(57)【要約】【課題】２周波数受信機を使用する衛星測位システム及び衛星測位方法において、一方の周波数に不具合が生じた場合であっても測位結果への影響を未然に防止する。【解決手段】入力装置２０から入力される２周波数受信信号の異常を、データ処理装置３０の異常データ検出部３１で位相距離の差に基づき検出し、その検出された異常データをデータ処理装置３０の異常データ除去部３２で除去して擬似距離及び位相データを出力装置４０に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位システムにおいて、
前記２周波数受信機が受信する２周波数の一方の周波数の異常をその位相と波長の積である位相距離の差に基づき検出する異常データ検出部と、
前記異常データ検出部により検出された異常データを除去する異常データ除去部と
を備えることを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位システムにおいて、
前記２周波数受信機からのデータを読み込む入力装置と、
該入力装置から出力されるデータを処理するデータ処理装置と、
該データ処理装置の出力を表示や記憶する出力装置とを備え、
前記データ処理装置は、前記入力装置から入力される２周波数のそれぞれの位相と擬似距離から異常データを検出する異常データ検出部及び該異常データ検出部で検出された異常データを除去して前記出力装置へ前記２周波数の擬似距離及び位相を出力する異常データ出力部を有し、
前記データ処理装置の前記異常データ除去部からの擬似距離及び位相データを前記出力装置に出力することを特徴とする衛星測位システム。
【請求項３】
前記異常データ検出部による異常データの検出は、計算式で求めた指標に基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の衛星測位システム。
【請求項４】
前記異常データ検出部は、前記２周波数受信機から逐次データを受け取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の衛星測位システム。
【請求項５】
前記異常データ検出部は、記録媒体に記録されたＲＩＮＥＸ形式のファイルを一括して受け取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の衛星測位システム。
【請求項６】
衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位方法において、
前記２周波数受信機において受信される２周波数信号の位相距離の差に基づき前記２周波数のうち一方の周波数のデータ異常を検出するデータ異常検出ステップと、
該データ異常検出ステップで検出された異常データを除去して出力する異常データ除去ステップと
を備えるデータ処理を含むことを特徴とする衛星測位方法。
【請求項７】
前記データ処理の異常データ検出ステップは、前記２周波数の位相距離と位相を読み込む読み込みステップと、前記２周波数の一方の周波数の位相距離及び他方の周波数の位相距離の差に基づき指標を計算するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の衛星測位方法。
【請求項８】
前記異常データ検出のための指標の計算には、前記データ処理の処理開始から前時刻までの予め定められた一定エポック数の正常データの位相距離の差の合計値が使用されることを特徴とする請求項７に記載の衛星測位方法。
【請求項９】
前記異常データ検出のための指標の計算には、予め定められた一定エポック数の内挿関数による推定値を使用することを特徴とする請求項７に記載の衛星測位方法。
【請求項１０】
前記異常データ検出のための指標の計算には、前記２周波数の一方の周波数の擬似距離と位相距離の差及び他方の周波数の擬似距離と位相距離の差を求めることを特徴とする請求項７に記載の衛星測位方法。
【請求項１１】
前記請求項６乃至１０の何れかの衛星測位方法の前記各ステップをコンピュータが実行可能にするプログラム。
【請求項１２】
前記請求項１１に記載のプログラムをコンピュータが読み出し可能に記憶されていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衛星測位システム及び衛星測位方法に関し、特に２周波数受信機を使用する衛星測位システム、衛星測位方法及びそのプログラム並びに記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の軌道上を周回する複数の人工衛星から発射される電波を受信して正確な位置情報を求める衛星測位システムが開発され、地図データの取得、地殻変動の監視、固定又は移動物体の位置検出等の多くの分野において広く活用されている。衛星測位システムの典型的な応用例は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）である。
【０００３】
斯かる衛星測位システム又は衛星測位技術は、種々の技術文献に開示されている。マルチパスや反射波を受信したことを検出して異常な測位結果を除去するＧＰＳ受信機および測位方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、予め決められた高精度の２つの周波数を受信する２周波数受信機を使用する衛星無線測位が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２４８４０号公報（第５−６頁、第１図、第２図）
