(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星からの衛星信号を捕捉して、自測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトル及び当該状態ベクトルの誤差共分散を予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と自測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行して、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
前記速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分の精度を、前記予測処理で予測された誤差共分散に基づいて決定することと、
受信信号に基づいて前記測位用信号の受信環境を判定することと、
前記測位装置の移動状態を判定するための速度条件を、前記決定された速度成分の精度に基づいて設定することと、
前記速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分と、前記設定された速度条件とを比較して、前記測位装置の移動状態を判定することと、
前記判定された移動状態に応じて、フィルタ特性を可変して前記カルマンフィルタ処理を実行して現在位置を測位することと、を含み、
前記受信環境を判定することは、少なくともアウトドア環境及びインドア環境の何れか
を判定することであり、
前記速度条件を設定することは、受信環境がアウトドア環境と判定された場合に、前記
決定された速度成分の精度が高精度である程、前記測位装置が静止状態にあるとする速度
条件を低く設定すること特徴とする測位方法。
【請求項２】
前記移動状態を判定することには、各測位タイミングそれぞれにおいて、前記補正された状態ベクトルの速度成分と前記設定された速度条件とを比較して、前記測位装置の移動状態を判定するが、各測位タイミングにおける前記比較において、静止状態と判定する速度条件を連続して満たした場合にのみ前記測位装置の移動状態が静止状態であると判定することを含む請求項１に記載の測位方法。
【請求項３】
請求項１及び２の何れか一項に記載の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項４】
測位用衛星からの衛星信号を捕捉して、自測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトル及び当該状態ベクトルの誤差共分散を予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と自測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行して、現在位置の測位を行う測位装置であって、
前記速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分の精度を、前記予測処理で予測された誤差共分散に基づいて決定する精度決定部と、
受信信号に基づいて前記測位用信号の受信環境を判定する受信環境判定部と、
前記測位装置の移動状態を判定するための速度条件を、前記決定された速度成分の精度に基づいて設定する速度条件設定部と、
前記速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分と、前記設定された速度条件とを比較して、前記測位装置の移動状態を判定する移動状態判定部と、
前記判定された移動状態に応じて、フィルタ特性を可変して前記カルマンフィルタ処理を実行して現在位置を測位する測位部と、を備え、
前記受信環境判定部は、少なくともアウトドア環境及びインドア環境の何れかを判定し、
前記速度条件設定部は、受信環境がアウトドア環境と判定された場合に、前記決定された速度成分の精度が高精度である程、静止状態にあるとする速度条件を低く設定することを特徴とする測位装置。
【請求項５】
前記移動状態判定部は、各測位タイミングそれぞれにおいて、前記補正された状態ベクトルの速度成分と前記設定された速度条件とを比較して移動状態を判定するが、各測位タイミングにおける前記比較において、静止状態と判定する速度条件を連続して満たした場合にのみ移動状態が静止状態であると判定する請求項４に記載の測位装置。
【請求項６】
請求項４及び５の何れか一項に記載の測位装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が
広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利
用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパ
ラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情
報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
しかし、測位用衛星からの衛星信号を用いた測位では、いわゆるマルチパスによる影響
等、種々の誤差要因が存在しており、測位誤差の発生を回避することが困難であるため、
測位誤差を低減させるための様々な技術が考案されている。その一例として、特許文献１
には、カルマンフィルタを用いた測位処理に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術は、測位装置の速度と予め定められた速度の閾値とを
比較することによって測位装置が静止しているか否かを判定し、その判定結果に基づいて
、カルマンフィルタのパラメータを可変する技術である。しかし、速度の閾値を固定値と
しているため、測位装置の移動状態が適切に判定されない限り、正確な測位位置（カルマ
ンフィルタによりフィルタ処理された位置）が求められない可能性がある。
【０００５】
具体例を挙げて説明すると、測位装置を携行したユーザが歩行しているような場合には
、計測された測位装置の速度が閾値に満たず、実際には測位装置は移動しているにも関わ
らず、誤って静止していると判定される場合がある。この場合、カルマンフィルタのパラ
メータには、測位装置が静止状態にあるとするパラメータが設定される。その結果、カル
マンフィルタは、測位位置の変動を抑制するように作用するため、測位装置の実在位置に
対して測位位置に位置遅れが発生し、測位位置の追従性が低下するという問題がある。
【０００６】
また、測位装置を携行したユーザが車で移動しているような場合において、車が停止し
ている状態であっても、衛星信号の受信環境が悪いと測位装置の速度が正しく計測されず
、実際には測位装置は静止しているにも関わらず、誤って移動していると判定される場合
がある。この場合、カルマンフィルタのパラメータには、測位装置が移動状態にあるとす
るパラメータが設定される。その結果、カルマンフィルタは、測位位置の変動を促進する
ように作用するため、測位装置の実在位置とはかけ離れた位置が出力されるおそれがある
。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の発明は、測位用衛星からの衛星信号を捕捉して、自
測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトル及び当該状態ベクトルの誤差共分散を
予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測
値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉
衛星毎に当該捕捉衛星と自測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を
観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィ
ルタ処理を実行して、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、前記速
度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分の精度を、前記予測処理で予測された誤
差共分散に基づいて決定することと、前記測位装置の移動状態を判定するための速度条件
を、前記決定された速度成分の精度に基づいて設定することと、前記速度補正処理で補正
された状態ベクトルの速度成分と、前記設定された速度条件とを比較して、前記測位装置
の移動状態を判定することと、前記判定された移動状態に応じて、フィルタ特性を可変し
て前記カルマンフィルタ処理を実行して現在位置を測位することと、を含む測位方法であ
る。
【０００９】
また、第７の発明として、測位用衛星からの衛星信号を捕捉して、自測位装置の位置及
び速度を成分とする状態ベクトル及び当該状態ベクトルの誤差共分散を予測する予測処理
と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値
として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉
衛星と自測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記
状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行し
て、現在位置の測位を行う測位装置であって、前記速度補正処理で補正された状態ベクト
ルの速度成分の精度を、前記予測処理で予測された誤差共分散に基づいて決定する精度決
定部と、前記測位装置の移動状態を判定するための速度条件を、前記決定された速度成分
の精度に基づいて設定する速度条件設定部と、前記速度補正処理で補正された状態ベクト
