JP2006322846A - Gps receiver - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a GPS receiver with its positioning accuracy enhanced by reducing quasi-range error without causing a decline in availability. <P>SOLUTION: A weighting factor k is obtained from a quasi-range ρ<SB>Cτi</SB>measured by a signal processing part 2 and a quasi-range change rate Δρ<SB>ratei</SB>. Weight addition corresponding to the weighting factor k is executed on the quasi-range ρ<SB>Cτi</SB>and on the change rate Δρ<SB>ratei</SB>. A quasi-range smoothing part 5 is provided for smoothing the quasi-range ρ<SB>Cτi</SB>. A present position P<SB>C</SB>of an automobile is measured from a quasi-range ρ<SB>Si</SB>smoothed by the smoothing part 5 and from the position of a GPS satellite calculated by a satellite position calculation part 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、ＧＰＳ衛星を利用して、自動車等の位置を測位するＧＰＳ受信機に関するものであり、特にＧＰＳ衛星と自動車等間の距離（擬似距離）を補正して、自動車等の位置を測位するＧＰＳ受信機に関するものである。   The present invention relates to a GPS receiver that uses a GPS satellite to measure the position of an automobile or the like, and in particular, corrects the distance (pseudo distance) between the GPS satellite and the automobile to determine the position of the automobile or the like. It relates to a GPS receiver.

ＧＰＳは、ＧＰＳ衛星の位置を三角測量して、地上のＧＰＳ受信機の位置を計測する米国の測位システムである。
三角測量を行うには、３つ以上のＧＰＳ衛星の位置と、個々のＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機間の距離（以下、擬似距離と呼ぶ）とが必要になる。
ＧＰＳ衛星の位置については、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から放送される航法メッセージを受信すれば、その航法メッセージに含まれている軌道情報から時々刻々の位置を把握することができる。
一方、擬似距離については、ＧＰＳ衛星から放射された電波が地上に届く伝播時間τから算出することができる。
ただし、ＧＰＳ受信機が伝播時間τを算出するには、ＧＰＳ受信機の内蔵時計をＧＰＳの時系である“ＧＰＳ Ｔｉｍｅ”に同期させる必要がある。
なお、測位計算に使用するＧＰＳ衛星の数が３つであれば、ＧＰＳ受信機の３次元位置を計測することができる。また、ＧＰＳ衛星の数が４つ以上になれば、さらにＧＰＳ受信機の内蔵時計を“ＧＰＳ Ｔｉｍｅ”に同期させることができる。 GPS is a US positioning system that measures the position of a GPS receiver on the ground by triangulating the position of a GPS satellite.
In order to perform triangulation, positions of three or more GPS satellites and distances between individual GPS satellites and a GPS receiver (hereinafter referred to as pseudoranges) are required.
As for the position of the GPS satellite, if the GPS receiver receives a navigation message broadcast from the GPS satellite, the position of the GPS satellite can be grasped from time to time from the orbit information included in the navigation message.
On the other hand, the pseudo distance can be calculated from the propagation time τ when the radio wave radiated from the GPS satellite reaches the ground.
However, in order for the GPS receiver to calculate the propagation time τ, it is necessary to synchronize the built-in clock of the GPS receiver with “GPS Time” which is the GPS time system.
If the number of GPS satellites used for positioning calculation is three, the three-dimensional position of the GPS receiver can be measured. If the number of GPS satellites is four or more, the GPS receiver built-in clock can be further synchronized with “GPS Time”.

擬似距離ρ_Cτには、ＧＰＳ衛星から放射された電波が電離層・対流圏を通過する際の生じる伝播遅延誤差δρ_ion，δρ_troと、地上のビル等に電波が反射することにより生じる誤差δρ_mp（以下、マルチパスと呼ぶ）と、ＧＰＳ衛星が搭載している時計の誤差ｄＴ_SATＣとが含まれている。
これらの誤差が未補正な状態で擬似距離ρ_Cτを測位計算に使用すると、測位結果である位置に誤差を生じるほか、ＧＰＳ受信機の内蔵時計を“ＧＰＳ Ｔｉｍｅ”に上手く同期させることができなくなるので、電波伝搬遅延誤差とＧＰＳ衛星搭載時計誤差を除去する必要がある。
ρ＝ρ_Cτ＋ｄＴ_SATＣ−δρ_ion−δρ_tro−δρ_mp ［ｍ］ （１）
ただし、Ｃは光速である。 The pseudo-range ρ _Cτ includes propagation delay errors δρ _ion and δρ _tro generated when radio waves radiated from GPS satellites pass through the ionosphere and troposphere, and errors δρ _mp ( Hereinafter referred to as multipath) and an error dT _SAT C of a clock mounted on a GPS satellite.
If the pseudorange ρ _Cτ is used for positioning calculation in a state where these errors are uncorrected, an error occurs in the position as a positioning result, and the GPS receiver built-in clock cannot be well synchronized with “GPS Time”. Therefore, it is necessary to remove the radio wave propagation delay error and the GPS satellite clock error.
ρ = ρ _Cτ + dT _SAT C−δρ _ion −δρ _tro −δρ _mp [m] (1)
However, C is the speed of light.

