(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、前記航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたＷＡＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＷＡＤＧＰＳ補正情報を第２の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信するＷＡＤＧＰＳシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、
前記ユーザ局は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出し、
前記ユーザ局は、前記自局の概略位置における補正値から、前記ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、前記第１の補正処理及び前記第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うこと
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項２】
前記第１の通信回線は、前記第２の通信回線と同一であること
を特徴とする請求項１に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項３】
前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つこと
を特徴とする請求項１〜請求項２の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項４】
既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、前記航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたＷＡＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＷＡＤＧＰＳ補正情報を第２の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信するＷＡＤＧＰＳシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ＤＧＰＳ補正情報とＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、
前記ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行う機能と、
前記ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出する機能と、
前記自局の概略位置における補正値から、前記ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う機能と、
前記第１の補正処理及び前記第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなること
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項５】
前記第１の通信回線は、前記第２の通信回線と同一であること
を特徴とする請求項４に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項６】
前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つこと
を特徴とする請求項４〜請求項５の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項７】
既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第２の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、
前記ユーザ局は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、電離層遅延の補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出し、
前記ユーザ局は、前記自局の概略位置における補正値から、前記ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、前記第１の補正処理及び前記第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うこと
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項８】
前記電離層遅延を補正するシステムは、ＷＡＤＧＰＳシステムであること
を特徴とする請求項７に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項９】
前記第１の通信回線は、前記第２の通信回線と同一であること
を特徴とする請求項７〜請求項８の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項１０】
前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つこと
を特徴とする請求項７〜請求項９の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。
【請求項１１】
既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第２の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ＤＧＰＳ補正情報と電離層遅延の補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、
前記ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行う機能と、
前記電離層遅延の補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出する機能と、
前記自局の概略位置における補正値から、前記ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う機能と、
前記第１の補正処理及び前記第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなること
