(57)【要約】【課題】室内などの弱電界強度地点でＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位計算をする場合でも、その測位精度が向上できるＧＰＳ受信機の提供。【解決手段】信号処理部１３ａ〜１３ｎは、高周波受信部１２からの出力信号により、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの測位計算用データを求める。データ処理部１４は、信号処理部１３ａ〜１３ｎからの測位計算用データＤａ，Ｄｂ・・・・Ｄｎの中から所定個を選び、この選んだデータを１組として測位計算部１５に順次転送する。測位計算部１５は、データ処理部１４から転送される各組ごとの測位計算用データを使用して測位計算を順次行い、その測位計算の結果をデータ処理部１４に転送する。データ処理部１４は、その各測位計算の結果のデータからその平均を求め、その平均値を最終的な現在位置データとして求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＧＰＳ衛星からの電波をアンテナで受信して現在位置を求めることができるＧＰＳ受信機において、
前記複数のＧＰＳ衛星からの各受信信号に基づいてＧＰＳ衛星ごとの測位計算用データをそれぞれ求めるデータ復調手段と、
このデータ復調手段が求めた複数の測位計算用データ中の所定の組み合わせデータごとに、測位計算をそれぞれ行う測位計算手段と、
この測位計算手段で求めた各測位計算の結果について平均処理を行い、その平均処理の結果を最終的な現在位置とする平均処理手段と、
を備えていることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項２】
前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、その一連の動作を所定の時間内に複数回行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項３】
前記アンテナは複数のアンテナからなり、その複数の各アンテナは指向性のメインローブ方向をそれぞれ異なるように設置させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項４】
前記ＧＰＳ受信機を使用者が静止状態で使用することを条件に、現在位置の高精度な測定指示を使用者が行う測定指示手段をさらに備え、
前記測定指示手段により前記測定指示がある場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項５】
前記複数のＧＰＳ衛星からの受信信号レベルを検出する受信信号レベル検出手段をさらに備え、
前記受信信号レベル検出手段が検出する受信信号レベルが所定値以下の場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項６】
前記ＧＰＳ受信機が静止しているか否かを検出するセンサをさらに備え、
前記センサが、前ＧＰＳ受信機が静止していることを検出した場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波をアンテナで受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機に関し、特に、屋内などの弱電界地点でその電波を受信して現在位置を求めることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＧＰＳ受信機は、屋外で使用することを前提とし、受信感度についても屋外での使用条件を満たすように設計されている。
ところが、近年、従来のＧＰＳ受信機と比較して受信感度が２０ｄｂ程度高く、室内でも使用可能な高感度のＧＰＳ受信機が登場している。
【０００３】
しかし、この高感度のＧＰＳ受信機は、屋内で使用できるという利点がある反面、測位精度が低下するという不具合が起こっている。
すなわち、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身と３個以上のＧＰＳ衛星との各距離を、各ＧＰＳ衛星からの電波を受信しその到達時間を用いて計算し、その計算結果から現在位置を計算するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４に示すように、高感度のＧＰＳ受信機１を室内２で使用する場合には、そのＧＰＳ受信機１のアンテナが受信する電波は、ビルの壁に反射して窓３から入ってくるもの、屋根４を透過し、室内の壁５などで反射されたものなどがほとんどである。すなわち、アンテナの受信電波は、マルチパスの影響を受けた直接波以外の反射波となる。
【０００５】
このようにマルチパスの影響を受けると、ＧＰＳ衛星からの電波は一度ビルなどに反射したのちに、ＧＰＳ受信機のアンテナに到達する。このため、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身とＧＰＳ衛星との距離を誤差をもって測定してしまう。その結果、測位結果も誤差を持つ値になるという不具合がある。