ルの速度成分と、前記設定された速度条件とを比較して、前記測位装置の移動状態を判定
する移動状態判定部と、前記判定された移動状態に応じて、フィルタ特性を可変して前記
カルマンフィルタ処理を実行して現在位置を測位する測位部と、を備えた測位装置を構成
してもよい。
【００１０】
この第１の発明等によれば、速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分の精度
が、予測処理で予測された状態ベクトルの誤差共分散に基づいて決定され、当該速度成分
の精度に基づいて、測位装置の移動状態を判定するための速度条件が設定される。そして
、速度補正処理で補正された状態ベクトルの速度成分と、先に設定された速度条件とが比
較されて測位装置の移動状態が判定され、当該移動状態に応じて可変されたフィルタ特性
でカルマンフィルタ処理が実行されて、現在位置が測位される。
【００１１】
例えば、状態ベクトルの速度成分の精度が高いほど、測位装置が移動していると判定す
る速度条件を高く設定し、逆に、状態ベクトルの速度成分の精度が低いほど、測位装置が
移動していると判定する速度条件を低く設定することで、測位装置の移動状態を適切に判
定することが可能となる。そして、測位装置の移動状態と整合するようにカルマンフィル
タのフィルタ特性を可変することで、測位装置の実在位置に対して位置遅れや位置飛びが
発生することが防止され、測位精度が向上する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の測位方法であって、前記速度条件を設定することは、前記
測位装置の静止状態を含む予め定められた複数の移動状態それぞれの速度条件を設定する
ことであり、前記移動状態を判定することは、前記測位装置の現在の移動状態が、前記予
め定められた複数の移動状態のうちの何れであるかを判定することであり、前記現在位置
を測位することは、前記複数の移動状態それぞれに対応して予め定められたフィルタ特性
のうち、前記判定された移動状態に対応するフィルタ特性で前記カルマンフィルタ処理を
実行して現在位置を測位することである測位方法である。
【００１３】
また、第８の発明として、第７の発明の測位装置であって、前記速度条件設定部は、静
止状態を含む予め定められた複数の移動状態それぞれの速度条件を設定し、前記移動状態
判定部は、現在の移動状態が、前記予め定められた複数の移動状態のうちの何れであるか
を判定し、前記測位部は、前記複数の移動状態それぞれに対応して予め定められたフィル
タ特性のうち、前記判定された移動状態に対応するフィルタ特性で前記カルマンフィルタ
処理を実行して現在位置を測位する測位装置を構成してもよい。
【００１４】
この第２の発明等によれば、測位装置の静止状態を含む複数の移動状態それぞれの速度
条件が設定され、測位装置の現在の移動状態が、複数の移動状態のうちの何れであるかが
判定される。また、複数の移動状態それぞれに対応してフィルタ特性が予め定められてお
り、判定された移動状態に対応するフィルタ特性でカルマンフィルタ処理が実行されるこ
とで、現在位置が測位される。従って、静止状態を含む測位装置の移動状態を適切に判定
して、測位位置を精度良く求めることが可能となる。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明の測位方法であって、前記移動状態を判定することには、各
測位タイミングそれぞれにおいて、前記補正された状態ベクトルの速度成分と前記設定さ
れた速度条件とを比較して、前記測位装置の移動状態を判定するが、各測位タイミングに
おける前記比較において、静止状態と判定する速度条件を連続して満たした場合にのみ前
記測位装置の移動状態が静止状態であると判定することを含む測位方法である。
【００１６】
また、第９の発明として、第８の発明の測位装置であって、前記移動状態判定部は、各
測位タイミングそれぞれにおいて、前記補正された状態ベクトルの速度成分と前記設定さ
れた速度条件とを比較して移動状態を判定するが、各測位タイミングにおける前記比較に
おいて、静止状態と判定する速度条件を連続して満たした場合にのみ移動状態が静止状態
であると判定する測位装置を構成してもよい。
【００１７】
この第３の発明等によれば、各測位タイミングそれぞれにおいて、補正された状態ベク
トルの速度成分と設定された速度条件とが比較されて測位装置の移動状態が判定されるが
、各測位タイミングにおける比較において、静止状態と判定する速度条件を連続して満た
した場合にのみ、測位装置の移動状態が静止状態であると判定される。測位用信号の受信
環境等によっては、測位装置（ユーザ）が移動しているにも関わらず、静止状態と判定す
る速度条件が単発的に満たされる場合があり得るが、このような場合であっても、直ちに
静止状態とは判定しないようにすることができる。
【００１８】
また、第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の測位方法であって、受信信号に基づ
いて前記測位用信号の受信環境を判定することを更に含み、前記速度条件を設定すること
は、前記決定された速度成分の精度と、前記判定された受信環境とに基づいて前記速度条
件を設定することである測位方法である。
【００１９】
また、第１０の発明として、第７〜第９の何れかの発明の測位装置であって、受信信号
に基づいて前記測位用信号の受信環境を判定する受信環境判定部を更に備え、前記速度条
件設定部は、前記決定された速度成分の精度と、前記判定された受信環境とに基づいて前
記速度条件を設定する測位装置を構成してもよい。
【００２０】
この第４の発明等によれば、受信信号に基づいて測位用信号の受信環境が判定され、決
定された速度成分の精度と、判定された受信環境とに基づいて、速度条件が設定される。
速度条件の設定基準に測位用信号の受信環境を加えることで、速度条件の設定を適確に行
うことができ、ひいては、測位装置の移動状態をより正確に判定することが可能となる。
【００２１】
第５の発明は、第４の発明の測位方法であって、前記受信環境を判定することは、少な
くともアウトドア環境及びインドア環境の何れかを判定することであり、前記速度条件を
設定することは、受信環境がアウトドア環境と判定された場合に、前記決定された速度成
分の精度が高精度である程、前記測位装置が静止状態にあるとする速度条件を低く設定す
ることを含む測位方法である。
【００２２】
また、第１１の発明として、第１０の発明の測位装置であって、前記受信環境判定部は
、少なくともアウトドア環境及びインドア環境の何れかを判定し、前記速度条件設定部は
、受信環境がアウトドア環境と判定された場合に、前記決定された速度成分の精度が高精
度である程、静止状態にあるとする速度条件を低く設定する測位装置を構成してもよい。
【００２３】
この第５の発明等によれば、受信環境が少なくともアウトドア環境及びインドア環境の
何れであるかが判定され、受信環境がアウトドア環境と判定された場合に、決定された速
度成分の精度が高精度である程、測位装置が静止状態にあるとする速度条件が低く設定さ
れる。従って、受信環境がアウトドア環境であり、速度成分の精度が高精度である程、測
位装置が静止状態であるとの判定がなされにくくなる。
【００２４】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の測位方法を、測位装置に内蔵さ
れたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよいし、さらには、第１２
の発明として、第７〜第１１の何れかの発明の測位装置を備えた電子機器を構成してもよ
い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測
位装置を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げ、測位システムとしてＧＰＳを用
いた場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけでは
ない。
【００２６】
１．原理
携帯型電話機１は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から発信（送出）されている測位用信
号としてのＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳されているＧＰＳ衛
星の軌道情報（エフェメリスデータやアルマナックデータ）等の航法メッセージに基づい
て、ＧＰＳ衛星の位置、移動方向、速度等の衛星情報を算出する。ＧＰＳ衛星信号は、Ｃ
／Ａ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号であ
り、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。
【００２７】
尚、ＧＰＳ衛星は、６つの周回軌道面それぞれに４機ずつ配置され、原則、地球上のど
こからでも常時４機以上の衛星が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている
。以下では、捕捉したＧＰＳ衛星信号を発信したＧＰＳ衛星を、他のＧＰＳ衛星と区別す
るために「捕捉衛星」と称する。
【００２８】
また、携帯型電話機１は、内蔵している水晶時計により特定されるＧＰＳ衛星信号の受
信時刻と、当該受信したＧＰＳ衛星信号のＧＰＳ衛星からの送信時刻との差に基づいて、
捕捉衛星から自機までの電波伝搬時間を計算する。そして、計算した電波伝搬時間に光速
度を乗算することで、捕捉衛星から自機までの距離（疑似距離）を計算する。
【００２９】
携帯型電話機１は、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメー
