(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位対象物上に相互に離間して設けられ、複数の測位衛星からの信号を受信する複数のアンテナと、
上記複数のアンテナによる受信信号に基づいて各アンテナが観測した上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置とを得る受信機と、
上記受信機からの上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置とに基づいて上記アンテナの測位座標を計算する測位計算手段と、
上記複数のアンテナの各々で観測できない特定測位衛星がある場合に、この特定測位衛星を観測できている上記アンテナによる受信信号から上記受信機が得た観測信号を、上記特定測位衛星を観測できないアンテナに接続された受信機の観測信号に相当する変換観測信号へ変換する観測信号変換手段と
を備え、
上記受信機は、上記複数のアンテナに対応した複数個からなり、
上記測位計算手段は、少なくとも上記受信機毎に得られた観測信号に相当する上記観測信号変換手段により変換された変換観測信号と上記衛星座標位置に基づいて、上記各受信機の測位座標を計算する
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、
所定の座標軸に対する上記測位対象物の回転角に基づいて測位対象物の姿勢情報を検出する姿勢検出手段をさらに備え、
上記姿勢検出手段は、上記姿勢情報として上記複数のアンテナ間における基線ベクタを検出し、
上記観測信号変換手段は、
上記複数の受信機により得た複数の衛星座標位置と複数の観測信号に基づいて、概略測位を計算する概略測位計算手段と、
上記測位計算機により計算された上記各アンテナの測位座標と、上記概略測位計算手段により計算された概略測位とに基づいて、適切な概略位置を選択する概略位置決定手段と、
上記概略位置決定手段により選択された概略位置と、上記複数の受信機により得られた衛星座標位置と、上記姿勢情報検出手段による姿勢情報とに基づいて、複数の衛星視線ベクタを計算する視線ベクタ計算手段と、
上記基線ベクタと上記衛星視線ベクタとにより上記複数の受信機による観測信号の補正量を計算し、該補正量に基づいて上記観測信号を上記変換観測信号へ変換する変換計算手段と
を備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項３】
請求項２に記載の測位装置において、
上記複数の受信機は、上記測位衛星との距離測定に要する内蔵時計を備え、
上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により共通して得られた測位衛星の観測信号と、該観測信号と上記変換計算手段により変換された変換観測信号との比較に基づいて変換した上記受信機毎の変換観測信号とをそれぞれ比較することにより、上記各受信機間の内蔵時計の誤差を算出する時計誤差算出手段を備え、この時計誤差算出手段により算出された内蔵時計の誤差に基づいて上記受信機毎の変換観測信号を補正することを特徴とする測位装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測位装置において、
上記概略測位計算手段は、上記測位計算手段により計算された上記アンテナの測位座標の入力がないとき、或いは上記概略位置決定手段により選択された概略位置が劣悪であるときに、上記時計誤差算出手段により算出された内蔵時計の誤差の出力に基づいて上記概略位置の代替えとなる概略測位出力を計算することを特徴とする測位装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測位衛星や測位衛星に類する装置からの信号を受信して測位計算を行う測位装置に関し、特に自動車、鉄道車両、船舶などのような大きな構造体の位置や姿勢を検出する測位装置に関するものである。
以降の記述で測位衛星もしくは衛星と記載したものは、特に記載がない限り測位衛星に類する装置を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
構造体の姿勢を検出する従来の測位装置としては、例えば「Global Positioning System: Theory and Applications, Volume II, Chapter 19. Attitude Determination」がある。図７は、かかる従来の測位装置における２つの受信機間の基線ベクタｘと測位衛星ｊの観測信号との関係を示した模式図である。