ここで、ＧＰＳ衛星が搭載している時計の誤差ｄＴ_SATＣと、電離層・対流圏を通過する際の生じる伝播遅延誤差δρ_ion，δρ_troについては、ＧＰＳ衛星から放送される航法メッセージの中に補正モデルのパラメータが含まれており、また、地上のＤＧＰＳ基準局が電離層・対流圏の通過時の伝搬遅延誤差補正データを観測し、ＤＧＰＳ基準局が伝搬遅延誤差補正データを放送するので、ＧＰＳ受信機が補正モデルのパラメータや伝搬遅延誤差補正データを受信すれば、時計の誤差ｄＴ_SATＣや、電離層・対流圏を通過する際に生じる伝播遅延誤差δρ_ion，δρ_troを除去することができる。 Here, the error dT _SAT C of the clock mounted on the GPS satellite and the propagation delay errors δρ _ion and δρ _tro generated when passing through the ionosphere / troposphere are corrected in the navigation message broadcast from the GPS satellite. The model parameters are included, and the DGPS reference station on the ground observes the propagation delay error correction data when passing through the ionosphere / troposphere, and the DGPS reference station broadcasts the propagation delay error correction data. If the model parameters and propagation delay error correction data are received, the clock error dT _SAT C and propagation delay errors δρ _ion and δρ _tro generated when passing through the ionosphere / troposphere can be removed.

しかし、マルチパス誤差δρ_mpについては、ＧＰＳ基準局において検出することが不可能であり、ＧＰＳ受信機でも検出が困難である。このため、マルチパス誤差δρ_mpが位置精度を劣化させる最大の要因になる。
マルチパスなどの擬似距離誤差を低減して、測位精度を高めているＧＰＳ受信機が以下の特許文献１〜３に開示されている。 However, the multipath error [Delta] [rho] _mp, is impossible to detect in the GPS reference station, it is difficult to detect in the GPS receiver. For this reason, the multipath error δρ _mp is the biggest factor that degrades the position accuracy.
The following Patent Documents 1 to 3 disclose GPS receivers that improve the positioning accuracy by reducing pseudorange errors such as multipath.

以下の特許文献１では、ＧＰＳ衛星と自動車の相対運動によるドップラー効果で搬送波周波数ｆ_L1［Ｈｚ］が偏位した周波数（以下、ドップラー偏位周波数ｆ_dopと呼ぶ）は、電波伝搬時間から求めていないために、擬似距離と比べて、マルチパスの影響（誤差）が少ないことを利用している。
即ち、特許文献１では、ＧＰＳ衛星と自動車の相対運動によるドップラー偏位周波数ｆ_dop-estを算出する。式（２）において、Ｖ₀はＧＰＳ衛星の進行方向に対する速度［ｍ／ｓ］、θ₁はＧＰＳ衛星と自動車とを結ぶ線と、ＧＰＳ衛星の進行方向とがなす角度［ｒａｄ］である。
ｆ_dop-est＝ｆ_L1Ｖ₀ｃｏｓθ₁／（Ｃ−Ｖ₀ｃｏｓθ₁） （２）
そして、ＧＰＳ受信機により計測されたドップラー偏位周波数ｆ_dopと、ＧＰＳ衛星と自動車の相対運動によるドップラー偏位周波数ｆ_dop-estとの差異が所定値以上になると、そのＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Cτに大きなマルチパス誤差が含まれていると判断し、この擬似距離ρ_Cτを測位計算に使用しないようにしている。 In Patent Document 1 below, the frequency at which the carrier frequency f _L1 [Hz] is deviated due to the Doppler effect due to the relative motion of the GPS satellite and the vehicle (hereinafter referred to as Doppler deviated frequency f _dop ) is obtained from the radio wave propagation time. Therefore, the fact that the influence (error) of the multipath is smaller than that of the pseudo distance is utilized.
That is, in Patent Document 1, the Doppler excursion frequency f _dop-est due to the relative motion between the GPS satellite and the automobile is calculated. In Equation (2), V ₀ is a velocity [m / s] with respect to the traveling direction of the GPS satellite, and θ ₁ is an angle [rad] formed by a line connecting the GPS satellite and the automobile and the traveling direction of the GPS satellite.
f _dop-est = f _L1 V ₀ cos θ ₁ / (C−V ₀ cos θ ₁ ) (2)
When the difference between the Doppler excursion frequency f _dop measured by the GPS receiver and the Doppler excursion frequency f _dop-est due to the relative motion of the GPS satellite and the automobile becomes a predetermined value or more, the pseudorange ρ of the GPS satellite It is determined that _Cτ includes a large multipath error, and the pseudorange ρ _Cτ is not used for the positioning calculation.