【特許文献２】特開平９−１７１０７１号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
衛星測位システムでは、より高精度の測位を行うため、各衛星から送信される２つの周波数又は波長の信号を処理することが可能な受信機（以下、２周波受信機という）が広く使用されている。衛星から送信される信号には、２つの波長それぞれについて、擬似距離と位相のデータが含まれている。斯かる２周波受信機を使用した衛星測位において、２周波受信機から見て異なる２つの衛星の速度が近くなる配置となったとき、一方の衛星の信号強度が他方に比べて大きい場合には、電波干渉の影響を受け易くなり、捕捉すべき周波数が混同される現象が起きることがある。同様の現象は、衛星又は受信機の故障によっても起こり得る。斯かる現象が発生した場合に、一時的に一方の周波数の擬似距離と位相のデータに大きな誤差が含まれることになるため、測位結果に大きな影響を与える。
【０００６】
従来の衛星測位システムにおける異常データ検出は、「前時刻」のデータと「現時刻」のデータの変化率を計算し、この変化率が予め設定された閾値を超えた場合に異常と判定している。しかし、この現象が発生した場合には、一方の周波数のデータが徐々にずれるので、「前時刻」のデータと「現時刻」のデータとの差（又は変化率）に大きな変化が見られず、データの変化率を指標とした異常検出方法では検出できないという課題があった。
【０００７】
本発明は、従来技術の上述した如き課題に鑑みなされたものであり、受信機の不具合や衛星の故障等による測定結果への影響により斯かる課題を解消又は軽減する衛星測位システム、衛星測位方法及びそのプログラム並びに記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の衛星測位システムは、次の如き特徴的な構成を採用している。即ち、
（１）衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位システムにおいて、
前記２周波数受信機が受信する２周波数の一方の周波数の異常をその位相と波長の積である位相距離の差に基づき検出する異常データ検出部と、
前記異常データ検出部により検出された異常データを除去する異常データ除去部と
を備える衛星測位システム。
【０００９】
また、本発明の衛星測位方法は、次の如き特徴的な構成を採用している。即ち、
（６）衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位方法において、
前記２周波数受信機において受信される２周波数信号の位相距離の差に基づき前記２周波数のうち一方の周波数のデータ異常を検出するデータ異常検出ステップと、
該データ異常検出ステップで検出された異常データを除去して出力する異常データ除去ステップと
を備えるデータ処理を含む衛星測位方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の衛星測位システム及び衛星測位方法によると、次の如き実用上の特有の効果を奏する。即ち、本発明の衛星測位システム及び衛星測位方法によると、２周波数を使用した衛星測位計算において発生し得る一方の周波数のデータが徐々にずれていき、異常となったことによる測位精度の悪化を効果的に防止することが可能である。その理由は、各時刻において、２つの周波数の波長と位相の積である「位相距離」の差から計算される指標を用いて異常データを検出し、検出された異常データを異常データ除去部において除去して出力装置に出力するからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による衛星測位システム及び衛星測位方法の好適な実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
先ず、図１を参照して本発明の衛星測位システムについて説明する。図１は、本発明による衛星測位システムの好適な実施例のシステム構成を示すブロック図である。この衛星測位システム１０は、入力装置２０、データ処理装置３０及び出力装置４０により構成される。そして、データ処理装置３０は、異常データ検出部３１及び異常データ除去部３２を含んでいる。
【００１３】
図１に示す衛星測位システム１０において、入力装置２０は、人工衛星（図示せず）が発射する電波を受信する２周波受信機（図示せず）からデータを逐次に又はテープ等の記録媒体に記録されたＲＩＮＥＸを一括して読み込むことのできる装置である。データ処理装置３０は、それに入力された２つの周波数の位相と擬似距離から異常データを検出し除去するプログラムを備えるＣＰＵ（中央処理装置）等の処理装置である。出力装置４０は、データ処理装置３０の処理結果を出力するためのディスプレイ、記憶装置、記録媒体等の装置である。データ処理装置３０は、入力装置２０から入力されるデータの異常を検出する異常データ検出部３１及びこの異常データ検出部３１で検出された異常データを排除する異常データ除去部３２を含んでいる。
【００１４】
データ処理装置３０の異常データ検出部３１は、入力装置２０からの入力信号の位相から異常データであるか否かを判定する。この異常データの判定は、例えば第１周波数の位相及び波長の積（以下、位相距離という）と第２周波数の位相距離の差を計算し、その変化を調べることにより行う。異常データ除去部３２は、異常データ検出部３１で検出された異常データを取り除き、異常データ除去後における２つの周波数の「擬似距離」（種々の誤差を含み得る衛星と受信機関の距離）及び位相を出力装置４０へ出力する。
