JP2004150852A - 衛星信号受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】速度の誤差が累積されることなく最適な位置を算出することのできる衛星信号受信機を提供する。
【解決手段】信号解析部１２が信号の状態と信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する。測位部１３はそれらを用いて衛星信号受信機の位置と速度と速度方位とを算出し、測位結果記憶部１８に記憶する。推測位置算出部１４は、前回に補正位置算出部１７で算出した位置と測位結果記憶部１８に記憶した前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルとから推測位置を求める。算出位置信頼度算出部１５は測位部１３で算出した算出位置の信頼度を算出する。推測位置信頼度算出部１６は推測位置の信頼度を算出する。補正位置算出部１７は算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とから重みを求め補正位置を算出する。
【選択図】 図１
【解決手段】信号解析部１２が信号の状態と信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する。測位部１３はそれらを用いて衛星信号受信機の位置と速度と速度方位とを算出し、測位結果記憶部１８に記憶する。推測位置算出部１４は、前回に補正位置算出部１７で算出した位置と測位結果記憶部１８に記憶した前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルとから推測位置を求める。算出位置信頼度算出部１５は測位部１３で算出した算出位置の信頼度を算出する。推測位置信頼度算出部１６は推測位置の信頼度を算出する。補正位置算出部１７は算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とから重みを求め補正位置を算出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球の上空を周回している複数個の航法衛星から地球上に放射される電波を受信することにより、利用者の現在位置を算出する衛星信号受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の衛星信号受信機としては、次に記載されているものが知られている。従来の衛星信号受信機の構成を示す図１１において、従来の衛星信号受信機は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信するアンテナ部９１と、アンテナ部９１で受信した信号によって測位演算を行い観測位置や移動速度、移動方向、位置誤差範囲（以下、ＵＥＲＥと記す）、時刻等を算出する測位演算部９２と、測位演算部９２で演算した位置データを記憶する測位結果記憶部９３と、測位結果記憶部９３に記憶された位置データを観測者に知らせる表示通知部９４と、測位補正部９５とを備えている。
【０００３】
測位補正部９５は、測位演算部９２で算出された速度と方位を参照して自位置を相対的に推測する推測位置算出部９６と、推測位置算出部９６によって求められた推測位置が自位置として適切かどうか判定する推測位置妥当性判定部９７と、推測位置妥当性判定部９７によって推測位置が自位置として適切でないと判断された場合、推測位置算出部９６で算出された推測位置と測位演算部９２で算出された位置との２点間を結ぶ直線上に自位置として最も適当な位置を決定する推測位置補正部９８とで構成されている。
【０００４】
次に図１１を用いて従来の衛星信号受信機の動作について説明する。一般的な衛星信号受信機であるＧＰＳ受信機の動作については多くの書籍や特許公報に記載されているので省略し、ここでは特に測位補正部９５の動作について詳細に説明する。
【０００５】
まず推測位置算出部９６にて、測位結果記憶部９３で記憶していた前回の位置に測位演算部９２が算出する速度と方位をベクトル加算し相対的な位置（以下推測位置と言う）を求める。次に推測位置妥当性判定部９７にて測位演算部９２で算出した位置（以下算出位置と言う）と推測位置との距離差を求める。
【０００６】
この距離差とＵＥＲＥとを比較して、距離差がＵＥＲＥよりも大きい場合は、推測位置補正部９８にて算出位置と推測位置とを結んだ直線とＵＥＲＥの限界線の交点を求め補正位置とし、測位結果記憶部９３に補正位置として記憶する。逆に距離差がＵＥＲＥよりも小さい場合は、算出位置の信頼度に応じて算出位置と推測位置を結んだ直線上に補正位置を決定する。
【０００７】
その際の算出位置の信頼度は、算出位置の軌跡が連なっている時は信頼度が上がり、受信可能衛星の切り替わり等で算出位置が急に不連続に変化した時は信頼度が下がるように設定される。求められた補正位置を表示通知部９４により、利用者に通知する（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２７５９号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の衛星信号受信機では、推測位置が適当であると判断されると、推測位置をそのまま出力位置としているが、推測位置が適当であると判断されつづけると、推測位置はあくまでも相対的な位置であるため、速度の誤差が累積誤差として蓄積されてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、速度の誤差が累積されることなく最適な位置を算出することができる衛星信号受信機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するためにアンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、推測位置算出手段は、測位手段で算出した速度と速度方位とを記憶する測位結果記憶手段を備え、測位結果記憶手段で記憶した前回の速度と速度方位、並びに、自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と、補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する構成を有するものである。
【００１２】
この構成により、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するためにアンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、推測位置算出手段は、自律センサによって速度と速度方位とを算出する自律速度算出手段を備え、自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と、補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する構成を有するものである。
【００１４】
この構成により、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、航法メッセージと信号解析手段に入力された航法衛星からの信号の状態とにより算出位置の誤差半径を算出する算出位置誤差半径算出手段を備え、算出位置誤差半径算出手段が算出した誤差半径に基づいて算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００１６】