以下の特許文献２では、ＤＧＰＳ基準局により観測された電離層・対流圏通過時の伝搬遅延誤差補正データがなくても、擬似距離の誤差を推定して、測位精度を高めるようにしている。
即ち、特許文献２では、下記の式（３）を用いて、ＧＰＳ衛星と自動車の相対運動によるドップラー偏位周波数ｆ_dop-estを算出する。
ｆ_dop-est＝｛ＬＯＳ_x（Ｖ_Sxi−Ｖ_Cxi）＋ＬＯＳ_y（Ｖ_Syi−Ｖ_Cyi）
＋ＬＯＳ_z（Ｖ_Szi−Ｖ_Czi）｝ｆ_L1／Ｃ ［Ｈｚ］ （３）
ＬＯＳ_x＝（Ｐ_Sxi−Ｐ_Cxi）／Ｒ
ＬＯＳ_y＝（Ｐ_Syi−Ｐ_Cyi）／Ｒ
ＬＯＳ_z＝（Ｐ_Szi−Ｐ_Czi）／Ｒ
Ｒ＝｛（Ｐ_Sxi−Ｐ_Cxi）²＋（Ｐ_Syi−Ｐ_Cyi）²＋（Ｐ_Szi−Ｐ_Czi）²｝^1/2
ただし、（Ｐ_Sxi，Ｐ_Syi，Ｐ_Szi）はＧＰＳ衛星の位置のｘｙｚ成分、（Ｖ_Sxi，Ｖ_Syi，Ｖ_Szi）はＧＰＳ衛星の速度のｘｙｚ成分、（Ｐ_Cxi，Ｐ_Cyi，Ｐ_Czi）は自動車の位置のｘｙｚ成分、（Ｖ_Cxi，Ｖ_Cyi，Ｖ_Czi）は自動車の速度のｘｙｚ成分である。
ＬＯＳは地上の自動車から上空のＧＰＳ衛星を見る視線方向ベクトル（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｔｅ ｖｅｃｔｏｒ；ＬＯＳ）である。 In Patent Document 2 below, even if there is no propagation delay error correction data at the time of passing through the ionosphere / troposphere observed by the DGPS reference station, the error of the pseudorange is estimated to improve the positioning accuracy.
That is, in Patent Document 2, the following formula (3) is used to calculate the Doppler deviation frequency f _dop-est due to the relative motion between the GPS satellite and the automobile.
f _dop-est = {LOS _x (V _Sxi −V _Cxi ) + LOS _y (V _Syi −V _Cyi )
+ LOS _z (V _Szi -V _Czi )} f _L1 / C [Hz] (3)
LOS _x = (P _Sxi −P _Cxi ) / R
LOS _y = (P _Syi -P _Cyi ) / R
LOS _z = (P _Szi -P _Czi ) / R
R = {(P _Sxi -P _Cxi ) ² + (P _Syi -P _Cyi ) ² + (P _Szi -P _Czi ) ² } ^1/2
However, (P _Sxi , P _Syi , P _Szi ) is the xyz component of the position of the GPS satellite, (V _Sxi , V _Syi , V _Szi ) is the xyz component of the speed of the GPS satellite, and (P _Cxi , P _Cyi , P _Czi ) Is the xyz component of the vehicle position, and (V _Cxi , V _Cyi , V _Czi ) is the xyz component of the vehicle speed.
LOS is a line-of-site vector (LOS) for viewing a GPS satellite in the sky from an automobile on the ground.

そして、下記の式（４）（５）を用いて、ＧＰＳ受信機により計測されたドップラー偏位周波数ｆ_dopと、ＧＰＳ衛星と自動車の相対運動によるドップラー偏位周波数ｆ_dop-estとの差異から擬似距離ρ_Cτiの誤差オフセット成分δρ_OFiと、擬似距離誤差δρ_iを算出する。

そして、下記の式（６）のように、擬似距離ρ_Cτiから擬似距離誤差δρ_iを除去し、擬似距離誤差除去後の擬似距離ρ_iを測位計算に使用するようにする。
ρ_i＝ρ_Cτi−δρ_i （６） Using the following equations (4) and (5), the difference between the Doppler excursion frequency f _dop measured by the GPS receiver and the Doppler excursion frequency f _dop-est due to the relative motion of the GPS satellite and the car is obtained. and an error offset component [Delta] [rho] _OFi pseudorange _ρ Cτi, calculates a pseudo-range error [Delta] [rho] _i.