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項１２】
前記電離層遅延を補正するシステムは、ＷＡＤＧＰＳシステムであること
を特徴とする請求項１１に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項１３】
前記第１の通信回線は、前記第２の通信回線と同一であること
を特徴とする請求項１１〜請求項１２の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【請求項１４】
前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つこと
を特徴とする請求項１１〜請求項１３の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星航法システムにおける測位誤差の補正方法及びその装置に関し、特に、ディファレンシャル補正方式（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＧＰＳ：以下、ＤＧＰＳと記す。）における測位誤差の補正方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人工衛星や天体から発せられる電磁波（以下、信号と記す。）が、地上に到達するまでの間に、電離層及び対流圏を通過するが、それぞれの領域を信号が通過する際に遅延が生じる。これらの遅延は、それぞれ電離層遅延及び対流圏遅延と呼ばれている。従って、この信号を測位信号として用いる場合、これらの電離層遅延及び対流圏遅延はいずれも測位誤差源となっている。
【０００３】
衛星航法システムを構成する航法衛星は測位信号を送信しており、ユーザが有する受信機であるユーザ局は、これを用いて航法衛星と自己の間の距離を測定する。また、測位信号には航法メッセージが重畳されており、これを復号することにより、航法衛星の軌道情報及び測位信号に含まれるクロック誤差を知ることができる。ただし、これらには誤差が含まれており、ユーザ受信機が位置を求める際には測位誤差源となる。
【０００４】
これらの測位誤差を低減する方式としては、ユーザ局に対して、測位誤差に対応する補正情報を提供し、ユーザ局側で補正処理を行うことで測位誤差を低減するＤＧＰＳがある。ＤＧＰＳ方式を用いたＤＧＰＳシステムの実例としては、海上保安庁が運用している中波ビーコンＤＧＰＳがある。このＤＧＰＳシステムは、主に航行船舶を対象とした既存の中波ビーコンにＤＧＰＳ補正データを重畳して放送している。なお、この放送データは、ＲＴＣＭ  ＳＣ１０４フォーマットであり、ＩＴＵ−Ｒ  Ｍ．８２３−１として規格化されている。
【０００５】
ＤＧＰＳ方式では、上述の衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった誤差要因を特に区別せず、一括して補正するための補正情報をユーザ局に提供する特徴がある。以下、ＤＧＰＳ方式を用いたＤＧＰＳシステムについて図２により説明する。
【０００６】
図２に示すように、航法衛星１０２（１０２ａ、１０２ｂ・・・）からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、ＤＧＰＳ補正局１０６は、位置が既知である既知点に設置される。なお、１０５は、ユーザが有する受信機であるユーザ局である。
【０００７】
航法衛星１０２（１０２ａ、１０２ｂ・・・）は、ＧＰＳ衛星であり、それぞれ測位信号を送信するとともに、この測位信号には航法衛星自身の詳細な軌道情報が重畳されている。測位信号は、電離層１０８を通過する際に遅延を生じ、これが電離層遅延と呼ばれる誤差要因となる。
【０００８】
ＤＧＰＳ補正局１０６は、受信した航法衛星からの測位信号の測定データと、既知である自身の位置情報から、補正情報を作成する機能と、作成した補正情報を通信回線１０７を介してユーザ局１０５へ送信する機能を有している。衛星航法システムの誤差要因には、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延があるが、ＤＧＰＳ補正局１０６においては、これらは特に区別されず、一括して補正するための補正情報が作成される。
【０００９】
通信回線１０７は任意の構成が可能であるが、通常は無線によるものであり、静止衛星を使用することもできる。中波ビーコンＤＧＰＳにおいては、通信回線１０７として中波の無線信号が使用されている。
【００１０】
ユーザ局１０５は、航法衛星から送信されている測位信号のうち、ＤＧＰＳ補正局が受信しているものと同一の周波数の測位信号を受信可能なＧＰＳ受信機を有しており、ＤＧＰＳ補正局１０６からの補正情報を適用して補正することにより、測位精度を向上させることができる機能を有している。上記したように、衛星航法システムの誤差要因には、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延があるが、ユーザ局１０５においては、これらを特に区別せず、一括して補正する。
【００１１】
しかしながら、現実の電離層は場所によって密度や厚さが異なっており、ユーザ局の位置によっては、ＤＧＰＳ補正局における電離層遅延１０９ａと異なる電離層遅延１０９ｂとなる。これがＤＧＰＳにおける誤差要因であり、この誤差要因は、ユーザ局がＤＧＰＳ補正局から離れるにつれて顕著な影響がみられるようになる。
【００１２】
一方、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった測位の際の誤差要因それぞれについて、個別に補正することによって、広い地理的範囲にわたり有効な補正を行おうとする広域ディファレンシャル補正（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＧＰＳ：以下、ＷＡＤＧＰＳと記す。）方式がある。ＷＡＤＧＰＳ方式において、誤差要因を個別に補正する理由としては、衛星のクロックについてはユーザ局の存在する場所に関係なく同じ影響を受けるが、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延についてはユーザ局の存在する位置によって影響が異なるためである。従って、これらの測位誤差源を分離して、それぞれ個別に補正して、なおかつ衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延についてはユーザ局の存在する位置によって適切な補正量とすることにより、広い地理的範囲において有効な広域ディファレンシャル補正が可能となる。ＷＡＤＧＰＳ方式を用いたＷＡＤＧＰＳシステムの実例としては、世界的に実用化が進められている静止衛星型衛星航法補強システム（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｂａｓｅｄ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＳＢＡＳと記す。）がある。
