(57)【要約】【課題】測位精度の低下があり、また円滑に測位が行えない。【解決手段】衛星からの電波を受信する受信部と、前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位装置。【選択図】図７
2017198531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星からの電波を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、
前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位装置。
【請求項２】
前記検知部が新たな衛星を検知した場合、前記測位部は前記新たな衛星を含む前記第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定を行う、請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記測位部は、前記第２の整数値バイアスが所定の精度に達した後に、前記測位部は前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、請求項２に記載の測位装置。
【請求項４】
前記第２の組合せは、前記衛星の位置の精度の指標に基づいて選択される、請求項１に記載の測位装置。
【請求項５】
前記第２の組合せは、前記衛星の位置の精度の指標が最小になるように選択される、請求項４に記載の測位装置。
【請求項６】
前記測位部は、前記検知部からの情報に基づいて前記第１の組合せの中から使用不可となる衛星を予測し、
前記測位部は、前記使用不可となる衛星を除いた前記第２の組合せの観測値に基づいて前記第２の整数値バイアスの推定を行い、
前記検知部が使用不可となった衛星を検知した場合、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、請求項１に記載の測位装置。
【請求項７】
前記使用不可となる衛星が基準衛星である場合、前記測位部は、前記基準衛星とは異なる他の衛星を予備基準衛星として前記第２の整数値バイアスの推定を行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスと前記第２の整数値バイアスを用いて整数値バイアスの変換を行う、請求項６に記載の測位装置。
【請求項８】
前記使用不可となる衛星が仰角低下によって使用不可となった場合、前記測位部は、前記第１の整数値バイアスから前記第２の整数値バイアスに切り替えて測位を行う、請求項６に記載の測位装置。
【請求項９】
衛星からの電波を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、
前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位システム。
【請求項１０】
衛星からの電波を受信することと、
受信された衛星からの電波に基づいて衛星を検知することと、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行うことと、
衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行うことと、
前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替えることと、を含む測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測位装置、測位システム、測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、位置が既知である基準局と、位置が未知である未知点との２地点で、ＧＰＳ衛星からの電波（搬送波）の位相を測定し、測定された観測値を用いて測位を行う、干渉測位が注目されている。観測されるＧＰＳ衛星は所定の軌道を周回しており、時間の経過と共に観測されるＧＰＳ衛星の位置および数は変化する。干渉測位では、このＧＰＳ衛星の状態の変化によって、測位に用いられる情報（後述される整数値バイアス）が再計算される。
【０００３】
特許文献１および２には、上述したＧＰＳ衛星の状態の変化に対処する測位装置が開示されている。特許文献１に開示されている測位装置は、ＧＰＳ衛星の状態の変化が生じる前に算出された情報を用いて変化後の整数値バイアスの推定を行う。また、特許文献２に開示されている測位装置は、仰角が大きい基準衛星のデータが使用できなくなった場合、予備の基準衛星を用いて整数値バイアスの推定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８５７２８号公報
【特許文献２】特開２００６−００３２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている測位装置は、上述したＧＰＳ衛星の状態の変化に対処するものの、変化前の情報を引き継ぐことによって測位の精度が低下する。また特許文献２に開示されている測位装置は、基準衛星が使用できなくなった後に測位解が算出されていることにより円滑に測位が行えない。
【０００６】