Then, as in the following equation (6), a pseudo-range error [Delta] [rho] _i is removed from the pseudorange [rho _Shitauai, the pseudorange [rho _i after pseudo-range error removed for use in positioning.
ρ _i = ρ _Cτi −δρ _i (6)

以下の特許文献３では、電離層誤差による影響を考慮したキャリアスムージングを実施することにより、測位精度を高めるようにしている。
具体的には、下記の通りである。
まず、キャリアスムージングは、下記の式（７）に示すように、搬送波位相（ドップラー偏位周波数ｆ_dopi）の積算値φ_iの差分（φ_i−φ_i-1）を用いて、電波伝播時間から計測された擬似距離ρ_Cτiを平滑化（重み付け平均）する方法であり、このキャリアスムージングは、擬似距離の誤差が周期的に変動する場合に有効である。
ρ_Si＝ρ_Cτi／Ｎ＋（Ｎ−１）／Ｎ｛ρ_Si-1＋（φ_i−φ_i-1）λΔＴ｝ ［ｍ］
（７）
ただし、Ｎはスムージングのサンプル数であり、通常１００に設定される。λは搬送波の波長［ｍ］、ΔＴは測位インターバル時間［ｓ］である。 In Patent Document 3 below, positioning accuracy is improved by performing carrier smoothing in consideration of the influence of ionospheric errors.
Specifically, it is as follows.
First, as shown in the following equation (7), carrier smoothing uses the difference (φ _i −φ _i-1 ) of the integrated value φ _i of the carrier phase (Doppler deviation frequency f _dopi ) to determine the radio wave propagation time. _Is smoothed (weighted average), and this carrier smoothing is effective when the error of the pseudorange fluctuates periodically.
ρ _Si = ρ _Cτi / N + (N−1) / N {ρ _Si−1 + (φ _i −φ _i−1 ) λΔT} [m]
(7)
However, N is the number of samples for smoothing and is normally set to 100. λ is the wavelength [m] of the carrier wave, and ΔT is the positioning interval time [s].

これに対して、特許文献３では、電離層誤差による影響を考慮したキャリアスムージングを実施することにより、測位精度を高めるようにしている。これは、電離層内では、搬送波が位相速度で伝搬し、真空中より位相が進む特性があることから、これを補正するために、ＤＧＰＳ補正データから電離層誤差による搬送波位相の変化量を求め、搬送波位相の積算値φ_iの差分を補正するようにしている。 On the other hand, in Patent Document 3, the positioning accuracy is improved by performing carrier smoothing in consideration of the influence of the ionospheric error. This is because the carrier wave propagates at the phase velocity in the ionosphere, and the phase advances from the vacuum. Therefore, in order to correct this, the amount of change in the carrier phase due to the ionospheric error is obtained from the DGPS correction data. The difference of the integrated value φ _i of the phase is corrected.

特開平１１−１１８９０３号公報（段落番号［００２２］から［００２７］、図１）JP-A-11-118903 (paragraph numbers [0022] to [0027], FIG. 1) 特開２０００−１８６９３６号公報（段落番号［００１８］から［００３５］、図１）JP 2000-186936 A (paragraph numbers [0018] to [0035], FIG. 1) 特開２００２−１９６０６０号公報（段落番号［００１２］から［００２１］、図１）JP 2002-196060 (paragraph numbers [0012] to [0021], FIG. 1)

従来のＧＰＳ受信機は以上のように構成されているので、特許文献１では、マルチパス誤差を含んでいる擬似距離を測位計算に使用しないようにしている。そのため、電波受信可能なＧＰＳ衛星数が不足して、アベイラビリティが下がる課題があった。即ち、マルチパスが発生し易い市街地では、多くのビルなどが建設されているため、自動車上空の視界が狭められ、電波受信可能なＧＰＳ衛星数がもともと少ない。そのため、マルチパス誤差を含んでいる擬似距離を測位計算から除外すれば、最悪の場合、ＧＰＳ衛星数が不足して位置を測位することができなくなることがある。   Since the conventional GPS receiver is configured as described above, in Patent Document 1, a pseudo-range including a multipath error is not used for positioning calculation. Therefore, the number of GPS satellites that can receive radio waves is insufficient, and there is a problem that availability decreases. That is, in an urban area where multipath is likely to occur, since many buildings are constructed, the field of view over the automobile is narrowed and the number of GPS satellites that can receive radio waves is originally small. Therefore, if a pseudo distance including a multipath error is excluded from the positioning calculation, in the worst case, the number of GPS satellites may be insufficient and the position may not be determined.