この構成により、算出位置誤差半径算出手段で算出した算出位置の誤差半径によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、信号解析手段で取得した航法メッセージから算出した航法衛星の位置と算出位置との幾何学的な距離を算出する幾何学的距離算出手段と、信号解析手段で取得した各航法衛星の信号の伝搬距離と幾何学的距離算出手段で算出した幾何学的な距離との距離差を算出する距離差算出手段と、距離差算出手段で算出した距離差の標準偏差を計算する標準偏差算出手段とを備え、標準偏差算出手段で算出した標準偏差により算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００１８】
この構成により、標準偏差算出手段で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、測位手段で使用した航法衛星の数を記憶しておく衛星数記憶手段を備え、衛星数記憶手段で記憶した航法衛星数により算出位置の信頼度を変更する構成を有するものである。
【００２０】
この構成により、衛星数記憶手段で記憶している航法衛星の数によって標準偏差算出手段で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更することによって算出位置の信頼度をより正確に算出することができる。
【００２１】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、緯度と経度で示される位置に対応する高度を保持する高度保持手段と、算出位置の緯度と経度に対応する高度を高度保持手段から取得する高度取得手段と、測位手段で算出した算出位置の高度と高度取得手段で取得した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する高度誤差算出手段とを備え、高度誤差算出手段が算出した算出位置の高度誤差により算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２２】
この構成により、高度誤差算出手段で算出した算出位置の高度誤差によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出手段が、前回の速度の誤差を推定する速度誤差推定手段を備え、速度誤差推定手段で推定した前回の速度誤差と補正位置算出手段で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２４】
この構成により、速度誤差推定手段で推定した前回の速度誤差と補正位置算出手段で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出手段が、測位手段で算出した今回の速度と前回の速度とから速度変化を算出する速度変化算出手段を備え、速度変化算出手段が算出した速度変化に基づいて推測位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２６】
この構成により、速度変化算出手段で算出した速度変化によって推測位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態における衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１で受信した信号を解析し伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する信号解析部１２と、信号解析部１２で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位部１３と、現在の推測位置を算出する推測位置算出部１４と、測位部１３で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出部１５と、推測位置算出部１４で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出部１６と、算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出部１７と、求められた補正位置を表示して利用者に通知する表示通知部１９とを備えている。
【００２９】
推測位置算出部１４は、測位部１３で算出した速度と速度方位とを記憶する測位結果記憶部１８を備えている。
【００３０】
次に、図１と図２を用いて、本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の動作について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と推測位置と補正位置との関係を示した図である。まず、アンテナ１１で所定の個数（例えば４個）の航法衛星からの送信信号を受信する。アンテナ１１で受信した信号は、信号解析部１２で解析を行い、信号の強度、Ｓ／Ｎ比、遮断時間や航法メッセージを取得する際の航法メッセージ信号の各ビットのエッジを安定して検出しているかを表す追尾安定度といった信号の状態と信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する。
【００３１】
測位部１３は信号解析部１２で取得した信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを用いて衛星信号受信機の位置と速度と速度方位とを算出する。測位部１３で算出した衛星信号受信機の速度と速度方位とを推測位置算出部１４にある測位結果記憶部１８に記憶する。
【００３２】
推測位置算出部１４は、前回に補正位置算出部１７で算出した位置Ｘｎ−１に測位結果記憶部１８に記憶した前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルＶｎ−１を加算して推測位置Ｙｎを求める。算出位置信頼度算出部１５は測位部１３で算出した位置（以下、算出位置と記す）Ｚｎの信頼度を算出する。
【００３３】
推測位置信頼度算出部１６は推測位置算出部１４で算出した推測位置Ｙｎの信頼度を算出する。補正位置算出部１７は算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置Ｚｎの信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置Ｙｎの信頼度とから推測位置Ｙｎへの重みＴｎを求め補正位置Ｘｎを算出する。重みＴｎは予測位置の信頼度が算出位置の信頼度に比べ高ければ小さく、逆に算出位置の信頼度が推測位置の信頼度より高ければ大きくなるように設定する。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、測位毎に算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置の信頼度とから最適な補正位置を算出することによって測位精度の向上を図ることができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で算出した算出位置の誤差半径を算出する算出位置誤差半径算出部２１を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に図３を用いて説明する。
