(57)【要約】【課題】受信点の移動速度と、測位手段による測位位置の変化から求めた移動距離と、を加重平均することにより位置跳びを防止できるが、余分な遅れ時間が発生する。【解決手段】ＧＰＳ測位装置１０は、複数の測距部１４と測位計算部２１を有し、測距部１４は、ＧＰＳ衛星との距離を計算するメインパートと、メインパートに補助となるデータを提供するサブパートを有している。メインパートは、ＧＰＳ衛星識別部４２、追尾中断検知部４６、航法データ復調部４８、軌道メモリ５２、衛星位置計算部５４、コード擬似距離計算部５６、オフセット推定部５８及び補正擬似距離計算部７０を有し、サブパートは、衛星送信時刻計算部５０、キャリア積算部６２、キャリア積算リセット部６８、キャリア積算メモリ６４、キャリア推定部６０、移動速度通知器２２及び測距制御部４４を有している。【選択図】図２
2007010550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の衛星からの信号を受信する受信機と、受信機が受信した信号から測位に用いられるコード擬似距離及びキャリアのドップラー周波数などを検出し、移動体に搭載された受信機の位置を求める測位手段と、を有する測位装置において、
衛星から受信機までの擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、
キャリアのドップラー周波数を積算するキャリア積算手段と、
キャリアのドップラー周波数から受信機の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
衛星追尾が中断した場合に受信機の移動速度を利用して測位演算の逆演算を行い、移動速度からその衛星のキャリアのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、
を有し、
キャリア積算手段は、衛星の追尾が中断した場合に推定されたドップラー周波数を積算することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測位装置において、
ドップラー周波数推定手段は、
移動速度から方向余弦行列を利用してドップラー周波数を推定することを特徴とする測位装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測位装置において、
ドップラー周波数推定手段は、
移動体の運動状態を測定するセンサなどから得られた移動速度によりドップラー周波数を推定することを特徴とする測位装置。
【請求項４】
複数の衛星からの信号を受信する受信機と、受信機が受信した信号から測位に用いられるコード擬似距離及びキャリアのドップラー周波数などを検出し、移動体に搭載された受信機の位置を求める測位手段と、を有する測位装置において、
衛星から受信機までの擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、
キャリアのドップラー周波数を積算するキャリア積算手段と、
キャリア積算手段からのキャリア積算値を用いて擬似距離を平滑化する擬似距離平滑化手段と、
キャリアのドップラー周波数から受信機の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
衛星追尾が中断した場合に受信機の移動速度を利用して測位演算の逆演算を行い、移動速度からその衛星のキャリアのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、
を有し、
キャリア積算手段は、衛星の追尾が中断した場合に推定されたドップラー周波数を積算することを特徴とする測位装置。
【請求項５】
複数の衛星からの信号を受信する受信工程と、受信した信号から測位に用いられる符号又はキャリアのドップラー周波数を検出して移動体に搭載された受信機の位置を求める測位工程と、を含む測位方法において、
衛星からの補正擬似距離を算出する擬似距離算出工程と、
キャリアのドップラー周波数を積算するキャリア積算工程と、
キャリアのドップラー周波数から受信機の移動速度を算出する移動速度算出工程と、
衛星追尾が中断した場合に受信機の移動速度を利用して測位演算の逆演算を行い、移動速度からその衛星のキャリアのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定工程と、
を含み、
キャリア積算計算工程は、衛星の追尾が中断した場合に推定されたドップラー周波数を積算することを特徴とする測位方法。
【請求項６】
