JP2001305210A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
の位置検出技術とを併用することにより比較的高い精度
で受信位置を測位することを可能にする。 【解決手段】GPS受信部12はGPS衛星からのGP
S信号を受信し、PHS受信部22はPHS基地局2と
の交信が可能になっている。GPS測位演算部13で
は、GPS受信部12で受信した3個以上のGPS衛星
からのGPS信号により測位位置に関する第1の確率密
度関数を求める。また、PHS電波強度測定部23で
は、PHS受信部22が交信しているPHS基地局2の
位置と受信強度とに基づいて測位位置に関する第2の確
率密度関数を求める。現在位置推定部31では、第1お
よび第2の確率密度関数から最尤値が得られる位置を求
めて測位位置とする。
Description
GPS信号およびPHS公衆網を併用することによって
受信位置を測位する位置検出装置に関するものである。
から送信される衛星信号を受信することにより、受信位
置を測定する測位システムが普及してきている。この種
の測位システムとしてGPS(Global Positioning S
ystem)が広く知られている。GPSに用いる受信装置
では、図8に示すように、GPSアンテナ11によって
人工衛星(以下、「GPS衛星」という)からのGPS
信号を受信し、GPS受信部12においてGPS信号を
捕捉するとともに、航法データ(航法メッセージ)を復
調することによってGPS信号を送信したGPS衛星を
特定する。受信装置では、3個以上(一般には4個以
上)のGPS衛星からのGPS信号を同時に受信し、G
PS受信部12からの出力は測位演算処理部13′に入
力され、測位演算処理部13′では、航法メッセージか
ら求めた各GPS衛星の位置情報および時刻情報と、各
GPS衛星からのGPS信号の送信時刻と受信時刻との
時間差(到達時間データ)と、受信周波数とに基づいて
各GPS衛星までの疑似距離およびドップラーシフトを
算出し、これらと受信装置内のクロック信号の誤差(つ
まり、各疑似距離に等しく含まれる誤差であるクロック
バイアス)を含めて受信位置を2次元的ないし3次元的
に決定する。こうして求めた測位位置は現在位置出力部
6を通して出力される。
受信しているGPS衛星の幾何学的配置により測位誤差
の大きさが変化することが知られている。また、GPS
信号には精度劣化信号が含まれているから、GPS信号
のみで測位すれば100m程度の誤差が含まれることに
なる。しかも、GPS技術によって受信位置を測位する
には、3個以上のGPS衛星からのGPS信号を同時に
受信する必要があるが、市街地などではビルや高架によ
ってGPS信号が遮られ、3個以上のGPS衛星からの
GPS信号を同時に受信するという条件が満たされない
場合がある。
の位置を求める技術が用いられており、この技術におい
ては位置を特定しようとするPHS端末と交信している
PHS基地局のID番号(CS−ID)をセンタ局に送
信することによって、PHS基地局がPHS端末と交信
可能な範囲程度の精度で位置情報を得ることが可能にな
っている。また、位置を特定しようとするPHS端末が
複数のPHS基地局と交信可能である場合には、PHS
端末と交信可能なPHS基地局により囲まれる範囲内に
PHS端末が存在するものと判断することができる。た
とえば、PHS端末と交信可能なPHS基地局が2個で
あれば両PHS基地局を結ぶ直線を直径とする円内と
し、3個であればすべてのPHS基地局を通る円内、あ
るいはPHS基地局を頂点とする三角形内などとする。
うに、PHS端末の位置を求める技術は、PHS基地局
の位置に対してPHS端末との交信が可能な範囲程度の
精度しか得られないものであり、通常は100〜500
m程度の誤差を含むものである。また、GPSによる位
置の測定精度は3個以上のGPS衛星からのGPS信号
を同時に受信することができるときには100m前後の
精度での測位が可能であるが、上述したように市街地で
は3個以上のGPS衛星からのGPS信号を同時に受信
できない場合も多い。
あり、その目的は、GPS技術とPHS公衆網における
PHS端末の位置検出技術とを併用することにより比較
的高い精度で受信位置を測位することを可能にした位置