【００３６】
算出位置誤差半径算出部２１は、算出位置の誤差半径を算出する。その際の誤差半径は、たとえばＧＤＯＰ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ。幾何学的精度劣化度：測位に使う衛星が被測位位置に対し、誤差の少ない配置にあるかどうかの偏差を目安に計算したもの。）と、信号解析部１２で取得した信号の状態と航法メッセージとから見積もった各衛星の伝搬距離の誤差とを利用することによって算出する。
【００３７】
算出位置信頼度算出部１５は、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径から算出位置の信頼度を算出する。例えば、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径が０ｍのとき、算出位置の信頼度を１として、誤差半径が大きくなるにつれて信頼度の値を減少させ、誤差半径が１００ｍ以上になったら信頼度を０となるようにする。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径によって算出位置の信頼度を算出することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。
【００４１】
この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で算出した算出位置と各衛星との幾何学的な距離を算出する幾何学的距離算出部３１と、信号解析部１２で取得した各衛星の信号の伝搬距離と幾何学的距離算出部３１で算出した距離との距離差を算出する距離差算出部３２と、距離差算出部３２で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差を計算する標準偏差算出部３３とを備えている。
【００４２】
その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に図４と図５を用いて説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態における算出位置と衛星との幾何学的距離と衛星信号の伝搬距離との関係を示した図である。幾何学的距離算出部３１は測位部１３で算出した算出位置と各衛星１、２との幾何学的距離Ａ１、Ａ２を算出する。
【００４３】
距離差算出部３２は信号解析部１２で取得した伝搬距離Ｂ１、Ｂ２とＡ１、Ａ２との差を算出する。算出位置の誤差が小さい場合はＡ１とＢ１との差、Ａ２とＢ２との差はそれぞれ小さい値になり、逆に算出位置の誤差が大きい場合はＡ１とＢ１との差、Ａ２とＢ２との差がそれぞれ大きな値になり、かつそれぞれの値は衛星配置によってばらつく。
【００４４】
そこで、標準偏差算出部３３で各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差を計算すると、算出位置の誤差が大きい場合は標準偏差が大きくなり、逆に誤差が小さい場合には標準偏差が小さくなるので、標準偏差算出部３３で算出した標準偏差を用いて算出位置の信頼度を算出することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、標準偏差算出部３３で算出した標準偏差を用いて算出位置の信頼度を算出することができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で使用した衛星数を記憶しておく衛星数記憶部３４を備えている。その他の点は、第３の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００４８】
図６において、衛星数記憶部３４は、測位部１３で使用した衛星数を記憶しておき、算出位置信頼度算出部１５で算出位置の信頼度を算出するとき、衛星数記憶部３４で記憶している衛星数により標準偏差算出部３３で算出した標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更する。
【００４９】
衛星数によって標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更する理由は、衛星数が増えるにしたがって標準偏差は大きくなる傾向があるため、衛星数を考慮に入れないと、衛星数の少ない場合は算出位置の精度が悪いのにも関わらず信頼度を高くしてしまい、逆に衛星数の大きい場合は算出位置の精度が良いのにも関わらず信頼度を低くしてしまう可能性が出るためである。
【００５０】
このように、本実施の形態によれば、衛星数記憶部３４で記憶した衛星数によって標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更することにより、算出位置の信頼度をより正確に算出することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００５２】
（第５の実施の形態）
図７は、本発明の第５の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。
【００５３】
この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、緯度および経度が示す位置における高度を保持する高度保持部４１と、測位部１３で算出した算出位置の緯度および経度における高度を高度情報保持部４１から取得する高度取得部４２と、測位部１３で算出した算出位置の高度と高度取得部４２で取得した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する高度誤差算出部４３とを備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図７において、高度取得部４２は、測位部１３で算出した算出位置の緯度および経度を読み込み、その緯度および経度に対応した位置の高度を高度保持部４１から取得する。高度誤差算出部４３は、高度取得部４２で取得した高度と測位部１３で算出した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する。測位部１３で算出した算出位置の高度誤差が大きい場合、算出位置の緯度および経度も誤差が大きい可能性が高いと考えられるため、高度誤差算出部４３で算出した高度誤差を用いて算出位置の信頼度を算出する。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、高度誤差算出部４３で算出した算出位置の高度誤差を用いて、算出位置の信頼度を算出することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００５７】
（第６の実施の形態）
図８は、本発明の第６の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出部１６が、測位結果記憶部１８で記憶している前回の速度の誤差を推定する速度誤差推定部５１を備え、速度誤差推定部５１で推定した前回の速度誤差と補正位置算出部１７で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００５８】