請求項５に記載の測位方法において、
ドップラー周波数推定方法は、
移動速度から方向余弦行列を利用してドップラー周波数を推定することを特徴とする測位方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の測位方法において、
ドップラー周波数推定方法は、
移動体の運動状態を測定するセンサなどから得られた移動速度によりドップラー周波数を推定することを特徴とする測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星が送信する信号を受信して測位を行う測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星測位システム（ＧＰＳ）は、複数の衛星から送信される信号を受信し、受信信号に含まれる情報から各衛星の軌道情報と各衛星までの擬似距離に基づいて測位計算を行うものである。測位形態には２種類あり、受信点の絶対位置を単独で決定する単独測位と、すでに位置が求められている基準点に対するもう一方の点の相対位置を決定する相対測位の２つがある。単独測位は、地球に対し静止または運動している移動体の位置を求めるのに用いられ、相対測位は静止点の精密位置を決定するのに用いられている。
【０００３】
特に移動体の場合、測位に用いているＧＰＳ衛星が、ビルや何らかの物陰に入り、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶える場合がある。また、ＧＰＳ衛星からの電波がビル街や何らかの障害物などで反射し多重経路で受信される場合、マルチパスが発生し測位結果が不連続に変化し、いわゆる位置飛びが発生して正確な測位ができなくなるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１に示されるように受信点の移動に伴う測位結果の変化が滑らかに出力される技術や、特許文献２に示されるようにＧＰＳコードの測定値平滑化方法などに関する技術が公開されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９３７３２号公報
【特許文献２】特許第３４５５２６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示される技術では、キャリアのドップラーシフト周波数を基にした受信点の移動速度と、測位手段による測位位置の変化から求めた移動距離と、を加重平均することにより測位位置に位置跳びが生じても、移動速度から求めた移動距離の重みにより低減できるとしている。
【０００７】
同様に、特許文献２に示される技術も比較的長い期間におけるキャリア信号によりＧＰＳ擬似コード信号を平滑して多重経路及び他のエラーを低減する技術であるため、平滑化処理のために余分な遅れ時間が発生するという問題がある。
【０００８】
さらに、上述したようにＧＰＳ信号が何らかの障害物で途切れることによりドップラーシフト周波数を基にした受信点の移動速度が不定となり、リセットによる初期化が必要となるという問題もある。
【０００９】
このため、再び追尾しても、十分に平滑化された値が得られるまでには時間を要してしまい、この間、マルチパスによる誤差の影響を十分に抑圧できない擬似距離となり、その衛星を測位に利用した測位計算結果には、マルチパスによる誤差が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような問題を解決するために、本発明に係る測位装置は、複数の衛星からの信号を受信する受信機と、受信機が受信した信号から測位に用いられるコード擬似距離及びキャリアのドップラー周波数などを検出し、移動体に搭載された受信機の位置を求める測位手段と、を有する測位装置において、衛星から受信機までの擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、キャリアのドップラー周波数を積算するキャリア積算手段と、キャリアのドップラー周波数から受信機の移動速度を算出する移動速度算出手段と、衛星追尾が中断した場合に受信機の移動速度を利用して測位演算の逆演算を行い、移動速度からその衛星のキャリアのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、を有し、キャリア積算手段は、衛星の追尾が中断した場合に推定されたドップラー周波数を積算することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る測位装置において、ドップラー周波数推定手段は、移動速度から方向余弦行列を利用してドップラー周波数を推定することを特徴とする。