タの値を、複数の捕捉衛星の衛星情報や各捕捉衛星から自機までの距離（擬似距離）等の
情報に基づいて算出する測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【００３０】
本実施形態では、携帯型電話機１は、ＧＰＳ起動後の１回目の測位では最小二乗法を用
いた測位処理（以下、「ＬＳ（Least Square）測位処理」と称す。）を行い、２回目以降
の測位ではカルマンフィルタを用いた測位処理（以下、「ＫＦ（Kalman Filter）測位処
理」と称す。）を行って現在位置を測位する。ＬＳ測位処理は周知の処理であるため説明
を省略し、ここでは本実施形態におけるＫＦ測位処理について詳細に説明する。
【００３１】
カルマンフィルタは、誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定
する確率理論に基づく推定方法である。本実施形態では、携帯型電話機１の状態を状態ベ
クトル「Ｘ」で表し、状態ベクトル「Ｘ」と真値との誤差の共分散を誤差共分散行列「Ｐ
」で表す。
【００３２】
状態ベクトル「Ｘ」は、携帯型電話機１の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）、クロ
ックバイアス（ｂ）、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）
を成分とする８次元のベクトルである。また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「
Ｘ」の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。
【００３３】
ＫＦ測位処理では、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測処理（Predic
tion）及び補正処理（Correction）を行う。以下説明においては、この計算処理上の時間
経過（計算処理上の所定時間間隔）を表す単位を「１時刻」と称し、時刻１つ１つを進め
ながら、各時刻毎に携帯型電話機１の現在位置を測位する。
【００３４】
図１は、本実施形態におけるＫＦ測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、前回のＫＦ測位処理終了時の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を読
み出す（ステップＡ１）。そして、読み出した状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「
Ｐ」を用いて、携帯型電話機１の速度を予測する速度予測処理を行う（ステップＡ３）。
具体的には、式（１）及び式（２）に従って、現在の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散
行列「Ｐ」の予測値を算出する。
【数１】
0005034935.tif 000002
【数２】
0005034935.tif 000003
【００３５】
ここで、各式における下付きの添え字「ｔ」は時刻を示しており、上付きの添え字「−
」は予測値、「＋」は補正値、「Ｔ」は転置行列をそれぞれ示している。また、「φ」は
、状態遷移行列と呼ばれる８×８の行列であり、「Ｑ」は、プロセスノイズと呼ばれる８
×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びプロセスノイズ「Ｑ」の行と列の並びは、状
態ベクトル「Ｘ」の８次元の成分（ｘ，ｙ，ｚ，ｂ，ｕ，ｖ，ｗ，ｄ）にそれぞれ対応し
ている。
【００３６】
本実施形態では、次式（３）で表される状態遷移行列「φ」を用いて計算を行う。
【数３】
0005034935.tif 000004
但し、「ｄｔ」は、前回のＫＦ測位処理時の時刻と現在（今回）の時刻との時刻差であ
る。
【００３７】
式（１）からわかるように、速度予測処理では、１時刻前の状態ベクトル「Ｘ」の補正
値を現在の状態ベクトル「Ｘ」の予測値とする。すなわち、携帯型電話機１の現在の速度
が、１時刻前に求められた速度と同一であると予測する。速度予測処理を行った後、予測
速度を補正する速度補正処理を行う（ステップＡ５）。
【００３８】
図２は、速度補正処理の流れを示すフローチャートである。
速度補正処理では、各捕捉衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＢ１〜
Ｂ１９）。ループＡでは、先ず当該捕捉衛星の位置、移動方向及び速度の情報（衛星情報
）と、状態ベクトル「Ｘ」の予測値から得られる携帯型電話機１の位置、移動方向及び速
度の情報（以下、包括的に「自機情報」と称す。）とに基づいて、携帯型電話機１から当
該捕捉衛星への視線方向を示す視線方向行列「Ｈ」を算出する（ステップＢ３）。
【００３９】
次いで、当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信した受信周波数を取得して、受信周
波数に関する実測値（以下、受信したＧＰＳ衛星信号に関する実測値のことを「メジャメ
ント実測値」と称す。）とする（ステップＢ５）。ＧＰＳ衛星信号の周波数は、１．５７
５４２［ＧＨｚ］に規定されているが、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との相対的な移動方
向・移動速度の変化に応じて携帯型電話機１での受信周波数が変化する。この周波数偏移
がいわゆるドップラー周波数であり、受信周波数はドップラー周波数による偏移後の周波
数である。
【００４０】
また、当該捕捉衛星の衛星情報と自機情報とに基づいて、当該ＧＰＳ衛星信号の受信周
波数を予測して、受信周波数に関する予測値（以下、メジャメント実測値を予測した値の
ことを「メジャメント予測値」と称す。）とする（ステップＢ７）。そして、受信周波数
に関して、ステップＢ５で取得したメジャメント実測値と、ステップＢ７で算出したメジ
ャメント予測値との差を算出して、当該捕捉衛星の観測値「Ｚ」とする（ステップＢ９）
。
【００４１】
ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値と予測値との差をカルマンフィルタの入力値とす
ることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリ
フト（ｄ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、状態ベクトル「Ｘ」の３次元
の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量は「０」である。
【００４２】
その後、速度補正処理で用いる観測値「Ｚ」の測定誤差を示す行列として、所定の測定
誤差行列「Ｒ」を設定する（ステップＢ１１）。また、速度予測処理で算出された誤差共
分散行列「Ｐ」の予測値と、視線方向行列「Ｈ」と、測定誤差行列「Ｒ」とを用いて、次
式（４）に従ってカルマンゲイン「Ｋ」を算出する（ステップＢ１３）。
【数４】
0005034935.tif 000005
【００４３】
そして、カルマンゲイン「Ｋ」と、観測値「Ｚ」と、視線方向行列「Ｈ」とを用いて、
次式（５）に従って状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出する（ステップＢ１５）。
【数５】
0005034935.tif 000006
【００４４】
また、カルマンゲイン「Ｋ」と、視線方向行列「Ｈ」と、誤差共分散行列「Ｐ」の予測
値とを用いて、次式（６）に従って誤差共分散行列「Ｐ」を補正する（ステップＢ１７）
。
【数６】
0005034935.tif 000007
但し、「Ｉ」は単位行列である。
【００４５】
ステップＢ３〜Ｂ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「Δ
Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、次式（７）に従って、速度予測
処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算し
て状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の速度を決定する（ステップＢ
２１）。
【数７】
0005034935.tif 000008
【００４６】
ステップＢ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ
）及びクロックドリフト（ｄ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。こ
れは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数に関するメジャメント実測値とメジ
ャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したこ
とによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ
）から現在の時刻の速度を求めることができる。
【００４７】
図１のＫＦ測位処理に戻って、速度補正処理を行った後、測位モード判定処理を行う（
ステップＡ７）。測位モード判定処理は、速度補正処理で決定された状態ベクトル「Ｘ」
から求まる速度と、誤差共分散行列「Ｐ」から求まる速度の誤差（以下、「速度誤差」と
称す。）とに基づいて、携帯型電話機１が測位を行うモードを判定する処理であり、本実
施形態における特徴的な処理の１つである。
【００４８】
本実施形態では、測位モードとして、「ダイナミックモード」及び「スタティックモー
