３７と、所定の期間経過後、移動体端末ＩＤとカウンタ値をデータセンター６へ送信するような仕組み（使用料金回数手段３８）を備える。移動体端末１４は、データセンター６から補正信号を受信する度に、カウンタ３７をカウントアップする。
データセンター６は、使用回数通知手段３８によって通知された移動体端末ＩＤとカウンタ３７が示すカウンタ値によって、料金の支払いを請求する。所定の期間は、定期的であってもよいし、カウンタ値が所定の値を超えた場合であってもよい。
【００６６】
さらに、課金の仕組みとして、移動体端末１４は、予め、料金を支払うプリペイド方法によって、補正情報に対する料金を支払うことも可能である。例えば、プリペイドカードを購入する方式、あるいは、所定の料金を前払いしてデポジットする方式がある。
移動体端末１４は、補正情報をデータセンター６から入手する度に、予め支払った料金から使用料を支払う。
また、この方式は、移動局９からも補正情報を受信したことに対して料金を徴収する場合は、移動局９に適用することも可能である。
さらに、移動局９は、データを提供すること前提に、二周波ＧＰＳ受信機３を購入する際に、所定の料金を値引きしてもらい、データ提供に関する料金を支払ったことにすることも可能である。
【００６７】
また、この実施の形態においても、移動局９及び移動体端末１４がデータセンター６とデータを送受信する場合も、無線通信によってデータを送受信することに代えて、図７に示したように、準天頂衛星２０を利用することによって、確実に通信を実施することが可能となる。
【００６８】
実施の形態８．
上記実施の形態では、ＧＰＳを用いて説明したが、ＧＰＳに限られることはない。ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の航法システムに含まれる衛星を用いて実現することも可能である。
例えば、実施の形態１では、ＧＰＳ衛星４を一例として説明したが、ＧＰＳ衛星４に限られるわけではない。二周波の信号を送信する衛星であれば、他の衛星であってもかまわない。例えば、ＧＰＳ衛星４の代わりに、準天頂衛星であってもよいし、他の衛星（例えば、ＧＬＯＮＡＳＳ，ＧＡＬＩＬＥＯ等）であってもかまわない。また、四つのＧＰＳ衛星４の内の一つが他の衛星であってもかまわない。従って、この明細書において、ＧＰＳ衛星とは、擬似距離を観測できる信号（ＧＰＳ信号）を送信することができる衛星を含むことになり、二周波ＧＰＳ衛星は、異なる二つの周波であって、距離を観測できる信号を送信することができる衛星を含む。また、対応するＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ信号に相当する二周波の信号を受信すれば、同様の処理・動作を実施することができる。
【００６９】
実施の形態９．
上記実施の形態において、データセンター６の補正信号計算手段１２等は、プロセッサ（ＣＰＵ）によって制御されて実行する。従って、データセンター６の機能は、計算機上で実行されるプログラムによって実現することも可能である。また、ソフトウェア、ハードウェアのいずれか、あるいは、それらの組合せによって実現することも可能である。
【００７０】
二周波ＧＰＳ受信機３は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、観測データ等を計算する機能（計算手段）を有することを前提としている。また、上記計算手段は、観測データを計算する機能や、電離層遅延量等の補正情報を計算する機能を含むことを前提としている。どのような計算機能を有するかは、基準局２、移動局９それぞれが、ＧＰＳ信号データとしてどのようなデータを送信（出力）するかによって異なる。また、移動体端末１４に備えられるＧＰＳ受信機１５においても測位・補正等する計算機能（計算手段）を有する。上記計算手段は、ＧＰＳ受信機３が有するプロセッサによって制御される。
また、データセンター６、基準局２、移動局９、移動体端末１４において、計算機能（計算手段）に必要な記憶領域を有することはいうまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
この発明によれば、基準局２と移動体端末１４の距離が一定以上離れた場合でも高精度の補正情報を生成し、移動体端末１４において高精度の測位を可能となるため、基準局２の設置および運用にかかる費用を低減することができ、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による高精度測位システムを説明するための図である。
【図２】従来の方法に基づくＧＰＳ補正情報が基準局と移動体端末の距離が増大すると精度が劣化することを説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＧＰＳ補正情報により基準局と移動体端末の距離が大きい場合にも補正が可能であることを説明するための図である。
【図４】基準局からの距離を複数ブロックに分割して補正信号を対応させた図である。
【図５】この発明による高精度測位システムにおいてＧＰＳ補正情報の精度が劣化する状態を説明するための図である。
【図６】信頼度の算出方法の一例を表す図である。
【図７】ＧＰＳ衛星及び準天頂衛星を含む測位システムの例を示した図である。
【図８】実施の形態の７データセンター６の構成の一例を示す図である。
【図９】課金に関するデータの流れの一例を示した図である。
【図１０】移動体端末１４にカウンタを備えた場合の課金に関するデータの流れを示した図である。
【符号の説明】
１  測位システム（高精度測位システム）、２  基準局、３  二周波ＧＰＳ受信機、４  ＧＰＳ衛星、５  送信手段（送信部）、６  データセンター、７  受信手段（受信部）、８  サービスエリア、９  移動局、１０  無線送信手段、１１  無線受信手段、１２  補正信号計算手段、１３  補正信号送信手段、１４  移動体端末、１５  ＧＰＳ受信機、１６  補正信号受信手段、２０  準天頂衛星、３０  通信部、３１  位置情報記録部、３２  移動局登録部、３３  移動体端末登録部、３４  課金部、３５  移動局用カウンタ、３６  移動体端末用カウンタ、３７  カウンタ、３８  使用回数通知手段、１１１，１１２，１２１，１２２  領域。
【図１】
2004271317.tif 000009
【図２】
2004271317.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004271317.tif 000014
【図７】
2004271317.tif 000015
【図８】
2004271317.tif 000016
【図９】
2004271317.tif 000017
【図１０】
2004271317.tif 000018