さらに、本発明に係る測位装置において、ドップラー周波数推定手段は、移動体の運動状態を測定するセンサなどから得られた移動速度によりドップラー周波数を推定することを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、本発明に係る測位装置は、複数の衛星からの信号を受信する受信機と、受信機が受信した信号から測位に用いられるコード擬似距離及びキャリアのドップラー周波数などを検出し、移動体に搭載された受信機の位置を求める測位手段と、を有する測位装置において、衛星から受信機までの擬似距離を算出する擬似距離算出手段と、キャリアのドップラー周波数を積算するキャリア積算手段と、キャリア積算手段からのキャリア積算値を用いて擬似距離を平滑化する擬似距離平滑化手段と、キャリアのドップラー周波数から受信機の移動速度を算出する移動速度算出手段と、衛星追尾が中断した場合に受信機の移動速度を利用して測位演算の逆演算を行い、移動速度からその衛星のキャリアのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、を有し、キャリア積算手段は、衛星の追尾が中断した場合に推定されたドップラー周波数を積算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を利用すると、以下のような効果がある。第１の効果は、追尾中断でも他の衛星による測位ができており、かつ、追尾中断の回復後に測位に利用する際、その衛星は追尾中断前から長時間平滑化してマルチパス抑圧の高い効果を継続している補正擬似距離をドップラー周波数に変換して測位に利用することで、従来よりも測位精度が改善できる。
【００１４】
第２の効果は、ドライブセンサなどの外部からの情報を用いることで受信装置の移動速度が既知である場合は、その衛星が追尾中に測位できていなかった状態であってもドップラー周波数を推定することができるため、追尾中断回復後は、同様の改善効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態におけるＧＰＳ測位装置１０の全体構成を示す構成図である。ＧＰＳ測位装置１０は、ＧＰＳアンテナ１７と、信号受信部１８と、複数の測距部（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）と、移動速度通知器２２を備える測位計算部２１と、を有している。上空には複数のＧＰＳ衛星（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が配置され、時折、ビル１９の影にかくれてしまうこともある。
【００１７】
図７は、本発明の参考となる構成（以下、参考構成という。）におけるＧＰＳ測位装置１００の構成を示す構成図である。ＧＰＳ測位装置１００は、複数の測距部１４と測位計算部２１を有している。さらに、測距部１４は、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位装置１００との距離を計算するメインパートと、メインパートに補助となるデータを提供するサブパートを有している。
【００１８】
メインパートは、ＧＰＳ衛星識別部４２と、追尾中断検知部４６と、航法データ復調部４８と、軌道メモリ５２と、衛星位置計算部５４と、コード擬似距離計算部５６と、オフセット推定部５８と、補正擬似距離計算部７０と、を有している。
【００１９】
サブパートは、衛星送信時刻計算部５０と、キャリア積算部６２と、キャリア積算リセット部６８と、キャリア積算メモリ６４と、測距部１４を制御する測距制御部４４と、を有している。
【００２０】
図６は、参考構成における測位処理の流れを示すフローチャート図である。以下、図７と図６を用いて測位処理の流れを説明する。処理が開始されると、ステップＳ４０の繰り返しループを通過して、ステップＳ４２のＧＰＳ衛星追尾を開始する。ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号は、ＰＮ符号によってスペクトラム拡散が施されており、情報を取り出すためにはＧＰＳ衛星側で用いられたＰＮ拡散符号と同一のＰＮ符号でスペクトラム逆拡散を施す必要がある。複数のＧＰＳ衛星にはそれぞれ異なるＰＮ符号が割り当てられており、軌道が予め分かっているＧＰＳ衛星のＰＮ符号によりスペクトラム逆拡散を行い、ＰＮ符号との相関値を表す信号として測距制御部４４に入力される。
【００２１】