このように、ＧＰＳ受信機を屋内などの弱電界強度地点で使用する場合には、そのような不具合から逃れるのは極めて困難で、測位精度が低下してしまうので、その解決が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、室内などの弱電界強度地点でＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位計算をする場合でも、その測位精度を向上させることができるＧＰＳ受信機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、複数のＧＰＳ衛星からの電波をアンテナで受信して現在位置を求めることができるＧＰＳ受信機において、前記複数のＧＰＳ衛星からの各受信信号に基づいてＧＰＳ衛星ごとの測位計算用データをそれぞれ求めるデータ復調手段と、このデータ復調手段が求めた複数の測位計算用データ中の所定の組み合わせデータごとに、測位計算をそれぞれ行う測位計算手段と、この測位計算手段で求めた各測位計算の結果について平均処理を行い、その平均処理の結果を最終的な現在位置とする平均処理手段と、を備えている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明のＧＰＳ受信機において、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、その一連の動作を所定の時間内に複数回行うようになっている。
第３の発明は、第１の発明または第２の発明のＧＰＳ受信機において、前記アンテナは複数のアンテナからなり、その複数の各アンテナは指向性のメインローブ方向をそれぞれ異なるように設置させている。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明または第２の発明のＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ受信機を使用者が静止状態で使用することを条件に、現在位置の高精度な測定指示を使用者が行う測定指示手段をさらに備え、前記測定指示手段により前記測定指示がある場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっている。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明または第２の発明のＧＰＳ受信機において、前記複数のＧＰＳ衛星からの受信信号レベルを検出する受信信号レベル検出手段をさらに備え、前記受信信号レベル検出手段が検出する受信信号レベルが所定値以下の場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっている。
【００１１】
第６の発明は、第１の発明または第２の発明のＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ受信機が静止しているか否かを検出するセンサをさらに備え、前記センサが、前ＧＰＳ受信機が静止していることを検出した場合には、前記データ復調手段、前記測位計算手段、および前記平均処理手段は、一連の動作を行うようになっている。
【００１２】
このような構成からなる本発明のＧＰＳ受信機によれば、室内などの弱電界強度地点でＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位計算をする場合でも、その測位精度を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を示すが、この実施形態は、以下のような実験結果を根拠とするので、それについて説明する。
すなわち、ＧＰＳ受信機を屋外で使用する場合には、測位精度の誤差は１０ｍ以下である。これに対して、ＧＰＳ受信機を屋内で使用する場合には、測位誤差は１００ｍ程度である。
【００１４】
しかし、屋内で例えば１時間にわたって測位を繰り返し、その各測位結果をまとめると、例えば図３に示すようになる。図３によれば、その各測位結果は本来の位置（真の位置）Ｐを中心に円内にばらついている。この実験では、測位計算を繰り返す度に異なったＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位計算を行うようにした。
【００１５】
この測位結果から、発明者は、屋内のような弱電波地点での測位であっても、測位計算のたびに異なるＧＰＳ衛星からの受信信号を使用したり、その測位結果を時間方向に平均すれば、より精度の高い測位が可能であるということを見出した。
本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信機は、上記のような知見に基づいてなされたものであり、屋内のような弱電波地点での測位であっても、その測位精度を向上させることができるようにしたものである。
【００１６】
このために、この実施形態に係るＧＰＳ受信機は、図１に示すように、受信アンテナ１１と、高周波受信部１２と、ｎ個の信号処理部１３ａ，１３ｂ，・・・・１３ｎと、データ処理部１４と、測位計算部１５と、受信信号レベル検出器１６と、測定指示ボタン１７と、を備えている。
受信アンテナ１１は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。この受信アンテナ１１の出力は高周波受信部１２に入力されるようになっている。