ド」の２種類のモードが存在する。ダイナミックモードは、携帯型電話機１が移動してい
る状態にあると判定された場合に設定される測位モードである。一方、スタティックモー
ドは、携帯型電話機１が静止状態にあると判定された場合に設定される測位モードである
。本実施形態では、この２つの測位モードに対して、それぞれ異なるプロセスノイズ「Ｑ
」を用いてステップＡ３の速度予測処理を行うことで、カルマンフィルタのフィルタ特性
を可変する。
【００４９】
図４は、ダイナミックモードにおいて用いられるプロセスノイズであるダイナミックモ
ード用プロセスノイズ「ＱD」の一例を示す図である。ダイナミックモード用プロセスノ
イズ「ＱD」では、左上の３×３の行列部分ＭＰ１の各成分が「Ａ・ｄｔ3／３」、右上の
３×３の行列部分ＭＰ２及び左下の３×３の行列部分ＭＰ３の各成分が「Ａ・ｄｔ2／２
」、右下の３×３の行列部分ＭＰ４の各成分が「Ａ・ｄｔ」となっている。但し、「Ａ」
は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度等に基づいて決定される定数である。
【００５０】
また、ダイナミックモード用プロセスノイズ「ＱD」では、クロックバイアス「ｂ」の
交差成分が「Ｐd・ｄｔ2」となっており、クロックドリフト「ｄ」の交差成分が「ΔＳ2
」となっている。但し、「Ｐd」は、前回のＫＦ測位処理で求められた誤差共分散行列「
Ｐ」のクロックドリフト成分であり、「ΔＳ2」は、今回のクロックドリフトの予測値と
前回のクロックドリフトの予測値との差分である。また、上述した成分以外の成分は全て
「０」となっている。
【００５１】
図５は、スタティックモードにおいて用いられるプロセスノイズであるスタティックモ
ード用プロセスノイズ「ＱS」の一例を示す図である。スタティックモード用プロセスノ
イズ「ＱS」がダイナミックモード用プロセスノイズ「ＱD」と異なっているのは、左上の
３×３の行列部分ＭＰ１の各成分が「（（Ｖ＋σV）／３）2」となっていることと、右上
の３×３の行列部分ＭＰ２及び左下の３×３の行列部分ＭＰ３の各成分が「０」になって
いることである。但し、「Ｖ」は、前回のＫＦ測位処理時における状態ベクトル「Ｘ」か
ら算出される速度であり、「σV」は、前回のＫＦ測位終了時における誤差共分散行列「
Ｐ」から算出される速度誤差である。
【００５２】
より具体的には、速度「Ｖ」及び速度誤差「σV」は、それぞれ次式（８）及び（９）
に従って算出される。
【数８】
0005034935.tif 000009
【数９】
0005034935.tif 000010
但し、（Ｐu，Ｐv，Ｐw）は、誤差共分散行列「Ｐ」における（ｕ，ｖ，ｗ）に対応す
る各成分である。
【００５３】
ダイナミックモード用プロセスノイズ「ＱD」では、行列部分ＭＰ１の各成分を「Ａ・
ｄｔ3／３」とし、行列部分ＭＰ２及びＭＰ３の各成分を「Ａ・ｄｔ2／２」とすることに
よって、フィルタの効果を弱め、時刻変化に伴う測位位置の変動が大きくなるようにして
いる。一方、スタティックモード用プロセスノイズ「ＱS」では、行列部分ＭＰ１の各成
分を「（（Ｖ＋σV）／３）2」とし、行列部分ＭＰ２及びＭＰ３の各成分を「０」とする
ことによって、フィルタの効果を強め、時刻変化に伴う測位位置の変動が小さくなるよう
にしている。
【００５４】
測位モード判定処理を行った後、測位モードがスタティックモードからダイナミックモ
ードに変化したか否かを判定し（ステップＡ９）、変化しなかったと判定した場合は（ス
テップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１７へと処理を移行する。また、変化したと判定した場
合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、速度補正処理で求められた状態ベクトル「Ｘ」及び誤差
共分散行列「Ｐ」を、前回のＫＦ測位処理終了時の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行
列「Ｐ」に戻す（ステップＡ１１）。そして、速度予測処理及び速度補正処理を再度行う
（ステップＡ１３、Ａ１５）。
【００５５】
測位モードがスタティックモードからダイナミックモードに変化したということは、ス
テップＡ３では、図５に示したスタティックモード用プロセスノイズ「ＱS」を用いて速
度予測処理を行ったということになる。しかし、測位モード判定処理において測位モード
をダイナミックモードと判定した以上、ステップＡ５の速度補正処理で求められた状態ベ
クトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を用いて後段の処理を行うことは適切ではないた
め、図４に示したダイナミックモード用プロセスノイズ「ＱD」を用いて、速度予測処理
及び速度補正処理をやり直すことにしている。
【００５６】
その後、携帯型電話機１の位置を予測する位置予測処理を行う（ステップＡ１７）。具
体的には、次式（１０）に従って、速度補正処理で得られた状態ベクトル「Ｘ」の補正値
に状態遷移行列「φ」を乗算することで、状態ベクトル「Ｘ」の予測値を算出する。
【数１０】
0005034935.tif 000011
【００５７】
式（３）からわかるように、状態遷移行列「φ」のうち、３次元の速度ベクトル（ｕ，
ｖ，ｗ）に対応する３×３の行列部分の対角成分は、前回の時刻と現在の時刻との時刻差
「ｄｔ」となっている。従って、状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗
算した場合、その位置成分に着目すると、１時刻前の測位位置に予測移動距離が加算され
ることになり、携帯型電話機１の現在の予測位置が算出される。位置予測処理を行った後
、予測位置を補正する位置補正処理を行う（ステップＡ１９）。
【００５８】
図３は、位置補正処理の流れを示すフローチャートである。
位置補正処理の流れは速度補正処理の流れとほぼ同一であるため、異なる部分を中心に
説明する。位置補正処理では、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のコード位相を
取得してコード位相に関するメジャメント実測値とし（ステップＣ５）、当該ＧＰＳ衛星
信号のコード位相を予測してコード位相に関するメジャメント予測値とする（ステップＣ
７）。そして、このコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差
を算出して、カルマンフィルタの入力値である観測値「Ｚ」とする（ステップＣ９）。
【００５９】
ここで、コード位相とは、ＧＰＳ衛星信号に変調されているＣ／Ａコードの位相のこと
であり、当該ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離を示す距離相当値である。観念的には
、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との間には、Ｃ／Ａコードが連続的に並んでいると考える
ことができるが、ＧＰＳ衛星から携帯型電話機１までの距離がＣ／Ａコードの長さの整数
倍になるとは限らない。この場合、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加えた長さ
がＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離になるが、この端数部分に相当する位相がコード
位相である。
【００６０】
尚、コード位相は距離に換算して表すことも可能であるため、コード位相に関するメジ
ャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うこ
とは、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離（Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加
えた長さ）の実測値と予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うことと等価
である。このため、コード位相は、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離に相当する値とい
える。
【００６１】
ＧＰＳ衛星信号のコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差
をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル
（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量を求めることができる。尚、この場
合、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量は「０」
である。
【００６２】
そして、ステップＣ３〜Ｃ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの
差分「ΔＸ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、式（７）に従って、位
置予測処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を
加算して状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の測位位置を決定する（
ステップＣ２１）。
【００６３】
ステップＣ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ
