(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の衛星からの電波に基づいて測位を行う測位計算装置と、自立航法を行うための自立航法装置とが備えられたハイブリッド衛星測位装置であって、前記自立航法装置から得たユーザー速度ベクトルから前記衛星の各々のドップラー周波数ｆe を推定して該前記推定ドップラー周波数ｆe と追尾している実ドップラー周波数ｆr との差分を疑似距離誤差の変化として推定し時刻ｔにおいて、前記疑似距離誤差のオフセットρerr   offset（ｔ）を
【数１】
0004188474.tif 000011
として算出し前記疑似距離誤差ρerr （ｔ）を
【数２】
0004188474.tif 000012
として算出して前記衛星毎の前記疑似距離誤差を推定する手段が備えられていることを特徴とするハイブリッド衛星測位装置。
【請求項２】
複数の衛星からの電波に基づいて測位を行う測位計算装置と、自立航法を行うための自立航法装置とが備えられたハイブリッド衛星測位装置であって、前記自立航法装置から得たユーザー速度ベクトルから前記衛星の各々のドップラー周波数ｆe を推定して該推定ドップラー周波数ｆe と追尾している実ドップラー周波数ｆr との差分を疑似距離誤差の変化として推定し初めに前記疑似距離誤差の初期値ρerr （０）を外部より得たユーザー位置情報又は疑似距離誤差情報に応じて決定して時刻ｔにおいて疑似距離誤差ρerr （ｔ）を
【数３】
0004188474.tif 000013
として算出して前記衛星毎の前記疑似距離誤差を推定する手段が備えられていることを特徴とするハイブリッド衛星測位装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド衛星測位システムに用いられる測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人工衛星を利用した衛星測位システムとして、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。この測位システムは、全地球をカバーする衛星測位システムであって、測位用の航法データを含む衛星信号を地球へ向けて送信し、地上（または海上、航空）に配置した測位システム衛星信号受信機を用いて、複数個の衛星の電波、例えば、３次元測位の場合には、４個の衛星の電波を受信して、各衛星の信号に含まれる航法データに基づいてその時の受信地点の緯度、経度、高度などの必要な位置情報をリアルタイムに測位できるようにしたものである。
【０００３】
ＧＰＳは本来アメリカ軍用に開発されたものであるが、その電波の一部（Ｃ／Ａコード）については民間にも解放されており、この電波を利用して自動車、船舶、航空機などのナビゲーション装置を構築することが可能であり、近年広く世間に認識され利用されるようになっている。
【０００４】
さらに、衛星のみ利用の測位システムでは障害物などにより衛星の電波が遮断されてしまうような場所では使用できないため、これを補うために自立航法装置を衛星測位システムに加えたハイブリッド衛星測位システムがある。
【０００５】
ここで、図３を参照して、従来のハイブリッド衛星測位装置について概説する。
【０００６】
図示のハイブリッド衛生測位装置は、複数の衛生信号受信装置２２、疑似距離誤差受信装置２４、測位計算装置２６、及び自立航法装置２７を備えている。例えば、車載用装置の場合、自立航法装置２７は、方向検出のため光ファイバジャイロ及び速度検出のため車速パルスを備えている。
【０００７】
衛星電波はアンテナ２０を介して衛星信号として衛星信号受信装置２２で受信される。衛星信号受信装置２２は、衛星信号を復調して得られた衛星の位置及び衛星の速度を測位計算装置２６へ出力する。
【０００８】
ところで、ＧＰＳには防衛上の理由で故意に精度を悪化させているＳＡ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）が存在し、測位位置が最大で１００ｍもの誤差をもってしまう。このため、基準局（図示せず）でＧＰＳ受信機を既知点に設置して、既知点からの衛星までの距離Ｄb を算出する。そして、衛星の追尾コード位相から求めた疑似距離ρb と距離Ｄb との差を疑似距離誤差ρerr として求め、疑似距離誤差ρerr を移動体に種々の通信手法を用いて知らせる。移動体のＧＰＳ受信機であるハイブリッド衛星測位装置は、疑似距離誤差ρerr をアンテナ２３を介して疑似距離誤差受信装置２４で受信する。そして、この疑似距離誤差ρerr は測位計算装置２６に与えられる。測位計算装置２６では衛星の追尾コード位相から求めた疑似距離ρm から疑似距離誤差ρerr を除いて測位計算を行う（一般に、ディファレンシャルＧＰＳといわれる）。これによって、ＳＡによる精度劣化の影響を除き数ｍ単位の高精度測位を実現している。