【００１５】
次に、図２のフローチャートを参照して、図１に示す本発明による衛星測位システム１０の実施例の動作を詳細に説明する。衛星測位システム１０の入力装置２０から入力された２つの周波数の擬似距離及び位相は、データ処理装置３０に供給される。そして、異常データ検出部３１では、供給された擬似距離及び位相について、以下に説明する如く「異常データ検出処理」を行う。
【００１６】
先ず、各周波数の擬似距離及び位相を読み込む（ステップＡ１）。次に、異常データ検出のための指標を計算する（ステップＡ２）。異常データ検出のための指標は、例えば〔数１〕に基づいて計算される。この計算には、ノイズの影響を除去するために、処理開始から前時刻までの異常データではないデータの位相距離差の合計値（ＩＢＡＳＥ）が使用される。処理開始エポックから一定の数のエポックについては、ＩＢＡＳＥの計算のために十分な数のエポックが確保できないため、異常データの検出を行わず（ステップＡ５）に移行する。この計算を行わないエポックの数については、例えば１０エポックとすることができるが、観測値から判断し、他の値を設定することもあり得る。
【数１】
2009053152.tif 000003
【００１７】
次に、異常データか否かを判定する（ステップＡ３）。この異常データ判定において、指標を計算することができた場合には、計算された指標が予め定められた閾値を超えるか否かを確認する。閾値としては、例えば１．５ｍとすることができる。しかし、観測値から判断して他の値を設定することもあり得る。閾値を超えてデータ異常である場合（ステップＡ３：ＹＥＳ）には、異常データと判断し、そのエポックの擬似距離及び位相を「異常データ」として除去する（ステップＡ４）。データ異常でない場合（ステップＡ３：ＮＯ）には、全てのデータが処理されているか否かを判断する（ステップＡ５）。全てのデータを処理した場合（ステップＡ５：ＹＥＳ）には、全てのデータ処理が完了したので処理を終了する（ステップＡ６）。全てのデータ処理が完了していない場合（ステップＡ５：ＮＯ）には、上述したステップＡ１へ戻り、上述した各ステップを反復する。
【００１８】
データ処理装置３０の異常データ除去部３２から、出力装置４０に異常データの除去された第１周波数及び第２周波数の２つの周波数の擬似距離と位相が供給される。
【００１９】
次に、図３及び図４を参照して、本発明による衛星測位システム及び衛星測位方法における測位精度の悪化を防止する効果を詳細に説明する。先ず、図３は、正常状態における２つの周波数の位相距離の差を示すグラフである。図３において、横軸は時間、縦軸は位相距離の差を示す。図３に示す如く、正常状態では、それぞれの周波数について位相距離の絶対値は異なるが、その変化率、即ち位相距離の差（各時刻における計算値）は略一定値となる。
【００２０】
他方、図４は、２周波数の一方の周波数のデータが異常となった状態（異常状態）を示している。この異常状態では、それぞれの位相距離の変化率が異なっていることが確認できる。そのため、〔数１〕の異常データ検出のための指標が予め決められた閾値を超えるか否かを判定することにより、２つの周波数のうち一方が異常データとなった場合に、その異常を検知することが可能となる。〔数１〕の指標の計算では、位相距離の差に含まれるノイズの影響を除去するために、処理開始から前エポックまでの異常データではない、即ち正常データの平均値との差をとり、誤検知の可能性を軽減している。
【００２１】
次に，本発明による衛星測位システム及び衛星測位方法の第２実施例について説明する。この実施例のシステム構成は、上述した第１実施例の場合と同じよいので図示しない。第２実施例では、データ処理の異常データ検出及び除去のため、上述した第１実施例で使用した〔数１〕に代えて〔数２〕を使用する点が異なる。
【数２】
2009053152.tif 000004
【００２２】
〔数２〕は、〔数１〕で示される位相距離の差について、前エポックまでの予め定められた一定数のエポックを使用して、内挿関数を計算し、その内挿関数に現時刻を代入することで現時刻における位相距離の差の推定値を計算し、指標とするものである。このような内挿関数は、例えば現時刻の例えば５個前のエポックを使用して最小二乗法を適用することで計算することができるが、他の方法によって計算することも可能である。
【００２３】
図５は、第２実施例における位相距離の差の時系列グラフを示している。図５中の前エポックまでの５個のエポックの値から内挿関数を計算し、その関数から計算される現時刻における位相距離の差の「推定値」と実際の現時刻における位相距離の差の測定値である「実測値」との差が指標となる。
【００２４】
上述した「推定値」と「実測値」との差を指標とする測位方法によれば、上述した第１実施例の測位方法と比較して少ないエポックで閾値を計算する。そのため、異常データの検出感度を上げる効果が期待できる。
【００２５】
次に，本発明による衛星測位システム及び衛星測位方法の第３実施例について説明する。この第３実施例では、上述した第１実施例と同様システムを採用することが可能であるが、データ処理に使用する〔数１〕に代えて〔数３〕を使用する点が異なる。この〔数３〕は、一方の周波数の「擬似距離」と「位相距離」の差Ｄ１と他方の周波数の「擬似距離」と「位相距離」の差Ｄ２を計算する。そして、これらＤ１とＤ２の差の変化から異常データの検出を行う。