そこで本開示では、測位精度の低下がなく、円滑に測位の切り替えが行える新規かつ改良された測位装置、測位システム、測位方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、衛星からの電波を受信する受信部と、前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位装置が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、衛星からの電波を受信する受信部と、前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位システムが提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、衛星からの電波を受信することと、受信された衛星からの電波に基づいて衛星を検知することと、基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行うことと、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行うことと、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替えることと、を含む測位方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、測位精度の低下がなく、円滑に測位の切り替えが行える。
【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定されず、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、干渉測位の原理を説明する概略図である。
【図２】図２は、干渉測位において、整数値バイアスを求める原理を説明する概略図である。
【図３】図３は、移動局から見たＧＰＳ衛星の仰角に対する電波の行路を示す図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態のシステムの構成を示す概略図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態の受信機の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本開示の実施形態において、干渉測位を行う動作例を示すフロー図である。
【図７】図７は、本開示の実施形態において、移動局が新しい衛星を検知した際の動作例を示すフロー図である。
【図８】図８は、本開示の実施形態において、移動局が使用不可となる衛星を検知した際の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行う。
０．干渉測位の原理
１．整数値バイアスの推定方法
２．システム構成の例
３．移動局の構成
４．移動局が干渉測位を行う際の動作例
５．移動局が新しい衛星を検知した際の動作例
６．衛星の組合せの選択方法
７．移動局が使用不可となる衛星を検知した際の動作例
８．補足
９．むすび
【００１５】
＜０．干渉測位の原理＞
図１は、干渉測位の原理を示す図である。図１には、ＧＰＳ衛星１００と、位置が既知である基準局２００と、位置が未知である移動局３００とが示される。基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信するＧＰＳ受信機２０２、３０２をそれぞれ備える。なお、受信機３０２は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信して測位を行う測位装置の一例である。
【００１６】
ＧＰＳ衛星１００は、所定の軌道で周回しており、ＧＰＳ衛星１００の位置は既知である。ＧＰＳ衛星１００は、搬送波としてＬ１帯（１５７５．４２ＭＨｚ）とＬ２帯（１２２７．６ＭＨｚ）の周波数を使用している。搬送波には測距コードおよび航法メッセージが変調された信号として含まれる。
【００１７】
測距コードは、ＧＰＳ衛星１００と受信機２０２、３０２との間の距離を測定するために用いられる。測距コードは、民間利用のためのＣ／Ａコードと米国総務省が許可したユーザのためのＰコードがある。Ｃ／ＡコードはＬ１帯で送信され、ＰコードはＬ１およびＬ２帯で送信されている。
【００１８】
航法メッセージには、ＧＰＳ衛星１００の健康状態を示すデータ、エフェメリスおよびクロック補正係数が含まれる。エフェメリスには、ＧＰＳ衛星１００の位置および軌道を特定するために用いられるパラメータが含まれる。
【００１９】
基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ受信機２０２、３０２でＧＰＳ衛星１００が送信する電波を観測し、観測値として搬送波位相および疑似距離（ＧＰＳ衛星１００からＧＰＳ受信機２０２、３０２までの真の距離に誤差を含んだ距離）を算出する。また、ＧＰＳ受信機２０２、３０２は、ＧＰＳ衛星１００からの電波を受信してＧＰＳ衛星１００を捕捉し、またＧＰＳ衛星から放送されるエフェメリスを受信してＧＰＳ衛星１００の位置および軌道を特定する。
【００２０】
一般的に干渉測位では、基準局２００は、観測した観測値（搬送波位相および疑似距離）および基準局２００の位置情報を移動局３００に送信し、移動局３００は、基準局２００の観測値と、移動局３００で観測した観測値とを用いて基準局２００に対する移動局３００の相対位置を算出することによって、移動局３００の測位を行う。
【００２１】
また、移動局３００は後述する整数値バイアスを求めるため、基準局２００における観測値と移動局３００における観測値の２重差を計算する。この２重差の計算は、受信機の時計誤差および大気圏に由来する遅延および受信機と衛星の初期位相バイアスを打ち消すために行われる。次に移動局３００は、算出された２重差からカルマンフィルタを用いて整数値バイアスと、図１において矢印で示される基準局２００に対する移動局３００の相対位置とを求める。この際算出される整数値バイアスは実数であるので、さらに移動局３００は整数最小二乗法によって整数値バイアスの整数値解を求める。そして移動局３００は、算出された整数値解である整数値バイアスを用いて相対位置を再度求める。