【００１７】
高周波受信部１２は、受信アンテナ１１が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部１３ａ〜１３ｎにそれぞれ供給するようになっている。
信号処理部１３ａ〜１３ｎは、高周波受信部１２からの出力信号により、図示しないｎ個（例えば８個）のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれ測位計算に必要な各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの測位計算用データを求めるようになっている。この求めた測位計算用データは、一時的にデータ処理部１４に記憶されるようになっている。
【００１８】
データ処理部１４は、後述のように、信号処理部１３ａ〜１３ｎが求めた各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの測位計算用データＤａ，Ｄｂ・・・・Ｄｎの中から所定個（例えば３個）を選び、この選んだデータを１組（一単位）として測位計算部１５に順次転送するようになっている。
測位計算部１５は、データ処理部１４から転送される各組ごとの測位計算用データを使用して測位計算を順次行い、その測位計算の結果をデータ処理部１４に転送するようになっている。
【００１９】
また、データ処理部１４は、測位計算部１５からの各測位計算の結果のデータからその平均を求め、その平均値を最終的な現在位置データとして求めるようになっている。
受信信号レベル検出器１６は、例えば高周波受信部１２の出力信号に基づいて、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号レベルを検出する検出器であり、その検出レベルはデータ処理部１４に供給されるようになっている。
【００２０】
測定指示ボタン１７は、ＧＰＳ受信機を使用者が静止状態で使用することを条件に、現在位置の高精度な測定指示を使用者が行うボタンであり、この測定指示に基づく測定指示データはデータ処理１４に供給されるようになっている。
次に、このような構成からなる実施形態の第１の動作例について、図１および図２を参照して説明する。
【００２１】
いま、電源が投入されると、高周波受信部１２は、受信アンテナ１１が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出された受信信号が信号処理部１３ａ〜１３ｎにそれぞれ供給される。
信号処理部１３ａ〜１３ｎは、高周波受信部１２からの出力信号により、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれ測位計算に必要な各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの測位計算用データＤａ，Ｄｂ・・・・Ｄｎを求める。
【００２２】
ここで、例えばＧＰＳ衛星ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅからの受信信号により５つの測位計算用データＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅが求められたとすると、この各測位計算用データは、データ処理部１４にいったん記憶される。
次に、データ処理部１４および測位計算部１５の動作について、図２を参照して説明する。
【００２３】
データ処理部１４は、受信信号レベル検出器１６が検出するＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号レベルが所定値以下か否かを判定する（ステップＳ１）。この判定の結果、その受信信号レベルが所定値以上の場合には、ステップＳ２に進み、それが所定値以下の場合にはステップＳ４に進む。
ステップＳ２では、データ処理部１４が、その５つの測位計算用データＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅのうちの所定の３つを測位計算部１５に転送する。ステップＳ３では、測位計算部１５が、その転送された３つの測位計算用データを用いて測位計算を行い、その計算結果を最終的な現在位置データとする。
【００２４】
ここで、上記のようにデータ処理部１４に記憶される５つの測位計算用データＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅの中から、測位計算に必要な測位計算用データとして例えば３つ選ぶとすると、その選び方は１０通りある。すなわち、測位計算に必要な３つ測位計算用データを１組とすると、この組み合せは１０組あり、その組み合わせは予めわかっている。
【００２５】
そこで、データ処理部１４は、その１組目の測位計算用データを測位計算部１５に転送する（ステップＳ４）。測位計算部１５は、その転送された１組の測位計算用データを用いて測位計算を行い（ステップＳ５）、その計算結果のデータをデータ処理部１４に転送する（ステップＳ６）。
次のステップＳ７では、データ処理部１４は、最終の組（この例では１０組）の測位計算用データの転送が終了したか否かを判定する。この判定の結果、最終組の測位計算用データの転送が終了しない場合には、上記のステップＳ４〜Ｓ６の各処理を繰り返す。そして、最終組の測位計算用データの転送が終了すると、ステップＳ８に進む。