【０００３】
図７において、６１は受信機Ａ、６２は受信機Ｂ、６３は受信機Ａ６１から受信機Ｂ６２への基線ベクタｘ、６４が測位衛星ｊの電波面、６５が測位衛星ｊと受信機Ａ６１間の疑似距離、６６が測位衛星ｊと受信機Ｂ６２間の疑似距離、６７が受信機間疑似距離差、６８が受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタｓｊ、６９が波長λである。
【０００４】
受信機Ａ６１、Ｂ６２は測位衛星ｊとの間の距離（擬似距離）を電波の伝播時間で計測する。伝播時間の計測に用いる上記受信機毎に備えられた各々の時計の時刻誤差（時計誤差）が０であると仮定すると、測位衛星ｊと受信機Ａ６１間の疑似距離６５と、測位衛星ｊと受信機Ｂ６２間の疑似距離６６との差分である受信機間疑似距離差６７は、基線ベクタｘ６３と受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタｓｊ６８の内積に等しくなる。
【０００５】
ここで、受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタｓｊ６８は長さが１であると定義している。この関係式を同時に観測される複数の測位衛星ｊや、複数の基線ベクタｘ６３に対して適用した連立方程式を構成し、これに収束計算を行うことで複数の基線ベクタｘ６３を求めることが可能である。
【０００６】
先に時計誤差を０と仮定したが、前記連立方程式に時計誤差変数を組み込むことは可能であり、時計誤差は０でなくても良い。
なお、基線ベクタｘ６３の向きを決定する際に、基線ベクタｘ６３の長さが既知である場合には観測衛星数を一つ減らすことが可能である。
さらに、各アンテナに対応した受信機間の時計誤差が０であれば、観測衛星数をさらに一つ減らすことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測位装置は、以上のような方式を用いて構造体の姿勢を検出していたが、姿勢と同時にアンテナの位置を計算するためには、アンテナの位置を表現する３変数と、受信機時計の誤差である１変数とで、合計４つの変数を解くことが必要となり、これ以外に変数が無い場合でも、最低４つの連立方程式を連立させる必要がある。即ち、観測衛星数は最低でも４つ必要とされる。
【０００８】
また、市街地においては、周辺の建物などの配置が複雑であり、測位衛星ｊの電波をアンテナが受信する際の妨げとなる。精度良く測位計算を行うためには、多くの測位衛星の電波を障害物の影響なくアンテナで受信する必要がある。このような、測位衛星の観測条件は頻繁に変動するため、安定した測位計算を継続することは困難である。
【０００９】
この発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、各アンテナで異なる測位衛星が観測できる場合に、その観測データをアンテナ間で相互に変換可能とする測位装置を実現することを目的とする。すなわち、各アンテナの観測衛星数は、複数のアンテナで観測された観測衛星の総和とすることが可能になり、測位衛星の観測条件を改善することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る測位装置は、測位対象物上に相互に離間して設けられ、複数の測位衛星からの信号を受信する複数のアンテナと、上記複数のアンテナによる受信信号に基づいて各アンテナが観測した上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置とを得る受信機と、上記受信機からの上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置とに基づいて上記アンテナの測位座標を計算する測位計算手段と、上記複数のアンテナの各々で観測できない特定測位衛星がある場合に、この特定測位衛星を観測できている上記アンテナによる受信信号から上記受信機が得た観測信号を、上記特定測位衛星を観測できないアンテナに接続された受信機の観測信号に相当する変換観測信号へ変換する観測信号変換手段とを備え、上記受信機は、上記複数のアンテナに対応した複数個からなり、上記測位計算手段は、少なくとも上記受信機毎に得られた観測信号に相当する上記観測信号変換手段により変換された変換観測信号と上記衛星座標位置に基づいて、上記各受信機の測位座標を計算するものである。