【００２２】
なお、ＧＰＳ衛星１００の搬送波の波長は、上述したＬ１帯の波長が約１９ｃｍであり、Ｌ２帯の波長が約２４ｃｍである。ＧＰＳ受信機２０２、３０２における搬送波位相の観測精度は高く、このような波長の搬送波において、数ｍｍから数ｃｍ程度の精度で、干渉測位では測位が可能である。
【００２３】
＜１．整数値バイアスの推定方法＞
以上、干渉測位の基本的な原理が説明された。以下では、上述した整数値バイアスの推定方法が詳述される。なお、ここでは上述したカルマンフィルタのアルゴリズムを適用し
2017198531.tif 000003
【００２４】
【数１】
2017198531.tif 000004
【００２５】
2017198531.tif 000005
【００２６】
2017198531.tif 000006
【００２７】
【数２】
2017198531.tif 000007
【００２８】
2017198531.tif 000008
【００２９】
【数３】
2017198531.tif 000009
【００３０】
ここで添え字Ｂは、基準局２００を意味する。（３）の式から理解されるように、基準局２００−移動局３００の間の１重位相差では、衛星側の時計誤差δｉは消去される。しかし、基準局２００−移動局３００の間の１重位相差では、基準局および移動局側の時計誤差δＡおよびδＢは消去されない。このため、基準局２００および移動局３００側の時計誤差を消去するために、ＧＰＳ衛星ｉ１０２とＧＰＳ衛星ｊ１０４との２重位相差が計算される。
【００３１】
2017198531.tif 000010
【００３２】
【数４】
2017198531.tif 000011
【００３３】
2017198531.tif 000012
【００３４】
2017198531.tif 000013
【００３５】
【数５】
2017198531.tif 000014
【００３６】
2017198531.tif 000015
【００３７】
【数６】
2017198531.tif 000016
【００３８】
そして整数値バイアスは、式（５）および式（６）を観測方程式として、カルマンフィルタのアルゴリズムを適用して推定される。カルマンフィルタを適用して推定された整数値バイアスは実数であり、これはＦｌｏａｔ解と呼ばれる。ここで整数解を求めるために整数最小二乗法が用いられる。
【００３９】
整数最小二乗法は、整数値バイアスは整数であるとする制約条件において、最小二乗法条件を満たす解を探索する方法である。整数最小二乗法を適用して得られた整数値バイアスはＦｉｘ解と呼ばれる。このＦｉｘ解は、Ｒａｔｉｏ  Ｔｅｓｔと呼ばれる検定により評価される。Ｒａｔｉｏ  Ｔｅｓｔにおいては、整数最小二乗法によって得られる最適解と次善解とが比較される。そして、最適解と次善解との比（次善解／最適解）である要素比（Ｒａｔｉｏ  ｆａｃｔｏｒ）が所定の閾値（例えば３）を超えたときに最適解がＦｉｘ解として採用される。ここで上述した要素比が大きいことは、整数最小二乗法によって得られる解の分散が小さいことを示す。つまり、整数最小二乗法によって得られる解（整数値バイアス）の精度が高いと推定される。干渉測位において、移動局は高精度な測位を行うためにこのＦｉｘ解の整数値バイアスを用いて測位を行う。
【００４０】
以上説明された搬送波位相および疑似距離の２重差は、基準局２００および移動局３００においてＧＰＳ衛星１００がｍ個観測される場合、ｍ（ｍ−１）／２組のＧＰＳ衛星の組合せに基づいて算出される。なお、１つの衛星から観測される観測値は、疑似距離と搬送波位相の２つなので、算出される２重差の組合せの数はｍ（ｍ−１）組ある。ここで、整数値バイアスを推定するために用いられるＧＰＳ衛星の組合せとして、上述したｍ（ｍ−１）／２組の全てが用いられなくてもよく、一部の衛星の組合せが用いられてもよい。ただし、整数値バイアスの推定には４個以上の衛星が用いられる。
【００４１】
また、上述した整数値バイアスの推定過程においては、基準局２００および移動局３００からの仰角が大きいＧＰＳ衛星１００を基準衛星として上述した２重差が算出されることが好ましい。図３は、２つのＧＰＳ衛星１０６、１０８の位置と、移動局３００の位置との関係の例を示す図である。ＧＰＳ衛星１０６は、移動局３００から見た仰角がＧＰＳ衛星１０８に比べて相対的に大きい衛星を示している。図３からわかるように、移動局３００とＧＰＳ衛星１０６との距離と、移動局３００とＧＰＳ衛星１０８との距離とを比べると、移動局３００とＧＰＳ衛星１０６との距離の方が小さい。このように、移動局３００から見た衛星の仰角が大きくなれば通過する電離層および対流圏の距離が小さくなるため、電離層遅延Ｉおよび対流圏遅延Ｔは小さくなる。よって、基準局２００と移動局３００とで共通のＧＰＳ衛星を用いて観測を行う場合、高精度な測位が行われるためには仰角が大きいＧＰＳ衛星が基準衛星として選択されることが好ましい。
【００４２】
上述したように仰角が大きいＧＰＳ衛星１００を基準衛星として２重差が算出される場合、算出される２重差は、観測される衛星の個数ｍに対してｍ−１組の衛星の組合せに基づいて算出される。しかし上述したように、整数値バイアスを推定するために用いられるＧＰＳ衛星の組合せとして、ｍ−１組の全てが用いられなくてもよく、一部の衛星の組合せが用いられてもよい。