図８において、速度誤差推定部５１は、測位結果記憶部１８で記憶していた前回の速度の誤差を推定する。その際の速度誤差の推定値は、たとえば各衛星のドップラーシフト周波数の推定値を利用して算出しても、速度誤差の平均値を利用してもよい。推測位置信頼度算出部１６は、速度誤差算出部５１で算出した前回の速度誤差と補正位置算出部１７で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、前回の速度誤差と補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００６１】
（第７の実施の形態）
図９は、本発明の第７の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出部１６が、測位結果記憶部１８で記憶された前回の速度と測位部１３で算出した今回の速度との差を計算し速度変化を算出する速度変化算出部５２を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００６２】
図９において、速度変化算出部５２は、測位結果記憶部１８で記憶していた前回の速度と測位部１３で算出した今回の速度とから速度変化を算出する。速度変化が衛星信号受信機を搭載している移動体の運動性能以上であった場合、具体的には、移動体が自動車で、速度変化が時速２５０ｋｍと算出され、その自動車の運動性能である最高速度、例えば１８０ｋｍ以上であった場合、算出した速度の誤差が大きくその結果推測位置の誤差も大きくなっていると判断できることから、速度変化を用いて、推測位置の信頼度を算出する。
【００６３】
このように、本実施の形態によれば、速度変化算出部５２で算出した速度変化を用いて、推測位置の信頼度を算出することができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００６５】
（第８の実施の形態）
図１０は、本発明の第８の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置算出部１４が、測位結果記憶部１８に代って、自律センサによって速度と速度方位を算出する自律速度算出部６１を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００６６】
図１０において、推測位置算出部１４は、自律速度算出部６１がジャイロスコープや車速パルス等の自律センサを利用して速度と速度方位とを算出する。
このように、本実施の形態によれば、自律センサで算出された速度と速度方位は、衛星信号受信機で算出された速度と速度方位に比べ精度が良いため、自律速度算出部６１で算出した速度と速度方位を用いて推測位置を算出することにより、推測位置の精度ならびに補正位置の精度を向上させることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測位結果記憶手段で記憶した前回の速度と速度方向とあるいは自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備えたことことにより、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができるというすぐれた効果を有する衛星信号受信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と推測位置と補正位置との関係を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と衛星との幾何学的な距離と衛星信号の伝搬距離との関係を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図７】本発明の第５の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第６の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図９】本発明の第７の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図１０】本発明の第８の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図１１】従来の衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１ アンテナ
１２ 信号解析部
１３ 測位部
１４ 推測位置算出部
１５ 算出位置信頼度算出部
１６ 推測位置信頼度算出部
１７ 補正位置算出部
１８ 測位結果記憶部
１９ 表示通知部
２１ 算出位置誤差半径算出部
３１ 幾何学的距離算出部
３２ 距離差算出部
３３ 標準偏差算出部
３４ 衛星数記憶部
４１ 高度保持部
４２ 高度取得部
４３ 高度誤差算出部
５１ 速度誤差推定部
５２ 速度変化算出部
６１ 自律速度算出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球の上空を周回している複数個の航法衛星から地球上に放射される電波を受信することにより、利用者の現在位置を算出する衛星信号受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の衛星信号受信機としては、次に記載されているものが知られている。従来の衛星信号受信機の構成を示す図１１において、従来の衛星信号受信機は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信するアンテナ部９１と、アンテナ部９１で受信した信号によって測位演算を行い観測位置や移動速度、移動方向、位置誤差範囲（以下、ＵＥＲＥと記す）、時刻等を算出する測位演算部９２と、測位演算部９２で演算した位置データを記憶する測位結果記憶部９３と、測位結果記憶部９３に記憶された位置データを観測者に知らせる表示通知部９４と、測位補正部９５とを備えている。
【０００３】
測位補正部９５は、測位演算部９２で算出された速度と方位を参照して自位置を相対的に推測する推測位置算出部９６と、推測位置算出部９６によって求められた推測位置が自位置として適切かどうか判定する推測位置妥当性判定部９７と、推測位置妥当性判定部９７によって推測位置が自位置として適切でないと判断された場合、推測位置算出部９６で算出された推測位置と測位演算部９２で算出された位置との２点間を結ぶ直線上に自位置として最も適当な位置を決定する推測位置補正部９８とで構成されている。
【０００４】
次に図１１を用いて従来の衛星信号受信機の動作について説明する。一般的な衛星信号受信機であるＧＰＳ受信機の動作については多くの書籍や特許公報に記載されているので省略し、ここでは特に測位補正部９５の動作について詳細に説明する。
【０００５】
まず推測位置算出部９６にて、測位結果記憶部９３で記憶していた前回の位置に測位演算部９２が算出する速度と方位をベクトル加算し相対的な位置（以下推測位置と言う）を求める。次に推測位置妥当性判定部９７にて測位演算部９２で算出した位置（以下算出位置と言う）と推測位置との距離差を求める。
