JP2002040124A - キャリア位相相対測位装置 - Google Patents
キャリア位相相対測位装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/53—Determining attitude
- G01S19/54—Determining attitude using carrier phase measurements; using long or short baseline interferometry
- G01S19/55—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S19/42—Determining position
- G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
- G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 求めた整数バイアスの信頼性を向上させ、複
数の候補から最終的に１組の整数バイアスを決定するま
での時間を短縮化し、さらに正しく整数バイアスを決定
した後に生じるサイクルスリップの有無を、より確実に
検出できるようにしたキャリア位相相対測位装置を構成
する。 【解決手段】 複数のアンテナのうち少なくとも１つの
アンテナを移動体上に設け、それらの複数のアンテナで
測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相差ま
たは２重位相差を観測し、それらの位相差の整数バイア
スを決定することによって、基準となるアンテナに対す
る他のアンテナの相対位置を求めるが、基準アンテナに
対する他のアンテナの相対位置（それらのアンテナの成
す平面の角度）が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるとき、整数バイアスの決定が誤っているものと判
定する。
数の候補から最終的に１組の整数バイアスを決定するま
での時間を短縮化し、さらに正しく整数バイアスを決定
した後に生じるサイクルスリップの有無を、より確実に
検出できるようにしたキャリア位相相対測位装置を構成
する。 【解決手段】 複数のアンテナのうち少なくとも１つの
アンテナを移動体上に設け、それらの複数のアンテナで
測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相差ま
たは２重位相差を観測し、それらの位相差の整数バイア
スを決定することによって、基準となるアンテナに対す
る他のアンテナの相対位置を求めるが、基準アンテナに
対する他のアンテナの相対位置（それらのアンテナの成
す平面の角度）が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるとき、整数バイアスの決定が誤っているものと判
定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は測位用衛星から送
信される電波を複数のアンテナで受信して、キャリア位
相を用いてアンテナ間の相対測位を行う装置に関するも
のである。
信される電波を複数のアンテナで受信して、キャリア位
相を用いてアンテナ間の相対測位を行う装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧＰＳ衛星から送信される電波を
複数のアンテナで受信して、それらのキャリア位相を測
定することによって、複数のアンテナのうちの１つの基
準アンテナに対する他のアンテナの相対位置を高精度に
求めるキャリア位相相対測位装置が、例えば移動体の相
対位置を高精度に測位する装置や、移動体の方位および
姿勢を検出する装置等に用いられている。
複数のアンテナで受信して、それらのキャリア位相を測
定することによって、複数のアンテナのうちの１つの基
準アンテナに対する他のアンテナの相対位置を高精度に
求めるキャリア位相相対測位装置が、例えば移動体の相
対位置を高精度に測位する装置や、移動体の方位および
姿勢を検出する装置等に用いられている。
【０００３】このようなキャリア位相相対測位を行うた
めの重要な技術の１つは、キャリア位相の整数バイアス
(波数不確定性：整数ambiguity ）を如何に正しく決定
するかである。すなわち、或る衛星から送信された電波
の、アンテナ位置におけるキャリア位相を測定し、２つ
のアンテナを組として、或る衛星からの電波のキャリア
位相の位相差（１重位相差）を求める場合または、２つ
の衛星と２つのアンテナを組として、１重位相差の差
（２重位相差）を求める場合に、直接測定できるのはキ
ャリア位相の３６０°以内の位相角であり、整数バイア
ス（整数波長の下駄履き分）については、観測以外の方
法で間接的に求める必要がある。
めの重要な技術の１つは、キャリア位相の整数バイアス
(波数不確定性：整数ambiguity ）を如何に正しく決定
するかである。すなわち、或る衛星から送信された電波
の、アンテナ位置におけるキャリア位相を測定し、２つ
のアンテナを組として、或る衛星からの電波のキャリア
位相の位相差（１重位相差）を求める場合または、２つ
の衛星と２つのアンテナを組として、１重位相差の差
（２重位相差）を求める場合に、直接測定できるのはキ
ャリア位相の３６０°以内の位相角であり、整数バイア
ス（整数波長の下駄履き分）については、観測以外の方
法で間接的に求める必要がある。
【０００４】基本的には、まず真の整数バイアスとなる
可能性のある値を候補として選び、種々の検定方法によ
ってふるいにかけ、ふるい落とされずに最終的に残った
候補点を整数バイアスとして決定する、という方法で整
数バイアスが決定されている。
可能性のある値を候補として選び、種々の検定方法によ
ってふるいにかけ、ふるい落とされずに最終的に残った
候補点を整数バイアスとして決定する、という方法で整
数バイアスが決定されている。
【０００５】具体的には、従来、次に挙げるような方法
によって検定が行われていた。 (1) 基線長による検定 組となる２つのアンテナ間の距離（基線長）があらかじ
め分かっている場合に、複数の候補点のうち、所定の誤
差範囲内で実際の基線長に一致するか否かによって検定
する。
によって検定が行われていた。 (1) 基線長による検定 組となる２つのアンテナ間の距離（基線長）があらかじ
め分かっている場合に、複数の候補点のうち、所定の誤
差範囲内で実際の基線長に一致するか否かによって検定
する。
【０００６】(2) 残差２乗和による検定 観測による位相差と、計算による推定位相差との差であ
る残差を求め、この残差の２乗和を用いてχ2 検定を行
う。
る残差を求め、この残差の２乗和を用いてχ2 検定を行
う。
【０００７】(3) 内積による検定 基線が２つ以上あって、その位置関係が固定である場合
に、その内積が一定であることを利用して、候補点によ
って求めた２つの基線から内積を求め、これと実際の内
積との比較によって検定する。
に、その内積が一定であることを利用して、候補点によ
って求めた２つの基線から内積を求め、これと実際の内
積との比較によって検定する。
【０００８】(4) 検定通過した組み合せが１組であるか