【００１２】
また、所定の座標軸に対する上記測位対象物の回転角に基づいて測位対象物の姿勢情報を検出する姿勢検出手段をさらに備え、上記姿勢検出手段は、上記姿勢情報として上記複数のアンテナ間における基線ベクタを検出し、上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により得た複数の衛星座標位置と複数の観測信号に基づいて、概略測位を計算する概略測位計算手段と、上記測位計算機により計算された上記各アンテナの測位座標と、上記概略測位計算手段により計算された概略測位とに基づいて、適切な概略位置を選択する概略位置決定手段と、上記概略位置決定手段により選択された概略位置と、上記複数の受信機により得られた衛星座標位置と、上記姿勢情報検出手段による姿勢情報とに基づいて、複数の衛星視線ベクタを計算する視線ベクタ計算手段と、上記基線ベクタと上記衛星視線ベクタとにより上記複数の受信機による観測信号の補正量を計算し、該補正量に基づいて上記観測信号を上記変換観測信号へ変換する変換計算手段とを備えたものである。
【００１３】
また、上記複数の受信機は、上記測位衛星との距離測定に要する内蔵時計を備え、上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により共通して得られた測位衛星の観測信号と、該観測信号と上記変換計算手段により変換された変換観測信号との比較に基づいて変換した上記受信機毎の変換観測信号とをそれぞれ比較することにより、上記各受信機間の内蔵時計の誤差を算出する時計誤差算出手段を備え、この時計誤差算出手段により算出された内蔵時計の誤差に基づいて上記受信機毎の変換観測信号を補正するものである。
【００１４】
また、上記概略測位計算手段は、上記測位計算手段により計算された上記アンテナの測位座標の入力がないとき、或いは上記概略位置決定手段により選択された概略位置が劣悪であるときに、上記時計誤差算出手段により算出された内蔵時計の誤差の出力に基づいて上記概略位置の代替えとなる概略測位出力を計算するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態に係る測位装置の全体ブロック図および測位装置を設置する構造体を示す構成図である。以下に図１における測位装置の構成について説明する。
図１において、１は測位装置、２は測位対象物となる構造体、３は構造体２に搭載された姿勢検出器、４はＧＰＳアンテナＡ、５はＧＰＳアンテナＢであり、これらＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５は互いに離間して構造体２に配置されている。
【００１７】
６はＧＰＳアンテナＡ４に対応したＧＰＳ受信機Ａ、７はＧＰＳアンテナＢ５に対応したＧＰＳ受信機Ｂである。８は観測信号変換器、９および１０は測位計算機である。
【００１８】
以下は信号または情報を示すものであり、１１は受信機Ａ衛星座標、１２は受信機Ｂ衛星座標、１３は受信機Ａ観測信号、１４は受信機Ｂ観測信号、１５は姿勢情報である。これらの信号または情報は、同時に観測された複数の測位衛星の信号または情報の集合である。
さらに、１６は受信機Ａ変換観測信号、１７は受信機Ｂ変換観測信号、１８は受信機Ａ測位座標、１９は受信機Ｂ測位座標である。また、受信機Ａ変換観測信号１６、受信機Ｂ変換観測信号１７も同様に、複数の測位衛星の信号の集合である。
【００１９】
次に、上記構成における測位装置の動作について説明する。
はじめに、姿勢検出器３は、例えば３軸ジャイロ装置のようなもので、各時刻における構造体２の姿勢を３次元で検出し、姿勢情報１５を出力する。姿勢情報１５は、例えば３軸ジャイロ装置の場合には３つの直交する各座標軸まわりの回転角の集合として表現される。
【００２０】
ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７は各々ＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５が受信した信号を処理し、各受信機で観測した測位衛星全てに対する測位衛星の座標位置を計算して受信機Ａ衛星座標１１、受信機Ｂ衛星座標１２として出力する。また、測位衛星と各ＧＰＳアンテナとの間の伝搬距離情報を受信機Ａ観測信号１３、および受信機Ｂ観測信号１４として出力する。