また、特許文献２では、ＤＧＰＳ基準局により観測された電離層・対流圏通過時の伝搬遅延誤差補正データがなくても、擬似距離の誤差を推定するようにしているが、ドップラー偏位周波数に関するＧＰＳ受信機の計測値と推定値の差異は、マルチパスのように周期や大きさが不規則な誤差を反映するものでないため、大きなマルチパス誤差が発生したときには、擬似距離の誤差を除去することができず、大きな測位誤差が発生する課題があった。   Further, in Patent Document 2, although there is no propagation delay error correction data at the time of passing through the ionosphere / troposphere observed by the DGPS reference station, the error of the pseudorange is estimated. The difference between the measured value and the estimated value does not reflect an error with an irregular period or size unlike a multipath, so if a large multipath error occurs, the pseudorange error can be removed. However, there was a problem that a large positioning error occurred.

さらに、特許文献３では、電離層誤差による影響を考慮したキャリアスムージングを実施するが、マルチパス誤差を含む擬似距離を固定係数（１／Ｎ）分だけ用いる重み付け平均をしたところで、マルチパス誤差の１／Ｎが大きくなると、このマルチパス誤差が平滑化された擬似距離に残留して、擬似距離誤差が有色化する課題があった。なお、擬似距離誤差が有色化すると、測位位置に偏った誤差を生じる（位置の平均を求めても、偏った誤差が残る）。また、搬送波位相を長時間積算すると、搬送波位相の誤差が累積して、擬似距離誤差が有色化する。なお、搬送波位相の累積誤差を小さくしようとすれば、搬送波位相を高精度に計測することが可能な高価な回路が必要となる（安価なＧＰＳ受信機は精度が悪い）。   Further, in Patent Document 3, carrier smoothing is performed in consideration of the effect of ionospheric errors. However, when weighted average using a pseudo distance including a multipath error by a fixed coefficient (1 / N) is performed, 1 of the multipath error is obtained. When / N becomes large, the multipath error remains in the smoothed pseudorange, and the pseudorange error becomes colored. When the pseudo-range error is colored, a biased error occurs in the positioning position (even if the average position is obtained, a biased error remains). If the carrier phase is accumulated for a long time, the carrier phase error accumulates and the pseudorange error becomes colored. In order to reduce the accumulated error of the carrier phase, an expensive circuit capable of measuring the carrier phase with high accuracy is required (an inexpensive GPS receiver has poor accuracy).

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アベイラビリティの低下を招くことなく、擬似距離誤差を低減して、測位精度を高めることができるＧＰＳ受信機を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a GPS receiver capable of reducing the pseudorange error and increasing the positioning accuracy without causing a decrease in availability. To do.

この発明に係るＧＰＳ受信機は、信号処理手段により計測された擬似距離と擬似距離変化率から重み係数を求め、その重み係数に応じた擬似距離と擬似距離変化率の重み加算を実施して、その擬似距離を平滑化する平滑化手段を設け、その平滑化手段により平滑化された擬似距離と衛星位置特定手段により特定されたＧＰＳ衛星の位置から現在位置を測位するようにしたものである。   The GPS receiver according to the present invention obtains a weighting coefficient from the pseudorange measured by the signal processing means and the pseudorange change rate, performs weight addition of the pseudorange and pseudorange change rate according to the weighting coefficient, Smoothing means for smoothing the pseudorange is provided, and the current position is determined from the pseudorange smoothed by the smoothing means and the position of the GPS satellite specified by the satellite position specifying means.

この発明によれば、信号処理手段により計測された擬似距離と擬似距離変化率から重み係数を求め、その重み係数に応じた擬似距離と擬似距離変化率の重み加算を実施して、その擬似距離を平滑化する平滑化手段を設け、その平滑化手段により平滑化された擬似距離と衛星位置特定手段により特定されたＧＰＳ衛星の位置から現在位置を測位するように構成したので、アベイラビリティの低下を招くことなく、擬似距離誤差を低減して、測位精度を高めることができる効果がある。   According to this invention, the weighting coefficient is obtained from the pseudo distance measured by the signal processing means and the pseudo distance change rate, and the pseudo distance and the pseudo distance change rate according to the weight coefficient are added, and the pseudo distance is obtained. Since the smoothing means for smoothing is provided and the current position is determined from the pseudo distance smoothed by the smoothing means and the position of the GPS satellite specified by the satellite position specifying means, the availability is reduced. There is an effect that the pseudorange error can be reduced and the positioning accuracy can be improved without incurring.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＧＰＳ受信機を示す構成図であり、図において、ＧＰＳアンテナ１は例えば自動車に取り付けられるＧＰＳ受信機のアンテナであり、例えば、自動車の上空に位置する複数個のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信する。なお、ＧＰＳアンテナ１は電波受信手段を構成している。
信号処理部２はＧＰＳアンテナ１により受信された電波に含まれているＧＰＳ衛星のコードを参照して電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別し、ＧＰＳ衛星毎にＧＰＳ衛星の擬似距離と擬似距離変化率を計測する処理を実施する。また、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波からＧＰＳ衛星の軌道情報などが記述されている航法メッセージを抽出し、その航法メッセージや電波の受信時刻を出力する処理を実施する。なお、信号処理部２は信号処理手段を構成している。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a GPS receiver according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a GPS antenna 1 is an antenna of a GPS receiver attached to, for example, an automobile. Receives radio waves emitted from individual GPS satellites. The GPS antenna 1 constitutes radio wave receiving means.
The signal processing unit 2 refers to the GPS satellite code included in the radio wave received by the GPS antenna 1 to identify the GPS satellite that is the source of the radio wave, and for each GPS satellite, the pseudo-range and pseudo-range of the GPS satellite Implement a process to measure the rate of change. Further, a navigation message in which GPS satellite orbit information is described from the radio wave received by the GPS antenna 1 is extracted, and processing for outputting the navigation message and the reception time of the radio wave is performed. The signal processing unit 2 constitutes signal processing means.