否かによる検定 当然に、真の整数バイアスは１つの基線につき１つであ
るので、上記いくつかの検定法によってふるい落とした
結果、１組だけ残った場合に、それを真の整数バイアス
として決定する。
否かによる検定 当然に、真の整数バイアスは１つの基線につき１つであ
るので、上記いくつかの検定法によってふるい落とした
結果、１組だけ残った場合に、それを真の整数バイアス
として決定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の上述したいくつ
かの検定法によれば、一般にはある程度短時間に真の整
数バイアスを決定することが可能である。しかし、条件
によっては、求めた整数バイアスが誤っているにもかか
わらず、その誤りに直ちに気付かずに、大きく誤った相
対測位結果を出力してしまうおそれがあった。また、整
数バイアスを求める際に、いくつかの検定を通過した候
補が最終的に１つに絞れない場合には、最後まで真の整
数バイアスが決定できない場合もあった。
かの検定法によれば、一般にはある程度短時間に真の整
数バイアスを決定することが可能である。しかし、条件
によっては、求めた整数バイアスが誤っているにもかか
わらず、その誤りに直ちに気付かずに、大きく誤った相
対測位結果を出力してしまうおそれがあった。また、整
数バイアスを求める際に、いくつかの検定を通過した候
補が最終的に１つに絞れない場合には、最後まで真の整
数バイアスが決定できない場合もあった。
【００１０】この発明の目的は、従来には無い新たな検
定方法を取り入れて、上述の問題を解消し、求めた整数
バイアスの信頼性を向上させ、複数の候補から最終的に
１組の整数バイアスを決定するまでの時間を短縮化し、
さらに正しく整数バイアスを決定した後に生じるサイク
ルスリップの有無を、より確実に検出できるようにした
キャリア位相相対測位装置を提供することにある。
定方法を取り入れて、上述の問題を解消し、求めた整数
バイアスの信頼性を向上させ、複数の候補から最終的に
１組の整数バイアスを決定するまでの時間を短縮化し、
さらに正しく整数バイアスを決定した後に生じるサイク
ルスリップの有無を、より確実に検出できるようにした
キャリア位相相対測位装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数のアン
テナのうち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設
け、前記複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波
をそれぞれ受信し、１重位相差または２重位相差を観測
するとともに、当該１重位相差または２重位相差の整数
バイアスを決定することによって、前記複数のアンテナ
のうち２つのアンテナ間の相対位置を求め、前記アンテ
ナ間の相対位置が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。
テナのうち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設
け、前記複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波
をそれぞれ受信し、１重位相差または２重位相差を観測
するとともに、当該１重位相差または２重位相差の整数
バイアスを決定することによって、前記複数のアンテナ
のうち２つのアンテナ間の相対位置を求め、前記アンテ
ナ間の相対位置が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。
【００１２】すなわち、複数のアンテナのうち２つのア
ンテナ間の相対位置が、正常時に採り得る範囲が予め分
かっている場合に、決定した整数バイアスで求めたアン
テナの相対位置が正常時に採り得る範囲を超えていれ
ば、その決定した整数バイアスが誤りであったものとみ
なし、逆にアンテナの相対位置が正常時に採り得る予め
定めた範囲内である時、その整数バイアスを真の整数バ
イアスたり得るものとみなす。
ンテナ間の相対位置が、正常時に採り得る範囲が予め分
かっている場合に、決定した整数バイアスで求めたアン
テナの相対位置が正常時に採り得る範囲を超えていれ
ば、その決定した整数バイアスが誤りであったものとみ
なし、逆にアンテナの相対位置が正常時に採り得る予め
定めた範囲内である時、その整数バイアスを真の整数バ
イアスたり得るものとみなす。
【００１３】また、この発明は、複数のアンテナのう
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうち少
なくとも２つのアンテナ間の基線ベクトルが成す姿勢を
求め、前記姿勢が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうち少
なくとも２つのアンテナ間の基線ベクトルが成す姿勢を
求め、前記姿勢が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。
【００１４】例えば船舶や航空機に上記アンテナを設
け、決定した整数バイアスにより求めた姿勢角が、船舶
や航空機が通常採り得ない姿勢角となる場合には、整数
バイアスの決定に誤りがあるものとみなす。
け、決定した整数バイアスにより求めた姿勢角が、船舶
や航空機が通常採り得ない姿勢角となる場合には、整数
バイアスの決定に誤りがあるものとみなす。
【００１５】なお、複数のアンテナのうち、少なくとも
２つのアンテナによって、その２つのアンテナ間の基線
ベクトルが１つの姿勢を表す、３つのアンテナを用いれ
ば、２つの基線ベクトルによる姿勢が求まる。さらに、
４つ以上のアンテナを用いた場合には、それらのアンテ
ナのうち、２つのアンテナによる基線ベクトルの組が複
数組できるので、それぞれの組について姿勢を求めて、
それらの姿勢がそれぞれ正常範囲内に入るか否かの判定
を個別に行ってもよいし、複数の基線ベクトルのうち一
部を用いて、またはすべてを用いて、最適な（最も確か
らしい）姿勢角を求めて、それが正常範囲内に入るか否
かの判定を行ってもよい。
２つのアンテナによって、その２つのアンテナ間の基線
ベクトルが１つの姿勢を表す、３つのアンテナを用いれ
ば、２つの基線ベクトルによる姿勢が求まる。さらに、
４つ以上のアンテナを用いた場合には、それらのアンテ
ナのうち、２つのアンテナによる基線ベクトルの組が複
数組できるので、それぞれの組について姿勢を求めて、
それらの姿勢がそれぞれ正常範囲内に入るか否かの判定
を個別に行ってもよいし、複数の基線ベクトルのうち一
部を用いて、またはすべてを用いて、最適な（最も確か
らしい）姿勢角を求めて、それが正常範囲内に入るか否
かの判定を行ってもよい。
【００１６】また、この発明は、上記アンテナの相対位
置から移動体の姿勢角を求めるとともに、測位用衛星か
らの電波を用いないで測定された移動体の姿勢角とを比
較することによって判定する。この姿勢角測定装置は、
整数バイアスの決定とは無関係に求められるので、キャ
リア位相の相対測位により求められた姿勢角が、姿勢角
測定装置により求められた姿勢角から大きく異なる場合
には、整数バイアスの決定が誤ったものとみなす。
置から移動体の姿勢角を求めるとともに、測位用衛星か