検出装置を提供することにある。
S衛星からのGPS信号を受信するGPS受信部と、P
HS基地局との交信が可能なPHS受信部と、GPS受
信部で受信したGPS信号により求めたGPS衛星まで
の疑似距離とPHS受信部を通して求めたPHS基地局
の位置とから尤度が最大になる測位位置を求める測位演
算処理部とを備えるものである。この構成によれば、G
PS衛星からのGPS信号から得られる位置情報だけで
はなくPHS基地局との交信により得られる位置情報も
併せて用いるから、GPS信号のみで位置が検出できる
場合には測位位置をより高い精度で求めることが可能に
なる。また、GPS信号のみでは位置が検出できない場
合でもPHS基地局との交信によって得た位置情報を加
味することで測位位置を求めることが可能になる場合が
ある。たとえば、市街地などで2個のGPS衛星からし
かGPS信号が得られない場合であってもPHS基地局
との交信が可能であれば、定点の位置情報を3個以上得
ることが可能になり、測位位置を2次元的に特定できる
ことになる。つまり、測位可能性を高めることができ
る。一方、PHS基地局の設置数が少ない郊外などで
は、3個以上のGPS衛星からのGPS信号を受信でき
る可能性が高いから、GPS信号のみで測位が可能にな
る。このように、市街地と郊外とにかかわらず測位位置
の特定が可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した3
個以上のGPS衛星からのGPS信号により測位位置に
関する第1の確率密度関数を求めるGPS測位演算部
と、PHS受信部が交信しているPHS基地局の位置と
受信強度とに基づいて測位位置に関する第2の確率密度
関数を求めるPHS電波強度測定部と、第1および第2
の確率密度関数から最尤値が得られる位置を求めて測位
位置とする現在位置推定部とから成るものである。この
構成によれば、GPS衛星からのGPS信号のみで測位
位置を特定できる場合において、PHS基地局との交信
で得られる位置情報を加味することで測位精度を高める
ことが可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した複
数個のGPS衛星からのGPS信号により各GPS衛星
までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計測部と、P
HS受信部が交信しているPHS基地局の位置と受信強
度とに基づいて既知位置のPHS基地局までの距離を求
めるPHS電波強度測定部と、測位位置の緯度および経
度とクロックバイアスとを未知数とし、測位位置と各G
PS衛星との疑似距離およびPHS基地局までの距離
と、推定される測位位置に対する各GPS衛星およびP
HS基地局の方向余弦ベクトルとで得られる非線形連立
方程式の最小2乗推定量として未知数である測位位置の
緯度および経度とクロックバイアスとを求める最小2乗
収束演算測位位置計算部とから成るものである。この構
成によれば、GPS衛星からのGPS信号のみでは測位
位置を特定することができない場合でも、PHS基地局
との交信により得られる位置情報を加えることで測位位
置を特定することが可能になる。つまり、市街地などに
おいて2個のGPS衛星からのGPS信号しか受信でき
ないような場合でもPHS基地局との交信が可能であれ
ば、測位位置を求めることが可能になる。
て、疑似距離計測部で求めた各GPS衛星までの疑似距
離に等しい重み係数を乗算する第1の重みづけ部と、P
HS電波強度測定部で求めたPHS基地局までの距離に
重み係数を乗算する第2の重みづけ部を設け、重みづけ
された値を最小2乗収束演算測位位置計算部に与えるも
のである。この構成によれば、GPS衛星からのGPS
信号から得られる疑似距離とPHS基地局との交信によ
って得られるPHS基地局までの距離との精度の相違を
重みづけによって軽減することができ、より信頼性の高
い測位が可能になる。
て、疑似距離計測部で求めた各GPS衛星までの疑似距
離にそれぞれ個別に重み係数を乗算する第1の重みづけ
部と、PHS電波強度測定部で求めたPHS基地局まで
の距離に重み係数を乗算する第2の重みづけ部を設け、
重みづけされた値を最小2乗収束演算測位位置計算部に
与えるものである。この構成によれば、GPS衛星から