衛星位置算出部３は信号処理部２から出力された電波の受信時刻と航法メッセージ中の軌道情報（エフェメリスなど）を用いて、各ＧＰＳ衛星の時々刻々の位置を算出する処理を実施する。なお、衛星位置算出部３は衛星位置特定手段を構成している。
擬似距離誤差算出部４は信号処理部２から出力された電波の受信時刻と航法メッセージ中の補正パラメータ（電離層通過時の擬似距離誤差の補正パラメータと、ＧＰＳ衛星に搭載されている時計の誤差の補正パラメータ）などを用いて、各ＧＰＳ衛星から放射された電波が大気中（電離層、対流圏）を通過する際に生じる擬似距離誤差と衛星搭載時計誤差を算出する処理を実施する。なお、擬似距離誤差算出部４は擬似距離誤差算出手段を構成している。 The satellite position calculation unit 3 performs processing for calculating the position of each GPS satellite every moment using the reception time of the radio wave output from the signal processing unit 2 and the orbit information (ephemeris etc.) in the navigation message. The satellite position calculation unit 3 constitutes satellite position specifying means.
The pseudorange error calculation unit 4 receives the reception time of the radio wave output from the signal processing unit 2 and the correction parameter in the navigation message (the correction parameter of the pseudorange error when passing through the ionosphere and the error of the clock mounted on the GPS satellite). Correction parameters) are used to calculate a pseudorange error and a satellite mounted clock error that are generated when radio waves radiated from each GPS satellite pass through the atmosphere (ionosphere, troposphere). The pseudo distance error calculation unit 4 constitutes pseudo distance error calculation means.

擬似距離平滑化部５は信号処理部２により計測された擬似距離と擬似距離変化率から重み係数を求め、その重み係数に応じた擬似距離と擬似距離変化率の重み加算を実施して、各ＧＰＳ衛星の擬似距離を平滑化する処理を実施する。なお、擬似距離平滑化部５は平滑化手段を構成している。
擬似距離誤差評価部６は信号処理部２により計測された擬似距離と擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離の誤差分散を算出する処理を実施する。なお、擬似距離誤差評価部６は誤差分散算出手段を構成している。 The pseudo distance smoothing unit 5 obtains a weighting coefficient from the pseudo distance measured by the signal processing unit 2 and the pseudo distance change rate, performs weight addition of the pseudo distance and the pseudo distance change rate according to the weight coefficient, A process of smoothing the pseudorange of the GPS satellite is performed. The pseudo distance smoothing unit 5 constitutes a smoothing means.
The pseudorange error evaluation unit 6 performs a process of calculating an error variance between the pseudorange measured by the signal processing unit 2 and the pseudorange smoothed by the pseudorange smoothing unit 5. The pseudorange error evaluation unit 6 constitutes error variance calculation means.

位置算出部７は擬似距離誤差算出部４により算出された擬似距離誤差と擬似距離誤差評価部６により算出された擬似距離の誤差分散を用いて、擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離を補正し、補正後の擬似距離と衛星位置算出部３により算出されたＧＰＳ衛星の位置から自動車の現在位置を測位するとともに、擬似距離誤差算出部４により算出された衛星搭載時計誤差を用いて、ＧＰＳ受信機が内蔵している時計誤差を算出する処理を実施する。なお、位置算出部７は位置測位手段を構成している。
図２はこの発明の実施の形態１によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。 The position calculation unit 7 uses the pseudo-range error calculated by the pseudo-distance error calculation unit 4 and the pseudo-range error variance calculated by the pseudo-distance error evaluation unit 6, and the pseudo-smoothed by the pseudo-range smoothing unit 5. The distance is corrected, the current position of the vehicle is determined from the corrected pseudo distance and the position of the GPS satellite calculated by the satellite position calculation unit 3, and the satellite mounted clock error calculated by the pseudo distance error calculation unit 4 is used. Then, a process for calculating a clock error built in the GPS receiver is performed. The position calculating unit 7 constitutes a position measuring unit.
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the GPS receiver according to Embodiment 1 of the present invention.