）及びクロックバイアス（ｂ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。こ
れは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値と予測値との差を観測値「
Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状
態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）で表される位置が、最終的に求
めた現在の時刻における測位位置となる。
【００６４】
２．機能構成
図６は、携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰ
Ｓアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal 
Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と
、表示部７０と、携帯電話用アンテナ８０と、携帯電話用無線通信回路部９０と、ＲＯＭ
（Read Only Memory）１００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成
される。
【００６５】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号
を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。
【００６６】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機
１の現在位置を測位する測位部であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックで
ある。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド
処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回
路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも
、１チップとして製造することも可能である。
【００６７】
ＲＦ受信回路部２１は、高周波信号（ＲＦ信号）の回路ブロックであり、ＴＣＸＯ４０
により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生
成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗
算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）
信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００６８】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して
相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや
時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、
演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部
３１は、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とを備えて構成される。
【００６９】
尚、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とは、それぞれ別のＬＳＩとして
製造することも、１チップとして製造することも可能である。また、本実施形態において
は現在位置の測位演算そのものは測位演算部３３で実行することとして説明するが、測位
演算部３３で実行する処理全てをホストＣＰＵ５０で実行することとしてもよいのは勿論
である。
【００７０】
メジャメント取得演算部３２は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信
号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾を行う回路部であり、相関演算部３２１を備えて
構成されている。メジャメント取得演算部３２は、捕捉・追尾したＧＰＳ衛星信号の受信
周波数やコード位相等の情報を取得し、メジャメント実測値として測位演算部３３に出力
する。
【００７１】
相関演算部３２１は、受信信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関を、
例えばＦＦＴ演算を用いて算出するコヒーレント処理（相関処理）を行い、このコヒーレ
ント処理の結果である相関値を所定秒数分（例えば「１秒分」）積算して積算相関値を算
出するインコヒーレント処理（相関値積算処理）を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉す
る。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれ
るＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードの一種であるＣ／Ａコードを模擬した信号であ
る。Ｃ／Ａコードは、１０２３チップで構成されている。
【００７２】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ
／Ａコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉
失敗）。そのため、算出された積算相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信
号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号
との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００７３】
また、相関演算部３２１は、上述したコヒーレント処理を、レプリカコードの発生信号
の周波数と、Ｃ／Ａコードとレプリカコードとを相関演算する際の位相とを変更しつつ行
っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、Ｃ
／Ａコードとレプリカコードとの相関演算時の位相が一致した場合に、積算相関値が最大
となる。
【００７４】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及びコード位相の範
囲をサーチ範囲として設定し、このサーチ範囲内で、Ｃ／Ａコードの開始位置（コード位
相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関
演算とを行う。サーチ範囲は、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１
．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、コード位相についてはＣ／
Ａコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００７５】
測位演算部３３は、メジャメント取得演算部３２から入力したメジャメント実測値に基
づいて、携帯型電話機１の現在位置を測位する測位演算を行う。特に本実施形態では、測
位演算部３３は、環境判定スコアに基づいて判定したＧＰＳ衛星信号の受信環境と、速度
誤差「σV」に基づいて設定した速度閾値とを用いて測位モードを判定する測位モード判
定処理を行う。本実施形態では、ＧＰＳ衛星信号の受信環境として、良好な順に「アウト
ドア」、「中間（アウトドアとインドアの中間）」、「インドア」の３種類の受信環境が
定められている。
【００７６】
図７は、ＲＯＭ３５に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３５には、測位
演算部３３により読み出され、ベースバンド処理（図１１参照）として実行されるベース
バンド処理プログラム３５１と、速度閾値を設定するためのテーブルである速度閾値設定
用テーブル３５３とが記憶されている。
【００７７】
また、ベースバンド処理プログラム３５１には、ＬＳ測位処理として実行されるＬＳ測
位プログラム３５１１と、ＫＦ測位処理（図１〜図３参照）として実行されるＫＦ測位プ
ログラム３５１３と、測位モード判定処理（図１２参照）として実行される測位モード判
定プログラム３５１５とがサブルーチンとして含まれている。
【００７８】
ベースバンド処理とは、測位演算部３３が、１回目の測位ではＬＳ測位処理を行って携
帯型電話機１の現在位置を測位し、２回目以降の測位ではＫＦ測位処理を行って携帯型電
話機１の現在位置を測位して出力する処理である。ベースバンド処理については、フロー
チャートを用いて詳細に後述する。
【００７９】
ＬＳ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測
位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＬＳ測位処理に
ついては公知の処理内容であるため、詳細な説明を省略する。
【００８０】
ＫＦ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星についてカルマンフィルタを用
いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＫＦ測位
処理については、図１〜図３を参照して説明した通りである。