のGPS信号から得られる疑似距離とPHS基地局との
交信によって得られるPHS基地局までの距離との精度
の相違を重みづけによって軽減することができるのはも
ちろん、各GPS衛星ごとに異なる疑似距離の精度の相
違についても重みづけによって軽減することができるか
ら、より信頼性の高い測位が可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した複
数個のGPS衛星からのGPS信号により各GPS衛星
までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計測部と、P
HS受信部が交信しているPHS基地局の位置と受信強
度とに基づいて既知位置のPHS基地局までの距離を求
めるPHS電波強度測定部と、疑似距離計測部で求めた
疑似距離およびPHS電波強度測定部で求めたPHS基
地局までの距離にGPS信号を受信するGPSアンテナ
およびPHS基地局と交信するPHSアンテナを搭載し
た移動体の動特性を加味してカルマンフィルタにより測
位位置の緯度および経度とクロックバイアスとを求める
カルマンフィルタ測位位置計算部とから成るものであ
る。この構成によれば、GPS衛星からのGPS信号の
みで測位位置を特定できる場合において、PHS基地局
との交信で得られる位置情報を加味することで測位精度
を高めることが可能になる。しかも、移動体に搭載され
測位位置が時々刻々変化する場合でも精度のよい測位が
可能になる。
記カルマンフィルタ測位位置計算部で用いる測位位置の
初期推定値をPHS受信部が交信しているPHS基地局
の位置とするものである。この構成によれば、初期推定
値が大幅にずれることがなく、立ち上がりから短時間で
精度のよい測位が可能になる。
では、GPS技術のみでも受信位置の測位が可能な場
合、つまり、3個以上(3次元的に測位する場合には4
個以上)のGPS衛星からのGPS信号を同時に受信す
ることができることを前提とし、PHS端末の位置を特
定する技術を併用することによって測位精度を高める例
を示す。
においてGPS信号を受信しているGPS衛星の幾何学
的配置により測位誤差の大きさが変化することが知られ
ている。この種の測位誤差は受信装置からGPS衛星ま
での距離のばらつきが大きいほど大きくなり、水平面上
では誤差の分布が楕円状をなすことが知られている。こ
のことは、受信装置から見た各GPS衛星の方向を成分
とする行列(観測行列という)の数学的性質から導き出
され、誤差が分布する楕円を誤差楕円と呼んでいる(図
2に誤差楕円E1を例示している)。すなわち、楕円の
長径方向においては測位の誤差が大きく、楕円の短径方
向においては誤差が小さいことになる。また、誤差楕円
E1の中心をGPS信号により求めた位置P1とするこ
とができる。
構成として説明したように、PHS基地局とPHS端末
との交信範囲程度の精度での測位が可能であって、さら
にPHS基地局からの電波の出力は既知であるから、P
HS端末において受信する電波の電界強度を加味すれ
ば、PHS端末が存在する範囲を狭めることが可能にな
る。ここでは、PHS基地局とPHS端末との交信範囲
をPHS基地局を中心とする円で近似する。実際には建
造物などの影響によって交信範囲は円形にはならない
が、近似モデルとしては比較的よいモデルであると言え
る。つまり、PHS端末での受信強度(電波の電界強
度)を加味すれば、PHS端末が存在すると推定される
範囲は円環状の範囲になる。たとえば、図2においてP
HS基地局の位置をP2とし、PHS端末との交信範囲
をD2とするとき、電界強度から求められるPHS端末
の存在範囲をE2で表される円環状の範囲と推定するこ
とができる。
信装置とPHS端末とが同じ位置に存在し、かつ誤差楕
円E1とPHS端末の存在範囲E2とが図2のように表
されるとすれば、誤差楕円E1と存在範囲E2との重複
する範囲内に求める位置が含まれている可能性が高いと
言える。ここで、誤差楕円E1と存在範囲E2とには位
置を変数とする確率密度関数を設定することが可能であ
るから、両者の重複する範囲において存在確率がもっと
も高い位置を求めれば、よい精度で位置を求めることが
可能になる。つまり、図3に示すように、GPS技術に
よって推定される受信装置の位置(つまり、測位位置)
