JP2002122652A - Dgps用補正データ算出方式 - Google Patents
Dgps用補正データ算出方式Info
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Abstract
精度を向上させる。 【解決手段】 開示されるDGPS用補正データ算出方
式では、複数の基準局21〜24で、共通衛星変化又は
衛星軌道情報更新の前後の真距離と擬似距離の距離誤差
を算出するとともに、マスター局31で、共通衛星数の
増加又は衛星軌道の更新時は、一定時間、変化前の距離
誤差から計算した補正データを移動局11側へ送信し
て、その後、変化後の距離誤差をもとに計算した補正デ
ータを移動局側へ送信し、共通衛星数の減少時は、変化
前の距離誤差を用いて、一つ前の時刻の共通衛星数減少
後の共通衛星から求めた補正データを、共通衛星数減少
後の時刻に移動局側へ送信することによって、移動局に
おけるDGPS測位位置の精度を向上させる。
Description
erential Global Positioning System) に係り、特に複
数のGPS基準局を用いたDGPS用補正データ算出方
式に関する。
ng System :GPS)は、地球を周回する複数個の衛星
からの電波を受信して演算を行うことによって、地表に
おける移動局の位置を求めるものであって、例えば自動
車や船舶,航空機等の測位システムとして既に広く用い
られているが、GPSによって得られる測位情報には、
衛星の軌道誤差や、電波伝播の遅れ等に基づく誤差が含
まれているため、そのままでは、その位置精度は必ずし
も十分ではない。そのため、正確な位置が知られている
基準局で衛星電波を受信し、受信信号に基づく位置情報
と真の位置情報との差分(距離)データを求めて、補正
データとして移動局に通知することによって、各移動局
において得られた位置情報の誤差を補正する、差動GP
S(Differential Global Positioning System:DGP
S)が開発されている。このような従来のDGPSは、
基準局において衛星電波の伝搬時間から求めた衛星との
距離(擬似距離)に基づく補正値(擬似距離補正値)を
用いて、移動局において測位情報の補正を行うものであ
って、擬似距離方式DGPSと呼ばれている。
の擬似距離方式DGPSでは、次のような演算処理を行
っている。すなわち、GPS衛星から送信された信号
を、基準局と移動局(利用者の未知地点)で同時に受信
する。そして基準局における、各衛星の擬似距離補正値
を移動局へ送信し、移動局ではその情報を用いて測位演
算を行う。この場合、移動局における測位誤差には、基
準局と移動局に共通の誤差と、共通誤差によって相殺で
きない誤差とがある。共通の誤差要因としては、衛星の
軌道情報の誤差、伝搬路(地球大気や電離層)の誤差等
であって、基準局と移動局との距離があまり大きくなけ
れば、各地点における、これらの原因に基づく誤差の大
きさと方向は殆ど同じになる。一方、相殺できないため
に残る僅かな誤差は、受信機の雑音によるデータの誤
差、観測地点固有の電波環境(マルチパス等)による誤
差等である。
公報記載の技術では、受信機の雑音によるデータの誤差
を、基準局において発生する誤差と考えて、基準局を複
数個導入し、多数決判定及び平均化処理を行うことによ
って、基準局で発生する誤差を小さくする工夫がなされ
ている。また、特開平10−504899号公報記載の
技術では、マルチパスエラーを、複数のGPS受信装置
(アンテナ及びGPS受信機)を的確に配置することに
よって、除去する方法が開示されている。また、特開平
11−94924号公報記載の技術では、DGPSの補
正データ算出時の精度向上を図っており、特開平11−
101865号公報記載の技術では、基準局と移動局
で、同一の衛星軌道情報を用いることによって、移動局
における位置測定精度の向上を図っている。
GPSでは、複数個のGPS基準局におけるDGPSの
補正データ算出の際に、共通衛星数が変化したとき、及
び衛星軌道情報の更新時に、擬似距離補正値変化率(Ra
nge Rate Correction :RRC)の精度が劣化する。こ