【００２１】
観測信号変換器８は、これらの出力信号１１〜１５と、受信機Ａ測位座標１８、受信機Ｂ測位座標１９を入力とする。そして、ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７の双方では観測できないが、他方のＧＰＳ受信機でのみ観測できる測位衛星の観測信号を抽出する。
【００２２】
例えば、ここではＧＰＳ受信機Ａ６にのみ観測できる測位衛星がある場合、ＧＰＳ受信機Ａ６で観測できている受信機Ａ観測信号１３から観測信号変換器８により該当する観測信号部分を抽出し、この抽出した観測信号を受信機Ｂ変換観測信号１７に変換して出力する。また、同様にして、ＧＰＳ受信機Ｂ７にのみ観測できる測位衛星がある場合、ＧＰＳ受信機Ｂ７で観測できている受信機Ｂ観測信号１４から観測信号変換器８により該当する観測信号部分を抽出し、この抽出した観測信号を受信機Ａ変換観測信号１６に変換して出力する。
【００２３】
測位計算機９は、ＧＰＳ受信機Ａ６の出力である受信機Ａ観測信号１３、および観測信号変換器８により変換された受信機Ａ変換観測信号１６と、ＧＰＳ受信機Ａ６の出力である受信機Ａ衛星座標１１と、ＧＰＳ受信機Ｂ７の出力である受信機Ｂ衛星座標１２とに基づいてＧＰＳアンテナＡ４の位置の測位計算を行う。
【００２４】
同様にして、測位計算機１０においても、ＧＰＳ受信機Ｂ７の出力である受信機Ｂ観測信号１４、および観測信号変換器８により変換された受信機Ｂ変換観測信号１７と、ＧＰＳ受信機Ｂ７の出力である受信機Ｂ衛星座標１２と、ＧＰＳ受信機Ａ６の出力である受信機Ａ衛星座標１１とに基づいてＧＰＳアンテナＢ５の位置の測位計算を行う。
【００２５】
このように各測位計算機９，１０は上記測位計算の結果により求まるアンテナ座標位置を受信機Ａ測位座標１８と受信機Ｂ測位座標１９として出力する。なお、測位計算機９，１０は要求される精度で測位計算ができない場合は、明らかに不正である座標、例えば原点座標を出力して測位計算ができなかったという情報を出力する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態に係る測位装置によれば、測位装置１と構造体２を構成することで、ＧＰＳアンテナＡ４とＧＰＳアンテナＢ５の一方でしか受信できない測位衛星に対しても他方のアンテナの観測信号に変換が可能になるため、周辺環境が複雑な市街地などにおいても測位環境の劣化を防止することができる。
【００２７】
次に、上述した本実施の形態に係る測位装置をより詳細に説明するべく、図２〜６を用いて、図１における測位装置の観測信号変換器８の構成および動作について記載する。
【００２８】
図２は本実施の形態における観測信号変換器８の内部ブロック図を示したものであり、以下に構成について説明する。
図２において、２１は概略測位計算機、２２は概略位置決定回路、２３は視線ベクタ計算機、２４は変換計算機である。以下は信号または情報を示すものであり、２５は概略測位出力、２６は概略位置、２７は衛星視線ベクタ、２８は基線ベクタ、２９は受信機Ｂ時計誤差である。
【００２９】
次いで、上記構成における観測信号変換器８の動作について説明する。
概略測位計算機２１は、ＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５の概略位置として使用する概略測位出力２５を計算する。この概略測位出力２５は、受信機Ａ測位座標１８と受信機Ｂ測位座標１９が出力されていないか、測位精度が劣悪で概略位置２６として有効でない場合に、代替えとして使用する。
【００３０】
また、概略測位計算機２１は、各受信機単独で要求される精度で測位計算ができないと判断した場合には、ＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５が略同一位置にあると想定し、ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７の両方の出力を用いて概略位置２６を計算する。
【００３１】
このとき、受信機Ａ観測信号１３と受信機Ｂ観測信号１４は、異なる受信機が内蔵した異なる時計を用いて各受信機と測位衛星との距離を観測しているため、両者を組み合わせて測位計算するためには、受信機間の時計誤差を補償する必要がある。そのため、例えばＧＰＳ受信機Ａ６の内臓時計を基準としたＧＰＳ受信機Ｂ７の内臓時計の時計誤差を、図６で後述する変換計算機２４により観測信号次元に換算した受信機Ｂ時計誤差２９を生成し、概略測位計算機２１における上記概略測位計算に用いる。なお、上記概略測位計算機２１における動作については図３を用いて後述する。