【００２６】
ステップＳ８では、データ処理部１４は、測位計算部１５からの各組ごとの測位計算結果の各データを用いて、その各データの平均を求め、この求めた平均値を最終的な現在位置データとする。
次に、本発明の実施形態の第２の動作例について説明する。
この第２の動作例は、使用者が、ＧＰＳ受信機を静止状態で使用することを条件に、測定指示ボタン１７を押下して現在位置の高精度な測定指示をデータ処理部１６に対して行う場合である。
【００２７】
この場合には、データ処理部１４は、受信信号レベル検出器１６が検出する受信信号レベルを無効とする。そして、データ処理部１４と測位計算部１５は連係して図２に示すステップＳ４〜ステップＳ８の一連の処理を行い、最終的な現在位置データを得るようにした。
以上説明した第１および第２の各動作例では、受信信号レベル検出器１６が検出する受信信号レベルが所定値以下の場合、または測定指示ボタン１７が押下された場合に、図２に示すステップＳ４〜ステップＳ８の一連の処理により最終的な現在位置データを得るようにした。
【００２８】
しかし、それらの動作に代えて、上記の条件を満たす場合に、図２に示すステップＳ４〜Ｓ８からなる一連の処理を、所定の時間（例えば１時間）内に連続的または間欠的に複数回（例えば２回〜１０回程度）行い、その複数回の現在位置データの平均を求め、この求めた平均を最終的な現在位置データにするようにしても良い。
【００２９】
このときには、その一連の処理が終了するたびに、データ処理部１４は、信号処理部１３ａ〜１３ｎからの測位計算用データＤａ，Ｄｂ・・・・Ｄｎを新たに取得する。そして、その新たに取得した測位計算用データＤａ，Ｄｂ・・・・Ｄｎに基づいて、その一連の処理が行われる。
次に、本発明の実施形態の第１変形例および第２変形例について、以下に説明する。
（第１変形例）
上記の実施形態は、図１に示すように、受信アンテナ１１を１つ備えているだけである。
【００３０】
この第１変形例は、図１の受信アンテナ１１に代えて、受信アンテナを複数（例えば２つまたは３つ）備えるようにし、その各受信アンテナは、指向性のメインローブの方向がそれぞれ異なるように配置させ、かつ、その複数の受信アンテナの各出力を選択的に高周波受信部１２に供給するようにしたものである。
このようにすると、各受信アンテナごとにＧＰＳ衛星からの電波を受信できるので、受信アンテナが１つの場合に比べて、より多くの測位計算用データを取得できるようになる。このため、受信アンテナが１つの場合に比べて測位計算用データの組み合せの個数が増えるので、測位精度を向上できる。
（第２変形例）
この第２変形例は、図１の実施形態に、ＧＰＳ受信機が静止状態にあるか否かを検出するセンサ（例えば加速度センサ）を追加するようにした。そして、そのセンサが、ＧＰＳ受信機が静止状態にあることを検出した場合には、図２に示すステップＳ４〜ステップＳ８からなる一連の処理を１回、または所定の時間内に複数回行うようにした。
【００３１】
このようにすると、ＧＰＳ受信機が静止状態の下で上記の測位計算処理ができるので、その測位精度の向上に寄与できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＧＰＳ受信機によれば、室内などの弱電界強度地点でＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位計算をする場合でも、その測位精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】その実施形態の動作例を説明するフローチャートである。
【図３】その実施形態の前提となる実験結果の一例を示す図である。
【図４】マルチパスを説明する説明図である。
【符号の説明】
１１・・・・受信アンテナ、１２・・・・高周波受信部、１３ａ〜１３ｎ・・・・信号処理部、１４・・・・データ処理部、１５・・・・測位計算部、１６・・・・受信信号レベル検出器、１７・・・・測定指示ボタン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005017198.tif 000005
【図４】
2005017198.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月25日(2004.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ステップＳ８では、データ処理部１４は、測位計算部１５からの各組ごとの測位計算結果の各データを用いて、その各データの平均を求め、この求めた平均値を最終的な現在位置データとする。
次に、本発明の実施形態の第２の動作例について説明する。
この第２の動作例は、使用者が、ＧＰＳ受信機を静止状態で使用することを条件に、測定指示ボタン１７を押下して現在位置の高精度な測定指示をデータ処理部１４に対して行う場合である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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