らの電波を用いないで測定された移動体の姿勢角とを比
較することによって判定する。この姿勢角測定装置は、
整数バイアスの決定とは無関係に求められるので、キャ
リア位相の相対測位により求められた姿勢角が、姿勢角
測定装置により求められた姿勢角から大きく異なる場合
には、整数バイアスの決定が誤ったものとみなす。
【００１７】また、この発明は、複数のアンテナのう
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうちの
２つのアンテナを組とする基線ベクトルを少なくとも２
組求め、前記２つの基線ベクトルの外積を求めるととも
に、当該外積が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超
えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを
判定する。
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうちの
２つのアンテナを組とする基線ベクトルを少なくとも２
組求め、前記２つの基線ベクトルの外積を求めるととも
に、当該外積が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超
えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを
判定する。
【００１８】上記外積は、２つの基線ベクトルの挟む角
度をθとしたとき、２つの基線ベクトルの大きさの積に
sin θを乗じた大きさをもち、２つの基線ベクトルの成
す平面に直角の方向をもつベクトルである。したがっ
て、外積が正常範囲を超えるほど、上記２つの基線ベク
トルが成す平面の姿勢が正常範囲から外れていたり、基
線ベクトルの大きさすなわち基線長が実際の長さより所
定の誤差範囲から外れていれば、整数バイアスの決定を
誤っているものと判定する。
度をθとしたとき、２つの基線ベクトルの大きさの積に
sin θを乗じた大きさをもち、２つの基線ベクトルの成
す平面に直角の方向をもつベクトルである。したがっ
て、外積が正常範囲を超えるほど、上記２つの基線ベク
トルが成す平面の姿勢が正常範囲から外れていたり、基
線ベクトルの大きさすなわち基線長が実際の長さより所
定の誤差範囲から外れていれば、整数バイアスの決定を
誤っているものと判定する。
【００１９】また、この発明は、上記外積と姿勢の両方
に基づいて、それぞれ正常時に採り得る予め定めた範囲
を超えるか否かによって整数バイアスの決定の誤りを判
定する。
に基づいて、それぞれ正常時に採り得る予め定めた範囲
を超えるか否かによって整数バイアスの決定の誤りを判
定する。
【００２０】
【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るキャリア位
相相対測位装置の構成を図１〜図６を参照して説明す
る。図１はアンテナ座標系とローカル座標系について示
している。図１において、アンテナ座標系は、船首方向
をｘ軸、右舷方向をｙ軸、下方向をｚ軸とする。第１，
第２，第３の３つのアンテナは、第１のアンテナから見
て、アンテナ座標系におけるｘ軸（船首）方向と、ｙ軸
（右舷）方向に、第２・第３のアンテナをそれぞれ配置
している。一方、ローカル座標系は、北をＸ軸、東をＹ
軸、鉛直下方向をＺ軸とする。
相相対測位装置の構成を図１〜図６を参照して説明す
る。図１はアンテナ座標系とローカル座標系について示
している。図１において、アンテナ座標系は、船首方向
をｘ軸、右舷方向をｙ軸、下方向をｚ軸とする。第１，
第２，第３の３つのアンテナは、第１のアンテナから見
て、アンテナ座標系におけるｘ軸（船首）方向と、ｙ軸
（右舷）方向に、第２・第３のアンテナをそれぞれ配置
している。一方、ローカル座標系は、北をＸ軸、東をＹ
軸、鉛直下方向をＺ軸とする。
【００２１】移動体である船舶の姿勢角は、ロール角、
ピッチ角、およびヨーイング角によって表す。この例で
は、アンテナ座標系の座標軸上に３つのアンテナを配置
しているので、第１アンテナを基準アンテナとし、この
第１アンテナから第２アンテナへのベクトルを第１の基
線ベクトル、第１アンテナから第３アンテナへのベクト
ルを第２の基線ベクトルとして、第１アンテナに対する
第２・第３のアンテナの相対位置を求めることによっ
て、ローカル座標系におけるアンテナ座標系の各軸の角
度すなわち船舶の姿勢角を求める。
ピッチ角、およびヨーイング角によって表す。この例で
は、アンテナ座標系の座標軸上に３つのアンテナを配置
しているので、第１アンテナを基準アンテナとし、この
第１アンテナから第２アンテナへのベクトルを第１の基
線ベクトル、第１アンテナから第３アンテナへのベクト
ルを第２の基線ベクトルとして、第１アンテナに対する
第２・第３のアンテナの相対位置を求めることによっ
て、ローカル座標系におけるアンテナ座標系の各軸の角
度すなわち船舶の姿勢角を求める。
【００２２】次に、移動体の姿勢検出装置の全体の構成
を図２を参照して説明する。図２は装置のブロック図で
ある。ここでｓ１，ｓ２・・・ｓｋはＧＰＳ測位衛星で
あり、ＧＰＳアンテナは、これらの複数の測位用衛星か
らの電波を受信し、中間周波信号に変換するとともに増
幅する。ＧＰＳ受信機は、それぞれのアンテナで受信し
た信号から、それぞれのアンテナ位置およびキャリア位
相差を演算し、各衛星位置情報と共に姿勢演算処理部へ
所定（数十ミリ秒〜数秒）の間隔で送出する。測位によ
り求められるアンテナ位置や衛星のエフェメリス情報等
はＧＰＳの座標系に従っているので、ＧＰＳ受信機部ま
たは姿勢演算処理部のいずれかでローカル座標系に変換
する。
を図２を参照して説明する。図２は装置のブロック図で
ある。ここでｓ１，ｓ２・・・ｓｋはＧＰＳ測位衛星で
あり、ＧＰＳアンテナは、これらの複数の測位用衛星か
らの電波を受信し、中間周波信号に変換するとともに増
幅する。ＧＰＳ受信機は、それぞれのアンテナで受信し
た信号から、それぞれのアンテナ位置およびキャリア位
相差を演算し、各衛星位置情報と共に姿勢演算処理部へ
所定（数十ミリ秒〜数秒）の間隔で送出する。測位によ
り求められるアンテナ位置や衛星のエフェメリス情報等
はＧＰＳの座標系に従っているので、ＧＰＳ受信機部ま
たは姿勢演算処理部のいずれかでローカル座標系に変換
する。
【００２３】姿勢演算処理部における衛星計画部は、衛
星のエフェメリス情報とアンテナ位置とから、使用する
衛星を選定し、その衛星位置や選定された衛星の衛星情
報を位相差演算部へ与える。この位相差演算部は、衛星
計画部から受け取った情報とＧＰＳ受信機より受け取っ
たキャリア位相差信号から１重（または２重）位相差の
観測量を算出し、整数バイアス決定処理部へ送出する。
整数バイアス決定部では、該当衛星に対する１重（また
は２重）位相差の整数バイアスを決定し、その妥当性を
確認した後に整数バイアス情報をＧＰＳ姿勢演算部へ与
える。ＧＰＳ姿勢演算部では、整数バイアスと位相差演
算部より送出されたキャリア位相差観測量とを用いて、
公知の方法によって、ローカル座標系における基線ベク
トルを算出する。これと既知のアンテナ座標系における
基線ベクトルとにより、船舶の姿勢角を算出する。図１