【数３】
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【００２６】
異常データを検出するための計算には、ノイズの影響を除去するために、処理開始から前時刻までの異常データではないデータの「擬似距離」と「位相距離」の差の合計値（ＩＢＡＳＥ）が使用される。処理開始エポックから一定の数のエポックについては、ＩＢＡＳＥの計算のために十分な数のエポックが確保できないため、異常データの検出を行わず図２のフローチャートにおけるステップＡ５に移行する。この計算を行わないエポックの数については、例えば１０エポックとすることができる。しかし、観測値から判断して他の値を設定することもあり得る。〔数３〕から計算される指標が閾値を超えた時は、そのエポックの擬似距離と位相を無効とする。閾値としては、例えば１０ｍとすることができるが、他の値を設定することもあり得る。
【００２７】
この第３実施例の測位方法によれば、上述した第１実施例の測位方法と比較して「擬似距離」を異常値検出のための指標の計算に使用することから、「擬似距離」に異常が発生した場合であっても検知可能であるという特徴を有する。
【００２８】
図２のフローチャート及び〔数１〕乃至〔数３〕を参照して上述した、本発明による衛星測位方法の各ステップは、コンピュータが実行可能なプログラム又は斯かるプログラムを格納する記憶媒体にも適用可能である。
【００２９】
以上、本発明による衛星測位システム及び衛星測位方法を、好適な実施例に基づき詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨や精神を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。本発明は、２周波数受信機を使用するあらゆる衛星測位システム及び衛星測位方法に適用可能である。例えば、本発明の実施態様は、課題を解決するための手段における構成（１）及び（６）にくわえて次のような構成として表現できる。
（２）衛星から送信される信号を受信する２周波数受信機を使用して位置データを求める衛星測位システムにおいて、
前記２周波数受信機からのデータを読み込む入力装置と、
該入力装置から出力されるデータを処理するデータ処理装置と、
該データ処理装置の出力を表示や記憶する出力装置とを備え、
前記データ処理装置は、前記入力装置から入力される２周波数のそれぞれの位相と擬似距離から異常データを検出する異常データ検出部及び該異常データ検出部で検出された異常データを除去して前記出力装置へ前記２周波数の擬似距離及び位相を出力する異常データ出力部を有し、
前記データ処理装置の前記異常データ除去部からの擬似距離及び位相データを前記出力装置に出力する衛星測位システム。
（３）前記異常データ検出部による異常データの検出は、計算式で求めた指標に基づいて行う上記（１）又は（２）の衛星測位システム。
（４）前記異常データ検出部は、前記２周波数受信機から逐次データを受け取る上記（１）又は（２）の衛星測位システム。
（５）前記異常データ検出部は、記録媒体に記録されたＲＩＮＥＸ形式のファイルを一括して受け取る上記（１）又は（２）の衛星測位システム。
（７）前記データ処理の異常データ検出ステップは、前記２周波数の位相距離と位相を読み込む読み込みステップと、前記２周波数の一方の周波数の位相距離及び他方の周波数の位相距離の差に基づき指標を計算するステップとを含む上記（６）の衛星測位方法。
（８）前記異常データ検出のための指標の計算には、前記データ処理の処理開始から前時刻までの予め定められた一定エポック数の正常データの位相距離の差の合計値が使用される上記（７）の衛星測位方法。
（９）前記異常データ検出のための指標の計算には、予め定められた一定エポック数の内挿関数による推定値を使用する上記（７）の衛星測位方法。
（１０）前記異常データ検出のための指標の計算には、前記２周波数の一方の周波数の擬似距離と位相距離の差及び他方の周波数の擬似距離と位相距離の差を求める上記（７）の衛星測位方法。
（１１）前記上記（６）乃至（１０）の何れかの衛星測位方法の前記各ステップをコンピュータが実行可能にするプログラム。
（１２）上記（１１）のプログラムをコンピュータが読み出し可能に記憶されている記憶媒体。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による衛星測位システムの概略システム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す本発明における衛星測位システムの動作を説明するフローチャートである。
【図３】正常状態における位相距離の差を示すグラフである。
【図４】一方の周波数に異常が発生した異常状態における位相距離の差を示すグラフである。
【図５】他の実施例における異常データ検出の具体例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  衛星測位システム
２０  入力装置
３０  データ処理装置
３１  異常データ検出部
３２  異常データ除去部
４０  出力装置
【図１】
2009053152.tif 000006
【図２】
2009053152.tif 000007
【図３】
2009053152.tif 000008
【図４】
2009053152.tif 000009
【図５】
2009053152.tif 000010