【００４３】
＜２．システム構成の例＞
以上では、干渉測位の測位原理および整数値バイアスの推定方法について説明された。以下では、本開示の実施形態に係るシステム構成の例が説明される。本実施形態では、衛星から電波を受信して測位を行う測位装置について説明される。なお、測位装置としては、例えば図４に示されるような移動局３００に備えられる受信機３０２がある。
【００４４】
本実施形態に係るシステムは、ＧＰＳ衛星１００と、位置が既知である基準局２００と、移動局３００と、ネットワーク４００が含まれる。また、基準局２００および移動局３００は、受信機２０２、３０２を備える。ＧＰＳ衛星１００は、上述した説明と同様に電波を発信し、測距コードおよび航法メッセージを放送している。また基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から発信された電波を受信してＧＰＳ衛星１００を捕捉し、受信された航法メッセージを用いてＧＰＳ衛星１００の位置および軌道を特定する。また、基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から受信した電波に基づいて観測値を観測する。
【００４５】
ネットワーク４００は、基準局２００または移動局３００からの情報を搬送する。ネットワーク４００は、例えば、インターネットなどの公のネットワークでもよく、携帯電話網などのような無線インターフェイスを有するネットワークであってもよい。
【００４６】
基準局２００の位置は既知であり、基準局２００は、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる受信機２０２を備えている。例えば、基準局２００は、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる受信機２０２を備えた、ビルまたは信号機または携帯電話網の基地局など市街地に設置された構造物であってもよい。また、基準局２００は、国土地理院が設置している電子基準点であってもよい。なお、図４には１つの基準局２００しか示されていない。しかし、基準局２００はこのシステムにおいて複数設置されてもよい。
【００４７】
また、移動局３００は、図４では車両として示されている。しかし、本実施形態において移動局３００は車両に限定されず、携帯電話またはゲーム機など人が携帯できる装置であってもよい。また、移動局３００は船舶であってもよく、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる受信機３０２を備えている装置であれば、移動局３００はどのような装置であってもよい。
【００４８】
また、移動局３００は、ネットワーク４００を介して基準局２００の観測値（搬送波位相および擬似距離）および基準局２００の位置に関する情報を受信する。そして移動局３００は、基準局２００から受信した情報と、移動局３００がＧＰＳ衛星１００からの電波を観測して得た観測値とを用いて干渉測位を行う。
【００４９】
＜３．移動局の受信機の構成＞
以上では、本開示の実施形態のシステムの構成例が説明された。次に、移動局３００の受信機３０２の構成について図５を用いて説明される。受信機３０２は移動局３００に備えられ、受信機３０２は、ＧＰＳ受信部３０４と、衛星検知部３０６と、通信部３０８と、測位部３１０を有する。また、測位部３１０は、整数値バイアス推定部３１２と、測位実行部３１４を有する。
【００５０】
ＧＰＳ受信部３０４は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信し、受信したＧＰＳ衛星１００からの電波に基づく信号を衛星検知部３０６および測位部３１０に送る。衛星検知部３０６は、ＧＰＳ受信部３０４から受け取った信号に基づいて観測されるＧＰＳ衛星１００の数、位置および軌道を特定する。そして衛星検知部３０６は、特定されたＧＰＳ衛星１００の数、位置および軌道を測位部３１０に送る。ここで衛星検知部３０６がＧＰＳ衛星１００の位置および軌道を特定する際、衛星検知部３０６は上述した航法メッセージに含まれるエフェメリスを使用する。
【００５１】
通信部３０８は、他の装置と無線通信を行うために用いられる。通信部３０８は、基準局２００からネットワーク４００を介して基準局２００で観測した観測値および基準局２００の位置に関する情報を受信し、受信した情報を測位部３１０に送る。通信部３０８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線ＬＡＮ、またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの携帯電話網に用いられる送受信機であってもよい。
【００５２】
整数値バイアス推定部３１２は、ＧＰＳ受信部３０４が受信した衛星からの電波に基づいて観測値を算出する。また整数値バイアス推定部３１２は、整数値バイアス推定部３１２が算出した観測値と通信部３０８から受け取った基準局２００の観測値に基づいて整数値バイアスを推定する。測位実行部３１４は、整数値バイアス推定部３１２が推定した整数値バイアスに基づいて測位を行う。
【００５３】
＜４．移動局が干渉測位を行う際の動作例＞
以上では、本実施形態のシステムおよび移動局３００の受信機３０２の構成例について説明がされた。以下では、移動局３００が干渉測位を行う際の動作例について説明される。
【００５４】