【０００６】
この距離差とＵＥＲＥとを比較して、距離差がＵＥＲＥよりも大きい場合は、推測位置補正部９８にて算出位置と推測位置とを結んだ直線とＵＥＲＥの限界線の交点を求め補正位置とし、測位結果記憶部９３に補正位置として記憶する。逆に距離差がＵＥＲＥよりも小さい場合は、算出位置の信頼度に応じて算出位置と推測位置を結んだ直線上に補正位置を決定する。
【０００７】
その際の算出位置の信頼度は、算出位置の軌跡が連なっている時は信頼度が上がり、受信可能衛星の切り替わり等で算出位置が急に不連続に変化した時は信頼度が下がるように設定される。求められた補正位置を表示通知部９４により、利用者に通知する（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２７５９号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の衛星信号受信機では、推測位置が適当であると判断されると、推測位置をそのまま出力位置としているが、推測位置が適当であると判断されつづけると、推測位置はあくまでも相対的な位置であるため、速度の誤差が累積誤差として蓄積されてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、速度の誤差が累積されることなく最適な位置を算出することができる衛星信号受信機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するためにアンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、推測位置算出手段は、測位手段で算出した速度と速度方位とを記憶する測位結果記憶手段を備え、測位結果記憶手段で記憶した前回の速度と速度方位、並びに、自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と、補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する構成を有するものである。
【００１２】
この構成により、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するためにアンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、推測位置算出手段は、自律センサによって速度と速度方位とを算出する自律速度算出手段を備え、自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と、補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する構成を有するものである。
【００１４】
この構成により、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、航法メッセージと信号解析手段に入力された航法衛星からの信号の状態とにより算出位置の誤差半径を算出する算出位置誤差半径算出手段を備え、算出位置誤差半径算出手段が算出した誤差半径に基づいて算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００１６】
この構成により、算出位置誤差半径算出手段で算出した算出位置の誤差半径によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、信号解析手段で取得した航法メッセージから算出した航法衛星の位置と算出位置との幾何学的な距離を算出する幾何学的距離算出手段と、信号解析手段で取得した各航法衛星の信号の伝搬距離と幾何学的距離算出手段で算出した幾何学的な距離との距離差を算出する距離差算出手段と、距離差算出手段で算出した距離差の標準偏差を計算する標準偏差算出手段とを備え、標準偏差算出手段で算出した標準偏差により算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００１８】
この構成により、標準偏差算出手段で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、測位手段で使用した航法衛星の数を記憶しておく衛星数記憶手段を備え、衛星数記憶手段で記憶した航法衛星数により算出位置の信頼度を変更する構成を有するものである。
【００２０】
この構成により、衛星数記憶手段で記憶している航法衛星の数によって標準偏差算出手段で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更することによって算出位置の信頼度をより正確に算出することができる。
【００２１】
また、本発明の衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出手段が、緯度と経度で示される位置に対応する高度を保持する高度保持手段と、算出位置の緯度と経度に対応する高度を高度保持手段から取得する高度取得手段と、測位手段で算出した算出位置の高度と高度取得手段で取得した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する高度誤差算出手段とを備え、高度誤差算出手段が算出した算出位置の高度誤差により算出位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２２】
この構成により、高度誤差算出手段で算出した算出位置の高度誤差によって算出位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出手段が、前回の速度の誤差を推定する速度誤差推定手段を備え、速度誤差推定手段で推定した前回の速度誤差と補正位置算出手段で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２４】
この構成により、速度誤差推定手段で推定した前回の速度誤差と補正位置算出手段で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出手段が、測位手段で算出した今回の速度と前回の速度とから速度変化を算出する速度変化算出手段を備え、速度変化算出手段が算出した速度変化に基づいて推測位置の信頼度を算出する構成を有するものである。
【００２６】
この構成により、速度変化算出手段で算出した速度変化によって推測位置の信頼度を算出することによって、速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく最適な位置を算出でき、測位精度の向上を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態における衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１で受信した信号を解析し伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する信号解析部１２と、信号解析部１２で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位部１３と、現在の推測位置を算出する推測位置算出部１４と、測位部１３で算出した位置を算出位置とし、算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出部１５と、推測位置算出部１４で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出部１６と、算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出部１７と、求められた補正位置を表示して利用者に通知する表示通知部１９とを備えている。