こで、共通衛星とは、複数のGPS受信機で捕捉してい
る衛星のうち、すべての受信機において共通に捕捉され
ている衛星の集合を指している。また、単独GPS基準
局におけるDGPSの補正データ算出の際にも、衛星軌
道情報更新時に、RRCの精度劣化を生じるという問題
がある。
衛星が変化したとき、又は衛星軌道情報の更新時に、他
の衛星の補正値と大きく異なる補正値を持つ衛星が増減
すると、生成される補正値が、これらの変化発生前の時
刻の補正値に比べて大きく変化し、従って、RRCの精
度劣化をきたすためである。また、単独GPS基準局に
おいても、衛星軌道情報更新時に、衛星の軌道情報が大
きく更新されたとき、擬似距離補正値が更新前と大きく
変化するため、RRCの精度劣化をきたすことがある。
因の例を示したものであって、共通衛星数が変化したと
きの、衛星の補正値の変化を示し、時刻4秒まで8衛星
であり、4.5秒以後は9衛星になったときの、補正値
の変化を示している。図7のグラフから求められた、時
刻4.5秒におけるRRCは、後述の数式3から、約1
2m/secとなる。この時点で、3秒後の補正値を予
測すると、43.5+12×3=79.5となり、実際
の補正値(=45.0)とは大きく異なった値となる。
上記の例では、共通衛星数が変化した場合の例を示して
いるが、衛星軌道情報の更新時も同様である。
ものであって、DGPSにおいて、共通衛星数変化時、
又は衛星軌道情報更新時に、移動局側に最適な補正情報
を送信することが可能な、複数GPS基準局を用いた場
合の、DGPS用補正データ算出方式を提供することを
目的としている。
め、請求項1記載の発明は、DGPS用補正データ算出
方式に係り、予め与えられた絶対位置と衛星電波によっ
て取得した衛星軌道情報から求めた衛星位置とから絶対
距離を算出し、該絶対距離と衛星電波の伝搬時間から求
めた擬似距離とから距離誤差を算出する複数の基準局
と、上記各基準局の距離誤差情報に基づいて移動局に送
信するための補正データを算出して移動局に放送するマ
スター局と、衛星電波の伝搬時間から擬似距離を求める
とともに、上記マスター局からの補正データによって上
記求めた擬似距離を補正して自局の位置を算出する移動
局とからなるDGPSにおいて、上記各基準局におい
て、上記衛星軌道情報の更新があったときは、一定時
間、更新前の衛星軌道情報をもとに計算される距離誤差
と、更新後の衛星軌道情報をもとに計算される距離誤差
とを算出してマスター局へ送信し、上記マスター局にお
いて、各基準局において共通に受信される共通衛星数の
増加又は衛星軌道の更新があったときは、一定時間、変
化前の共通衛星数又は更新前の衛星軌道情報から得られ
た距離誤差をもとに計算した補正データを移動局側へ送
信して、その後、変化後の共通衛星数又は更新後の衛星
軌道情報から得られた距離誤差をもとに計算した補正デ
ータを移動局側へ送信することを特徴としている。
載のDGPS用補正データ算出方式に係り、上記マスタ
ー局において、上記共通衛星数が減少したときは、デー
タ保持手段に保持しておいた共通衛星数減少前の距離誤
差情報と衛星軌道情報とを用いて、一つ前の時刻におけ
る、共通衛星数減少後の共通衛星を使用して算出した補
正データを、上記共通衛星数減少後の時刻に移動局側へ
送信することを特徴としている。
は2記載のDGPS用補正データ算出方式に係り、上記
各基準局において、上記衛星軌道情報の更新があったと
き、一定時間、更新前の衛星軌道情報から算出される衛
星位置と、更新後の衛星軌道情報から算出される衛星位
置とを求め、それぞれ絶対位置と衛星位置から真距離を
算出し、該真距離と擬似距離とから距離誤差を算出する
ことによって、2通りの距離誤差情報を前記マスター局
へ送信することを特徴としている。
至3のいずれか1記載のDGPS用補正データ算出方式
に係り、上記各基準局において、周囲の障害物によって
衛星電波が障害を受ける最低仰角及び方位角を測定し
て、上記最低仰角以下の仰角で上記方位角にある衛星を
共通衛星決定前に排除することを特徴としている。
至4のいずれか1記載のDGPS用補正データ算出方式
に係り、上記各基準局において、いずれかの衛星につい
てのキャリアスムージング演算結果の信号対雑音比が基