【００１３】
従来、このような広域ディファレンシャル補正を行うＷＡＤＧＰＳシステムとしては、特許文献１及び特許文献２に記載のように、図３及び図４に示す衛星航法システムがある。以下、これについて説明する。
【００１４】
この図３及び図４において、１５１（１５１ａ、１５１ｂ・・・）はモニタ局で、航法衛星１５２（１５２ａ、１５２ｂ・・・）からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である既知点にそれぞれ複数箇所設置される。モニタ局１５１（１５１ａ、１５１ｂ・・・）は、ネットワーク１５３を有し、このネットワーク１５３を介してマスタ局１５４と接続されている。１５５は、ユーザが有する受信機であるユーザ局である。
【００１５】
航法衛星１５２（１５２ａ、１５２ｂ・・・）は、ＧＰＳ衛星であり、それぞれ航法衛星自身の詳細な軌道情報を、２つの周波数（Ｌ１：１．６ＧＨｚ帯／Ｌ２：１．２ＧＨｚ帯）で送信している。電離層遅延は、信号の周波数により異なるという特徴を有するので、モニタ局において受信した２つの周波数の測定データを用いれば、電離層遅延を計算により求めることができる。
【００１６】
モニタ局１５１（１５１ａ、１５１ｂ・・・）は、航法衛星から送信されている測位信号を２つの周波数（Ｌ１、Ｌ２）とも受信可能な２周波型ＧＰＳ受信機を有しており、受信した測定データは、ネットワーク１５３を介してマスタ局１５４に送信される。
【００１７】
マスタ局１５４は、モニタ局で受信した航法衛星からの測位信号の測定データから電離層遅延量を求める機能と、この電離層遅延量を用いて、経緯度で５度毎に設定されたＩＧＰ（Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｉｎｔ：電離層グリッド点、以下、ＩＧＰと記す）における電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する機能と、航法衛星の軌道の補正情報を作成する機能と、航法衛星から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する機能と、作成したこれらの補正情報（グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報）をユーザ局１５５へ送信する機能を有している。
【００１８】
ユーザ局１５５は、通常、航法衛星から送信されている測位信号を１つの周波数（Ｌ１）のみ受信可能な１周波型ＧＰＳ受信機を有しており、マスタ局１５４からの補正情報を用いて補正することにより、測位精度を向上させることができる機能を有している。
【００１９】
図３及び図４において、モニタ局１５１（１５１ａ、１５１ｂ・・・）は、航法衛星１５２（１５２ａ、１５２ｂ・・・）から送信されている測位信号や準天頂衛星あるいは静止衛星（図示せず）からの信号を受信し、ネットワーク１５３を介して、マスタ局１５４にその測定データを送信する。
【００２０】
マスタ局１５４は、各モニタ局１５１（１５１ａ、１５１ｂ・・・）の有する２周波型ＧＰＳ受信機の測定データにより、電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を計算する（図３  １６１、図４  １７１）。このマスタ局１５４において計算された電離層遅延量は、２周波型ＧＰＳ受信機の測定データを用いて計算されているため、測定誤差が少なく、精度が高いものとなっている。次いで、マスタ局１５４は、この電離層遅延量を用いて、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを計算し、これにより各ＩＧＰにおける電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する（図３  １６２）。このグリッド情報は、ユーザ局１５５へ送信するために精度を粗くしてあり、ＩＧＰ毎に作成されている。
【００２１】
次に、マスタ局１５４は、電離層遅延量を用いて、航法衛星の軌道の補正情報を作成し（図３  １６３）、そしてさらに航法衛星から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する（図３  １６４）。
【００２２】
マスタ局１５４は、このようにして作成したこれらの補正情報（グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報）を、静止衛星を介してユーザ局１５５へ送信する（図３  １６５）。
【００２３】
ユーザ局１５５では、マスタ局１５４から送信されたこれらの補正情報（グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報）を受信して補正処理を行う（図３  １６６）。即ち、これらの補正情報を用いて、ユーザ局１５５における電離層の伝搬遅延の補正や、航法衛星の軌道の補正、航法衛星からの測位信号のクロックの補正を行う。
【００２４】
電離層の伝搬遅延の補正については、マスタ局１５４から送信されたグリッド情報の内、当該測位信号が電離層を通過する地点に隣接する４つのＩＧＰのグリッド情報を用いて、これらを線形補間することにより電離層遅延量を求め、その補正を行う（図４  １７２）。ユーザ局１５５は、このようにして電離層の伝搬遅延の補正や、衛星軌道の補正、衛星クロックの補正を行うとともに、ユーザ局１５５の測位を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００７−１７１０８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０３１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ＤＧＰＳ方式とＷＡＤＧＰＳ方式のいずれも、ユーザ局の位置を可能な限り精度良く求めるための衛星航法システムの方式である。しかしながら、４つの誤差要因（衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延）に起因する測位誤差を完全に補正することはできず、測位誤差のさらなる低減が重要な課題であった。
【００２７】
特に、電離層の伝搬遅延は、衛星航法システムにおける最大の誤差要因である。高層大気圏内に存在する電離層（Ｄ、Ｅ、Ｆ層）においては、時間的、空間的に様々な規模の擾乱現象が起きており、衛星通信の電波にも大きな影響を与えている。そして、大気が受ける太陽からの紫外線やＸ線は、季節、緯度・経度、時刻、太陽活動周期等により変化するため、電離層も基本的にはこれらに依存して変化する。又、これらの定常的な変化のほかに、電離層は、突発的な太陽爆発によるＸ線や高エネルギー粒子等の増加、オーロラ活動に代表される磁気嵐等の擾乱、又は母体となる中性大気の擾乱の影響を受けて複雑に変化する。そして、ときには電離層嵐と称される擾乱状態になることがある。