測距制御部４４に入力された相関値が所定の値を超えた場合には、その受信信号はその記憶されたＰＮ符号が割り当てられたものであると認識する。さらに、測距制御部４４は、そのＧＰＳ衛星からの送信されるデータを取得するようにＧＰＳ衛星識別部４２を制御する。
【００２２】
ステップＳ４４において、追尾が可能であるかを判断する。ステップＳ４２で識別されたＧＰＳ衛星からの信号は、追尾中断検知部４６で信号強度が所定値以下の場合には、信号が受信できていないと判断し、キャリア積算リセット部６８に信号を送り、キャリア積算リセット部６８は、キャリア積算メモリ６４をリセット（ステップＳ４８）してステップＳ５２に進む。
【００２３】
ステップＳ４４にて追跡中であると判断されると、ステップＳ４６へ進む。ステップＳ４２で識別されたＧＰＳ衛星からの信号は、航法データ復調部４８とキャリア積算部６２に入力される。
【００２４】
航法データ復調部４８は、ＧＰＳ衛星の軌道情報などを含む航法データを抽出し、軌道メモリ５２にデータを格納すると共に、衛星送信時刻計算部５０にデータを入力する（ステップＳ４６の一部）。キャリア積算部６２は、ＧＰＳ衛星からの信号情報をキャリア積算メモリ６４に格納し、積算値を取得する（ステップＳ５０）。
【００２５】
衛星送信時刻計算部５０は、受信信号からＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻を表すデータを抽出し、衛星位置計算部５４及びコード擬似距離計算部５６に入力する。衛星位置計算部５４は、軌道メモリ５２から読み出した航法データを含む衛星の軌道情報とＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻に基づいて、信号を送信したＧＰＳ衛星に係る衛星軌道上の位置を算出し、その位置データを測位計算部２１に入力する。コード擬似距離計算部５６は、ＧＰＳ測位装置１００が備える時計の時刻からＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻を減算することにより、信号がＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１００に到達するのに要した時間、すなわち伝搬時間を算出する（ステップＳ４６の一部）。
【００２６】
そして、その伝搬時間に電磁波の伝搬速度を乗じることにより、ＧＰＳ測位装置１００からＧＰＳ衛星までの距離を算出し、ＧＰＳ衛星距離を求める。コード擬似距離計算部５６は、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ衛星距離とが対応付けられたデータをオフセット推定部５８に入力する（ステップＳ４６終了）。
【００２７】
ＧＰＳ衛星は１２時間で軌道を１周する周回衛星であるため、衛星からの信号に±５ｋＨｚ程度のドップラー周波数偏移が発生する。補正擬似距離計算部７０は、受信信号のキャリアに観測されるドップラー周波数偏移量を測定し、それに基づいてＧＰＳ衛星距離の時間変化率を算出する。
【００２８】
ＧＰＳ衛星距離の時間変化率はＧＰＳ測位装置１００から観測されるＧＰＳ衛星の見かけ上の接近速度となる。そこで、ＧＰＳ衛星距離の時間変化率に対して、ある時刻を積分範囲の下限とし、現在時刻を積分範囲の上限とした積分計算を施すと、積分範囲の加減とした時刻から現在時刻までの時間におけるＧＰＳ衛星距離の変化量が算出される（ステップＳ５０）。
【００２９】
この変化量は、ＧＰＳ衛星の移動及びＧＰＳ測位装置１００の移動によってもたらされるものである。以下、積分範囲の下限とした時刻を初期時刻、ＧＰＳ衛星距離の変化量を距離変化量とする。なお、初期時刻から現在時刻までの距離変化量に初期時刻におけるＧＰＳ衛星距離を加えたものは、その値に誤差がなければ現在時刻におけるＧＰＳ衛星距離と一致する。キャリア積算部６２は、上述のような積分計算によって距離変化量を算出し、そのデータをオフセット推定部５８に入力する。
【００３０】
オフセット推定部５８は、コード擬似距離計算部５６が入力したデータによるＧＰＳ衛星距離から、キャリア積算部６２が入力したデータによる距離変化量を減算したオフセット距離を算出する（ステップＳ５２）。ただし、オフセット距離の算出に係るＧＰＳ衛星距離および距離変化量は、ＧＰＳ測位装置１００が備える時計が示す時刻を基準とした同一時刻におけるものでなければならない。
【００３１】