【００２９】
推測位置算出部１４は、測位部１３で算出した速度と速度方位とを記憶する測位結果記憶部１８を備えている。
【００３０】
次に、図１と図２を用いて、本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の動作について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と推測位置と補正位置との関係を示した図である。まず、アンテナ１１で所定の個数（例えば４個）の航法衛星からの送信信号を受信する。アンテナ１１で受信した信号は、信号解析部１２で解析を行い、信号の強度、Ｓ／Ｎ比、遮断時間や航法メッセージを取得する際の航法メッセージ信号の各ビットのエッジを安定して検出しているかを表す追尾安定度といった信号の状態と信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する。
【００３１】
測位部１３は信号解析部１２で取得した信号の伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを用いて衛星信号受信機の位置と速度と速度方位とを算出する。測位部１３で算出した衛星信号受信機の速度と速度方位とを推測位置算出部１４にある測位結果記憶部１８に記憶する。
【００３２】
推測位置算出部１４は、前回に補正位置算出部１７で算出した位置Ｘｎ−１に測位結果記憶部１８に記憶した前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルＶｎ−１を加算して推測位置Ｙｎを求める。算出位置信頼度算出部１５は測位部１３で算出した位置（以下、算出位置と記す）Ｚｎの信頼度を算出する。
【００３３】
推測位置信頼度算出部１６は推測位置算出部１４で算出した推測位置Ｙｎの信頼度を算出する。補正位置算出部１７は算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置Ｚｎの信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置Ｙｎの信頼度とから推測位置Ｙｎへの重みＴｎを求め補正位置Ｘｎを算出する。重みＴｎは予測位置の信頼度が算出位置の信頼度に比べ高ければ小さく、逆に算出位置の信頼度が推測位置の信頼度より高ければ大きくなるように設定する。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、測位毎に算出位置信頼度算出部１５で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出部１６で算出した推測位置の信頼度とから最適な補正位置を算出することによって測位精度の向上を図ることができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で算出した算出位置の誤差半径を算出する算出位置誤差半径算出部２１を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に図３を用いて説明する。
【００３６】
算出位置誤差半径算出部２１は、算出位置の誤差半径を算出する。その際の誤差半径は、たとえばＧＤＯＰ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ。幾何学的精度劣化度：測位に使う衛星が被測位位置に対し、誤差の少ない配置にあるかどうかの偏差を目安に計算したもの。）と、信号解析部１２で取得した信号の状態と航法メッセージとから見積もった各衛星の伝搬距離の誤差とを利用することによって算出する。
【００３７】
算出位置信頼度算出部１５は、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径から算出位置の信頼度を算出する。例えば、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径が０ｍのとき、算出位置の信頼度を１として、誤差半径が大きくなるにつれて信頼度の値を減少させ、誤差半径が１００ｍ以上になったら信頼度を０となるようにする。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、算出位置誤差半径算出部２１で算出した算出位置の誤差半径によって算出位置の信頼度を算出することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。
【００４１】
この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で算出した算出位置と各衛星との幾何学的な距離を算出する幾何学的距離算出部３１と、信号解析部１２で取得した各衛星の信号の伝搬距離と幾何学的距離算出部３１で算出した距離との距離差を算出する距離差算出部３２と、距離差算出部３２で算出した各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差を計算する標準偏差算出部３３とを備えている。
【００４２】
その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に図４と図５を用いて説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態における算出位置と衛星との幾何学的距離と衛星信号の伝搬距離との関係を示した図である。幾何学的距離算出部３１は測位部１３で算出した算出位置と各衛星１、２との幾何学的距離Ａ１、Ａ２を算出する。
【００４３】
距離差算出部３２は信号解析部１２で取得した伝搬距離Ｂ１、Ｂ２とＡ１、Ａ２との差を算出する。算出位置の誤差が小さい場合はＡ１とＢ１との差、Ａ２とＢ２との差はそれぞれ小さい値になり、逆に算出位置の誤差が大きい場合はＡ１とＢ１との差、Ａ２とＢ２との差がそれぞれ大きな値になり、かつそれぞれの値は衛星配置によってばらつく。
【００４４】
そこで、標準偏差算出部３３で各衛星の幾何学的距離と伝搬距離との距離差の標準偏差を計算すると、算出位置の誤差が大きい場合は標準偏差が大きくなり、逆に誤差が小さい場合には標準偏差が小さくなるので、標準偏差算出部３３で算出した標準偏差を用いて算出位置の信頼度を算出することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、標準偏差算出部３３で算出した標準偏差を用いて算出位置の信頼度を算出することができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、測位部１３で使用した衛星数を記憶しておく衛星数記憶部３４を備えている。その他の点は、第３の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００４８】