【００８１】
測位モード判定処理とは、測位演算部３３が、携帯型電話機１の速度「Ｖ」及びその速
度誤差「σV」と、環境判定スコアに基づいて判定したＧＰＳ衛星信号の受信環境とに基
づいて速度閾値を可変に設定しながら、測位モードを判定する処理である。より具体的に
は、測位演算部３３は、速度「Ｖ」が速度閾値を超えた場合であって所定の条件を満たす
場合には、測位モードをダイナミックモードと判定し、速度「Ｖ」が速度閾値以下の場合
であって所定の条件を満たす場合には、測位モードをスタティックモードと判定する。測
位モード判定処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００８２】
図９は、速度閾値設定用テーブル３５３のテーブル構成例を示す図である。速度閾値設
定用テーブル３５３には、受信環境３５３１と、環境判定スコア３５３３と、速度誤差乗
算係数３５３５とが対応付けて記憶されている。
【００８３】
受信環境３５３１は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境を示しており、「アウトドア」と「中
間」とが記憶されている。環境判定スコア３５３３は、環境判定処理において算出される
環境判定用のスコアであり、例えば各捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度を
合算することで算出される。速度誤差乗算係数３５３５は、速度誤差に乗算される係数で
あり、乗算結果の値が速度閾値として設定される。
【００８４】
具体的には、環境判定スコア３５３３が「７０」〜「１２０」の範囲に含まれる場合は
、「アウトドア」の受信環境３５３１であると判定され、「１０」〜「６９」の範囲に含
まれる場合は、「中間」の受信環境３５３１であると判定される。また、「アウトドア」
、「中間」の何れの受信環境３５３１においても、環境判定スコア３５３３が高くなるほ
ど、小さな速度誤差乗算係数３５３５が設定されている。従って、環境判定スコア３５３
３が高いほど（受信環境が良いほど）、小さな値が速度閾値として設定されることになり
、その結果、測位モードをダイナミックモードにし易くなる。
【００８５】
尚、環境判定スコア３５３３が「０」〜「９」の範囲に含まれる場合は、「インドア」
の受信環境であると判定するが、この場合は、環境判定スコアに関係なく、速度誤差の値
を速度閾値として設定する。また、「アウトドア」の受信環境と判定した場合であっても
、速度誤差が「２ｍ／ｓ」よりも小さい場合は、環境判定スコアに関係なく、速度誤差の
１／４（０．２５倍）の値を速度閾値として設定し、速度誤差が「３ｍ／ｓ」以上となっ
た場合は、環境判定スコアに関係なく、速度誤差の値を速度閾値として設定する。
【００８６】
実際には、速度誤差は概ね「１ｍ／ｓ」〜「６ｍ／ｓ」の範囲内であり、ユーザの歩行
時における携帯型電話機１の速度は「１ｍ／ｓ」程度である。従って、例えば、「アウト
ドア」の受信環境において速度誤差が「２ｍ／ｓ」よりも小さい場合は、速度閾値として
必ず「１ｍ／ｓ」よりも小さな値が設定されることになるため、測位モードをダイナミッ
クモードにし易くなる。
【００８７】
図８は、ＲＡＭ３７に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ３７には、ＫＦ
パラメータデータ３７１と、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２と、環境判定スコアデ
ータ３７３と、速度閾値データ３７４と、測位モード判定カウンタデータ３７５と、測位
モードデータ３７６とが記憶される。
【００８８】
ＫＦパラメータデータ３７１は、ＫＦ測位処理において用いられるカルマンフィルタの
各種パラメータの値が記憶されたデータであり、ＫＦ測位処理において測位演算部３３に
より更新される。
【００８９】
図１０は、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２のデータ構成例を示す図である。捕捉
衛星別メジャメントデータ３７２には、捕捉衛星３７２１と、メジャメント実測値３７２
３と、メジャメント予測値３７２５とが対応付けて記憶される。捕捉衛星３７２１には、
当該捕捉衛星の番号が記憶され、メジャメント実測値３７２３及びメジャメント予測値３
７２５には、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相の実測
値及び予測値がそれぞれ記憶される。
【００９０】
例えば、捕捉衛星「Ｓ１」についてのメジャメント実測値は、受信周波数が「ＳＦｒｅ
ｑ１」、コード位相が「ＳＣＰ１」であり、メジャメント予測値は、受信周波数が「ＥＦ
ｒｅｑ１」、コード位相が「ＥＣＰ１」である。ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、
メジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、速度補正処理及
び位置補正処理を行う。
【００９１】
環境判定スコアデータ３７３は、環境判定処理において算出された環境判定スコアが記
憶されたデータであり、測位モード判定処理において測位演算部３３により更新される。
【００９２】
速度閾値データ３７４は、環境判定スコア及び速度誤差「σV」に基づいて算出された
速度閾値が記憶されたデータであり、測位モード判定処理において測位演算部３３により
更新される。
【００９３】
測位モード判定カウンタデータ３７５は、測位モード判定用のカウンタ（以下、「測位
モード判定カウンタ」と称す。）が記憶されたデータであり、測位モード判定処理におい
て測位演算部３３により更新される。
【００９４】
測位モードデータ３７６は、測位モードとしてダイナミックモード、スタティックモー
ドの何れかが記憶されたデータであり、測位モード判定処理において測位演算部３３によ
り更新される。
【００９５】
ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり
、生成した発振信号をＲＦ受信回路部２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００９６】
ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プロ
グラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰ
Ｕ５０は、測位演算部３３から入力した測位位置をプロットしたナビゲーション画面を、
表示部７０に表示させる。
【００９７】
操作部６０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であ
り、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０の操
作により、通話要求やメールの送受信要求等の各種指示入力がなされる。
【００９８】
表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５
０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部７０には、
ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００９９】
携帯電話用アンテナ８０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地
局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１００】
携帯電話用無線通信回路部９０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構
成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで
、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１０１】
ＲＯＭ１００は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログ
ラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している
。
【０１０２】
ＲＡＭ１１０は、ホストＣＰＵ５０により実行されるシステムプログラム、各種処理プ
ログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形
成している。
【０１０３】
３．処理の流れ
図１１は、測位演算部３３によりＲＯＭ３５に記憶されているベースバンド処理プログ
ラム３５１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるベース
バンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０４】
ベースバンド処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、測位
演算部３３が、操作部６０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を
開始する処理であり、各種アプリケーションの実行といった各種の処理と並行して行われ
る処理である。尚、携帯型電話機１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停止とを連動
させ、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に処理の実行を開始させることにし
てもよい。原則として、測位演算は「１秒」毎に行われるものとする。