ＧＰＳ衛星距離には高周波成分を付く無雑音による揺らぎが含まれているため、これに基づいて算出されたオフセット距離にもまた揺らぎが含まれている。そこで、オフセット推定部５８は、ＧＰＳ衛星距離から距離変化量を減算した後、ローパスフィルタによって揺らぎを除去した上でオフセット距離を算出している（ステップＳ５４）。
【００３２】
オフセット推定部５８は、このようにして算出したオフセット距離のデータを、ＧＰＳ衛星の位置のデータと、ＧＰＳ衛星距離のデータと、距離変化量のデータと、ともに補正擬似距離計算部７０に入力する。補正擬似距離計算部７０は、距離変化量にオフセット距離を加算することで新たにＧＰＳ衛星距離を算出する。この新たに算出されたＧＰＳ衛星距離を、先のＧＰＳ衛星距離と区別するために補正擬似距離と呼び、このデータを測位計算部２１に出力する。測位計算部２１は、複数の測距部１４からの擬似補正距離を入手して３次元空間の位置を算出し（ステップＳ５６）、最初のループ（ステップＳ４０）に戻る。
【００３３】
図５は、参考構成による衛星から受信機の擬似距離の変化を示す説明図である。図５（Ａ）は、図７のオフセット推定部５８の処理によって得られる結果であり、同様にして図５（Ｂ）は、補正擬似距離計算部７０の処理によって得られる結果である。
【００３４】
上述したように、図６に示すコード擬似距離演算（ステップＳ４６）でコード擬似距離Ｒ（ｔ）を計算する。次に、キャリア積算（ステップＳ５０）でキャリアのドップラー周波数積算値Ｄ（ｔ）を計算する。次に、オフセット推定（ステップＳ５２）で仮オフセットＥ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）−Ｄ（ｔ）を求め、Ｅ（ｔ）をローパスフィルタにて平滑化（以下、ＬＰＦと表記する。）してオフセット推定値ＲＥ（ｔ）＝ＬＰＦ（Ｅ（ｔ））を求める。
【００３５】
そして、補正擬似距離演算（ステップＳ５４）にて補正擬似距離ＲＣ（ｔ）＝ＲＥ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）を求める。さらに、測位計算（ステップＳ５６）にて補正擬似距離ＲＥ（ｔ）を求め、複数の擬似距離から３次元の位置の測位を行う。しかし、測位に用いていた衛星がビルなどの物陰に入って、その衛星の追尾を中断したときは、キャリア積算リセット処理でその衛星のドップラー周波数積算値Ｄ（ｔ）＝０にリセットしなければならない（ステップＳ４８）。
【００３６】
このため、再び追尾しても、十分に平滑化されたオフセット推定値ＲＥ（ｔ）が得られるまでには時間を要してしまい、この間、マルチパスによる誤差の影響を十分に抑圧できない補正擬似距離ＲＥ（ｔ）となり、その衛星を測位に利用した測位計算結果には、マルチパスによる誤差が生じてしまうことがあった。そこで、本実施形態では以下に示す構成として測位計算に方向余弦行列Ｈの逆行列Ｈ−１を用いた。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施形態におけるＧＰＳ測位装置１０の構成を示す構成図である。図７の参考構成との違いは、キャリア推定部６０、移動速度通知器２２を追加した点である。追尾中の衛星は、参考構成と同じく補正擬似距離Ｒｅ（ｔ）を算出し、測位計算を行う。通常、測位計算部２１は、擬似距離からＧＰＳ測位装置１０の位置を求めるのと共に、キャリアのドップラー周波数からＧＰＳ測位装置１０の移動速度Ｖ（ｔ）も算出している。なお、測位計算は、テイラー級数の線形モデルを利用して、衛星とＧＰＳ測位装置１０（概略ユーザー）との相対位置関係を示す方向余弦行列Ｈの逆行列Ｈ−１を利用して計算を行っており、行列Ｈは本分野では周知のものである。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態における測位処理の流れを示すフローチャート図である。以下、図２と図３を用いて説明する。処理が開始されると、ステップＳ１０の繰り返しループを通過して、ステップＳ１２のＧＰＳ衛星追尾を開始する。ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号は、軌道が予め分かっているＧＰＳ衛星のＰＮ符号によりスペクトラム逆拡散を行い、ＰＮ符号との相関値を表す信号として測距制御部４４に入力される。
【００３９】
測距制御部４４に入力された相関値が所定の値を超えた場合には、その受信信号はその記憶されたＰＮ符号が割り当てられたものであると認識する。さらに、測距制御部４４は、そのＧＰＳ衛星からの送信されるデータを取得するようにＧＰＳ衛星識別部４２を制御する。
【００４０】