に示した例では、アンテナ座標系における基線ベクトル
がアンテナ座標系の２つの座標軸に一致しているので、
ローカル座標系における基線ベクトルが、そのままアン
テナ座標系の座標軸の向きである。以下、ＧＰＳにより
求めた姿勢角を「ＧＰＳ姿勢角」という。
星のエフェメリス情報とアンテナ位置とから、使用する
衛星を選定し、その衛星位置や選定された衛星の衛星情
報を位相差演算部へ与える。この位相差演算部は、衛星
計画部から受け取った情報とＧＰＳ受信機より受け取っ
たキャリア位相差信号から１重（または２重）位相差の
観測量を算出し、整数バイアス決定処理部へ送出する。
整数バイアス決定部では、該当衛星に対する１重（また
は２重）位相差の整数バイアスを決定し、その妥当性を
確認した後に整数バイアス情報をＧＰＳ姿勢演算部へ与
える。ＧＰＳ姿勢演算部では、整数バイアスと位相差演
算部より送出されたキャリア位相差観測量とを用いて、
公知の方法によって、ローカル座標系における基線ベク
トルを算出する。これと既知のアンテナ座標系における
基線ベクトルとにより、船舶の姿勢角を算出する。図１
に示した例では、アンテナ座標系における基線ベクトル
がアンテナ座標系の２つの座標軸に一致しているので、
ローカル座標系における基線ベクトルが、そのままアン
テナ座標系の座標軸の向きである。以下、ＧＰＳにより
求めた姿勢角を「ＧＰＳ姿勢角」という。
【００２４】図２において、ＩＮＳセンサ部はアンテナ
座標系の３つの座標軸に等しい直交３軸回りの角速度を
検出するレートジャイロと、それらの出力を増幅するＸ
軸増幅部、Ｙ軸増幅部、Ｚ軸増幅部を備えていて、姿勢
演算処理部のＩＮＳ姿勢演算部に対して各軸回りの角速
度を与える。
座標系の３つの座標軸に等しい直交３軸回りの角速度を
検出するレートジャイロと、それらの出力を増幅するＸ
軸増幅部、Ｙ軸増幅部、Ｚ軸増幅部を備えていて、姿勢
演算処理部のＩＮＳ姿勢演算部に対して各軸回りの角速
度を与える。
【００２５】ＩＮＳ姿勢演算部では、周知のオイラー方
程式またはGilmore のアルゴリズムによって姿勢角を算
出する。以下、この姿勢角を「ＩＮＳ姿勢角」という。
程式またはGilmore のアルゴリズムによって姿勢角を算
出する。以下、この姿勢角を「ＩＮＳ姿勢角」という。
【００２６】ＩＮＳ／ＧＰＳ統合化処理演算部では、Ｉ
ＮＳ姿勢角とＧＰＳ姿勢角とを統合化して、最終的にロ
ール，ピッチ，ヨーの各姿勢角を出力する。
ＮＳ姿勢角とＧＰＳ姿勢角とを統合化して、最終的にロ
ール，ピッチ，ヨーの各姿勢角を出力する。
【００２７】なお、図２に示した例では、ＩＮＳセンサ
を用いて姿勢角を測定するようにしたが、整数バイアス
の決定の際に、ＩＮＳ姿勢演算結果を考慮しない場合に
は、ＩＮＳによる姿勢演算に関わる部分は、少なくとも
整数バイアスの決定のためには不要である。
を用いて姿勢角を測定するようにしたが、整数バイアス
の決定の際に、ＩＮＳ姿勢演算結果を考慮しない場合に
は、ＩＮＳによる姿勢演算に関わる部分は、少なくとも
整数バイアスの決定のためには不要である。
【００２８】図３および図４は図２に示した姿勢演算処
理部における処理手順を示すフローチャートである。図
３において、ステップｎ１とステップｎ６とで囲まれる
範囲は、基線番号Ｉが０〜（基線の数−１）の分だけ繰
り返されるループの範囲を示している。同様に、ステッ
プｎ２とｎ５とで囲まれる範囲は、候補点番号Ｊが０か
ら（候補点数−１）まで繰り返されるループの範囲を表
している。この２重のループで、整数バイアスを決定す
べき基線ごとに、また各基線の候補点のそれぞれについ
て、基線長による検定および残差２乗和による検定を行
う（ｎ３，ｎ４）。
理部における処理手順を示すフローチャートである。図
３において、ステップｎ１とステップｎ６とで囲まれる
範囲は、基線番号Ｉが０〜（基線の数−１）の分だけ繰
り返されるループの範囲を示している。同様に、ステッ
プｎ２とｎ５とで囲まれる範囲は、候補点番号Ｊが０か
ら（候補点数−１）まで繰り返されるループの範囲を表
している。この２重のループで、整数バイアスを決定す
べき基線ごとに、また各基線の候補点のそれぞれについ
て、基線長による検定および残差２乗和による検定を行
う（ｎ３，ｎ４）。
【００２９】図３のｎ３における検定では、仮定した整
数バイアスを採用したときの基線ベクトルの長さと、予
め分かっている基線長とを比較して、その差が所定の誤
差範囲を超えるか否かを判定し、その誤差範囲を超える
候補点についてはふるい落とす。すなわち、その候補点
については以降の他の検定処理の対象とはしない。また
ステップｎ４では、観測による位相差と、計算による推
定位相差との差である残差を求め、この残差の２乗和を
用いてχ2 検定を行う。
数バイアスを採用したときの基線ベクトルの長さと、予
め分かっている基線長とを比較して、その差が所定の誤
差範囲を超えるか否かを判定し、その誤差範囲を超える
候補点についてはふるい落とす。すなわち、その候補点
については以降の他の検定処理の対象とはしない。また
ステップｎ４では、観測による位相差と、計算による推
定位相差との差である残差を求め、この残差の２乗和を
用いてχ2 検定を行う。
【００３０】図３において、ステップｎ７とステップｎ
１１とで囲まれる範囲は、上記２つの検定を通過した各
基線ごとの候補点について、そのすべての組合せについ
て、組み合わせ番号Ｋが０〜（組み合わせ数−１）の分
だけ繰り返されるループの範囲を示している。このルー
プでは、内積による検定（ｎ８）、外積による検定（ｎ
９）、および姿勢角による検定（ｎ１０）を行う。
１１とで囲まれる範囲は、上記２つの検定を通過した各
基線ごとの候補点について、そのすべての組合せについ
て、組み合わせ番号Ｋが０〜（組み合わせ数−１）の分
だけ繰り返されるループの範囲を示している。このルー
プでは、内積による検定（ｎ８）、外積による検定（ｎ
９）、および姿勢角による検定（ｎ１０）を行う。
【００３１】ステップｎ８では、２つの基線ベクトルの
内積（スカラー積）を求めて、これが予め定めた値に対
し所定の誤差範囲内に入るか否かを判定する。この範囲
外となった組合せについてはふるい落とす。すなわち、
その候補点については以降の検定対象とはしない。
内積（スカラー積）を求めて、これが予め定めた値に対
し所定の誤差範囲内に入るか否かを判定する。この範囲
外となった組合せについてはふるい落とす。すなわち、
その候補点については以降の検定対象とはしない。
【００３２】ステップｎ９では上記２つの基線ベクトル
の外積（ベクトル積）を求め、これが予め定めた値（ベ
クトル）に対し所定の誤差範囲に収まるか否かを判定す
る。この誤差範囲から外れる組合せについてはふるい落
とす。またステップｎ１０では、基準アンテナに対する
２つのアンテナの相対位置から船舶の姿勢角（ロール
角，ピッチ角，ヨーイング角）をそれぞれ求めて、これ
らが予め定めた範囲内に入るか否かを判定する。
の外積（ベクトル積）を求め、これが予め定めた値（ベ
クトル）に対し所定の誤差範囲に収まるか否かを判定す
る。この誤差範囲から外れる組合せについてはふるい落
とす。またステップｎ１０では、基準アンテナに対する
２つのアンテナの相対位置から船舶の姿勢角（ロール
角，ピッチ角，ヨーイング角）をそれぞれ求めて、これ
らが予め定めた範囲内に入るか否かを判定する。