【００３２】
概略位置決定回路２２は、受信機Ａ測位座標１８、受信機Ｂ側測位座標１９、および概略測位出力２５の３つの入力情報から適切な概略位置２６を決定する。
【００３３】
また、視線ベクタ計算機２３は、上記概略位置決定回路２２で決定された概略位置２６と、姿勢検出器３により検出された姿勢情報１５と、受信機Ａ衛星座標１１および受信機Ｂ衛星座標１２とを用いて各観測測位衛星に対する測位衛星の方向を示す衛星視線ベクタ２７を生成する。この衛星視線ベクタ２７は構造体２のローカルな座標系に座標変換されている。
【００３４】
変換計算機２４は、構造体２のローカル座標系において、ＧＰＳアンテナＡ４を基準としたＧＰＳアンテナＢ５を示す構造体２のローカル座標の基線ベクタ２８と、衛星視線ベクタ２７とを用いて各測位衛星の観測信号に対応する補正量を計算し、受信機Ａ観測信号１３或いは受信機Ｂ観測信号１４を補正量に基づいて変換した受信機Ａ変換観測信号１６および受信機Ｂ変換観測信号１７を出力する。
【００３５】
なお、変換計算機２４では、２つのＧＰＳ受信機で同時に観測された観測信号と、姿勢情報１５とから上述した受信機Ｂ時計誤差２９が生成されている。
【００３６】
図３は、上記図２における概略測位計算機２１の詳細ブロック図であり、図３において、３１，３２はＤＯＰ計算機（ＤＯＰ；Dilution of precision）、３３は受信機選択回路、３４は概略測位計算部、３５は遅延回路、３６は減算器である。３７は受信機選択回路３３の出力である概略測位モードである。
【００３７】
前回の時刻に行った測位計算の結果を測位計算の初期値に使用するために遅延回路３５を用いている。ＤＯＰ計算機３１，３２は各ＧＰＳ受信機で観測した測位衛星の座標位置と、遅延回路３５を介して得られた概略位置２６とを用いて、測位衛星の幾何学的な配置を原因とする測位結果の精度劣化の割合を示す値であるＤＯＰを計算して出力する。
【００３８】
受信機選択回路３３は、ＤＯＰ計算機３１，３２の出力値に基づいて概略測位計算部３４の計算方法を指示する概略測位モード３７を生成する。この概略測位モード３７は、概略測位計算部３４において測位計算に使用する観測信号の選択信号としての役割を果たす。
【００３９】
例えば、ＤＯＰ計算３１，３２の出力値の双方が所定値より大きい場合には、全ての観測信号（受信機Ａ観測信号１３および受信機Ｂ観測信号１４の双方）を用いて概略測位計算を行う指示を与える概略測位モード３７を生成する。
【００４０】
それ以外の場合にはＤＯＰ計算機３１，３２の出力値のうち小さい方を識別し、出力値が等しい場合にはどちらかを任意に選択する。即ち、ＤＯＰ計算機３１の出力値が小さい場合は、ＧＰＳ受信機Ａ６による受信機Ａ観測信号１３だけを用いた概略計算を行う指示を与える概略測位モード３７を生成し、ＤＯＰ計算機３２の出力値が小さい場合は、ＧＰＳ受信機Ｂ７による受信機Ｂ観測信号１４だけを用いた概略測位モード３７を生成する。
【００４１】
以上のように、概略測位計算部３４は、上記概略測位モード３７の指示にしたがって測位計算に採用する観測信号、即ち観測衛星を選択し、選択した観測信号に基づいて測位計算を行い、概略測位出力２５を出力する。
【００４２】
また、受信機Ｂ観測信号１４は、受信機Ａ観測信号１３に対する受信機Ｂ時計誤差２９を、減算器３６を用いて減算され、受信機Ａ観測信号１３と同じ時計で観測した信号に変換されている。
【００４３】
図４は、上記図２における概略位置決定回路２２の詳細ブロック図であり、図４において、３８は距離計算機、３９は精度判定器、４０は選択回路である。
距離計算機３８は、受信機Ａ測位座標１８、受信機Ｂ測位座標１９、および概略測位出力２５による３つの位置間隔の距離を計算する。
【００４４】
精度判定器３９は、上記距離計算機３８により計算された３つの距離を用いて３情報間の相関を判断し、前記３情報の中から一番精度が良いものを選択する。選択回路４０は精度判定器３９の出力をもとに前記３情報から一つを選択して出力する。
【００４５】
図５は、上記図２における視線ベクタ計算機の詳細ブロック図であり、図５において、４１，４２は差分計算機、４３は座標変換器である。