ステップＳ１４において、追尾中断検知部４６で追尾中断と判断された測距部１４は、測位計算部２１から受信機の移動速度Ｖ（ｔ）を入手し（ステップＳ１８）、キャリア推定部６０に与える、キャリア推定部６０は、測位計算部２１から得られた方向余弦行列Ｈを用いて、移動速度Ｖ（ｔ）からＧＰＳ衛星のキャリアのドップラー周波数ｆ（ｔ）を推定する（ステップＳ２０）。キャリア積算部６２は、推定されたトップラー周波数ｆ（ｔ）を取得し、キャリア積算メモリ６４に格納すると共に推定ドップラー周波数を積算したものをドップラー周波数積算値Ｄ（ｔ）とする（ステップＳ２２）。
【００４１】
また、ステップＳ１４にて追跡中であると判断されると、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ４２で識別されたＧＰＳ衛星からの信号は、航法データ復調部４８、衛星送信時刻計算部５０及びキャリア積算部６２に入力される。
【００４２】
航法データ復調部４８は、ＧＰＳ衛星の軌道情報などを含む航法データを抽出し、軌道メモリ５２にデータを格納すると共に、軌道メモリ５２は衛星位置計算部５４にデータを入力する（ステップＳ１６の一部）。キャリア積算部６２は、ＧＰＳ衛星からの信号をキャリア積算メモリ６４に格納し、積算値を取得する（ステップＳ２２）。
【００４３】
衛星送信時刻計算部５０は、受信信号からＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻を表すデータを抽出し、衛星位置計算部５４及びコード擬似距離計算部５６に入力する。衛星位置計算部５４は、航法データを含む衛星の軌道情報及びＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻に基づいて、信号を送信したＧＰＳ衛星が衛星軌道上の位置を算出し、その位置データをコード擬似距離計算部５６に入力する。コード擬似距離計算部５６は、ＧＰＳ測位装置１００が備える時計からの時刻からＧＰＳ衛星が信号を送信した時刻を減算することにより、信号がＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１００に到達するのに要した時間、すなわち伝搬時間を算出する（ステップＳ２４の一部）。
【００４４】
そして、その伝搬時間に電磁波の伝搬速度を乗じることにより、ＧＰＳ測位装置１００からＧＰＳ衛星までの距離を算出し、ＧＰＳ衛星距離を求める。コード擬似距離計算部５６は、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ衛星距離とが対応付けられたデータをオフセット推定部５８に入力する。
【００４５】
ＧＰＳ衛星は周回衛星であるため、衛星からの信号に±５ｋＨｚ程度のドップラー周波数偏移が発生する。補正擬似距離計算部７０は、受信信号のキャリアに観測されるドップラー周波数偏移量を測定し、それに基づいてＧＰＳ衛星距離の時間変化率を算出する。
【００４６】
ＧＰＳ衛星距離の時間変化率はＧＰＳ測位装置１００から観測されるＧＰＳ衛星の見かけ上の接近速度となる。そこで、ＧＰＳ衛星距離の時間変化率に対して、ある時刻を積分範囲の下限とし、現在時刻を積分範囲の上限とした積分計算を施すと、積分範囲の加減とした時刻から現在時刻までの時間におけるＧＰＳ衛星距離の変化量が算出される。
【００４７】
この変化量は、ＧＰＳ衛星の移動及びＧＰＳ測位装置１００の移動によってもたらされるものである。以下、積分範囲の下限とした時刻を初期時刻、ＧＰＳ衛星距離の変化量を距離変化量とする。なお、初期時刻から現在時刻までの距離変化量に初期時刻におけるＧＰＳ衛星距離を加えたものは、その値に誤差がなければ現在時刻におけるＧＰＳ衛星距離と一致する。キャリア積算部６２は、上述のような積分計算によって距離変化量を算出し、そのデータをオフセット推定部５８に入力する（ステップＳ２４終了）。
【００４８】
オフセット推定部５８は、コード擬似距離計算部５６が入力したデータによるＧＰＳ衛星距離から、キャリア積算部６２が入力したデータによる距離変化量を減算したオフセット距離を算出する（ステップＳ２６）。ただし、オフセット距離の算出に係るＧＰＳ衛星距離および距離変化量は、ＧＰＳ測位装置１００が備える時計が示す時刻を基準とした同一時刻におけるものでなければならない。
【００４９】
ＧＰＳ衛星距離には高周波成分を付く無雑音による揺らぎが含まれているため、これに基づいて算出されたオフセット距離にもまた揺らぎが含まれている。そこで、オフセット推定部５８は、ＧＰＳ衛星距離から距離変化量を減算した後、ローパスフィルタによって揺らぎを除去した上でオフセット距離を算出している。
【００５０】