【００３３】以上のすべての組合せについて検定を行っ
た後、最終的に１組の組合せが残れば、それを２つの基
線について求めたそれぞれ正解の整数バイアスとみな
す。ここで、もし上記の検定を通過した組合せが０組ま
たは２組以上であれば、初めに戻って、やり直す（ｎ１
２→ｎ１）。
た後、最終的に１組の組合せが残れば、それを２つの基
線について求めたそれぞれ正解の整数バイアスとみな
す。ここで、もし上記の検定を通過した組合せが０組ま
たは２組以上であれば、初めに戻って、やり直す（ｎ１
２→ｎ１）。
【００３４】図５は図３のステップｎ９における処理内
容を示すフローチャートである。この外積による検定で
は、図５に示すように、２つの基線による外積を求め、
そのｚ成分（ローカル座標系における鉛直方向成分）の
符号を求める。３つのアンテナによる平面が水平面内に
あるときの２つの基線ベクトルの外積によるベクトルの
向きが、ローカル座標系におけるＺ軸の例えば正の向き
を向く関係であるなら、上記外積のＺ成分の符号が負に
なるような時は、アンテナ座標系のｚ軸が水平面より上
方へ向くような関係、すなわちロール角が９０°を超え
る場合に相当するので、このことから、外積のＺ成分の
符号が負になる場合にはふるい落とす。
容を示すフローチャートである。この外積による検定で
は、図５に示すように、２つの基線による外積を求め、
そのｚ成分（ローカル座標系における鉛直方向成分）の
符号を求める。３つのアンテナによる平面が水平面内に
あるときの２つの基線ベクトルの外積によるベクトルの
向きが、ローカル座標系におけるＺ軸の例えば正の向き
を向く関係であるなら、上記外積のＺ成分の符号が負に
なるような時は、アンテナ座標系のｚ軸が水平面より上
方へ向くような関係、すなわちロール角が９０°を超え
る場合に相当するので、このことから、外積のＺ成分の
符号が負になる場合にはふるい落とす。
【００３５】図６は図３のステップｎ１０における処理
内容を示すフローチャートである。この例では、ロール
角が±３０°以内であるか、ピッチ角が±３０°以内で
あるかをそれぞれ判定し、いずれかが範囲外となれば、
その組合せは、船舶が転覆するような姿勢角であるの
で、検定対象の候補点が誤っているものとしてふるい落
とす。
内容を示すフローチャートである。この例では、ロール
角が±３０°以内であるか、ピッチ角が±３０°以内で
あるかをそれぞれ判定し、いずれかが範囲外となれば、
その組合せは、船舶が転覆するような姿勢角であるの
で、検定対象の候補点が誤っているものとしてふるい落
とす。
【００３６】なお、この姿勢角による検定は、必ずしも
角度の単位で行う必要はなく、例えば、２つのアンテナ
による基線ベクトルが（ｘ−ｚ）平面内にあって、一方
のアンテナの座標位置を（０，０，０）、他方のアンテ
ナの座標位置を（ｘ，０，ｚ）とすると、その２つのア
ンテナ間の基線ベクトルと水平面との成す角度θは、ta
nθ＝ｚ／ｘの関係にあるが、このｚ／ｘの値を「姿
勢」を表す値としてそのまま用い、その値が予め定めた
正常範囲内に入るか否かを判定するようにしてもよい。
この方法によれば、三角関数の演算が不要になるので計
算量が少なくて済む。
角度の単位で行う必要はなく、例えば、２つのアンテナ
による基線ベクトルが（ｘ−ｚ）平面内にあって、一方
のアンテナの座標位置を（０，０，０）、他方のアンテ
ナの座標位置を（ｘ，０，ｚ）とすると、その２つのア
ンテナ間の基線ベクトルと水平面との成す角度θは、ta
nθ＝ｚ／ｘの関係にあるが、このｚ／ｘの値を「姿
勢」を表す値としてそのまま用い、その値が予め定めた
正常範囲内に入るか否かを判定するようにしてもよい。
この方法によれば、三角関数の演算が不要になるので計
算量が少なくて済む。
【００３７】上記外積による検定は、ステップｎ１０に
おける姿勢角検定におけるロール角またはピッチ角の検
定と同様の効果をもつので、どちらか一方だけでもよ
い。外積による検定では、外積を求めるための計算量
が、姿勢角を求める場合に比べて少なくて済むという利
点がある。一方、外積を求めるためには最低３つのアン
テナが必要であるのに対し、ロール角のみまたはピッチ
角のみを判定する場合には、２つのアンテナを右舷−左
舷方向に、または船首方向に配置すればよいので、２つ
のアンテナだけでも検定可能となる。
おける姿勢角検定におけるロール角またはピッチ角の検
定と同様の効果をもつので、どちらか一方だけでもよ
い。外積による検定では、外積を求めるための計算量
が、姿勢角を求める場合に比べて少なくて済むという利
点がある。一方、外積を求めるためには最低３つのアン
テナが必要であるのに対し、ロール角のみまたはピッチ
角のみを判定する場合には、２つのアンテナを右舷−左
舷方向に、または船首方向に配置すればよいので、２つ
のアンテナだけでも検定可能となる。
【００３８】なお、図３に示したように、計算量の少な
くて済む外積による検定を先に行って、候補点をふるい
落とし、その後に、姿勢角による検定を行えば、全体の
計算量が削減できる。
くて済む外積による検定を先に行って、候補点をふるい
落とし、その後に、姿勢角による検定を行えば、全体の
計算量が削減できる。
【００３９】図４は図３に続く、整数バイアス決定後の
処理内容を示すフローチャートである。一旦、整数バイ
アスが決定された後も、サイクルスリップが発生する場
合があり、また、求められた整数バイアスが真の整数バ
イアスでない可能性も、全くなくはないので、各種検定
を繰り返す。図４に示す例では、基線長による検定（ｎ
２１）、残差２乗和による検定（ｎ２３）、内積による
検定（ｎ２５）、外積による検定（ｎ２７）、および姿
勢角による検定（ｎ２９）をそれぞれ行い、これらの検
定のうち、いずれか１つでも通過しなければ、図３のス
テップｎ１へ戻って再び整数バイアスを決定しなおす。
処理内容を示すフローチャートである。一旦、整数バイ
アスが決定された後も、サイクルスリップが発生する場
合があり、また、求められた整数バイアスが真の整数バ
イアスでない可能性も、全くなくはないので、各種検定
を繰り返す。図４に示す例では、基線長による検定（ｎ
２１）、残差２乗和による検定（ｎ２３）、内積による
検定（ｎ２５）、外積による検定（ｎ２７）、および姿
勢角による検定（ｎ２９）をそれぞれ行い、これらの検
定のうち、いずれか１つでも通過しなければ、図３のス
テップｎ１へ戻って再び整数バイアスを決定しなおす。
【００４０】次に、第２の実施形態に係るキャリア位相
相対測位装置における姿勢角による検定処理の内容を図
７のフローチャートを参照して説明する。この検定は第
１の実施形態における「姿勢角による検定」（図３のス
テップｎ１０および図４のステップｎ２９）に置き代わ
るものである。まず基準アンテナに対する２つのアンテ
ナの相対位置から船舶のロール角を求め、これとは別に
図２に示したＩＮＳ姿勢演算部により求めたロール角と
の差ΔＲを求める。この値ΔＲの絶対値が予め定めた上
限ΔＲｍａｘ未満であるか否かを判定する（ｎ４１→ｎ
４２）。ΔＲが上記誤差範囲を超えた時にはふるい落と
す（ｎ４６）。同様に、基準アンテナに対する２つのア
ンテナの相対位置から船舶のピッチ角を求め、これとは
別に図２に示したＩＮＳ姿勢演算部により求めたピッチ