図６において、衛星数記憶部３４は、測位部１３で使用した衛星数を記憶しておき、算出位置信頼度算出部１５で算出位置の信頼度を算出するとき、衛星数記憶部３４で記憶している衛星数により標準偏差算出部３３で算出した標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更する。
【００４９】
衛星数によって標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更する理由は、衛星数が増えるにしたがって標準偏差は大きくなる傾向があるため、衛星数を考慮に入れないと、衛星数の少ない場合は算出位置の精度が悪いのにも関わらず信頼度を高くしてしまい、逆に衛星数の大きい場合は算出位置の精度が良いのにも関わらず信頼度を低くしてしまう可能性が出るためである。
【００５０】
このように、本実施の形態によれば、衛星数記憶部３４で記憶した衛星数によって標準偏差と算出位置の信頼度との関係を変更することにより、算出位置の信頼度をより正確に算出することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００５２】
（第５の実施の形態）
図７は、本発明の第５の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。
【００５３】
この衛星信号受信機は、算出位置信頼度算出部１５が、緯度および経度が示す位置における高度を保持する高度保持部４１と、測位部１３で算出した算出位置の緯度および経度における高度を高度情報保持部４１から取得する高度取得部４２と、測位部１３で算出した算出位置の高度と高度取得部４２で取得した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する高度誤差算出部４３とを備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図７において、高度取得部４２は、測位部１３で算出した算出位置の緯度および経度を読み込み、その緯度および経度に対応した位置の高度を高度保持部４１から取得する。高度誤差算出部４３は、高度取得部４２で取得した高度と測位部１３で算出した高度との差を計算し算出位置の高度誤差を算出する。測位部１３で算出した算出位置の高度誤差が大きい場合、算出位置の緯度および経度も誤差が大きい可能性が高いと考えられるため、高度誤差算出部４３で算出した高度誤差を用いて算出位置の信頼度を算出する。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、高度誤差算出部４３で算出した算出位置の高度誤差を用いて、算出位置の信頼度を算出することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００５７】
（第６の実施の形態）
図８は、本発明の第６の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出部１６が、測位結果記憶部１８で記憶している前回の速度の誤差を推定する速度誤差推定部５１を備え、速度誤差推定部５１で推定した前回の速度誤差と補正位置算出部１７で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００５８】
図８において、速度誤差推定部５１は、測位結果記憶部１８で記憶していた前回の速度の誤差を推定する。その際の速度誤差の推定値は、たとえば各衛星のドップラーシフト周波数の推定値を利用して算出しても、速度誤差の平均値を利用してもよい。推測位置信頼度算出部１６は、速度誤差算出部５１で算出した前回の速度誤差と補正位置算出部１７で算出した補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出する。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、前回の速度誤差と補正位置の信頼度とから推測位置の信頼度を算出することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００６１】
（第７の実施の形態）
図９は、本発明の第７の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置信頼度算出部１６が、測位結果記憶部１８で記憶された前回の速度と測位部１３で算出した今回の速度との差を計算し速度変化を算出する速度変化算出部５２を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００６２】
図９において、速度変化算出部５２は、測位結果記憶部１８で記憶していた前回の速度と測位部１３で算出した今回の速度とから速度変化を算出する。速度変化が衛星信号受信機を搭載している移動体の運動性能以上であった場合、具体的には、移動体が自動車で、速度変化が時速２５０ｋｍと算出され、その自動車の運動性能である最高速度、例えば１８０ｋｍ以上であった場合、算出した速度の誤差が大きくその結果推測位置の誤差も大きくなっていると判断できることから、速度変化を用いて、推測位置の信頼度を算出する。
【００６３】
このように、本実施の形態によれば、速度変化算出部５２で算出した速度変化を用いて、推測位置の信頼度を算出することができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態では推測位置算出部が測位結果記憶部を有する場合で説明したが、本発明はこの測位結果記憶部を有する場合に限定されることなく、自立速度算出部を有する場合でも同様の効果が得られる。
【００６５】
（第８の実施の形態）
図１０は、本発明の第８の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図である。この衛星信号受信機は、推測位置算出部１４が、測位結果記憶部１８に代って、自律センサによって速度と速度方位を算出する自律速度算出部６１を備えている。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので、その処理・動作に関して異なる点を中心に説明する。
【００６６】
図１０において、推測位置算出部１４は、自律速度算出部６１がジャイロスコープや車速パルス等の自律センサを利用して速度と速度方位とを算出する。