【０００９】
一方、自立航法装置２７は、ユーザー速度ベクトルを演算して、測位計算装置２６へ出力する。そして、衛星電波が遮断している際には、測位計算装置２６は、ユーザー速度ベクトルを衛星電波遮断直前のユーザー測位位置に積算する。これによって、衛星電波遮断後においてもユーザー位置を算出することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディファレンシャルＧＰＳの場合には、ユーザーは既存の利用可能な基準局から放送される疑似距離誤差を受信する装置を備えなければならない。さらに、利用可能である基準局が存在しない場合には、ユーザー自ら既知点にＧＰＳ受信機を設置した基準局装置も設けなければならない。つまり、ディファレンシャルＧＰＳを利用する場合には、測位装置が複雑になってしまうという問題点がある。
【００１１】
加えて、ユーザーは疑似距離誤差を何らかの通信手法を利用して得る必要があるため、測位装置の使用場所や使用時間帯などが限定されてしまうという問題点がある。例えば、車載ナビゲーション装置においては、通信手法にＦＭ多重を利用しているが、この場合には、ＦＭの放送電波が届かない地域及び放送時間外ではディファレンシャルＧＰＳでの高精度測定は不可能である。
【００１２】
本発明の目的は、基準局から疑似距離誤差を得なくても、ＳＡなどによる精度劣化の影響を受けずに高精度測位を可能にするハイブリッド衛星測位装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の衛星からの電波に基づいて測位を行う測位計算装置と、自立航法を行うための自立航法装置とが備えられたハイブリッド衛星測位装置であって、前記自立航法装置から得たユーザー速度ベクトルから前記衛星の各々のドップラー周波数を推定して該推定ドップラー周波数と追尾している実ドップラー周波数との差分から前記衛星毎の疑似距離誤差を推定する手段が備えられていることを特徴とするハイブリッド衛星測位装置が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、複数の衛星からの電波に基づいて測位を行う測位計算装置と、自立航法を行うための自立航法装置とが備えられたハイブリッド衛星測位装置であって、前記自立航法装置から得たユーザー速度ベクトルから前記衛星の各々のドップラー周波数ｆe を推定して該前記推定ドップラー周波数ｆe と追尾している実ドップラー周波数ｆr との差分を疑似距離誤差の変化として推定し時刻ｔにおいて、前記疑似距離誤差のオフセットρerr  offset（ｔ）を
【数４】
0004188474.tif 000002
として算出し前記疑似距離誤差ρerr （ｔ）を
【数５】
0004188474.tif 000003
として算出して前記衛星毎の前記疑似距離誤差を推定する手段が備えられていることを特徴とするハイブリッド衛星測位装置が得られる。
【００１５】
加えて、本発明によれば、複数の衛星からの電波に基づいて測位を行う測位計算装置と、自立航法を行うための自立航法装置とが備えられたハイブリッド衛星測位装置であって、前記自立航法装置から得たユーザー速度ベクトルから前記衛星の各々のドップラー周波数ｆe を推定して該推定ドップラー周波数ｆe と追尾している実ドップラー周波数ｆr との差分を疑似距離誤差の変化として推定し初めに前記疑似距離誤差の初期値ρerr （０）を外部より得たユーザー位置情報又は疑似距離誤差情報に応じて決定して時刻ｔにおいて疑似距離誤差ρerr （ｔ）を
【数６】
0004188474.tif 000004
として算出して前記衛星毎の前記疑似距離誤差を推定する手段が備えられていることを特徴とするハイブリッド衛星測位装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１を参照して、図示のハイブリッド衛星測位装置は、複数の衛星信号受信装置１２、複数の疑似距離誤差推定装置１４、測位計算装置１６、及び自立航法装置１８を備えている。
【００１８】
いま、任意の時刻ｔ［ｓｅｃ］において、衛星信号受信装置１２は、アンテナ１０を介して衛星電波を衛星信号として受信して衛星信号（衛星の航法データ）を復調して得られた衛星の位置［ｍ］＝（ＳＸ（ｔ）、ＳＹ（ｔ）、ＳＺ（ｔ））、衛星の速度［ｍ／ｓ］＝（ＤＳＸ（ｔ）、ＤＳＹ（ｔ）、ＤＳＺ（ｔ））を測位計算装置１６へ出力する。