【００２８】
ＷＡＤＧＰＳ方式では、電離層遅延について個別の補正情報を作成し、ユーザ局の位置に応じて適切な補正量を適用することから、広い地理的範囲にわたり適切な補正を行うことができる。一方、ＤＧＰＳ方式では、ユーザ局がＤＧＰＳ補正局の周辺にある場合には、両局における測位誤差が近似的にほぼ等しくなるためＷＡＤＧＰＳ方式よりも良好な補正が期待できるが、測位の際の誤差要因別に補正する方法ではないため、ユーザ局がＤＧＰＳ補正局から離れるにつれて測位精度が増大するという問題があった。
【００２９】
電離層遅延の対策としては、ユーザ局においてもＷＡＤＧＰＳのモニタ局と同様に２周波型受信機を使用して測位を行うことが考えられる。しかしながら、ユーザ局のＧＰＳ受信機としてモニタ局と同様の２周波型ＧＰＳ受信機を使用すると、アンテナの大きさが大となり、その上、高周波回路も２組必要となるため、コストが増大するという問題があった。また、複数の測定データを用いるため雑音が大きくなるという問題もあった。さらに、航空機に搭載する受信機については、規定上１周波型ＧＰＳしか使用できないという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
請求項１に係る発明は、既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたＷＡＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＷＡＤＧＰＳ補正情報を第２の通信回線を介してユーザ局へ送信するＷＡＤＧＰＳシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行い、ユーザ局は、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行い、ユーザ局は、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うことを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法である。
【００３１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、第１の通信回線は、第２の通信回線と同一にしたものである。
【００３２】
請求項３に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つようにしたものである。
【００３３】
請求項４に係る発明は、既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたＷＡＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＷＡＤＧＰＳ補正情報を第２の通信回線を介してユーザ局へ送信するＷＡＤＧＰＳシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ＤＧＰＳ補正情報とＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行う機能と、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出する機能と、自局の概略位置における補正値から、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う機能と、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなることを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置である。
【００３４】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、第１の通信回線は、第２の通信回線と同一にしたものである。
【００３５】
請求項６に係る発明は、請求項４〜請求項５の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つようにしたものである。
【００３６】
請求項７に係る発明は、既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第２の通信回線を介してユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行い、ユーザ局は、電離層遅延の補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行い、ユーザ局は、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うことを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法である。
【００３７】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、電離層遅延を補正するシステムは、ＷＡＤＧＰＳシステムである。
【００３８】
請求項９に係る発明は、請求項７〜請求項８の何れかに係る発明において、第１の通信回線は、第２の通信回線と同一にしたものである。
【００３９】
請求項１０に係る発明は、請求項７〜請求項９の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つようにしたものである。
【００４０】
請求項１１に係る発明は、既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第２の通信回線を介してユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ＤＧＰＳ補正情報と電離層遅延の補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行う機能と、電離層遅延の補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出する機能と、自局の概略位置における補正値から、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う機能と、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなることを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置である。