角との差ΔＰを求める。この値ΔＰの絶対値が予め定め
た上限ΔＰｍａｘ未満であるか否かを判定する（ｎ４３
→ｎ４４）。ΔＰが上記誤差範囲を超えた時にはふるい
落とす（ｎ４６）。すなわち、この検定が整数バイアス
の決定途中での検定であれば、該当の候補点については
以降の処理を行わないものとし、また、この検定が一旦
整数バイアスを決定した後の検定であれば、その整数バ
イアスの決定が誤っていたものとみなす。またはサイク
ルスリップが生じたものとみなす。
相対測位装置における姿勢角による検定処理の内容を図
７のフローチャートを参照して説明する。この検定は第
１の実施形態における「姿勢角による検定」（図３のス
テップｎ１０および図４のステップｎ２９）に置き代わ
るものである。まず基準アンテナに対する２つのアンテ
ナの相対位置から船舶のロール角を求め、これとは別に
図２に示したＩＮＳ姿勢演算部により求めたロール角と
の差ΔＲを求める。この値ΔＲの絶対値が予め定めた上
限ΔＲｍａｘ未満であるか否かを判定する（ｎ４１→ｎ
４２）。ΔＲが上記誤差範囲を超えた時にはふるい落と
す（ｎ４６）。同様に、基準アンテナに対する２つのア
ンテナの相対位置から船舶のピッチ角を求め、これとは
別に図２に示したＩＮＳ姿勢演算部により求めたピッチ
角との差ΔＰを求める。この値ΔＰの絶対値が予め定め
た上限ΔＰｍａｘ未満であるか否かを判定する（ｎ４３
→ｎ４４）。ΔＰが上記誤差範囲を超えた時にはふるい
落とす（ｎ４６）。すなわち、この検定が整数バイアス
の決定途中での検定であれば、該当の候補点については
以降の処理を行わないものとし、また、この検定が一旦
整数バイアスを決定した後の検定であれば、その整数バ
イアスの決定が誤っていたものとみなす。またはサイク
ルスリップが生じたものとみなす。
【００４１】次に、第３の実施形態に係るキャリア位相
相対測位装置の構成を図８および図９を参照して説明す
る。先に示した実施形態では、図８の（Ａ）に示すよう
に、船舶等の移動体上に少なくとも２つまたは３つ以上
のアンテナを配置して、それらのアンテナのうち基準と
するアンテナに対する他方のアンテナの相対位置を求め
ることによって移動体の姿勢角を求めるようにしたが、
相対測位に用いる複数のアンテナのうち或るアンテナを
移動体上に設け、他のアンテナを沿岸等の固定局に設け
るようにしてもよい。例えば図８の（Ｂ）に示す例で
は、船舶に第１アンテナを設け、沿岸の２つの地点に第
２・第３アンテナをそれぞれ設けておく。この場合、
（Ａ）に示した基準となる第１アンテナと第２・第３の
アンテナとの基線長を拡大したものとみなして、第１，
第２，第３の３つのアンテナによる平面の姿勢角を求め
ることと同等となる。また図８の（Ｃ）は、沿岸の固定
局に１つのアンテナを配置し、船舶側に２つのアンテナ
を配置した例である。この場合も同様に、第１，第２，
第３の３つのアンテナによる平面の姿勢角を求めること
と同等となる。
相対測位装置の構成を図８および図９を参照して説明す
る。先に示した実施形態では、図８の（Ａ）に示すよう
に、船舶等の移動体上に少なくとも２つまたは３つ以上
のアンテナを配置して、それらのアンテナのうち基準と
するアンテナに対する他方のアンテナの相対位置を求め
ることによって移動体の姿勢角を求めるようにしたが、
相対測位に用いる複数のアンテナのうち或るアンテナを
移動体上に設け、他のアンテナを沿岸等の固定局に設け
るようにしてもよい。例えば図８の（Ｂ）に示す例で
は、船舶に第１アンテナを設け、沿岸の２つの地点に第
２・第３アンテナをそれぞれ設けておく。この場合、
（Ａ）に示した基準となる第１アンテナと第２・第３の
アンテナとの基線長を拡大したものとみなして、第１，
第２，第３の３つのアンテナによる平面の姿勢角を求め
ることと同等となる。また図８の（Ｃ）は、沿岸の固定
局に１つのアンテナを配置し、船舶側に２つのアンテナ
を配置した例である。この場合も同様に、第１，第２，
第３の３つのアンテナによる平面の姿勢角を求めること
と同等となる。
【００４２】したがって、３つのアンテナが成す平面の
姿勢（３つのアンテナの成す平面の水平面からの角度）
が、有り得ない姿勢角となる場合に、その候補点をふる
い落とせばよい。なお、図８の（Ａ），（Ｂ）のいずれ
においても、３つのアンテナのうちどれを基準アンテナ
としてもよい。
姿勢（３つのアンテナの成す平面の水平面からの角度）
が、有り得ない姿勢角となる場合に、その候補点をふる
い落とせばよい。なお、図８の（Ａ），（Ｂ）のいずれ
においても、３つのアンテナのうちどれを基準アンテナ
としてもよい。
【００４３】図９は上記固定局と移動局の構成を示すブ
ロック図である。固定局はＧＰＳ受信機１１、データ処
理部１３およびデータ送信機１２から構成している。Ｇ
ＰＳ受信機１１は受信可能な複数の衛星についてキャリ
ア位相の追尾を行い、データ処理部１３は衛星番号とキ
ャリア位相との組をデータとして出力し、データ送信機
１２はこれを移動局側へ送信する。移動局はＧＰＳ受信
機２１、データ処理部２３およびデータ受信機２２とで
構成していて、ＧＰＳ受信機２１は受信可能な各衛星か
らの電波を受信してそのキャリア位相を求める。またデ
ータ受信機２２は固定局から送信された、固定局側で測
定された各衛星のキャリア位相のデータを受信する。デ
ータ処理部２３は移動局側で求めた各衛星のキャリア位
相と、上記固定局側で求められた各衛星のキャリア位相
とから、所定の基準アンテナと他のアンテナとの組につ
いて１重位相差または２重位相差を求める。そしてそれ
らの整数値バイアスの決定の際に、上述した３つのアン
テナの成す平面の姿勢角を検定の対象とする。
ロック図である。固定局はＧＰＳ受信機１１、データ処
理部１３およびデータ送信機１２から構成している。Ｇ
ＰＳ受信機１１は受信可能な複数の衛星についてキャリ
ア位相の追尾を行い、データ処理部１３は衛星番号とキ
ャリア位相との組をデータとして出力し、データ送信機
１２はこれを移動局側へ送信する。移動局はＧＰＳ受信
機２１、データ処理部２３およびデータ受信機２２とで
構成していて、ＧＰＳ受信機２１は受信可能な各衛星か
らの電波を受信してそのキャリア位相を求める。またデ
ータ受信機２２は固定局から送信された、固定局側で測
定された各衛星のキャリア位相のデータを受信する。デ
ータ処理部２３は移動局側で求めた各衛星のキャリア位
相と、上記固定局側で求められた各衛星のキャリア位相
とから、所定の基準アンテナと他のアンテナとの組につ
いて１重位相差または２重位相差を求める。そしてそれ
らの整数値バイアスの決定の際に、上述した３つのアン
テナの成す平面の姿勢角を検定の対象とする。
【００４４】なお、図３に示した例で、「基線長による
検定，ふるい落とし」と「残差２乗和による検定，ふる
い落とし」の順序は任意であり、「内積による検定，ふ
るい落とし」、「外積による検定，ふるい落とし」、
「姿勢角による検定，ふるい落とし」の順序も任意であ
る。さらに、前述したように外積検定と、姿勢角検定は
いずれか一方のみを行ってもよい。また、検定通過組数
の検定は最後には必要であるが、例えば内積検定の前な
ど、途中で行って、組み合わせ数が１つになった以降の
無駄な検定処理をスキップするようにしてもよい。
検定，ふるい落とし」と「残差２乗和による検定，ふる