準値を満たさない場合、一定演算処理回数以上連続して
基準値を満たさないときに当該衛星を共通衛星から排除
することを特徴としている。
至5のいずれか1記載のDGPS用補正データ算出方式
に係り、上記マスター局において、幾何学的精度低下率
を大きくする関係にある衛星を共通衛星から排除して上
記補正データを算出することを特徴としている。
至6のいずれか1記載のDGPS用補正データ算出方式
に係り、上記マスター局において、複数の基準局におけ
る衛星の擬似距離補正値測定誤差が閾値を超えたとき、
最も大きい擬似距離補正値測定誤差を持つ基準局の衛星
から順に、共通衛星から排除して上記補正データを算出
することを特徴としている。
予め与えられた絶対位置とGPS受信機によって測定し
た衛星位置とから真距離を算出して、真距離と擬似距離
とから距離誤差を算出してマスター局へ送信し、マスタ
ー局では、複数の基準局の誤差情報から移動局において
使用する補正データを算出して移動局へ放送することに
よって、移動局では、自局のGPS測位結果に対して、
マスター局からの補正データによってDGPS測位演算
を行なって、測定位置を算出する。この際、基準局で
は、共通衛星変化時または衛星軌道情報更新時に、最新
の共通衛星と衛星軌道情報をもとに算出される補正デー
タと、変化前の共通衛星と更新前の衛星軌道情報をもと
に算出された補正データとをマスター局へ送信する。マ
スター局では、共通衛星数の増加又は衛星軌道の更新が
あったときは、一定時間、変化前の共通衛星数又は更新
前の衛星軌道情報から得られた距離誤差をもとに計算し
た補正データを移動局側へ送信して、その後、変化後の
共通衛星数又は更新後の衛星軌道情報から得られた距離
誤差をもとに計算した補正データを移動局側へ送信す
る。また、マスター局では、共通衛星数が減少したとき
は、データ保持手段に保持しておいた共通衛星数減少前
の距離誤差情報と衛星軌道情報とを用いて、一つ前の時
刻における、共通衛星数減少後の共通衛星を使用して算
出した補正データを、共通衛星数減少後の時刻に移動局
側へ送信する。
によって、通常のDGPSで除去される共通誤差だけで
なく、受信機固有の誤差及びマルチパスエラーを緩和す
ることができ、精度劣化要因となる衛星を、補正データ
算出処理からある程度排除することができる。また、共
通衛星の変化と衛星軌道の更新とを考慮して、DGPS
の補正データを算出して移動局側へ送信することによっ
て、移動局における測定位置の補正精度を向上すること
ができる。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図1は、この発明の一実施例であるD
GPSの構成を示すブロック図、図2は、本実施例にお
ける基準局の処理を示すフローチャート、図3は、本実
施例における共通衛星増加時または衛星軌道情報更新時
におけるマスター局の処理を示すフローチャート、図4
は、本実施例における共通衛星減少時におけるマスター
局の処理を示すフローチャート、図5は、本実施例によ
る、共通衛星増加時の精度劣化低減の例を示す図、図6
は、本実施例による、共通衛星減少時の精度劣化低減の
例を示す図である。
複数のGPS衛星k(k=1,2,3,…)と少なくと
も1つの移動局11に対して、複数の基準局21〜24
と、マスター局31とを備えて概略構成されている。各
基準局21〜24とマスター局31とは、LAN(Loca
l Area Network)を介して接続されているものとする。
基準局21〜24は、それぞれGPS衛星からの電波を
受信するためのアンテナ211〜241と、アンテナか
ら入力されたGPS信号を受信するためのGPS受信機
212〜242と、受信したGPS信号の処理を行うデ
ータ処理部213〜243とを備えている。マスター局
31は、各基準局から受信したGPS情報を一定時間保
持するためのデータ保持部311と、各基準局から受信
したGPS情報を処理して補正データを算出するデータ
処理部312と、算出した補正データを移動局に送信す
るためのデータ送信機313とからなっている。移動局
11は、マスター局31からの電波を受信するためのア
ンテナ111と、アンテナ111から入力したマスター