次に動作について説明する。
信号処理部２は、ＧＰＳアンテナ１が自動車の上空に位置するＧＰＳ衛星から放射された電波を受信すると、例えば所定の測位周期（１Ｈｚ）毎に、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波に含まれているＧＰＳ衛星のコードを参照して電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別する（図３、図４を参照）。
信号処理部２は、電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別すると、そのＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiを計測し、その擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiを擬似距離平滑化部５及び擬似距離誤差評価部６に出力する。
また、信号処理部２は、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波からＧＰＳ衛星の軌道情報などが記述されている航法メッセージを抽出し、その航法メッセージや電波の受信時刻を衛星位置算出部３及び擬似距離誤差算出部４に出力する。 Next, the operation will be described.
When the GPS antenna 1 receives a radio wave radiated from a GPS satellite located above the automobile, the signal processing unit 2 is included in the radio wave received by the GPS antenna 1 for every predetermined positioning period (1 Hz), for example. The GPS satellite that is the source of the radio wave is identified by referring to the code of the GPS satellite that is present (see FIGS. 3 and 4).
The signal processing section 2 identifies the GPS satellites a radio wave radiation source, to measure the pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei of the GPS satellite, the pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei The result is output to the pseudorange smoothing unit 5 and the pseudorange error evaluation unit 6.
Further, the signal processing unit 2 extracts a navigation message in which orbit information of the GPS satellite is described from the radio wave received by the GPS antenna 1, and the reception time of the navigation message and the radio wave is obtained from the satellite position calculation unit 3 and the pseudo-signal. Output to the distance error calculator 4.

衛星位置算出部３は、信号処理部２から電波の受信時刻と航法メッセージを受けると、その電波の受信時刻と航法メッセージ中の軌道情報（エフェメリスなど）を用いて、各ＧＰＳ衛星の時々刻々の位置を算出する（ステップＳＴ１）。
擬似距離誤差算出部４は、信号処理部２から電波の受信時刻と航法メッセージを受けると、電波の受信時刻と航法メッセージ中の補正パラメータ（電離層通過時の擬似距離誤差の補正パラメータ）などを用いて、各ＧＰＳ衛星から放射された電波が大気中（電離層、対流圏）を通過する際に生じる擬似距離誤差を算出する（ステップＳＴ２）。
また、擬似距離誤差算出部４は、電波の受信時刻と航法メッセージ中の補正パラメータ（ＧＰＳ衛星に搭載されている時計誤差の補正パラメータ）などを用いて、衛星搭載時計誤差を算出する（ステップＳＴ２）。 Upon receiving the radio wave reception time and the navigation message from the signal processing unit 2, the satellite position calculation unit 3 uses the radio wave reception time and the orbit information (ephemeris, etc.) in the navigation message to monitor each GPS satellite from time to time. The position is calculated (step ST1).
When receiving the radio wave reception time and the navigation message from the signal processing unit 2, the pseudo distance error calculation unit 4 uses the radio wave reception time and a correction parameter in the navigation message (a correction parameter for the pseudo distance error when passing through the ionosphere). Thus, a pseudo-range error generated when radio waves radiated from each GPS satellite pass through the atmosphere (ionosphere, troposphere) is calculated (step ST2).
Further, the pseudorange error calculation unit 4 calculates the satellite mounted clock error using the reception time of the radio wave and the correction parameter (the correction parameter for the clock error mounted on the GPS satellite) in the navigation message (step ST2). ).

擬似距離平滑化部５は、信号処理部２から擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiを受けると、下記の式（８）〜（１０）を用いて、その擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み係数ｋを求める。
Δρ_ratei＝ｆ_dopiＣ／ｆ_L1 ［ｍ／ｓ］ （８）
Δρ_Cτi＝（ρ_Cτi−ρ_Cτi-1）／Δｔ （９）
ｋ＝１／｜Δρ_Cτi−Δρ_ratei｜ （１０）
ただし、ｆ_L1は搬送波周波数、ｆ_dopはドップラー偏位周波数、Ｃは光速、Δｔは測位インターバル時間（例えば、１秒）である。 When receiving the pseudo distance ρ _Cτi and the pseudo distance change rate Δρ _ratei from the signal processing unit 2, the pseudo distance smoothing unit 5 uses the following formulas (8) to (10), and uses the pseudo distance ρ _{Cτ i} and the pseudo distance. A weighting coefficient k of the change rate Δρ _ratei is obtained.
Δρ _ratei = f _dopi C / f _L1 [m / s] (8)
Δρ _Cτi = (ρ _{Cτi −ρ Cτi-1} ) / Δt (9)
k = 1 / | Δρ _Cτi −Δρ _ratei | (10)
Here, f _L1 is the carrier frequency, f _dop is the Doppler excursion frequency, C is the speed of light, and Δt is the positioning interval time (for example, 1 second).