オフセット推定部５８は、このようにして算出したオフセット距離のデータを、ＧＰＳ衛星の位置のデータと、ＧＰＳ衛星距離のデータと、距離変化量のデータと、ともに補正擬似距離計算部７０に入力する。補正擬似距離計算部７０は、距離変化量にオフセット距離を加算することで新たにＧＰＳ衛星距離を算出する。この新たに算出されたＧＰＳ衛星距離を、先のＧＰＳ衛星距離と区別するために補正擬似距離と呼び、このデータを測位計算部２１に出力する（ステップＳ２８）。測位計算部２１は、複数の測距部１４からの擬似補正距離を入手して３次元空間の位置を算出し、さらに移動速度計算を実行して（ステップＳ３０）、最初のループ（ステップＳ１０）に戻る。
【００５１】
このように、測位中であれば、その衛星の追尾が中断しても、ドップラー積算値Ｄ（ｔ）をリセットする必要はなく、積算を継続できる。このため、追尾中断の衛星を測位に利用しても、高められた平滑化の結果を維持したままの補正擬似距離Ｒｅ（ｔ）を得ることができる。
【実施例２】
【００５２】
図４は、本発明の第２の実施形態におけるＧＰＳ制御装置の構成を示す構成図である。第１の実施形態と異なる点は、測位計算部２１から得られた移動速度Ｖ（ｔ）からドップラー周波数ｆ（ｔ）を推定する方法に替えて、ドライブセンサ（ＤＲセンサ）など外部から得られた移動速度Ｖ（ｔ）からドップラー周波数ｆ（ｔ）を逆に推定するものである。処理の流れは、衛星位置計算部５４から衛星移動分のドップラー周波数ｆｓ（ｔ）を得る。
【００５３】
次に、外部のＤＲセンサから自己の移動速度を得る。そして、通常の測位演算の逆演算を行うことで、移動速度Ｖ（ｔ）から自己の移動分のドップラー周波数ｆｒ（ｔ）を算出する。また、測位計算部２１から得た時刻誤差から時計の内部クロックの周波数オフセットｆｔ（ｔ）を算出して、ｆ（ｔ）＝ｆｓ（ｔ）＋ｆｒ（ｔ）―ｆｔ（ｔ）により衛星のドップラー周波数ｆ（ｔ）を推定する。
【００５４】
以上、上述したように、本実施形態を用いることで、追尾中断でも他の衛星による測位ができており、かつ、追尾中断の回復後に測位に利用する際、その衛星は追尾中断前から長時間平滑化してマルチパス抑圧の高い効果を継続している補正擬似距離を測位に利用し、従来よりも測位精度が改善できる。
【００５５】
また、ドライブセンサなどの外部からの情報により、受信装置の移動速度が既知である場合は、その衛星が追尾中に測位できていなかった状態であってもドップラー周波数を推定することができるため、追尾中断回復後は、同様の改善効果が得られる。
【００５６】
なお、本実施形態では、測位計算後の位置データは補正していないが、平滑化などの処理を施しても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態における測位装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＧＰＳ制御装置の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態における測位処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるＧＰＳ制御装置の構成を示す構成図である。
【図５】参考構成による衛星から受信機間の擬似距離の変化を示す説明図である。
【図６】参考構成における測位処理の流れを示すフローチャート図である。
【図７】参考構成におけるＧＰＳ測位装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  ＧＰＳ測位装置、１２  ＧＰＳ衛星、１４  測距部、１７  アンテナ、１８  信号受信部、１９  ビル、２１  測位計算部、２２  移動速度通知器、４２  衛星識別部、４４  測距制御部、４６  追尾中断検知部、４８  航法データ復調部、５０  衛星送信時刻計算部、５２  軌道メモリ、５４  衛星位置計算部、５６  コード擬似距離計算部、５８  オフセット推定部、６０  キャリア推定部、６８  キャリア積算リセット部、６２  キャリア積算部、６４  キャリア積算メモリ、７０  補正擬似距離計算部、１００  ＧＰＳ測位装置。
【図１】
2007010550.tif 000003
【図２】
2007010550.tif 000004
【図３】
2007010550.tif 000005
【図４】
2007010550.tif 000006
【図５】
2007010550.tif 000007
【図６】
2007010550.tif 000008
【図７】
2007010550.tif 000009