このように、本実施の形態によれば、自律センサで算出された速度と速度方位は、衛星信号受信機で算出された速度と速度方位に比べ精度が良いため、自律速度算出部６１で算出した速度と速度方位を用いて推測位置を算出することにより、推測位置の精度ならびに補正位置の精度を向上させることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測位結果記憶手段で記憶した前回の速度と速度方向とあるいは自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、測位手段で算出した算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とによって算出位置と推測位置とから補正位置と補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備えたことことにより、測位毎に算出位置信頼度算出手段で算出した算出位置の信頼度と推測位置信頼度算出手段で算出した推測位置の信頼度とから最適な位置を算出することによって速度の誤差が累積誤差として蓄積されることなく測位精度の向上を図ることができるというすぐれた効果を有する衛星信号受信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と推測位置と補正位置との関係を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施の形態における衛星信号受信機の算出位置と衛星との幾何学的な距離と衛星信号の伝搬距離との関係を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図７】本発明の第５の実施の形態における衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第６の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図９】本発明の第７の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図１０】本発明の第８の実施の形態における衛星信号受信機の動作を示すブロック図
【図１１】従来の衛星信号受信機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１ アンテナ
１２ 信号解析部
１３ 測位部
１４ 推測位置算出部
１５ 算出位置信頼度算出部
１６ 推測位置信頼度算出部
１７ 補正位置算出部
１８ 測位結果記憶部
１９ 表示通知部
２１ 算出位置誤差半径算出部
３１ 幾何学的距離算出部
３２ 距離差算出部
３３ 標準偏差算出部
３４ 衛星数記憶部
４１ 高度保持部
４２ 高度取得部
４３ 高度誤差算出部
５１ 速度誤差推定部
５２ 速度変化算出部
６１ 自律速度算出部
Claims (8)
- 航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するために前記アンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、前記信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、前記測位手段で算出した位置を算出位置とし、前記算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、前記推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、前記算出位置の信頼度と前記推測位置の信頼度とによって前記算出位置と前記推測位置とから補正位置と前記補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、
前記推測位置算出手段は、前記測位手段で算出した速度と速度方位とを記憶する測位結果記憶手段を備え、
前記測位結果記憶手段で記憶した前回の速度と速度方位と、
前記補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから前記現在の推測位置を算出することを特徴とする衛星信号受信機。 - 航法衛星からの信号を受信するアンテナと、伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得するために前記アンテナで受信した信号を解析する信号解析手段と、前記信号解析手段で取得した伝搬距離とドップラーシフト周波数と航法メッセージとから位置と速度と速度方位とを算出する測位手段と、現在の推測位置を算出する推測位置算出手段と、前記測位手段で算出した位置を算出位置とし、前記算出位置の信頼度を算出する算出位置信頼度算出手段と、前記推測位置算出手段で算出した推測位置の信頼度を算出する推測位置信頼度算出手段と、前記算出位置の信頼度と前記推測位置の信頼度とによって前記算出位置と前記推測位置とから補正位置と前記補正位置の信頼度とを算出する補正位置算出手段とを備え、
前記推測位置算出手段は、自律センサによって速度と速度方位とを算出する自律速度算出手段を備え、
前記自律速度算出手段が算出した速度と速度方位と、
前記補正位置算出手段が算出した前回の補正位置とから前記現在の推測位置を算出することを特徴とする衛星信号受信機。 - 前記算出位置信頼度算出手段は、前記航法メッセージと前記信号解析手段に入力された前記航法衛星からの信号の状態とにより前記算出位置の誤差半径を算出する算出位置誤差半径算出手段を備え、前記算出位置誤差半径算出手段が算出した誤差半径に基づいて前記算出位置の信頼度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の衛星信号受信機。
- 前記算出位置信頼度算出手段は、前記信号解析手段で取得した航法メッセージから算出した航法衛星の位置と前記算出位置との幾何学的な距離を算出する幾何学的距離算出手段と、前記信号解析手段で取得した各航法衛星の信号の伝搬距離と前記幾何学的距離算出手段で算出した幾何学的な距離との距離差を算出する距離差算出手段と、前記距離差算出手段で算出した距離差の標準偏差を計算する標準偏差算出手段とを備え、前記標準偏差算出手段で算出した標準偏差により前記算出位置の信頼度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の衛星信号受信機。
- 前記算出位置信頼度算出手段は、前記測位手段で使用した航法衛星の数を記憶しておく衛星数記憶手段を備え、前記衛星数記憶手段で記憶した航法衛星の数により前記算出位置の信頼度を変更することを特徴とする請求項４記載の衛星信号受信機。
- 前記算出位置信頼度算出手段は、緯度と経度とで示される位置における高度を保持する高度保持手段と、前記算出位置の緯度と経度とに対応する高度を前記高度保持手段から取得する高度取得手段と、前記測位手段で算出した前記算出位置の高度と前記高度取得手段で取得した高度との差を計算し前記算出位置の高度誤差を算出する高度誤差算出手段とを備え、前記高度誤差算出手段が算出した前記算出位置の高度誤差により前記算出位置の信頼度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の衛星信号受信機。
- 前記推測位置信頼度算出手段は、前記前回の速度の誤差を推定する速度誤差推定手段を備え、前記速度誤差推定手段で推定した前回の速度誤差と前記補正位置算出手段で算出した補正位置の信頼度とから前記推測位置の信頼度を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の衛星信号受信機。
- 前記推測位置信頼度算出手段は、前記測位手段で算出した今回の速度と前記前回の速度とから速度変化を算出する速度変化算出手段を備え、前記速度変化算出手段が算出した速度変化に基づいて前記推測位置の信頼度を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の衛星信号受信機。
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