に対して受信装置が存在する確率に関する確率分布関数
がPD1であり、PHS基地局の位置がP1であるとき
のPHS端末での受信強度から得られるPHS端末の位
置に対してPHS端末が存在する確率に関する確率分布
関数がPD2であるとすると、両確率分布関数PD1,
PD2から最尤値が得られる位置を求める位置P0とす
ることができるのである。
ついて説明する。図1に示すように、本実施形態におけ
る位置検出装置1は、GPS受信装置とPHS端末との
機能を備えるものである。すなわち、位置検出装置1
は、GPS信号を受信するGPSアンテナ11と、GP
S信号から航法データを復調するとともに受信周波数を
求めるGPS受信部12と、PHS基地局2からの電波
を受信するためのPHSアンテナ21と、PHS基地局
からの受信信号から位置データを復調するPHS受信部
22とを備える。PHS受信部22はPHS基地局2と
の間で下り信号だけではなく上り信号も扱うことができ
るように構成されている。GPS受信部12の出力はG
PS測位演算部13に入力されて受信位置が測位され
る。ただし、この受信位置は誤差楕円E1(つまり、確
率密度関数PD1)として表される。
センタ局4と接続されている。PHS受信部22ではP
HS基地局2と交信可能であるときに、そのPHS基地
局2の識別番号(CS−ID)を知ることができる。ま
た、センタ局4では各PHS基地局2のCS−IDと、
その設置位置とをデータベースとして保有している。し
たがって、PHS受信部22はセンタ局4に接続し、P
HS基地局2との交信によって知ったCS−IDをセン
タ局4に送信することで、当該PHS基地局2の位置情
報を公衆網3を通してセンタ局4から受け取る。PHS
基地局2の位置情報は緯度と経度とを示すデータであっ
て、PHS基地局2の位置情報がわかればPHS受信部
22の受信位置を大略知ることができる。さらに、PH
S受信部22ではPHS基地局2からの受信信号をPH
S電波強度測定部23に入力し、PHS基地局2から受
信した電波の電界強度をPHS電波強度測定部23によ
って測定する。ここで、各PHS基地局2からの電波の
出力電力は既知であるから、3次元空間に放射された電
波の距離に対する減衰特性に当てはめることによって、
PHS電波強度測定部23で測定した電界強度をPHS
基地局2からの距離に換算することができる。すなわ
ち、上述した円環状の存在範囲E2(つまり、確率密度
関数PD2)を求めることができる。ただし、市街地な
どでは建造物などによって電波が反射されるから、円環
状の存在範囲E2を正確に設定することはできないが、
簡易的にはPHS基地局2の位置を中心とし、受信電波
の電界強度を距離に換算した円環状の存在範囲E2を設
定することでPHS受信部22の存在する範囲を比較的
よい精度で推定することが可能である。また、ここでは
位置検出装置が地上に存在するものと仮定している。
波強度測定部23とは現在位置推定部31とともに測位
演算処理部5を構成しており、GPS測位演算部13と
PHS電波強度測定部23とにおいてそれぞれ求めた確
率密度関数PD1,PD2を現在位置推定部31に入力
し、現在位置推定部31において2つの確率密度関数P
D1,PD2から受信位置の存在確率の最尤値を求め、
最尤値が得られる位置を、現在位置出力部6を通して出
力するのである。つまり、GPS技術から得られる誤差
楕円E1の範囲のみに基づいて測位位置を求める場合
や、PHS技術から得られる存在範囲E2のみに基づい
て測位位置を求める場合に比較すると、高い信頼度で測
位位置を求めることができる。
に必要な個数のGPS衛星よりも少ない個数のGPS衛
星からのGPS信号しか受信することができない場合に
おいて、PHS技術を併用することで測位を可能とする
ものである。たとえば、3次元的に測位するには4個以
上のGPS衛星からのGPS信号を同時に受信する必要
があるが、3個以下のGPS衛星からのGPS信号しか
受信することができなければ2次元的にしか測位するこ
とはできない。また、2個以下のGPS衛星からのGP
S信号しか受信できなければGPS技術を用いるだけで
は、2次元的にも測位することはできないことになる。
について、2個のGPS衛星からのGPS信号しか受信
できない場合を想定して説明する。図4に示すように、