【００４１】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に係る発明において、電離層遅延を補正するシステムは、ＷＡＤＧＰＳシステムである。
【００４２】
請求項１３に係る発明は、請求項１１〜請求項１２の何れかに係る発明において、第１の通信回線は、第２の通信回線と同一にしたものである。
【００４３】
請求項１４に係る発明は、請求項１１〜請求項１３の何れかに係る発明において、前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記ＤＧＰＳ補正局の機能を併せ持つようにしたものである。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１、請求項４、請求項７及び請求項１１に係る発明は、上記のように構成したので、電離層の変動が大きいために、従来の方法であるＤＧＰＳとＷＡＤＧＰＳのいずれによっても局所的な測位誤差及び電離層遅延による誤差の双方を十分に補正することができず、このため十分な測位精度を得ることができなかった場合でも、ＤＧＰＳ補正情報を用いる第１の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いる第２の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することが可能である。
【００４５】
請求項２、請求項５、請求項９及び請求項１３に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項１、請求項４、請求項７及び請求項１１に係る発明と同様の効果がある。その上、単一の通信回線により第１の通信回線及び第２の通信回線の機能を実現できるので、通信回線の数を減らし、コストを抑えることができる。
【００４６】
請求項３、請求項６、請求項１０及び請求項１４に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項１、請求項４、請求項７及び請求項１１に係る発明と同様の効果がある。その上、既存のマスタ局とモニタ局の組合せにより、ＤＧＰＳ補正局の機能を実現できるので、全体の局数を減らし、コストを抑えることができる。
【００４７】
請求項８及び請求項１２に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項１、請求項４、請求項７及び請求項１１に係る発明と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施例を示すもので、この発明の衛星航法システムにおける測位方法を説明するための模式図である。
【図２】従来の衛星航法システムにおける測位方法のうち、ＤＧＰＳ方式を説明するための模式図である。
【図３】従来の衛星航法システムにおける測位方法のうち、ＷＡＤＧＰＳ方式を説明するための模式図である。
【図４】従来の衛星航法システムにおける測位方法のうち、ＷＡＤＧＰＳ方式を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
既知点に設置されたＤＧＰＳ補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するＤＧＰＳシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたＷＡＤＧＰＳ補正情報を作成し、この作成したＷＡＤＧＰＳ補正情報を第２の通信回線を介してユーザ局へ送信するＷＡＤＧＰＳシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第１の補正処理を行い、ユーザ局は、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、ＤＧＰＳ補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行い、ユーザ局は、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行い、自局の詳細な位置を算出する。
【実施例】
【００５０】
この発明の実施例を、図１に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明の実施例を示すもので、この発明の衛星航法システムにおける測位方法を説明するための模式図である。
【００５１】
この実施例は、電離層の変動が大きいために、従来の方法であるＤＧＰＳとＷＡＤＧＰＳのいずれによっても局所的な測位誤差及び電離層遅延による誤差の双方を十分に補正することができず、このため十分な測位精度を得ることができなかった場合の実施例を示すもので、ＤＧＰＳ補正情報とＷＡＤＧＰＳ補正情報の双方をユーザ局に対して提供する。ユーザ局においては、ＤＧＰＳ補正情報を用いる第１の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いる第２の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することを目的としている。
【００５２】
図１に示すように、１（１ａ、１ｂ・・・）はモニタ局で、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である複数個所の既知点に、それぞれ設置されている。モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）は、ネットワーク３を有し、このネットワーク３を介してマスタ局４と接続されている。５はユーザ局で、ユーザが有する受信機である。６はＤＧＰＳ補正局で、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）と同様に、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である既知点に、設置されている。７は通信回線で、ＤＧＰＳ補正局６で作成されたＤＧＰＳ補正情報をユーザ局５へ送信するための第１の通信回線７ａと、マスタ局４で作成されたＷＡＤＧＰＳ補正情報をユーザ局５へ送信するための第２の通信回線７ｂとから構成されている。なお、９は電離層８の電離層遅延であり、９ａはＤＧＰＳ補正局６の電離層遅延、９ｂはユーザ局５の電離層遅延である。
【００５３】
航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）は、ＧＰＳ衛星であり、それぞれ測位信号を２つの周波数（Ｌ１：１．６ＧＨｚ帯／Ｌ２：１．２ＧＨｚ帯）で送信するとともに、この測位信号には航法衛星自身の詳細な軌道情報が重畳されている。航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から送信されている測位信号は、電離層８を通過する際に遅延を生じ、これが電離層遅延と呼ばれる誤差要因となる。