局31からの補正データを受信するためのデータ受信機
112と、各GPS衛星1〜4からの電波を受信するた
めのアンテナ113と、アンテナ113から入力した各
GPS衛星のGPS情報を受信するためのGPS受信機
114と、受信したGPS情報と補正データとから自局
の位置を演算する測位演算部115とを備えている。
DGPSの動作を説明する。なお、以下の説明は、基準
局,マスター局及び移動局に分けて行う。 (1)基準局 以下、図1及び図2を用いて、基準局における処理フロ
ーを説明する。例えば基準局21において、GPS受信
機212は、GPS衛星k(k=1,2,3,…)から
送信されてくる信号を受信する。データ処理部213
は、GPS受信機212から、各衛星の衛星軌道情報,
擬似距離,搬送波位相、信号対雑音比のデータを取得す
る(図2ステップS101)。基準局21において、G
PS受信機212には予め自局の絶対位置(例えば緯
度,経度で示される地表上の位置)が与えられている。
GPS受信機212が、GPS衛星k(k=1,2,
3,…)から送信されてくる情報を順次受信して(図2
ステップS102)、データ処理部213において、前
回受信時の搬送波位相と今回受信時の搬送波位相の差が
基準値の範囲内であるか否かを判定する(図2ステップ
S103)。前回の搬送波位相と今回の搬送波位相との
差が、基準値範囲内のときは、擬似距離を各搬送波位相
について平均化して精度の高い新たな擬似距離を算出す
る、キャリアスムージングの処理(図2ステップS10
4)を、各衛星番号の衛星ごとに繰り返して行うが、こ
の際、演算結果の信号対雑音比(C/No )が、基準値
より大きくないときは、その衛星についての演算値は使
用しない(図2ステップS105)。このような演算
を、加算されるサンプル数が、所定回数(スムージング
フィルタ回数)K1を超えるまで行う(図2ステップS
106)。キャリアスムージングの処理は、具体的に
は、次の数式1に従って行われる。
差が、基準値範囲外のとき(図2ステップS103)
は、その衛星からの観測データは、以後の計算において
使用せず(図2ステップS107)に、キャリアスムー
ジングの処理を最初からやり直すことにする。
位置情報と、受信機212に与えられている絶対位置の
情報とに基づいて、既知の方法によって、基準局21と
GPS衛星kとの真距離(絶対距離)を求める。この
際、衛星側において、衛星軌道情報が更新されたかどう
かを判定して(図2ステップS108)、更新されたと
きは、一定時間、前回の衛星軌道情報と新しい衛星軌道
情報の両方から、衛星位置(軌道情報から知られる、宇
宙空間における衛星の位置)を2通りに算出しておく。
すなわち、衛星軌道情報が更新されているときは、有効
な擬似距離を持つ受信機についての処理回数が所定回数
K2より少ないかどうかをみて(図2ステップS10
9)、処理回数が所定回数K2より少ない状態では、更
新前の衛星軌道情報から衛星位置を算出し(図2ステッ
プS110)、処理回数が所定回数K2以上の状態で
は、更新した衛星軌道情報から衛星位置を算出する(図
2ステップS111)。なお、衛星軌道情報が更新され
ていないときは、その衛星の情報は以後演算に使用しな
い(図2ステップS112)。次に、基準局の絶対位置
と、算出された衛星位置とから真(絶対)距離を算出し
(図2ステップS113)、真距離と擬似距離とから、
擬似距離の有する距離誤差を算出する(図2ステップS
114)。このような処理を、各衛星番号の衛星につい
て行う(図2ステップS115)。
情報と衛星軌道情報とは、マスター局21へ送信され
る。衛星軌道情報の更新によって、衛星の位置が変更さ
れたときは,基準局ごとに、異なる距離誤差を算出する
ことが考えられるので、衛星軌道情報更新時は、一定時
間、更新前の衛星軌道情報と更新後の衛星軌道情報との
2通りの距離誤差をマスター局へ送るものとする。他の
基準局22,23,24においても、基準局21と同様
に、キャリアスムージング後の擬似距離と絶対距離とか
ら求めた距離誤差及び各基準局の衛星軌道情報を、マス
ター局31へ送信する。
る処理フローを説明する。マスター局31は、各基準局