本実施形態では、第1の実施の形態におけるGPS測位
演算部12に代えて疑似距離計測部14を設け、現在位
置推定部31に代えて最小2乗収束演算測位位置計算部
32を設けている。最小2乗収束演算測位位置計算部3
2での処理については後述する。
く処理について説明する。GPS信号はGPSアンテナ
11で受信されGPS受信部12に入力され、GPS受
信部12で復調された航法メッセージなどが疑似距離計
測部14に入力される。疑似距離計測部14では各GP
S衛星までの疑似距離をそれぞれ求める。ただし求めた
疑似距離はGPS受信部22のクロックバイアスを含ん
でいる。
の形態と同様に、PHSアンテナ21で受信しているP
HS基地局2からの電波に相当する受信信号をPHS電
波強度測定部23に入力する。したがって、PHS電波
強度測定部23では、受信信号の電界強度を距離に換算
する。また、PHS受信部22ではセンタ局4に問い合
わせることによってPHS基地局2の位置情報を求める
ことができる。
疑似距離とPHS基地局までの距離(推定距離)とが求
まれば、測位位置の緯度Latおよび経度LonとGP
S受信部22のクロックバイアスTとの3つの未知数に
対して、数1に示す連立方程式を設定することができ
る。
S_pr2は疑似距離計測部14で求めた2個のGPS
衛星までのそれぞれの疑似距離、PHS_rはPHS電
波強度測定部23で求めたPHS基地局2までの推定距
離である。また、H11,H12,H21,H22,H
31,H32は、位置検出装置1から各GPS衛星およ
びPHS基地局2との幾何学的位置関係によって決定さ
れる方位の方向余弦である。上述の演算は繰り返し行わ
れており、方向余弦は推定される前回の受信位置と現在
の衛星位置との間の距離との差から求められる。GPS
技術においては方向余弦行列を求める技術は周知であ
り、PHS基地局2に関する方向余弦も同様にして求め
ることができる。また、数1におけるΔは前回の値との
差分を意味する。
であって解を一意には決定できないから、最小2乗収束
演算を行うことによって(つまり、最小2乗推定量とし
てΔXを求めることによって)、未知数である測位位置
の緯度および経度とクロックバイアスとの最尤推定値を
求める。この演算は最小2乗収束演算測位位置計算部3
2で行う。求めた測位位置は現在位置出力部6を通して
出力される。他の構成および動作は第1の実施の形態と
同様である。
元的に測位する場合について第1の実施の形態と同様に
3個のGPS衛星からのGPS信号を受信可能である場
合について、第1の実施の形態よりもさらに高精度で測
位位置を求めることができるようにした例を示す。本実
施形態は、GPS技術を用いて得られる測位位置と、P
HS技術を用いて得られる測位位置との信頼性の相違を
考慮したものである。すなわち、第1の実施形態および
第2の実施の形態でも説明したように、GPS技術とP
HS技術とを併用して求める測位位置は最尤値として確
率的に求めているから、信頼性の異なる値を同じ重みで
組み合わせて用いると、測位位置の精度が低下する可能
性がある。
り得られる情報と、PHS技術により得られる情報とに
対して数2のような形でそれぞれ重みづけを行い、重み
づけを行った値を用いて最尤値としての測位位置を求め
るのである。
衛星までの疑似距離の推定誤差分散の逆数であり、w_
phsはPHS基地局2までの推定距離の推定誤差分散
の逆数である。
理部5では、第2の実施の形態と同様の疑似距離計測部
14およびPHS電波強度測定部23を設けて、それぞ
れ各GPS衛星までの疑似距離とPHS基地局2までの
推定距離を求める。こうして求めた疑似距離および推定
距離に対して最小2乗収束演算を適用すれば、測位位置
を最尤値として求めることができるのであるが、本実施
形態では、疑似距離および推定距離から測位位置を直接
求めるのではなく、疑似距離と推定距離とにそれぞれ適
宜の重み係数を乗算する重みづけ部15,25を設けて
おき、重みづけを行った後の値に最小2乗収束演算を施
すようにしてある。したがって、本実施形態において
は、重みづけ部15,25の出力に対して最小2乗収束
演算を行って測位位置を求める最小2乗収束演算測位位
置計算部33を設け、最小2乗収束演算測位位置計算部
33で求めた測位位置は現在位置出力部6を通して出力
