JP2002122652A - Ｄｇｐｓ用補正データ算出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の基準局を用いたＤＧＰＳ補正データの
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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＤＧＰＳ（Diff
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。

【０００２】

【従来の技術】汎地球測位システム（Global Positioni
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。

【０００３】このような補正データを得るために、従来
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。

【０００４】これに対して、特開平９−２７４０７４号
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の擬似距離方式Ｄ
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。

【０００６】これは、複数ＧＰＳ基準局において、共通
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。

【０００７】図７は、ＧＰＳ基準局における精度劣化要
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。

【０００８】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
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。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項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、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。

【００１１】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
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。

【００１２】また、請求項４記載の発明は、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
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。

【００１３】また、請求項５記載の発明は、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
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。

【００１４】また、請求項６記載の発明は、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
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。

【００１５】また、請求項７記載の発明は、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
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。

【００１６】

【作用】この発明の構成では、複数の基準局において、
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。

【００１７】このように、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。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。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
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。

【００１９】この例のＤＧＰＳは、図１に示すように、
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。

【００２０】以下、図１乃至図７を参照して、この例の
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。

【００２１】

【数１】

【００２２】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。

【００２３】次に、衛星軌道情報から算出された衛星の
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）。

【００２４】このようにして求められた各基準局の補正
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。

【００２５】（２）マスター局 次に、図２，図３及び図４を用いて、マスター局におけ
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。

【００２６】以下、図３を参照して、共通衛星増加時、
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）。

【００２７】３．次に、共通衛星数の増加、又は衛星軌
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）。

【００２８】

【数２】

【００２９】すなわち、（２−２）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。

【００３０】次に、下記の数式３によって、１つ前の時
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）。

【００３１】

【数３】

【００３２】次に、下記の数式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３ステップＳ２１
５）。

【００３３】

【数４】

【００３４】そして、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。

【００３５】一方、処理回数が所定回数Ｋ３以上になっ
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。

【００３６】いずれの場合もバイアス値が制限値以下で
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。

【００３７】移動局側へ送信するデータは、下記の情報
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

【００３８】次に、図４を参照して、共通衛星数減少時
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。

【００３９】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。

【００４０】４．共通衛星数が減少したとき（図４ステ
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。

【００４１】５．すなわち、上記と同様に、（２−２）
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。

【００４２】一方、バイアス値Ｂ（ｍ，ｎ）が、閾値以
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。

【００４３】次に、図５，図６を参照して、本実施例に
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。

【００４４】また図６は、共通衛星減少時における、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。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。

【００４５】（３）移動局 次に、図１を参照して、移動局における処理を説明す
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。

【００４６】

【数５】

【００４７】以上、この発明の実施の形態を図面により
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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＤＧＰ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるＤＧＰＳの構成を示
すブロック図である。

【図２】本実施例における基準局の処理を示すフローチ
ャートである。

【図３】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
ャートである。

【図４】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である。

【図５】本実施例による、共通衛星増加時の精度劣化低
減の例を示す図である。

【図６】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。

【図７】ＧＰＳ基準局における精度劣化要因の例を示す
図である。

【符号の説明】

１，２，３，… ＧＰＳ衛星 １１ 移動局 １１２ データ受信機 １１４ ＧＰＳ受信機 １１５ 測位演算部 ２１，２２，２３，２４ 基準局 ２１２，２２２，２３２，２４２ ＧＰＳ受信機 ２１３，２２３，２３３，２４３ データ処理部 ３１ マスター局 ３１１ データ保持部 ３１２ データ処理部 ３１３ データ送信機

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。