図６は、移動局３００が干渉測位を行う際の動作例を示すフロー図である。移動局３００が干渉測位を行う際、移動局３００はＧＰＳ受信部３０４においてＧＰＳ衛星１００からの電波を受信し、観測値（疑似距離および搬送波位相）を取得する（Ｓ１０２）。次にＳ１０４において移動局３００の整数値バイアス推定部３１２は、上述したように観測される衛星の組合せに基づいて整数値バイアスを推定する。
【００５５】
ここで用いられる衛星の組合せは、上述したように観測される衛星の数がｍ個である場合、ｍ（ｍ−１）／２の衛星の組合せの候補がある。また移動局３００から見た仰角が大きい衛星が基準衛星として設定される場合、ｍ−１組の衛星の組合せの候補がある。このとき２重差が算出される衛星の組合せは、基準衛星とその他の衛星との組合せとなる。整数値バイアス推定部３１２は、これらの衛星の組合せの候補の全てを用いて整数値バイアスを推定してもよく、衛星の組合せの一部を用いて整数値バイアスを推定してもよい。
【００５６】
なお、整数値バイアス推定部３１２は、基準局２００から基準局２００の観測値を受け取り、上述した衛星の組合せにおける搬送波位相および疑似距離の２重差を算出して整数値バイアスを推定する。次にＳ１０６において、整数値バイアス推定部３１２はＳ１０４において推定された整数値バイアスを測位実行部３１４に送り、測位実行部３１４は受け取った整数値バイアスを用いて測位を行う。
【００５７】
＜５．移動局が新しい衛星を検知した際の動作例＞
以上では移動局３００が干渉測位を行う際の動作例が説明された。以下では移動局３００が新しい衛星を検知した際の動作例について説明される。上述したようにＧＰＳ衛星１００は所定の軌道を周回している。よって、移動局３００から見たＧＰＳ衛星１００の位置は時間の経過と共に変化する。つまり、時間が経過するとともに移動局３００は新しい衛星を検知する。
【００５８】
このとき、移動局３００が、新しく検知された衛星から得られる観測値を用いて再度すべての衛星の組合せの整数値バイアスの推定を行うと、上述した要素比が著しく低下する。つまり、推定される整数値バイアスの精度が低下する。
【００５９】
本開示の実施形態の移動局３００においては、上述した整数値バイアスの精度の低下（または要素比の低下）を起こさないために、図６で説明された測位の実行処理と並行して衛星の状態の変化に基づく整数値バイアスの推定が行われる。つまり本実施形態の移動局３００は、新しい衛星が検知される前に推定された第１の整数値バイアス（図６のＳ１０４で推定される整数値バイアス）を用いて測位を行い、当該測位と並行して新しく検知された衛星を考慮した第２の整数値バイアス（後述される図７のＳ２１０において推定される整数値バイアス）の推定を行う。図７は、移動局３００が新しい衛星を検知した際に行う動作の例を示すフロー図である。
【００６０】
Ｓ２０２において移動局３００はＧＰＳ衛星１００からの電波を受信することによって測距コードおよび航法メッセージなどの観測データを取得する。次にＳ２０４において衛星検知部３０６は受信された観測データに基づいて新しい衛星を検知したか否かを判定する。Ｓ２０４において衛星検知部３０６が新しい衛星を検知した場合、処理はＳ２０６に進む。次にＳ２０６において整数値バイアス推定部３１２は新しく検知された衛星を考慮して整数値バイアスの推定に用いる衛星の組合せを選択する。このとき整数値バイアス推定部３１２は、上述したように基準局２００から取得した観測値と移動局３００が観測した観測値を用いて整数値バイアスの推定を行う。
【００６１】
次にＳ２０８において整数値バイアス推定部３１２は、Ｓ２０６において選択された衛星の組合せから基準衛星を選択する。ここで基準衛星は仰角の最も大きい衛星であってもよい。そして整数値バイアス推定部３１２は、測位実行部３１４による測位と並行してＳ２０６において選択された衛星の組合せを用いて整数値バイアスを推定する。
【００６２】
次にＳ２１０において整数値バイアス推定部３１２は、Ｓ２０８において推定される整数値バイアスの要素比が所定の基準に達したか否かを判定する。ここで推定される整数値バイアスの要素比が所定の基準に達していないとき、整数値バイアス推定部３１２は最小二乗法により整数値バイアスの推定を繰り返して行う。
【００６３】
Ｓ２１０において推定される整数値バイアスの要素比が所定の基準に達したと判定された場合、Ｓ２１２において整数値バイアス推定部３１２は当該所定の基準に達した整数値バイアスを測位実行部３１４に送る。測位実行部３１４は、新しい衛星が検知される前に推定された整数値バイアスを用いた測位から、当該測位と並行してＳ２１０において新しく検知された衛星を考慮して推定された整数値バイアスを用いた測位に切り替える。
【００６４】
なお、Ｓ２０６において選択される衛星の組合せは、新しい衛星が検知される前に推定された整数値バイアスを推定するために用いられた衛星の組合せと同一であってもよく、また異なる組合せであってもよい。つまり、測位に用いられる整数値バイアスを推定するために用いられた衛星の組合せと、測位と並行して整数値バイアスを推定するために用いられる衛星の組合せは、同一の組合せであってもよくまた異なる組合せであってもよい。このときＳ２０８において選択される基準衛星が測位に用いられている基準衛星と異なる場合、これらの衛星の組合せは異なる。つまり、使用される衛星は同じであるが、基準衛星が異なる場合は異なる衛星の組合せとして扱われる。よって、Ｓ２０６において選択される衛星の組合せは、新しく検知された衛星を含んでもよく、また含まなくてもよい。これは、新しく検知された衛星の仰角がまだ小さく、当該新しく検知された衛星は整数値バイアスの推定に用いられるには適さない場合があるからである。
【００６５】