い落とし」の順序は任意であり、「内積による検定，ふ
るい落とし」、「外積による検定，ふるい落とし」、
「姿勢角による検定，ふるい落とし」の順序も任意であ
る。さらに、前述したように外積検定と、姿勢角検定は
いずれか一方のみを行ってもよい。また、検定通過組数
の検定は最後には必要であるが、例えば内積検定の前な
ど、途中で行って、組み合わせ数が１つになった以降の
無駄な検定処理をスキップするようにしてもよい。
【００４５】また、図３に示した例では、「内積検定→
外積検定→姿勢角検定→検定通過組数検定」の順に検定
を行い、前の検定で通過した候補のみで次の検定を行う
ようにしたが、内積、外積、姿勢角によるそれぞれの検
定を同時に行い、その後に「検定を通過した組合せの数
が１組であること」の検定を行うようにしてもよい。ま
た、図１に示した例では、３つのアンテナを配置した
が、前述したように、アンテナを２つのみ設けて、その
２つのアンテナ間の基線を軸としたときの軸回り以外の
姿勢角を求めるようにしてもよい。
外積検定→姿勢角検定→検定通過組数検定」の順に検定
を行い、前の検定で通過した候補のみで次の検定を行う
ようにしたが、内積、外積、姿勢角によるそれぞれの検
定を同時に行い、その後に「検定を通過した組合せの数
が１組であること」の検定を行うようにしてもよい。ま
た、図１に示した例では、３つのアンテナを配置した
が、前述したように、アンテナを２つのみ設けて、その
２つのアンテナ間の基線を軸としたときの軸回り以外の
姿勢角を求めるようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】この発明によれば、求めたキャリア位相
の整数バイアスの信頼性が向上し、複数の候補から最終
的に１組の整数バイアスが決定されるまでの時間が短縮
化される。さらに正しく整数バイアスを決定した後に生
じるサイクルスリップの有無もより確実に検出できるよ
うになる。
の整数バイアスの信頼性が向上し、複数の候補から最終
的に１組の整数バイアスが決定されるまでの時間が短縮
化される。さらに正しく整数バイアスを決定した後に生
じるサイクルスリップの有無もより確実に検出できるよ
うになる。
【図１】３つのアンテナの配置、アンテナ座標系および
ローカル座標系の関係について示す図
ローカル座標系の関係について示す図
【図２】キャリア位相相対測位装置の全体の構成を示す
ブロック図
ブロック図
【図３】整数バイアス決定処理の手順を示すフローチャ
ート
ート
【図４】図３に続く整数バイアス決定後の処理手順を示
すフローチャート
すフローチャート
【図５】外積検定の処理内容を示すフローチャート
【図６】姿勢角検定の処理内容を示すフローチャート
【図７】第２の実施形態に係る姿勢角検定の処理内容を
示すフローチャート
示すフローチャート
【図８】第３の実施形態に係るアンテナ配置例を示す図
【図９】同キャリア位相相対測位装置を構成する固定局
と移動局の構成を示すブロック図
と移動局の構成を示すブロック図
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月７日（２００１．８．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数のアン
テナのうち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設
け、前記複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波
をそれぞれ受信し、１重位相差または２重位相差を観測
するとともに、当該１重位相差または２重位相差の整数
バイアスを決定することによって、前記複数のアンテナ
のうち２つのアンテナの相対位置を求め、前記アンテナ
の相対位置が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超え
るか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを判
定する。
テナのうち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設
け、前記複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波
をそれぞれ受信し、１重位相差または２重位相差を観測
するとともに、当該１重位相差または２重位相差の整数
バイアスを決定することによって、前記複数のアンテナ
のうち２つのアンテナの相対位置を求め、前記アンテナ
の相対位置が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超え
るか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを判
定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】すなわち、複数のアンテナのうち２つのア
ンテナの相対位置が、正常時に採り得る範囲が予め分か
っている場合に、決定した整数バイアスで求めたアンテ
ナの相対位置が正常時に採り得る範囲を超えていれば、
その決定した整数バイアスが誤りであったものとみな
し、逆にアンテナの相対位置が正常時に採り得る予め定
めた範囲内である時、その整数バイアスを真の整数バイ
アスたり得るものとみなす。
ンテナの相対位置が、正常時に採り得る範囲が予め分か
っている場合に、決定した整数バイアスで求めたアンテ
ナの相対位置が正常時に採り得る範囲を超えていれば、
その決定した整数バイアスが誤りであったものとみな
し、逆にアンテナの相対位置が正常時に採り得る予め定
めた範囲内である時、その整数バイアスを真の整数バイ
アスたり得るものとみなす。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また、この発明は、複数のアンテナのう
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうちの
２つのアンテナを組とする基線ベクトルを少なくとも２
組求め、２つのアンテナ間の基線長、測位用衛星からの
電波の観測による位相差と計算による推定位相差との差
である残差の２乗和、および前記複数のアンテナのうち
の２つのアンテナを組とする２組の基線ベクトルの外積
を求め、少なくとも、前記基線長、前記残差の２乗和、
および前記外積が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。また、この発明は、少なくとも、前記２つ
のアンテナ間の基線長、前記残差の２乗和、および前記
２つのアンテナ間の基線ベクトルが成す姿勢が、正常時
に採り得る予め定めた範囲を超えるか否かによって、前
記整数バイアスの決定の誤りを判定する。また、この発
明は、前記整数バイアスの決定の誤りの判定を、前記１
重位相差または２重位相差の整数バイアスを初期決定す
る時に適用する。また、この発明は、前記整数バイアス
の決定の誤りの判定を、前記１重位相差または２重位相
差の整数バイアスを初期決定した後のサイクルスリップ
の発生有無検出に適用する。また、この発明は、前記移
動体に３つのアンテナを設けて、整数バイアスの決定の