【０１０５】
また、特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０に
よるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、メジ
ャメント取得演算部３２によるメジャメント実測値の取得・算出等が随時行われている状
態にあるものとする。
【０１０６】
先ず、測位演算部３３は、測位が１回目であるか否かを判定し（ステップＳ１）、１回
目であると判定した場合は（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３５に記憶されているＬＳ
測位プログラム３５１１を読み出して実行することで、ＬＳ測位処理を行う（ステップＳ
３）。ＬＳ測位処理では、測位演算部３３は、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用い
た測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する。
【０１０７】
次いで、測位演算部３３は、カルマンフィルタの初期設定を行う（ステップＳ５）。具
体的には、ＬＳ測位処理で得られた測位位置を、カルマンフィルタの状態ベクトル「Ｘ」
の位置成分に設定する。また、状態ベクトル「Ｘ」の他の成分や誤差共分散行列「Ｐ」の
各成分に所定値を設定して、ＲＡＭ３７のＫＦパラメータデータ３７１に記憶させる。
【０１０８】
次いで、測位演算部３３は、測位処理により求めた測位位置をホストＣＰＵ５０に出力
する（ステップＳ７）。そして、操作部６０に対してユーザによる測位終了指示がなされ
たか否かを判定し（ステップＳ９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＳ９；
Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ステッ
プＳ９；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１０９】
一方、ステップＳ１において測位が２回目以降であると判定した場合は（ステップＳ１
；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されているＫＦ測位プログラム３５１３
を読み出して実行することで、ＫＦ測位処理を行う（ステップＳ１１）。そして、測位演
算部３３は、ステップＳ７へと処理を移行する。
【０１１０】
ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、図１〜図３のフローチャートに従って処理を実
行する。この際、図１のＫＦ測位処理のステップＡ７において、測位演算部３３は、ＲＯ
Ｍ３５に記憶されている測位モード判定プログラム３５１５を読み出して実行することで
、測位モード判定処理を行う。
【０１１１】
図１２は、測位モード判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、測位演算部３３は、式（８）及び式（９）に従って、携帯型電話機１の速度「Ｖ
」及び速度誤差「σV」を算出する（ステップＴ１）。次いで、測位演算部３３は、環境
判定処理を行う（ステップＴ３）。具体的には、各捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号
の信号強度を合算して環境判定スコアとし、ＲＡＭ３７の環境判定スコアデータ３７３に
記憶させる。そして、当該環境判定スコアに応じて、現在の受信環境が「アウトドア」、
「中間」、「インドア」の何れの受信環境であるかを判定する（ステップＴ５）。
【０１１２】
ステップＴ５において受信環境が「アウトドア」であると判定した場合は（ステップＴ
５；アウトドア）、測位演算部３３は、ステップＴ１で算出した速度誤差「σV」が「２
ｍ／ｓ」未満であるか否かを判定する（ステップＴ７）。そして、「２ｍ／ｓ」未満であ
ると判定した場合は（ステップＴ７；Ｙｅｓ）、速度誤差「σV」の１／４（０．２５倍
）の値を速度閾値として設定し、ＲＡＭ３７の速度閾値データ３７４に記憶させる（ステ
ップＴ９）。
【０１１３】
受信環境が「アウトドア」であり、速度誤差「σV」が「２ｍ／ｓ」未満であるという
ことは、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良好であり、速度誤差が極めて小さいことを意味し
ている。従って、この場合には、速度閾値を非常に小さな値とすることによって、測位モ
ードをダイナミックモードにし易くしている。
【０１１４】
一方、ステップＴ７において速度誤差「σV」が「２ｍ／ｓ」以上であると判定した場
合は（ステップＴ７；Ｎｏ）、測位演算部３３は、速度誤差「σV」が「３ｍ／ｓ」未満
であるか否かを判定する（ステップＴ１１）。そして、「３ｍ／ｓ」未満であると判定し
た場合は（ステップＴ１１；Ｙｅｓ）、速度誤差「σV」と、ＲＯＭ３５に記憶されてい
る速度閾値設定用テーブル３５３とに基づいて、速度閾値を設定する（ステップＴ１３）
。
【０１１５】
具体的には、速度閾値設定用テーブル３５３のうち、受信環境３５３１が「アウトドア
」に設定されているデータ部分を参照し、ステップＴ３で算出した環境判定スコア３５３
３に対応する速度誤差乗算係数３５３５を読み出す。そして、ステップＴ１で算出した速
度誤差「σV」に当該速度誤差乗算係数３５３５を乗算した値を速度閾値として設定し、
ＲＡＭ３７の速度閾値データ３７４に記憶させる。
【０１１６】
ステップＴ５において受信環境が「中間」であると判定した場合は（ステップＴ５；中
間）、測位演算部３３は、速度誤差「σV」と速度閾値設定用テーブル３５３とに基づい
て、速度閾値を設定する（ステップＴ１５）。この場合の速度閾値の設定は、速度閾値設
定用テーブル３５３のうち、受信環境３５３１が「中間」に設定されているデータ部分を
参照することによって、ステップＴ１３と同様に実現される。
【０１１７】
また、ステップＴ５において受信環境が「インドア」であると判定した場合（ステップ
Ｔ５；インドア）、又は、ステップＴ１１において速度誤差「σV」が「３ｍ／ｓ」以上
であると判定した場合は（ステップＴ１１；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ステップＴ１で
算出した速度誤差「σV」の値を速度閾値として設定し、ＲＡＭ３７の速度閾値データ３
７４に記憶させる（ステップＴ１７）。
【０１１８】
ステップＴ９、Ｔ１３、Ｔ１５、Ｔ１７の何れかにおいて速度閾値を設定した後、測位
演算部３３は、ステップＴ１で算出した携帯型電話機１の速度「Ｖ」が速度閾値よりも大
きいか否かを判定し（ステップＴ１９；Ｙｅｓ）、大きいと判定した場合は（ステップＴ
１９；Ｙｅｓ）、最新の測位位置の決定時刻からの経過時間が「１．５秒」未満であるか
否かを判定する（ステップＴ２１）。
【０１１９】
そして、経過時間が「１．５秒」以上であると判定した場合は（ステップＴ２１；Ｎｏ
）、測位モード判定カウンタを「０」に設定して（ステップＴ２３）、測位モード判定処
理を終了する。最新の測位位置の決定時刻からの経過時間が「１．５秒」以上である場合
は、最後に測位位置が決定（Ｆｉｘ）されてから長い時間が経過しているため、測位モー
ドを変化させずに、同じ測位モードでカルマンフィルタによる測位演算を行うことにして
いる。
【０１２０】
一方、ステップＴ２１において経過時間が「１．５秒」未満であると判定した場合は（
ステップＴ２１；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、測位モード判定カウンタデータ３７５に
記憶されている測位モード判定カウンタをインクリメントする（ステップＴ２５）。そし
て、測位モード判定カウンタが「１」以上であるか否かを判定し（ステップＴ２７）、「
１」未満であると判定した場合は（ステップＴ２７；Ｎｏ）、測位モード判定処理を終了
する。
【０１２１】
また、測位モード判定カウンタが「１」以上であると判定した場合は（ステップＴ２７
；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、測位モード判定カウンタを「１」に設定する（ステップ
Ｔ２９）。そして、測位モードをダイナミックモードと判定して、ＲＡＭ３７の測位モー
ドデータ３７６に記憶させた後（ステップＴ３１）、測位モード判定処理を終了する。
【０１２２】
一方、ステップＴ１９において速度「Ｖ」が速度閾値以下であると判定した場合は（ス
テップＴ１９；Ｎｏ）、測位演算部３３は、当該捕捉衛星の測位モード判定カウンタをデ
クリメントする（ステップＴ３３）。そして、測位モード判定カウンタが「０」よりも小
さいか否かを判定し（ステップＴ３５）、「０」以上であると判定した場合は（ステップ
Ｔ３５；Ｎｏ）、測位モード判定処理を終了する。
【０１２３】
一方、測位モード判定カウンタが「０」よりも小さいと判定した場合は（ステップＴ３
５；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、測位モード判定カウンタを「０」に設定する（ステッ
プＴ３７）。そして、測位モードをスタティックモードと判定して、ＲＡＭ３７の測位モ
ードデータ３７６に記憶させた後（ステップＴ３９）、測位モード判定処理を終了する。
【０１２４】
測位モード判定カウンタが「１」に設定されている場合は、２回連続して速度「Ｖ」が
速度閾値以下とならなければ、測位モード判定カウンタが「０」よりも小さくなることは
ない。これは、ＧＰＳ衛星信号の受信環境によっては、携帯型電話機１（ユーザ）が移動
しているにも関わらず、単発的に速度「Ｖ」が速度閾値以下となってしまう場合があるた