【００１９】
測位計算装置１６は、前回のユーザー位置［ｍ］＝（ＵＸ（ｔ−１）、ＵＹ（ｔ−１）、ＵＺ（ｔ−１））を用いて、衛星とユーザーとの距離Ｒ（ｔ）［ｍ］を算出する。この距離Ｒ（ｔ）［ｍ］の算出式を数７に示す。
【００２０】
【数７】
0004188474.tif 000005
【００２１】
そして、測位計算装置１６は、ユーザーから衛星の方向を示す（ＨＸ（ｔ）、ＨＹ（ｔ）、ＨＺ（ｔ））を算出する。この（ＨＸ（ｔ）、ＨＹ（ｔ）、ＨＺ（ｔ））の算出式を数８に示す。
【００２２】
【数８】
0004188474.tif 000006
【００２３】
測位計算装置１６は、上述のようにして得たユーザーから衛星の方向を示す（ＨＸ（ｔ）、ＨＹ（ｔ）、ＨＺ（ｔ））、衛星の速度［ｍ／ｓ］＝（ＤＳＸ（ｔ）、ＤＳＹ（ｔ）、ＤＳＺ（ｔ））、及びＧＰＳ受信機の発信器周波数誤差によって生じる１ｓｅｃ間のユーザー時刻誤差［ｓｅｃ］ＤＤＵＴ（ｔ−１）を疑似距離推定装置１４へ出力する。
【００２４】
一方、自立航法装置１８は、例えば、光ファイバジャイロ及び車速パルスの出力値からユーザー速度［ｍ／ｓ］＝（ＤＵＸ（ｔ）、ＤＵＹ（ｔ）、ＤＵＺ（ｔ））を算出する。そして、ユーザー速度［ｍ／ｓ］＝（ＤＵＸ（ｔ）、ＤＵＹ（ｔ）、ＤＵＺ（ｔ））を疑似距離誤差推定装置１４へ出力する。
【００２５】
また、衛星信号受信装置１２は、その衛星の信号に実際に追尾している実ドップラー周波数ｆr ［Ｈｚ］を疑似距離誤差推定装置１４へ出力する。
【００２６】
そして、疑似距離誤差推定装置１４は、自立航法装置１８から得たユーザー速度［ｍ／ｓ］（ＤＵＸ（ｔ）、ＤＵＹ（ｔ）、ＤＵＺ（ｔ））を用いて、その衛星の推定ドップラー周波数ｆe （ｔ）［Ｈｚ］を算出する。ここで、光速Ｃ［ｍ／ｓ］、衛星の送信周波数ｆg ＝１．５７５４２×１０6 ［Ｈｚ］、波長＝λ［ｍ］とする。
【００２７】
この推定ドップラー周波数ｆe （ｔ）［Ｈｚ］の算出式を数９に示す。
【００２８】
【数９】
0004188474.tif 000007
ここで、疑似距離誤差ρerr （ｔ）は、数１０のように示すことができる。
【００２９】
【数１０】
0004188474.tif 000008
【００３０】
図２は、ＳＡによる疑似距離誤差と時間変化の関係を示したものであり、ここで、ρerr  offset（ｔ）は、ｔ＝０のときの疑似距離誤差のオフセットであり、そして、ＳＡによって生じる疑似距離誤差ρerr （ｔ）は長時間で平均すると０となることから、数１１が成り立つことになる。
【００３１】
【数１１】
0004188474.tif 000009
【００３２】
従って、疑似距離誤差のオフセットρerr  offset（ｔ）は、数１２により算出できる。
【００３３】
【数１２】
0004188474.tif 000010
【００３４】
なお、ρerr  offset（ｔ）は元々ρerr （０）であるため時間変化には関係がない。
【００３５】
但し、初めのうちは数６の平均値のサンプルデータが少ないため、正しい平均が算出されずに時間変化によりρerr  offset（ｔ）は変化するが、ｔがある程度以上になった後はρerr  offset（ｔ）は一定の値に収束することになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド衛星測位装置によれば、自立航法装置から得たユーザー速度から求めた各衛星の推定周波数とその衛星が追尾している実周波数との差分から疑似距離誤差を推定するようにしたから、基準局から疑似距離誤差を得なくても、ＳＡによる精度劣化の影響を受けずに高精度測位を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド衛星測位装置の一例を示すブロック図である。
【図２】ＳＡによる疑似距離誤差と時間変化の関係を示す図である。
【図３】従来のハイブリッド衛星測位システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１２  衛星信号受信装置
１４  疑似距離誤差推定装置
１６，２６  測位計算装置
１８，２７  自立航法装置
２０  アンテナ
２４  疑似距離誤差受信装置
【図１】
0004188474.tif 000014
【図２】
0004188474.tif 000015
【図３】
0004188474.tif 000016