誤りを判定する。また、この発明は、前記移動体に２つ
のアンテナを設けて、整数バイアスの決定の誤りを判定
する。
ち、少なくとも１つのアンテナを移動体上に設け、前記
複数のアンテナで複数の測位用衛星からの電波をそれぞ
れ受信し、１重位相差または２重位相差を観測するとと
もに、当該１重位相差または２重位相差の整数バイアス
を決定することによって、前記複数のアンテナのうちの
２つのアンテナを組とする基線ベクトルを少なくとも２
組求め、２つのアンテナ間の基線長、測位用衛星からの
電波の観測による位相差と計算による推定位相差との差
である残差の２乗和、および前記複数のアンテナのうち
の２つのアンテナを組とする２組の基線ベクトルの外積
を求め、少なくとも、前記基線長、前記残差の２乗和、
および前記外積が、正常時に採り得る予め定めた範囲を
超えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤り
を判定する。また、この発明は、少なくとも、前記２つ
のアンテナ間の基線長、前記残差の２乗和、および前記
２つのアンテナ間の基線ベクトルが成す姿勢が、正常時
に採り得る予め定めた範囲を超えるか否かによって、前
記整数バイアスの決定の誤りを判定する。また、この発
明は、前記整数バイアスの決定の誤りの判定を、前記１
重位相差または２重位相差の整数バイアスを初期決定す
る時に適用する。また、この発明は、前記整数バイアス
の決定の誤りの判定を、前記１重位相差または２重位相
差の整数バイアスを初期決定した後のサイクルスリップ
の発生有無検出に適用する。また、この発明は、前記移
動体に３つのアンテナを設けて、整数バイアスの決定の
誤りを判定する。また、この発明は、前記移動体に２つ
のアンテナを設けて、整数バイアスの決定の誤りを判定
する。
【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るキャリア位
相相対測位装置の構成を図１〜図６を参照して説明す
る。図１はアンテナ座標系とローカル座標系について示
している。図１において、アンテナ座標系は、船首方向
をｘ軸、右舷方向をｙ軸、下方向をｚ軸とする。第１，
第２，第３の３つのアンテナは、第１のアンテナから見
て、アンテナ座標系におけるｘ軸（船首）方向と、ｙ軸
（右舷）方向に、第２・第３のアンテナをそれぞれ配置
している。一方、ローカル座標系は、北をＸ軸、東をＹ
軸、鉛直下方向をＺ軸とする。
相相対測位装置の構成を図１〜図６を参照して説明す
る。図１はアンテナ座標系とローカル座標系について示
している。図１において、アンテナ座標系は、船首方向
をｘ軸、右舷方向をｙ軸、下方向をｚ軸とする。第１，
第２，第３の３つのアンテナは、第１のアンテナから見
て、アンテナ座標系におけるｘ軸（船首）方向と、ｙ軸
（右舷）方向に、第２・第３のアンテナをそれぞれ配置
している。一方、ローカル座標系は、北をＸ軸、東をＹ
軸、鉛直下方向をＺ軸とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 優 兵庫県西宮市芦原町９番52号 古野電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J062 AA03 BB02 BB03 CC07 DD13 DD14 DD23 EE04 FF04
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のアンテナのうち、少なくとも１つ
のアンテナを移動体上に設け、前記複数のアンテナで複
数の測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相
差または２重位相差を観測するとともに、当該１重位相
差または２重位相差の整数バイアスを決定することによ
って、前記複数のアンテナのうち２つのアンテナ間の相
対位置を求める手段と、 前記アンテナ間の相対位置が、正常時に採り得る予め定
めた範囲を超えるか否かによって、前記整数バイアスの
決定の誤りを判定する手段とを設けたキャリア位相相対
測位装置。 - 【請求項２】 複数のアンテナのうち、少なくとも１つ
のアンテナを移動体上に設け、前記複数のアンテナで複
数の測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相
差または２重位相差を観測するとともに、当該１重位相
差または２重位相差の整数バイアスを決定することによ
って、前記複数のアンテナのうち少なくとも２つのアン
テナ間の基線ベクトルが成す姿勢を求める手段と、 前記姿勢が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超える
か否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを判定
する手段とを設けたキャリア位相相対測位装置。 - 【請求項３】 複数のアンテナのうち、少なくとも２つ
のアンテナを移動体上に設け、前記複数のアンテナで複
数の測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相
差または２重位相差を観測するとともに、当該１重位相
差または２重位相差の整数バイアスを決定することによ
って、前記２つのアンテナの相対位置による移動体の姿
勢を求める手段と、 前記姿勢と、前記測位用衛星からの電波を用いないで測
定された姿勢測定装置による前記移動体の姿勢とを比較
し、両者のずれが正常時に採り得る予め定めた範囲を超
えるか否かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを
判定する手段とを設けたキャリア位相相対測位装置。 - 【請求項４】 複数のアンテナのうち、少なくとも１つ
のアンテナを移動体上に設け、前記複数のアンテナで複
数の測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相
差または２重位相差を観測するとともに、当該１重位相
差または２重位相差の整数バイアスを決定することによ
って、前記複数のアンテナのうちの２つのアンテナを組
とする基線ベクトルを少なくとも２組求める手段と、 前記２つの基線ベクトルの外積を求めるとともに、当該
外積が、正常時に採り得る予め定めた範囲を超えるか否
かによって、前記整数バイアスの決定の誤りを判定する
手段とを設けたキャリア位相相対測位装置。 - 【請求項５】 複数のアンテナのうち、少なくとも１つ
のアンテナを移動体上に設け、前記複数のアンテナで複
数の測位用衛星からの電波をそれぞれ受信し、１重位相
差または２重位相差を観測するとともに、当該１重位相
差または２重位相差の整数バイアスを決定することによ
って、前記複数のアンテナのうちの２つのアンテナを組
とする基線ベクトルを少なくとも２組求める手段と、 前記２つの基線ベクトルの外積を求める手段と、 前記基線ベクトルが成す姿勢を求める手段と、 当該基線ベクトルが成す姿勢および前記外積が、正常時
に採り得る予め定めた範囲を超えるか否かによって、前
記整数バイアスの決定の誤りを判定する手段とを設けた
キャリア位相相対測位装置。
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