め、測位モードをスタティックモードに判定するための条件を厳しくしたものである。
【０１２５】
４．実験結果
図１３は、カルマンフィルタの速度閾値を固定とした従来の処理で測位を行った場合と
、本実施形態の処理で測位を行った場合それぞれの実験結果の一例を示す図である。携帯
型電話機１を携行したユーザが、一対の太線で示した道路上を、図中右上から車で移動開
始し、中央付近で所定期間車を停止させた後、左下に向かって再度移動を開始した場合の
各時刻における測位位置をプロットした結果を示している。
【０１２６】
従来の処理では、本来車が停止しているはずの部分において測位位置が大きく変動して
いることがわかる。一方、本実施形態の処理では、道路の中央部に測位位置が集中してお
り、車の停止状態を精度良く検出（測位）することに成功している。
【０１２７】
また、図１４は、従来の処理における測位誤差の分布を示す図であり、図１５は、本実
施形態の処理における測位誤差の分布を示す図である。各図では、グラフの中央を真値（
０，０）と設定して、横軸に経度方向の誤差［ｍ］、縦軸に緯度方向の誤差［ｍ］をプロ
ットした結果を示している。
【０１２８】
従来の手法では、誤差の分散（Sigma）が２２．１３［ｍ］、誤差の平均値（Avg Error
）が１９．７６［ｍ］、誤差の最大値（Max Error）が５２．６６［ｍ］となっているの
に対し、本実施形態の手法では、誤差の分散が１２．９０［ｍ］、誤差の平均値が１１．
２１［ｍ］、誤差の最大値が３０．１８［ｍ］となっており、測位精度が向上しているこ
とがわかる。
【０１２９】
５．作用効果
本実施形態によれば、速度補正処理で補正された状態ベクトル「Ｘ」から求められる携
帯型電話機１の速度「Ｖ」に含まれる速度誤差「σV」（速度成分の精度）が、速度予測
処理で予測された誤差共分散行列「Ｐ」に基づいて決定され、当該速度誤差「σV」に基
づいて、携帯型電話機１の移動状態を判定するための速度閾値（速度条件）が設定される
。そして、速度補正処理で補正された状態ベクトル「Ｘ」から求められる速度「Ｖ」と、
先に設定された速度閾値とが比較されて携帯型電話機１の測位モード（移動状態）が判定
され、当該測位モードに応じたプロセスノイズ「Ｑ」（フィルタ特性）でカルマンフィル
タ処理が実行されて、現在位置が測位される。
【０１３０】
ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良好であり（例えばアウトドア環境）、状態ベクトル「Ｘ
」の速度誤差が小さい場合は、速度閾値を低く設定して携帯型電話機１が移動していると
判定され易くする。逆に、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪い場合（例えばインドア環境）
や、受信環境が良好であっても状態ベクトル「Ｘ」の速度誤差が大きい場合には、速度閾
値を高く設定して携帯型電話機１が移動していると判定されにくくする。このようにする
ことで、携帯型電話機１の移動状態を適切に判定することが可能となる。そして、携帯型
電話機１の移動状態と整合するようにカルマンフィルタのフィルタ特性を可変することで
、携帯型電話機１の実在位置に対して位置遅れや位置飛びが発生することが防止され、測
位精度が向上する。
【０１３１】
６．変形例
６−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例
えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション
装置等についても同様に適用可能である。
【０１３２】
６−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡ
ＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）
、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛
星測位システムであってもよい。
【０１３３】
６−３．処理の分化
測位演算部３３が実行する処理の一部又は全部を、ホストＣＰＵ５０が実行することに
してもよい。例えば、ホストＣＰＵ５０が測位モード判定処理を行うこととし、判定され
た測位モードに従って、測位演算部３３がＫＦ測位処理を行うようにする。また、ＫＦ測
位処理も含めてホストＣＰＵ５０が行うことにしてもよい。
【０１３４】
６−４．環境判定処理
上述した実施形態では、各捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度を合算する
ことで環境判定スコアを算出するものとして説明したが、例えば衛星配置の指標値である
ＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）値に基づいて環境判定スコアを算出する
ことにしてもよい。この場合は、ＰＤＯＰ値が小さいほど、環境判定スコアが高くなるよ
うにする。
【０１３５】
また、信号強度やＰＤＯＰ値を変数とする環境判定関数に基づいて環境判定スコアを算
出することにしてもよい。環境判定関数は、例えば信号強度に比例し、ＰＤＯＰ値に反比
例する線形関数で表現することができる。尚、環境判定関数を用いて環境判定スコアを算
出する代わりに、信号強度及びＰＤＯＰ値と環境判定スコアとの対応関係を定めたテーブ
ルをＲＯＭ３５に記憶させておき、当該テーブルに従って環境判定スコアを算出すること
にしてもよいことは勿論である。
【０１３６】
さらに、環境判定スコアに基づいて環境判定を行うのではなく、受信信号の信号強度や
ＰＤＯＰ値の直値に基づいて環境判定を行うことにしてもよい。この場合は、信号強度や
ＰＤＯＰ値の範囲と環境とを対応付けたテーブルをＲＯＭ３５に記憶させておき、当該テ
ーブルに従って環境を判定するようにする。
【０１３７】
６−５．速度閾値の設定
上述した実施形態では、「インドア」の受信環境では、速度誤差「σV」の値をそのま
ま速度閾値に設定するものとして説明したが、「アウトドア」や「中間」の受信環境と同
様にして速度閾値を設定することにしてもよい。
【０１３８】
具体的には、図９の速度閾値設定用テーブル３５３において、受信環境３５３１に「イ
ンドア」を追加し、「０」〜「９」の環境判定スコア３５３３それぞれに対して、速度誤
差乗算係数３５３５を設定しておく。この場合、環境判定スコア３５３３が大きくなるほ
ど、速度誤差乗算係数３５３５が小さくなるように値を設定する。
【０１３９】
そして、図１２の測位モード判定処理において、ステップＴ５で環境が「インドア」で
あると判定した場合は、測位演算部３３は、速度閾値設定用テーブル３５３の受信環境３
５３１が「インドア」に設定されているデータ部分を参照し、環境判定処理により算出し
た環境判定スコア３５３３に対応する速度誤差乗算係数３５３５を速度誤差に乗算した値
を、速度閾値に設定する。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】ＫＦ測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２】速度補正処理の流れを示すフローチャート。
【図３】位置補正処理の流れを示すフローチャート。
【図４】ダイナミックモード用プロセスノイズ「ＱD」の一例を示す図。
【図５】スタティックモード用プロセスノイズ「ＱS」の一例を示す図。
【図６】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図７】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図８】ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図９】速度閾値設定用テーブルのテーブル構成例を示す図。
【図１０】捕捉衛星別メジャメントデータのデータ構成例を示す図。
【図１１】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】測位モード判定処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】実験結果の一例を示す図。
【図１４】実験結果の一例を示す図。
【図１５】実験結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１４１】
１  携帯型電話機  、  １０  ＧＰＳアンテナ、  ２０  ＧＰＳ受信部、
２１  ＲＦ受信回路部、  ３０  ベースバンド処理回路部、  ３１  演算制御部、
３２  メジャメント取得演算部、  ３３  測位演算部、  ３５  ＲＯＭ、
３７  ＲＡＭ、  ４０  ＴＣＸＯ、  ５０  ホストＣＰＵ、  ６０  操作部、
７０  表示部、  ８０  携帯電話用アンテナ、  ９０  携帯電話用無線通信回路部、
１００  ＲＯＭ、  １１０  ＲＡＭ
【図１】
0005034935.tif 000012
【図２】
0005034935.tif 000013
【図３】
0005034935.tif 000014
【図４】
0005034935.tif 000015
【図５】
0005034935.tif 000016
【図６】
0005034935.tif 000017
【図７】
0005034935.tif 000018
【図８】
0005034935.tif 000019
【図９】
0005034935.tif 000020
【図１０】
0005034935.tif 000021
【図１１】
0005034935.tif 000022
【図１２】
0005034935.tif 000023
【図１３】
0005034935.tif 000024
【図１４】
0005034935.tif 000025
【図１５】
0005034935.tif 000026