以上説明されたように、新たな衛星が検知された場合、本開示の実施形態の移動局３００は、測位と並行して新たな整数値バイアスを推定する。また、これによって新しく検知された衛星の観測値を即座に加えて整数値バイアスを推定することによる整数値バイアスの精度の低下が防がれる。また、本実施形態の移動局３００は、測位と並行して推定される整数値バイアスが所定の基準に達した後に当該整数値バイアスを測位に用いるので、より確実に整数値バイアスの精度の低下が防がれる。
【００６６】
＜６．衛星の組合せの選択方法＞
以上では、移動局３００において新たな衛星が検知された場合の移動局３００の動作例について説明された。以下では上述した図７に関する動作例において衛星の組合せを選択する選択方法の例が説明される。
【００６７】
本開示の実施形態の移動局３００はＧＰＳ衛星１００の位置と時計誤差の指標である精度劣化度（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ＤＯＰ）を用いて衛星の組合せを選択する。精度劣化度は以下のように算出される。ＧＰＳ衛星１００の位置の分散（以下の式（７）の左辺）は、幾何行列Ｇを用いて以下のように表される。
【００６８】
【数７】
2017198531.tif 000017
ここでσは移動局３００と衛星との距離の誤差の分散である。
【００６９】
2017198531.tif 000018
【００７０】
【数８】
2017198531.tif 000019
【００７１】
2017198531.tif 000020
【００７２】
【数９】
2017198531.tif 000021
【００７３】
ここで、（７）の式によると、ＧＰＳ衛星１００の位置の分散は、移動局３００と衛星との距離誤差に依存する項と、移動局３００と衛星の配置に依存する項とに分かれる。ここでＨ＝（ＧＴＧ）−１とすると、精度劣化度は移動局３００と衛星の配置に依存する項として以下のように定義される。
【００７４】
【数１０】
2017198531.tif 000022
【００７５】
【数１１】
2017198531.tif 000023
【００７６】
【数１２】
2017198531.tif 000024
【００７７】
ここで、（１０）式は位置に関する精度劣化度（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ＰＤＯＰ）である。また、（１１）式は時間に関する精度劣化度（Ｔｉｍｅ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ＴＤＯＰ）である。また、（１２）式は幾何精度劣化度（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ＧＤＯＰ）である。
【００７８】
上述した精度劣化度は、図７のＳ２０６において衛星の組合せが選択される際に用いられる。このとき精度劣化度が最小となるように衛星の組合せが選択される。また、この精度劣化度が最小となる衛星の組合せは、将来の衛星の配置において精度劣化度が最小となるように選択されてもよい。これは、整数値バイアスの推定が完了する時点における衛星の配置を考慮するためである。これによって、誤差の少ない衛星の組合せが選択され、移動局３００はより高精度に測位を行うことができる。
【００７９】
なお、用いられる精度劣化度は位置に関する精度劣化度（ＰＤＯＰ）、時間に関する精度劣化度（ＴＤＯＰ）、幾何精度劣化度（ＧＤＯＰ）のいずれが用いられてもよく、また３つの精度劣化度が組み合わされて用いられてもよい。しかしより好ましくは、位置に関する精度劣化度（ＰＤＯＰ）が衛星の組合せの選択に用いられることが好ましい。整数値バイアスが推定される過程において２重差が算出されることによって、衛星および受信機の時計の誤差は除去される。よって時間に関する精度劣化度（ＴＤＯＰ）よりも位置に関する情報が得られる精度劣化度が用いられる方が好ましい。
【００８０】
＜７．移動局が使用不可となる衛星を検知した際の動作例＞
以上では、移動局３００が新しい衛星を検知した際の動作例および当該動作において使用される精度劣化度について説明された。以下では移動局３００が使用不可となる衛星を検知した際の移動局３００の動作例が説明される。上述したようにＧＰＳ衛星１００は所定の軌道を周回しており、時間の経過と共に測位に使用できなくなる衛星が発生する。これは例えば、衛星の仰角が小さくなり、電離層遅延および対流圏遅延が大きくなってしまうために衛星が測位に使用できなくなることが考えられる。このとき、本実施形態の移動局３００は、測位と並行して将来使用不可となる衛星を除いて整数値バイアスを算出する。図８は、移動局３００が使用不可となる衛星を検知した際の移動局３００の動作例を示すフロー図である。
【００８１】
最初にＳ３０２において移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００からの電波を受信することによって測距コードおよび航法メッセージなどの観測データを取得する。次にＳ３０４において衛星検知部３０６は、受信された観測データに基づいて将来使用不可となる衛星があるか否かを判定する。次にＳ３０６において整数値バイアス推定部３１２は、将来使用不可となる衛星を除いて整数値バイアスの推定に用いる衛星の組合せを選択する。ここで将来使用不可となる衛星の判定は、航法メッセージに含まれるエフェメリスを用いて算出される衛星の軌道に基づいて行われてもよい。
【００８２】