される。他の構成および動作は第1の実施の形態と同様
である。
は、各GPS衛星までの疑似距離に対して同じ重み係数
w_gを乗じているが、数3のように、各GPS衛星ま
での疑似距離に対してそれぞれ異なる重み係数w_g
1,w_g2,w_g3を乗じるようにすれば、さらに
高い精度で測位位置を求めることが可能になる。各GP
S衛星について求める重み係数は、各GPS信号の受信
強度に応じた信頼性に基づいて設定される。すなわち、
受信したGPS信号に含まれるC/N(キャリアノイズ
比)が大きいほど誤差分散が小さいものとして各重み係
数w_g1,w_g2,w_g3をそれぞれ設定する。
2,w_g3は各GPS衛星までのそれぞれの疑似距離
の推定誤差分散の逆数であり、w_phsはPHS基地
局2までの推定距離の推定誤差分散の逆数である。
の形態の構成に対して重みづけ部15で各疑似距離ごと
に設定した重み係数を乗じる点のみが相違し、他の構成
および動作は第3の実施の形態と同様である。
位置が時々刻々変化する場合、つまり移動体で測位する
のに適した構成例を示す。ここでは、移動体の動特性を
考慮し、第1の実施の形態における現在位置推定部31
に代えて図6のようにカルマンフィルタ測位位置計算部
34を用いる。カルマンフィルタ測位位置計算部34
は、カルマンフィルタを用いて測位位置を求めるもので
あって、数4に示す演算処理を行うように構成されてい
る。また、移動体ダイナミクスパラメータ記憶部35を
設けて移動体の動特性をカルマンフィルタに与えるよう
に構成してある。ここで、観測値については第4の実施
の形態と同様に、受信強度に応じた観測値の信頼性を考
慮する。他の構成および動作は第1の実施の形態と同様
である。
の実施の形態と同様にカルマンフィルタ測位位置計算部
34を備えるものである。ただし、図7のように、PH
S受信部22から出力されるPHS基地局2の位置情報
をカルマンフィルタの初期推定値として与えるために初
期推定値入力部36を設けている。
づいて求めた疑似距離を用いて測位する場合に、カルマ
ンフィルタの初期推定値を真の位置とは大きく異なる位
置に設定していると、GPS衛星が大きな誤差を発生す
るような位置関係であるような条件下では、正規分布す
る定常的なノイズとは異なった突発的な計測ノイズによ
って真の位置とは大きく離れた位置に測位してしまうと
いう現象がまれに発生し、誤差劣化の一因となることが
ある。
置計算部34における測位位置の初期推定値としてPH
S基地局2の位置を用いることによって、カルマンフィ
ルタ測位位置計算部34で求めた測位位置(測位解)
が、初期推定値として入力したPHS基地局2の位置か
ら大きく離れ、明らかに受信エリア外と考えられるよう
な測位解が得られたときに、異常であると判断すること
ができ、異常データを排除することが可能になる。他の
構成および動作は第5の実施の形態と同様である。
S受信部22において1つのPHS基地局2から得られ
る位置情報のみを用いる例を示したが、複数個のPHS
基地局2と交信が可能であれば、それらを併せて用いれ
ばよく、同じ処理手順でより精度よく測位位置を特定す
ることが可能になる。
PS信号を受信するGPS受信部と、PHS基地局との
交信が可能なPHS受信部と、GPS受信部で受信した
GPS信号により求めたGPS衛星までの疑似距離とP
HS受信部を通して求めたPHS基地局の位置とから尤
度が最大になる測位位置を求める測位演算処理部とを備
えるものであり、GPS衛星からのGPS信号から得ら
れる位置情報だけではなくPHS基地局との交信により
得られる位置情報も併せて用いるから、GPS信号のみ
で位置が検出できる場合には測位位置をより高い精度で
求めることが可能になる。また、GPS信号のみでは位
置が検出できない場合でもPHS基地局との交信によっ
て得た位置情報を加味することで測位位置を求めること
が可能になる場合がある。たとえば、市街地などで2個
のGPS衛星からしかGPS信号が得られない場合であ
ってもPHS基地局との交信が可能であれば、定点の位
置情報を3個以上得ることが可能になり、測位位置を2
次元的に特定できることになる。つまり、測位可能性を
高めることができる。一方、PHS基地局の設置数が少
ない郊外などでは、3個以上のGPS衛星からのGPS
信号を受信できる可能性が高いから、GPS信号のみで