差分計算機４１，４２は、各々受信機Ａ衛星座標１１、受信機Ｂ衛星座標位置１２と概略位置２６の差分から、各測位衛星の方位を示す方位ベクタを計算して出力する。
【００４６】
この方位ベクタは、受信機Ａ衛星座標１１、受信機Ｂ衛星座標１２、概略位置２６と同じ座標系で、地球の中心を原点とし、ｘ軸が緯度＝経度＝０となる右手系直交座標系である。座標変換４３は、構造体２における姿勢情報１５を用いて計算される座標変換行列を用いて入力される全ての衛星のベクタを構造体２のローカル座標系に座標変換を行い、さらに絶対値を１に正規化して、ローカル座標系の衛星視線ベクタ２７を出力する。なお、このような姿勢情報１５から座標変換行列を生成する方法は公知である。
【００４７】
図６は、本実施の形態における図２の変換計算機２４の詳細ブロック図であり、図において、４４は方向余弦計算機、４５は減算器、４６は加算器、４７，４８は差分計算機、４９は平滑回路、５０は加算器、５１は減算器である。５２は方向余弦計算機４４の出力である観測信号補正量である。
【００４８】
方向余弦計算機４４は、構造体２のローカル座標系において、ＧＰＳアンテナＡ４を基準としたＧＰＳアンテナＢ５を示す基線ベクタ２８と衛星視線ベクタ２７の方向余弦値を出力する。
【００４９】
ここで、従来の測位装置の模式図である図７の受信機Ａ６１、受信機Ｂ６２、基線ベクタｘ６３、受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタ６８の関係を見ても分かるように、図６において、基線ベクタ２８と衛星視線ベクタ２７の方向余弦値が正値である場合は、衛星に対してＧＰＳアンテナＡ４は、ＧＰＳアンテナＢ５よりも遠い位置にあることが分かる。
【００５０】
このように、上記方向余弦計算機４４は、２つのＧＰＳアンテナで観測される擬似距離の差分値である観測信号補正量５２を出力する。この観測信号補正量５２の値と受信機Ｂ時計誤差２９に基づいて、受信機Ａ観測信号１３と受信機Ｂ観測信号１４から、それぞれ受信機Ｂ変換観測信号１７と受信機Ａ変換観測信号１６とを生成する。
【００５１】
即ち、減算器４５は、受信機Ａ観測信号１３に含まれる全ての測位衛星観測信号に対してＧＰＳ受信機Ｂ７で観測される信号に変換する。これは対応する測位衛星の観測信号補正量５２との減算で得られる。しかし、これだけでは受信機間の時計誤差に相当する擬似距離の誤差が補正されていない。これを補正するのが加算器５０である。
【００５２】
ここで、受信機Ｂ時計誤差２９を用いて時計誤差を補正する。同様に、加算器４６は受信機Ｂ観測信号１４に含まれる測位衛星の全てに対してＧＰＳ受信機Ａ６で観測される信号に変換し、減算器５１は受信機Ｂ時計誤差２９を用いて時計誤差を補正する。
【００５３】
ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７の両方で観測された測位衛星の観測信号は、受信機Ａ観測信号１３と加算器４６の出力に含まれるか、もしくは受信機Ｂ観測信号１４と減算器４５の出力に含まれる信号である。この両方の信号は、構造体２の姿勢の影響による、疑似距離差を補正してあるため、両者の疑似距離の違いは、時刻誤差によるものしかない。したがってこの両方の信号を比較することで、受信機間の時計誤差を要因とする、観測信号の誤差を検出することが可能である。
【００５４】
次に、差分計算機４７，４８はこれらの共通信号の差分をとることで、各サンプル、各測位衛星における時計誤差を出力する。一般に時計誤差信号は、滑らかな変化をすると期待できるので、これら複数の時計誤差の平均値をさらに平滑回路４９で平滑処理することで、正確な受信機Ｂ時計誤差２９を生成する。
また、平滑回路４９の処理を入力欠落時にも実行することで、常に同一の測位衛星が観測できない場合でも、時計誤差の予測が可能になる。
【００５５】
以上のように、図２〜６を用いて詳細に説明してきた構成を有する実施の形態１に係る図１に示した測位装置によれば、ＧＰＳアンテナＡ４とＧＰＳアンテナＢ５の一方でしか受信できない測位衛星に対しても他方のアンテナの観測信号に変換が可能になるため、周辺環境が複雑な市街地などにおいても測位環境の劣化を防止する効果がある。
【００５６】