から送信されてきた距離誤差情報及び衛星軌道情報をも
とに、補正データを算出する。共通衛星が減少した場合
のことを考慮して、各基準局から取得した距離誤差情報
及び衛星軌道情報は、データ処理部312において使用
した後も、一定時間、データ保持部311に保持してお
くものとする。データ処理部312では、距離誤差情報
と衛星軌道情報をもとに、下記の順序で処理を行う。た
だし、4.と5.の処理は、共通衛星数変化時、又は衛
星軌道情報更新時に行う処理とする。
又は衛星軌道情報更新時のマスター局の処理フローを説
明する。 1.マスター局31は、各基準局から計算に必要な情報
を取得する(図3ステップS201)。距離誤差情報が
求められている衛星のうち、各基準局の受信機で共通に
受信されている衛星を求め(図3ステップS202)、
共通衛星数Mが4以上であるかどうかをみて(図3ステ
ップS203)、4未満であれば、使用受信機を1つ排
除して(図3ステップS204)、共通衛星数が4以上
になる受信機の組み合わせを求める。共通衛星数が4以
上である受信機数が2になるまで同様の操作を続けて
(図3ステップS205)、このような使用受信機数が
2未満になったときは、ここで処理を終了する。 2.このようにして求めた、共通衛星数Mが4以上であ
る各受信機について、衛星軌道情報がすべての受信機に
おいて一致しているかどうかをみて(図3ステップS2
06)、一致していれば、それらの衛星を、以後の計算
に使用する衛星の候補にあげる。もしも一致していない
ときは、一致するまでその衛星は計算に使用しない(図
3ステップS207)。
道情報の更新があるかどうかをみて(図3ステップS2
08)、どちらもない場合は処理を終了して(図3ステ
ップS209)、上記の処理で求めた計算に使用する衛
星の候補を、実際に計算に使用する衛星とする。 4.共通衛星数の増加(現存の共通衛星に新たに他の衛
星が共通衛星として加わる)、又は衛星軌道情報の更新
があった場合は、上記の処理を繰り返して行い(図3ス
テップS210)、処理回数が所定回数K3を超えたか
どうかをみて(図3ステップS211)、K3を超えな
い間は、以前の共通衛星数又は衛星軌道情報を用いて計
算を行う(図3ステップS212)。まず、下記の数式
2によって、放送する補正値PRcorr(n)の算出を行
う(図3ステップS213)。
求めた各受信機に共通なn個の衛星の衛星時計誤差を考
慮した距離誤差PRscをすべて加算して、その和を共通
衛星数Nc で割り、求められた値を各基準局から送信さ
れた距離誤差PRsc(m,n)から減算して、受信機時
計誤差を考慮した補正値PRsca (m,n)を求め、次
に(2−1)式で、各受信機における各番号の衛星の距
離誤差をすべて加算して有効な擬似距離を持つ受信機の
集合の数Mで割って、移動局側へ送信する補正値PRco
rr(n)を算出する。
刻の補正値と現在の補正値とから、擬似距離補正値変化
率(RRC)(補正値レート)PRRcorrの算出を行う
(図3ステップS214)。
n番受信機に固有の擬似距離補正値測定誤差(バイアス
値)BPR(m,n)の算出を行う(図3ステップS21
5)。
Limit Bを超えているかどうかをみて(図3ステ
ップS216)、閾値を超えているときは、その衛星を
以後の計算において排除して(図3ステップS21
7)、再度、上記の一連の処理を行う。ただし、バイア
ス値が閾値を超えている場合の再計算は、一定回数まで
とする。
た(図3ステップS211)ときは、増加した共通衛星
数、又は更新された衛星軌道情報を用いて、上記と同様
の計算を行う。まず、上記と同様に数式2によって、放
送する補正値PRcorr(n)の算出を行う(図3ステッ
プS218)。次に、上記と同様に数式3によって、補
正値レートRRCの算出を行う(図3ステップS21
9)。さらに、上記と同様に数式4によって、バイアス
値BPR(m,n)の算出を行う(図3ステップS22
0)。そして、バイアス値B(m,n)が、閾値Lim
it Bを超えているかどうかをみて(図3ステップS
221)、制限値を超えているときは、その衛星を以後
の計算において排除して(図3ステップS222)、再
度、上記の一連の処理を行う。