また、図７のＳ２０６と同様に、Ｓ３０６において衛星の組合せが選択される際に、上述した精度劣化度が用いられてもよい。このとき精度劣化度が最小となるように衛星の組合せが選択される。また、この精度劣化度が最小となる衛星の組合せは、将来の衛星の配置において精度劣化度が最小となるように選択されてもよい。これは、将来使用不可となる衛星が実際に測位に使用できなくなった時点における衛星の配置を考慮するためである。これによって、誤差の少ない衛星の組合せが選択され、移動局３００はより高精度に測位を行うことができる。
【００８３】
次にＳ３０８において整数値バイアス推定部３１２は、Ｓ３０６において選択された衛星の組合せから予備基準衛星を選択する。予備基準衛星は仰角の最も大きい衛星であってもよい。そして整数値バイアス推定部３１２は、測位実行部３１４による測位と並行してＳ３０６において選択された衛星の組合せを用いて整数値バイアスを推定する。なおここで選択される予備基準衛星は、所定の時間経過後に仰角が最も大きくなる衛星であってもよい。これは、使用不可となる衛星が実際に測位に使用できなくなるときにおいて仰角が最も大きくなる衛星が基準衛星として選択されることが好ましいからである。これによって、使用不可となる衛星が実際に使用不可となる時点において最も適切な衛星が基準衛星として用いられるため、より高精度な測位が行われる。
【００８４】
次にＳ３１０において衛星検知部３０６は、使用不可となった衛星があるか否かを判定する。ここで衛星検知部３０６が使用不可となった衛星が依然として無いと判定すると、整数値バイアス推定部３１２は整数値バイアスの推定を継続する。Ｓ３１０において衛星検知部３０６が使用不可となった衛星があると判定すると、次にＳ３１２において整数値バイアス推定部３１２は、使用不可となった衛星が基準衛星であるか否かを判定する。ここでＳ３１２における基準衛星は、Ｓ３０８における整数値バイアスの推定と並行して行われる測位に用いられている整数値バイアスを推定するための基準衛星である。以下この測位に用いられている基準衛星について、現在の基準衛星ともいう。
【００８５】
Ｓ３１２において整数値バイアス推定部３１２が、使用不可となった衛星は現在の基準衛星であると判定すると、処理はＳ３１４に進む。Ｓ３１４において整数値バイアス推定部３１２は、Ｓ３０８において選択された予備基準衛星を基準として整数値バイアスの変換を行う。ここで行われる整数値バイアスの変換について以下に説明される。
【００８６】
2017198531.tif 000025
【００８７】
【数１３】
2017198531.tif 000026
ここでｒは整数値バイアスの推定に用いられる現在の基準衛星ｐおよび予備基準衛星ｑ以外の任意の衛星を示す。
【００８８】
2017198531.tif 000027
【００８９】
図８のフロー図の説明に戻ると、上述したようにＳ３１４において整数値バイアス推定部３１２は予備基準衛星を基準として整数値バイアスの変換を行う。そしてＳ３２２において測位実行部３１４はＳ３１４において置き換えられた整数値バイアスを用いた測位に切り替える。
【００９０】
Ｓ３１２において整数値バイアス推定部３１２が、使用不可となった衛星は基準衛星ではないと判定すると、処理はＳ３１６に進む。Ｓ３１６において整数値バイアス推定部３１２は、衛星が使用不可となった理由が仰角が所定の大きさ以下になったことであるか否かを判定する。Ｓ３１６において整数値バイアス推定部３１２が、衛星が使用不可となった理由が仰角低下であると判定すると、処理はＳ３１８に進む。
【００９１】
Ｓ３１８において、整数値バイアス推定部３１２は測位に用いられる整数値バイアスをＳ３０８において測位と並行して推定された整数値バイアスに切り替える。そして整数値バイアス推定部３１２は、測位と並行して推定された整数値バイアスを測位実行部３１４に送り、測位実行部３１４は当該整数値バイアスを用いて測位を行う（Ｓ３２２）。
【００９２】
Ｓ３１６において整数値バイアス推定部３１２が、衛星が使用不可となった理由が仰角低下ではないと判定すると、処理はＳ３２０に進む。Ｓ３２０において整数値バイアス推定部３１２は、（１３）の式を用いて上述した整数値バイアスの置き換えと同様に、Ｓ３０８において予備基準衛星を基準として推定された整数値バイアスを現在の基準衛星を基準とした整数値バイアスに置き換える。そしてＳ３２２において測位実行部３１４は、現在の基準衛星を基準とした整数値バイアスを用いて測位を実行する。これによって使用不可となった衛星が用いられずに測位が実行される。
【００９３】
以上説明されたように、将来使用不可となる衛星が検知された場合、本開示の実施形態の移動局３００は、当該使用不可となる衛星を除いた衛星の組合せを用いて新たな整数値バイアスを推定する。これによって衛星の状態の変化（衛星の数の減少）による整数値バイアスの精度の低下が防がれる。また、将来使用不可となる衛星を除いた衛星の組合せに基づいて予め新たな整数値バイアスが推定されるので、実際に衛星が使用不可となったときに連続して移動局３００は高精度な測位を行うことができる。
【００９４】
＜８．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明した。なお、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属する。
【００９５】
例えば、上述した実施形態ではエフェメリスによって衛星の起動が推定された。しかし、衛星の軌道は、より高精度な軌道情報によって推定されてもよい。例えば軌道情報は、超速報暦であってもよい。また、図８において説明されたように、本実施形態の移動局３００は、衛星が使用不可となった場合、即座に新たな整数値バイアスを用いて測位を行う。しかし衛星が使用不可となった場合であっても、移動局３００は、図７で説明されたように測位と並行して推定される整数値バイアスが所定の基準に達した後に、測位と並行して推定された整数値バイアスを用いた測位に切り替えてもよい。