なお、本実施の形態では、ＧＰＳアンテナを２つ設置した場合について説明してきたが、ＧＰＳアンテナの数を増やしても、各基線に対して同様な構成の装置を用意することで対応が可能であることは言うまでもない。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、ＧＰＳ受信機を２つ設置した場合について説明してきたが、ＧＰＳ受信機を単一として、この単一のＧＰＳ受信機がＧＰＳアンテナからの受信信号に基づいて、各受信信号に対応した受信機衛星座標位置、および受信機観測信号を出力する構成としても、同様の効果を奏することができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明に係る測位装置によれば、複数のＧＰＳアンテナの各々で観測できない特定測位衛星がある場合に、この特定測位衛星を観測できているＧＰＳアンテナによる受信信号からＧＰＳ受信機が得た観測信号を、上記特定測位衛星を観測できているＧＰＳアンテナと、観測できていないＧＰＳアンテナとの変換観測信号へそれぞれ変換する観測信号変換手段とを備え、測位計算手段は観測信号変換手段により変換された変換観測信号と衛星座標位置に基づいて、ＧＰＳ受信機の測位座標を計算することにより、各アンテナで異なる測位衛星が観測できる場合に、その観測データをアンテナ間で相互に変換可能とする測位装置を実現することができる。すなわち、各アンテナの観測衛星数は、複数のアンテナで観測された観測衛星の総和とすることが可能になり、測位衛星の観測条件を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態に係る測位装置の全体ブロック図および測位装置を設置する構造体を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態における観測信号変換器８の内部ブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態における概略測位計算機２１の詳細ブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態における概略位置決定回路２２の詳細ブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態における視線ベクタ計算機２３の詳細ブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態における変換計算機２４の詳細ブロック図である。
【図７】  従来の測位装置における２つの受信機間の基線ベクタｘ６３と測位衛星ｊの観測信号との関係を示した模式図である。
【符号の説明】
１  測位装置、２  構造体、３  姿勢検出器、４  ＧＰＳアンテナＡ、５  ＧＰＳアンテナＢ、６  ＧＰＳ受信機Ａ、７  ＧＰＳ受信機Ｂ、８  観測信号変換機、９  測位計算機、１０  測位計算機、１１  受信機Ａ衛星座標、１２  受信機Ｂ衛星座標、１３  受信機Ａ観測信号、１４  受信機Ｂ観測信号、１５  姿勢情報、１６  受信機Ａ変換観測信号、１７  受信機Ｂ変換観測信号、１８  受信機Ａ測位座標、１９  受信機Ｂ測位座標、２１  概略測位計算機、２２  概略位置決定回路、２３  視線ベクタ計算機、２４  変換計算機、２５  概略測位出力、２６  概略位置、２７  衛星視線ベクタ、２８  基線ベクタ、２９  受信機Ｂ時計誤差、３１  ＤＯＰ計算、３２  ＤＯＰ計算、３３  受信機選択回路、３４概略測位計算部、３５  遅延回路、３６  減算器、３７  概略測位モード、３８  距離計算機、３９  精度判定器、４０  選択回路、４１  差分計算機、４２差分計算機、４３  座標変換器、４４  方向余弦計算機、４５  減算器、４６加算器、４７  差分計算機、４８  差分計算機、４９  平滑回路、５０  加算器、５１  減算器、５２  観測信号補正量、６１  受信機Ａ、６２  受信機Ｂ、６３  基線ベクタｘ、６４  測位衛星ｊの電波面、６５  測位衛星ｊと受信機Ａ間の擬似距離、６６  測位衛星ｊと受信機Ｂ間の擬似距離、６７  受信機間擬似距離差、６８  受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタ、６９  波長λ。
【図１】
0003853676.tif 000002
【図２】
0003853676.tif 000003
【図３】
0003853676.tif 000004
【図４】
0003853676.tif 000005
【図５】
0003853676.tif 000006
【図６】
0003853676.tif 000007
【図７】
0003853676.tif 000008