ある(図3ステップS216,ステップS221)とき
は、得られた補正値の情報をデータ送信機313側へ送
信する(図3ステップS223)。データ送信機313
は、この補正値の情報を移動局側へ送信する。
を含むものとする。 a.補正データ計算時のGPS衛星時刻 b.補正データ計算時の共通衛星数 c.補正データ計算時の各衛星の衛星軌道情報 d.各共通衛星数分の補正データ
のマスター局の処理フローを説明する。 1.マスター局31は、各基準局から計算に必要な情報
を取得する(図4ステップS301)。距離誤差情報が
求められている衛星のうち、すべての基準局の受信機で
共通に受信されている衛星を求め(図4ステップS30
2)、共通衛星数Mが4以上であるかどうかをみて(図
4ステップS303)、4未満であれば、使用受信機を
1つ排除して(図4ステップS304)、共通衛星数が
4以上になる受信機の組み合わせを求める。共通衛星数
が4以上である受信機数が2になるまで同様の操作を続
けて(図4ステップS305)、このような使用受信機
数が2未満になったときは、ここで処理を終了する。
が4以上である各受信機について、衛星軌道情報がすべ
ての受信機において一致しているかどうかをみて(図4
ステップS306)、一致していれば、それらの衛星
を、以後の計算に使用する衛星の候補にあげる。もしも
一致していないときは、一致するまでその衛星は計算に
使用しない(図3ステップS307)。 3.一定時間、共通衛星数の変化、又は衛星軌道情報の
更新がない場合、上記で求めた計算に使用する衛星の候
補を、実際に計算に使用する衛星とする。以上の処理
は、図3に示された、共通衛星増加時、又は衛星軌道情
報更新時の処理と同様である。
ップS308)、すなわち、現存の共通衛星から、ある
衛星が離脱したときは、一定時間、以前の共通衛星情報
で計算することは不可能である。そこで、データ処理部
312において、データ保持部311に保持しておいた
距離誤差情報と衛星軌道情報とから、1つ前のGPS時
刻の情報を取得して(図4ステップS309)、1つ前
のGPS時刻における、共通衛星減少後の共通衛星を使
用して、データ処理部312での一連の計算を行って、
移動局側ヘ送信するための補正データを算出しておくよ
うにする。
式で、上記の処理で求めた各受信機に共通なn個の衛星
の衛星時計誤差を考慮した距離誤差をすべて加算して、
その和を共通衛星数Ncで割り、求められた値を各基準
局から送信された距離誤差PRsc(m,n)から減算し
て、受信機時計誤差を考慮した補正値PRsca (m,
n)を求め、次に(2−1)式で、各受信キャリアにお
けるn番衛星の距離誤差をすべて加算して演算処理回数
Mで割って、移動局側へ送信する補正データPRcorr
(n)を算出する(図4ステップS310)。次に、上
記と同様に数式3によって、1つ前の補正値と現在の補
正値とから、擬似距離補正値変化率(RRC)(補正値
レート)PRRcorrの算出を行う(図4ステップS31
1)。さらに、上記と同様に、数式4によって、k番衛
星とn番受信機に固有の擬似距離補正値測定誤差(バイ
アス値)BPR(m,n)の算出を行う(図4ステップS
312)。そして、バイアス値B(m,n)が、閾値を
超えているかどうかをみて(図4ステップS313)、
閾値を超えているときは、その衛星を以後の計算におい
て排除して(図4ステップS314)、再度、上記の一
連の処理を行う。ただし、バイアス値が閾値を超えた場
合の再計算は、一定回数までとする。
下である(図4ステップS313)ときは、上記と同様
に数式2によって、放送する補正値PRcorr(n)の算
出を行う(図4ステップS315)。次に、上記と同様
に数式3によって、補正値レートRRCの算出を行う
(図4ステップS316)。次に、上記と同様に数式4
によって、バイアス値BPR(m,n)の算出を行う(図
4ステップS317)。さらに、バイアス値B(m,
n)が、閾値Limit Bを超えているかどうかをみ
て(図4ステップS318)、制限値を超えているとき
は、その衛星を以後の計算において排除する(図4ステ
ップS319)。そして、バイアス値が制限値以下であ
るときは、得られた補正値の情報をデータ送信機313