【００５４】
ＤＧＰＳ補正局６は、受信した航法衛星からの測位信号の測定データと、既知であるＤＧＰＳ補正局６自身の位置情報から、ＤＧＰＳ補正情報を作成する機能と、作成したＤＧＰＳ補正情報を第１の通信回線７ａを介してユーザ局５へ送信する機能を有している。ＤＧＰＳ補正局６で作成されるＤＧＰＳ補正情報は、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を特に区別せずに一括して補正するための補正情報である。なお、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号を受信し、この測位信号の誤差を一括で補正するためのＤＧＰＳ補正情報の作成を行うＤＧＰＳ補正局６と、このＤＧＰＳ補正情報をユーザ局５へ送信するための第１の通信回線７ａによりＤＧＰＳシステムは構成されている。
【００５５】
モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から２つの周波数（Ｌ１、Ｌ２）で送信されている測位信号を、いずれも受信可能な２周波型ＧＰＳ受信機を有しており、受信した測定データは、ネットワーク３を介してマスタ局４に送信される。電離層遅延は、信号の周波数により異なるという特徴を有している。従って、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）において受信した２つの周波数の測定データを用いれば、電離層遅延を計算により求めることができる。
【００５６】
マスタ局４は、モニタ局で受信した航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号の測定データから電離層遅延を求める機能と、この電離層遅延を用いて、経緯度で５度毎に設定されたＩＧＰ（Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｉｎｔ：電離層グリッド点、以下、ＩＧＰと記す。）における電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する機能と、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する機能と、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）の軌道の補正情報を作成する機能と、対流圏遅延の補正情報を求める機能と、作成したこれらの補正情報（グリッド情報、衛星クロックの補正情報、衛星軌道の補正情報、対流圏遅延の補正情報）を少なくとも含んだ補正情報を、ＷＡＤＧＰＳ補正情報として、第２の通信回線７ｂを介してユーザ局５へ送信する機能とを少なくとも有している。なお、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号を受信するモニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）と、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）とマスタ局４との間に構築されているネットワーク３と、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号の誤差要因を個別に補正するためのＷＡＤＧＰＳ補正情報の作成を行うマスタ局４と、このＷＡＤＧＰＳ補正情報をユーザ局５へ送信するための第２の通信回線７ｂによりＷＡＤＧＰＳシステムは構成されている。
【００５７】
ユーザ局５は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から送信されている測位信号の内の一つを受信可能なＧＰＳ受信機を有しており、第１の通信回線７ａを介してＤＧＰＳ補正局６からのＤＧＰＳ補正情報を受信する機能と、第２の通信回線７ｂを介してマスタ局４からのＷＡＤＧＰＳ補正情報を受信する機能と、航法衛星からの測位信号による測位を行えなくても自局の概略位置を算出する機能とを有している。また、ユーザ局５は、ＤＧＰＳ補正情報を用いて受信した航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号の測位データに対して第１の補正処理を行う機能と、ＷＡＤＧＰＳ補正情報に基づいて、自局の概略位置に応じた適切な補正値を算出する機能、即ち、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値５Ａと、ＤＧＰＳ補正局６の位置における補正値６Ａとを算出する機能と、この自局の概略位置における補正値５ＡからＤＧＰＳ補正局６の位置における補正値６Ａを減算して得た値（５Ａ−６Ａ）を用いて、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う機能と、第１の補正処理及び第２の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有している。
【００５８】
次に、作用動作について、図１に基づいて説明する。
【００５９】
ＤＧＰＳ補正局６は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から受信した測位信号の測定データと、既知である自身の位置情報から、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を特に区別せずに一括して補正するための補正情報を作成し、作成した補正情報をＤＧＰＳ補正情報として第１の通信回線７ａを介してユーザ局５へ送信する。
【００６０】
一方、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から２つの周波数（Ｌ１、Ｌ２）で送信されている測位信号を受信した測定データを、ネットワーク３を介してマスタ局７に送信する。
【００６１】
マスタ局４は、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）で受信した航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）からの測位信号の測定データから電離層遅延を求め、この電離層遅延を用いて、経緯度で５度毎に設定されたＩＧＰにおける電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する。さらに、マスタ局４は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から送信される測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）の軌道の補正情報と、対流圏遅延の補正情報を作成し、作成したこれらの補正情報（グリッド情報、衛星クロックの補正情報、衛星軌道の補正情報、対流圏遅延の補正情報）をＷＡＤＧＰＳ補正情報として第２の通信回線７ｂを介してユーザ局５へ送信する。