【００９６】
なお、本開示の範囲には、受信機３０２を、上述したように動作させるためのコンピュータプログラムが含まれる。また、このようなプログラムが記憶された記憶媒体が提供されてもよい。
【００９７】
＜９．むすび＞
以上説明したように本開示の実施形態によれば、移動局３００は、測位と並行して整数値バイアスの推定を行う。このような構成によって、移動局３００が新たな衛星を検知した場合であっても、整数値バイアスの精度の低下を防ぐことができる。また、移動局３００が使用不可となる衛星を検知した場合であっても整数値バイアスの精度の低下を防ぐことができる。さらに使用不可となる衛星が検知される場合、使用不可となる衛星の属性（例えば基準衛星か否か）または理由（例えば仰角低下によるか否か）によって処理を変えることにより、より精度の高い測位を迅速に行うことができる。
【００９８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００９９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
衛星からの電波を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、
前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位装置。
（２）
前記検知部が新たな衛星を検知した場合、前記測位部は前記新たな衛星を含む前記第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定を行う、前記（１）に記載の測位装置。
（３）
前記測位部は、前記第２の整数値バイアスが所定の精度に達した後に、前記測位部は前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、前記（１）または前記（２）に記載の測位装置。
（４）
前記第２の組合せは、前記衛星の位置の精度の指標に基づいて選択される、前記（１）から前記（３）のいずれか１項に記載の測位装置。
（５）
前記第２の組合せは、前記衛星の位置の精度の指標が最小になるように選択される、前記（４）に記載の測位装置。
（６）
前記測位部は、前記検知部からの情報に基づいて前記第１の組合せの中から使用不可となる衛星を予測し、
前記測位部は、前記使用不可となる衛星を除いた前記第２の組合せの観測値に基づいて前記第２の整数値バイアスの推定を行い、
前記検知部が使用不可となった衛星を検知した場合、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、前記（１）から前記（５）のいずれか１項に記載の測位装置。
（７）
前記使用不可となる衛星が基準衛星である場合、前記測位部は、前記基準衛星とは異なる他の衛星を予備基準衛星として前記第２の整数値バイアスの推定を行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスと前記第２の整数値バイアスを用いて整数値バイアスの変換を行う、前記（６）に記載の測位装置。
（８）
前記使用不可となる衛星が仰角低下によって使用不可となった場合、前記測位部は、前記第１の整数値バイアスから前記第２の整数値バイアスに切り替えて測位を行う、前記（６）または前記（７）に記載の測位装置。
（９）
衛星からの電波を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星からの電波に基づいて衛星を検知する検知部と、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行う測位部と、を備え、
前記測位部は、衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行い、
前記測位部は、前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替える、測位システム。
（１０）
衛星からの電波を受信することと、
受信された衛星からの電波に基づいて衛星を検知することと、
基準局と前記衛星から受信した電波に基づく観測値を用いて整数値バイアスを推定し、測位を行うことと、
衛星の第１の組合せの観測値に基づいて確定された第１の整数値バイアスに基づく測位と、衛星の第２の組合せの観測値に基づく第２の整数値バイアスの推定と、を並行して行うことと、
前記第１の整数値バイアスを用いた測位から前記第２の整数値バイアスを用いた測位に切り替えることと、を含む測位方法。
【符号の説明】
【０１００】
１００    ＧＰＳ衛星
２００    基準局
２０２、３０２    受信機
３００    移動局
３０４    ＧＰＳ受信部
３０６    衛星検知部
３０８    通信部
３１０    測位部
３１２    整数値バイアス推定部
３１４    測位実行部
４００    ネットワーク
【図１】
2017198531.tif 000028
【図２】
2017198531.tif 000029
【図３】
2017198531.tif 000030
【図４】
2017198531.tif 000031
【図５】
2017198531.tif 000032
【図６】
2017198531.tif 000033
【図７】
2017198531.tif 000034
【図８】
2017198531.tif 000035