側へ送る(図4ステップS320)。データ送信機31
3は、この補正値の情報を移動局側へ送信する。この場
合における、移動局側へ送信するデータは、共通衛星数
の増加、又は衛星軌道情報の更新があった場合と同様で
ある。
よる、共通衛星数が変化したときの精度劣化低減の例を
説明する。図5は、共通衛星増加時における、擬似距離
補正値変化率(RRC)の精度劣化低減の例を示したも
のである。図示のように、時刻4.5における共通衛星
増加後も状態2の補正値を用いて、共通衛星数を8のま
まで衛星の補正値を算出して、RRCを計算すると、精
度の高いRRCを算出することができる。また、共通衛
星増加後、状態1の補正値を用いて、共通衛星数を9と
して補正値を算出しておけば、状態2から状態1へ移行
する際に、精度の高いRRCを算出することができる。
ここで、状態1とは、共通衛星数増加後又は衛星軌道情
報更新後の状態のことであり、状態2とは、共通衛星増
加前又は衛星軌道情報更新前の状態を指している。
似距離補正値変化率(RRC)の精度劣化低減の例を示
したものである。状態1に示すように、共通衛星が8衛
星から7衛星に減少したときは、共通衛星減少後に、8
衛星の状態で補正値を計算することは不可能である。そ
こで、Aで示す、共通衛星減少時の1時刻前(時刻4
秒)の状態2(7衛星)における補正値を算出すること
によって、時刻4.5秒におけるRRCの精度劣化を低
減している。
る。移動局11においては、マスター局31から送信さ
れてくる、共通衛星数分の衛星番号,衛星軌道情報番
号,補正データ及び補正データ算出時のGPS時刻の各
情報を受信し、移動局においてGPS受信機114が捕
捉した衛星の衛星番号と衛星軌道情報番号と一致したと
きは、その補正データを用いてDGPS測位演算を行っ
て、移動局側の測定位置を算出する。移動局側の衛星軌
道情報が、基準局側の衛星軌道情報よりも早く更新され
ることを考慮して、移動局側の衛星軌道情報に関して
は、衛星軌道情報更新後、一定時間、1つ前の衛星軌道
情報と最新の衛星軌道情報とを用いて、衛星の位置を計
算しておくものとする。実際に計算に使用するのは、マ
スター局から受信する各衛星の衛星軌道情報と一致する
衛星軌道情報である。移動局側では、地上局側から取得
した補正データ,補正値レート及びGPS補正データ算
出時のGPS時刻を用い、次の数式5を用いて、測位演
算に使用する新たな補正データPRcorr(n)を算出す
る。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限ら
れたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があってもこの発明に含まれる。以下、こ
れらの例を列挙する。 1.基準局の設置場所の電波環境を考慮するために、事
前に周囲の障害物よりも低仰角のGPS衛星の電波が、
マルチパス等の特定の影響を受ける可能性のある範囲
の、最低仰角及び方位角を測定して、このような最低仰
角未満の衛星を、共通衛星の決定の前に排除するように
する。 2.基準局における衛星電波の信号対雑音比C/No 値
が基準値を満たさない場合でも、電波伝搬状態等の変動
の可能性を考慮して、直ちにこの衛星を排除することな
く、一定回数連続して基準値を満たさない場合に、はじ
めてその衛星を排除するようにする。 3.マスター局における共通衛星決定に際して、各衛星
の位置関係に基づく補正値の精度低下率である幾何学的
精度低下率(Geometrical Dilution of Precision :G
DOP)を考慮して、すなわちGDOPが大きくなる関
係にある衛星を排除して、共通衛星を決定する。 4.複数の基準局受信機のうち、受信機の衛星電波のバ
イアス値がバイアス閾値を超えるものがある場合、最も
大きなバイアス値を持つ受信機の衛星から順次排除する
ようにする。
S用補正データ算出方式によれば、複数の基準局を設置
することによって、通常のDGPSで除去される共通誤
差だけでなく、受信機固有の誤差及びマルチパスエラー
を緩和することができ、精度劣化要因となる衛星を、補
正データ算出処理からある程度排除することができると