測位が可能になる。このように、市街地と郊外とにかか
わらず測位位置の特定が可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した3
個以上のGPS衛星からのGPS信号により測位位置に
関する第1の確率密度関数を求めるGPS測位演算部
と、PHS受信部が交信しているPHS基地局の位置と
受信強度とに基づいて測位位置に関する第2の確率密度
関数を求めるPHS電波強度測定部と、第1および第2
の確率密度関数から最尤値が得られる位置を求めて測位
位置とする現在位置推定部とから成るものであり、GP
S衛星からのGPS信号のみで測位位置を特定できる場
合において、PHS基地局との交信で得られる位置情報
を加味することで測位精度を高めることが可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した複
数個のGPS衛星からのGPS信号により各GPS衛星
までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計測部と、P
HS受信部が交信しているPHS基地局の位置と受信強
度とに基づいて既知位置のPHS基地局までの距離を求
めるPHS電波強度測定部と、測位位置の緯度および経
度とクロックバイアスとを未知数とし、測位位置と各G
PS衛星との疑似距離およびPHS基地局までの距離
と、推定される測位位置に対する各GPS衛星およびP
HS基地局の方向余弦ベクトルとで得られる非線形連立
方程式の最小2乗推定量として未知数である測位位置の
緯度および経度とクロックバイアスとを求める最小2乗
収束演算測位位置計算部とから成るものであり、GPS
衛星からのGPS信号のみでは測位位置を特定すること
ができない場合でも、PHS基地局との交信により得ら
れる位置情報を加えることで測位位置を特定することが
可能になる。つまり、市街地などにおいて2個のGPS
衛星からのGPS信号しか受信できないような場合でも
PHS基地局との交信が可能であれば、測位位置を求め
ることが可能になる。
て、疑似距離計測部で求めた各GPS衛星までの疑似距
離に等しい重み係数を乗算する第1の重みづけ部と、P
HS電波強度測定部で求めたPHS基地局までの距離に
重み係数を乗算する第2の重みづけ部を設け、重みづけ
された値を最小2乗収束演算測位位置計算部に与えるも
のであり、GPS衛星からのGPS信号から得られる疑
似距離とPHS基地局との交信によって得られるPHS
基地局までの距離との精度の相違を重みづけによって軽
減することができ、より信頼性の高い測位が可能にな
る。
て、疑似距離計測部で求めた各GPS衛星までの疑似距
離にそれぞれ個別に重み係数を乗算する第1の重みづけ
部と、PHS電波強度測定部で求めたPHS基地局まで
の距離に重み係数を乗算する第2の重みづけ部を設け、
重みづけされた値を最小2乗収束演算測位位置計算部に
与えるものであり、GPS衛星からのGPS信号から得
られる疑似距離とPHS基地局との交信によって得られ
るPHS基地局までの距離との精度の相違を重みづけに
よって軽減することができるのはもちろん、各GPS衛
星ごとに異なる疑似距離の精度の相違についても重みづ
けによって軽減することができるから、より信頼性の高
い測位が可能になる。
て、前記測位演算処理部が、GPS受信部で受信した複
数個のGPS衛星からのGPS信号により各GPS衛星
までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計測部と、P
HS受信部が交信しているPHS基地局の位置と受信強
度とに基づいて既知位置のPHS基地局までの距離を求
めるPHS電波強度測定部と、疑似距離計測部で求めた
疑似距離およびPHS電波強度測定部で求めたPHS基
地局までの距離にGPS信号を受信するGPSアンテナ
およびPHS基地局と交信するPHSアンテナを搭載し
た移動体の動特性を加味してカルマンフィルタにより測
位位置の緯度および経度とクロックバイアスとを求める
カルマンフィルタ測位位置計算部とから成るものであ
り、GPS衛星からのGPS信号のみで測位位置を特定
できる場合において、PHS基地局との交信で得られる
位置情報を加味することで測位精度を高めることが可能