【００６２】
まず、ユーザ局５は、航法衛星２（２ａ、２ｂ・・・）から送信されている測位信号を受信し、ＤＧＰＳ補正情報やＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いずに自局の概略位置を算出するとともに、第１の通信回線７ａを介してＤＧＰＳ補正局６からのＤＧＰＳ補正情報を受信し、また第２の通信回線７ｂを介してマスタ局４からのＷＡＤＧＰＳ補正情報を受信する。
【００６３】
次に、ユーザ局５は、ＤＧＰＳ補正局６からのＤＧＰＳ補正情報を用いて、航法衛星からの測位信号を受信した測定データに対して第１の補正処理を行う。ＤＧＰＳ補正情報を用いて、第１の補正処理を行うことにより、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を区別せずに一括して補正することが出来るので、局所的な測位誤差を補正することが出来る。しかしながら、上述したように電離層８は、場所によって密度や厚さが異なっており、図１に示すように、ＤＧＰＳ補正局６の位置における電離層遅延９ａと、ユーザ局５の位置における電離層遅延９ｂとが異なっている。従って、ＤＧＰＳ補正局６の位置における電離層遅延９ａによって作成されているＤＧＰＳ補正情報を用いて行う第１の補正処理だけでは、電離層遅延による誤差（９ａ−９ｂ）は取り除けない。
【００６４】
このＤＧＰＳ補正局６の位置における電離層遅延９ａと、ユーザ局５の位置における電離層遅延９ｂとによる誤差（９ａ−９ｂ）を取り除くために、第２の補正処理が行われる。まず、ユーザ局５は、マスタ局４からのＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いて自局の概略位置における補正値（５Ａ）を算出し、さらに、ＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いてＤＧＰＳ補正局６の位置における補正値（６Ａ）を算出する。上述したように、ＷＡＤＧＰＳ補正情報は、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった測位の際の誤差要因を個別に補正可能な補正情報であるため、このＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いれば、場所による電離層遅延の誤差を取り除くための補正値を算出することが可能である。この自局の概略位置における補正値（５Ａ）からＤＧＰＳ補正局６における補正値（６Ａ）を減算して得た値を用いて、第１の補正処理を行った測定データに対して第２の補正処理を行う。
【００６５】
ユーザ局５は、第１の補正処理及び第２の補正処理の双方を適用した測定データを用いて、自局の位置を詳細に計算する。このようにして、ＤＧＰＳ補正情報を用いる第１の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにＷＡＤＧＰＳ補正情報を用いる第２の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することが可能である。
【００６６】
なお、この実施例では、ＤＧＰＳ補正局６、マスタ局４及びモニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）をそれぞれ別個に取り扱っているが、これらは適宜に同一のハードウェアを用いて構成しても良い。即ち、ＤＧＰＳ補正局６は、ＧＰＳ受信機を有するとともに、ＤＧＰＳ補正情報を作成する機能を有するが、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）で受信した測定データを用いてマスタ局４においてＤＧＰＳ補正情報を作成するように構成して、マスタ局４とモニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）の組合せにより、ＤＧＰＳ補正局６の機能を実現するようにしても良い。この場合、モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）はＤＧＰＳ補正情報とＷＡＤＧＰＳ補正情報の双方の作成において利用されることになる。
【００６７】
また、この実施例では、ＤＧＰＳ補正情報とＷＡＤＧＰＳ補正情報は別個の通信回線で送信されるように構成されているが、これらは単一の通信回線により送信されるように構成しても良い。具体的な通信回線は任意であるが、静止衛星や準天頂衛星等の衛星通信によるほか、インターネットや無線ＬＡＮ等を用いても良い。
また、この実施例では、衛星航法システムは、ＷＡＤＧＰＳシステムとＤＧＰＳシステムとから構成されているが、これに限定されるものではない。ＤＧＰＳシステムより高精度に電離層遅延を補正可能なシステムであれば、この電離層遅延を補正するシステムとＤＧＰＳシステムとを組み合わせて、衛星航法システムを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明による衛星航法システムにおける測位方法及びその装置は、移動体の測位システム、誘導システム等に利用可能である。ユーザ局の測位精度が向上するので、垂直誘導付航法モードの利用率を改善可能である。この垂直誘導付航法モードの利用率改善により、ＳＢＡＳの普及が期待できる。また、宇宙航空研究開発機構が開発を進めている準天頂衛星システムにおいても応用が可能である。
特に、準天頂衛星サブメータ級測位補正サービスにおいては、現時点ではＤＧＰＳ方式のみによる構成が考えられているが、この発明を利用することでさらなる性能向上が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１（１ａ、１ｂ・・・）      モニタ局
２（２ａ、２ｂ・・・）      航法衛星
３                          ネットワーク
４                          マスタ局
５                          ユーザ局
６                          ＤＧＰＳ補正局
７（７ａ、７ｂ）            通信回線（第１の通信回線、第２の通信回線）
【図１】
0006332874.tif 000002
【図２】
0006332874.tif 000003
【図３】
0006332874.tif 000004
【図４】
0006332874.tif 000005