ともに、共通衛星数の変化と衛星軌道情報更新とを考慮
して、DGPSの補正データを算出することによって、
移動局における測定位置の補正精度を向上することがで
きる。
すブロック図である。
ャートである。
道情報更新時におけるマスター局の処理を示すフローチ
ャートである。
ター局の処理を示すフローチャートである。
減の例を示す図である。
減の例を示す図である。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 予め与えられた絶対位置と衛星電波によ
って取得した衛星軌道情報から求めた衛星位置とから絶
対距離を算出し、該絶対距離と衛星電波の伝搬時間から
求めた擬似距離とから距離誤差を算出する複数の基準局
と、 前記各基準局の距離誤差情報に基づいて移動局に送信す
るための補正データを算出して移動局に放送するマスタ
ー局と、 衛星電波の伝搬時間から擬似距離を求めるとともに、前
記マスター局からの補正データによって前記求めた擬似
距離を補正して自局の位置を算出する移動局とからなる
DGPSにおいて、 前記各基準局において、前記衛星軌道情報の更新があっ
たときは、一定時間、更新前の衛星軌道情報をもとに計
算される距離誤差と、更新後の衛星軌道情報をもとに計
算される距離誤差とを算出してマスター局へ送信し、前
記マスター局において、各基準局において共通に受信さ
れる共通衛星数の増加又は衛星軌道の更新があったとき
は、一定時間、変化前の共通衛星数又は更新前の衛星軌
道情報から得られた距離誤差をもとに計算した補正デー
タを移動局側へ送信して、その後、変化後の共通衛星数
又は更新後の衛星軌道情報から得られた距離誤差をもと
に計算した補正データを移動局側へ送信することを特徴
とするDGPS用補正データ算出方式。 - 【請求項2】 前記マスター局において、前記共通衛星
数が減少したときは、データ保持手段に保持しておいた
共通衛星数減少前の距離誤差情報と衛星軌道情報とを用
いて、一つ前の時刻における、共通衛星数減少後の共通
衛星を使用して算出した補正データを、前記共通衛星数
減少後の時刻に移動局側へ送信することを特徴とする請
求項1記載のDGPS用補正データ算出方式。 - 【請求項3】 前記各基準局において、前記衛星軌道情
報の更新があったとき、一定時間、更新前の衛星軌道情
報から算出される衛星位置と、更新後の衛星軌道情報か
ら算出される衛星位置とを求め、それぞれ絶対位置と衛
星位置から真距離を算出し、該真距離と擬似距離とから
距離誤差を算出することによって、2通りの距離誤差情
報を前記マスター局へ送信することを特徴とする請求項
1又は2記載のDGPS用補正データ算出方式。 - 【請求項4】 前記各基準局において、周囲の障害物に
よって衛星電波が障害を受ける最低仰角及び方位角を測
定して、前記最低仰角以下の仰角で前記方位角にある衛
星を共通衛星決定前に排除することを特徴とする請求項
1乃至3のいずれか1記載のDGPS用補正データ算出
方式。 - 【請求項5】 前記各基準局において、いずれかの衛星
についてのキャリアスムージング演算結果の信号対雑音
比が基準値を満たさない場合、一定演算処理回数以上連
続して基準値を満たさないときに当該衛星を共通衛星か
ら排除することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
1記載のDGPS用補正データ算出方式。 - 【請求項6】 前記マスター局において、幾何学的精度
低下率(GDOP)を大きくする関係にある衛星を共通
衛星から排除して前記補正データを算出することを特徴
とする請求項1乃至5のいずれか1記載のDGPS用補
正データ算出方式。 - 【請求項7】 前記マスター局において、複数の基準局
における衛星の擬似距離補正値測定誤差が閾値を超えた
とき、最も大きい擬似距離補正値測定誤差を持つ基準局
の衛星から順に、共通衛星から排除して前記補正データ
を算出することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
1記載のDGPS用補正データ算出方式。
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