になる。しかも、移動体に搭載され測位位置が時々刻々
変化する場合でも精度のよい測位が可能になる。
記カルマンフィルタ測位位置計算部で用いる測位位置の
初期推定値をPHS受信部が交信しているPHS基地局
の位置とするものであり、初期推定値が大幅にずれるこ
とがなく、立ち上がりから短時間で精度のよい測位が可
能になる。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 GPS衛星からのGPS信号を受信する
GPS受信部と、PHS基地局との交信が可能なPHS
受信部と、GPS受信部で受信したGPS信号により求
めたGPS衛星までの疑似距離とPHS受信部を通して
求めたPHS基地局の位置とから尤度が最大になる測位
位置を求める測位演算処理部とを備えることを特徴とす
る位置検出装置。 - 【請求項2】 前記測位演算処理部が、GPS受信部で
受信した3個以上のGPS衛星からのGPS信号により
測位位置に関する第1の確率密度関数を求めるGPS測
位演算部と、PHS受信部が交信しているPHS基地局
の位置と受信強度とに基づいて測位位置に関する第2の
確率密度関数を求めるPHS電波強度測定部と、第1お
よび第2の確率密度関数から最尤値が得られる位置を求
めて測位位置とする現在位置推定部とから成ることを特
徴とする請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項3】 前記測位演算処理部が、GPS受信部で
受信した複数個のGPS衛星からのGPS信号により各
GPS衛星までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計
測部と、PHS受信部が交信しているPHS基地局の位
置と受信強度とに基づいて既知位置のPHS基地局まで
の距離を求めるPHS電波強度測定部と、測位位置の緯
度および経度とクロックバイアスとを未知数とし、測位
位置と各GPS衛星との疑似距離およびPHS基地局ま
での距離と、推定される測位位置に対する各GPS衛星
およびPHS基地局の方向余弦ベクトルとで得られる非
線形連立方程式の最小2乗推定量として未知数である測
位位置の緯度および経度とクロックバイアスとを求める
最小2乗収束演算測位位置計算部とから成ることを特徴
とする請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項4】 疑似距離計測部で求めた各GPS衛星ま
での疑似距離に等しい重み係数を乗算する第1の重みづ
け部と、PHS電波強度測定部で求めたPHS基地局ま
での距離に重み係数を乗算する第2の重みづけ部を設
け、重みづけされた値を最小2乗収束演算測位位置計算
部に与えることを特徴とする請求項3記載の位置検出装
置。 - 【請求項5】 疑似距離計測部で求めた各GPS衛星ま
での疑似距離にそれぞれ個別に重み係数を乗算する第1
の重みづけ部と、PHS電波強度測定部で求めたPHS
基地局までの距離に重み係数を乗算する第2の重みづけ
部を設け、重みづけされた値を最小2乗収束演算測位位
置計算部に与えることを特徴とする請求項3記載の位置
検出装置。 - 【請求項6】 前記測位演算処理部が、GPS受信部で
受信した複数個のGPS衛星からのGPS信号により各
GPS衛星までの疑似距離をそれぞれ求める疑似距離計
測部と、PHS受信部が交信しているPHS基地局の位
置と受信強度とに基づいて既知位置のPHS基地局まで
の距離を求めるPHS電波強度測定部と、疑似距離計測
部で求めた疑似距離およびPHS電波強度測定部で求め
たPHS基地局までの距離にGPS信号を受信するGP
SアンテナおよびPHS基地局と交信するPHSアンテ
ナを搭載した移動体の動特性を加味してカルマンフィル
タにより測位位置の緯度および経度とクロックバイアス
とを求めるカルマンフィルタ測位位置計算部とから成る
ことを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項7】 前記カルマンフィルタ測位位置計算部で
用いる測位位置の初期推定値をPHS受信部が交信して
いるPHS基地局の位置とすることを特徴とする請求項
6記載の位置検出装置。
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