擬似距離平滑化部５は、擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み係数ｋを求めると、下記の式（１１）に示すように、その重み係数ｋに応じた擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み加算を実施して、各ＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Siを平滑化する（ステップＳＴ３）。
ρ_Si＝ρ_Cτiｋ＋｛ρ_Si-1＋Δρ_rateiΔｔ｝（１−ｋ） （１１）
なお、擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの双方に誤差が含まれていない場合、擬似距離の差分Δρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiは同じ値になる。 Pseudorange smoothing unit 5, when determining the weighting coefficient k of the pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei, as shown in equation (11) below, the pseudorange [rho _Shitauai in accordance with the weighting coefficients k Weight addition of the pseudorange change rate Δρ _ratei is performed to smooth the pseudorange ρ _Si of each GPS satellite (step ST3).
ρ _Si = ρ _Cτi k + {ρ _Si-1 + Δρ _ratei Δt} (1−k) (11)
Note that if both the pseudorange ρ _Cτi and the pseudorange change rate _Δρratei do not include an error, the pseudorange difference _ΔρCτi and the pseudorange change rate _Δρratei have the same value.

擬似距離誤差評価部６は、擬似距離平滑化部５が各ＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Siを平滑化すると、下記の式（１２）に示すように、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiと、擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離ρ_Siの差分Δδρ_Cτiを求め、その差分Δδρ_Cτiの分散を擬似距離の誤差分散として計算する（ステップＳＴ４）。
Δδρ_Cτi＝｜ρ_Cτi−ρ_Si｜ （１２） When the pseudorange smoothing unit 5 smoothes the pseudorange ρ _Si of each GPS satellite, the pseudorange error evaluating unit 6 measures the pseudorange ρ measured by the signal processing unit 2 as shown in the following equation (12). and _Shitauai, obtains a difference _Δδρ Cτi pseudorange [rho _Si smoothed by the pseudorange smoothing unit 5, to calculate the variance of the difference _Δδρ Cτi as error variance of the pseudo distance (step ST4).
Δδρ _Cτi = | ρ _{Cτi −ρ Si} | (12)

位置算出部７は、自動車の位置を測位するのに必要なＧＰＳ衛星数だけ電波を受信できているか否かを確認（例えば、４衛星以上の電波を受信できているか否かを確認）するとともに、自動車の位置の収束計算の回数を確認する（ステップＳＴ５）。   The position calculation unit 7 confirms whether or not the number of GPS satellites necessary to determine the position of the vehicle can be received (for example, whether or not four or more satellites can be received). Then, the number of convergence calculations of the position of the car is confirmed (step ST5).

位置算出部７は、電波を受信できているＧＰＳ衛星の個数が４衛星以上であり、かつ、収束計算の回数が所定回数未満であれば、擬似距離誤差算出部４により算出された擬似距離誤差と擬似距離誤差評価部６により算出された擬似距離の誤差分散を用いて、擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離ρ_Siを補正し、補正後の擬似距離ρ_Siと衛星位置算出部３により算出されたＧＰＳ衛星の位置から自動車の現在位置Ｐ_Cを測位すると同時に、擬似距離誤差算出部４により算出された衛星搭載時計誤差を用いて、ＧＰＳ受信機が内蔵している時計誤差を算出し、その時計誤差を信号処理部２に出力する（ステップＳＴ６）。
補正後のρ_Si＝ρ_Si＋ｄＴ_SATＣ−δρ_ion−δρ_tro ［ｍ］ （１３） If the number of GPS satellites that can receive radio waves is four or more and the number of convergence calculations is less than a predetermined number, the position calculation unit 7 calculates the pseudo distance error calculated by the pseudo distance error calculation unit 4. The pseudorange ρ _Si smoothed by the pseudorange smoothing unit 5 is corrected using the pseudorange error variance calculated by the pseudorange error evaluation unit 6, and the corrected pseudorange ρ _Si and the satellite position are calculated. At the same time as determining the current position P _{C of the} vehicle from the GPS satellite position calculated by the unit 3, the clock error built in the GPS receiver is calculated using the satellite-mounted clock error calculated by the pseudorange error calculation unit 4. And the clock error is output to the signal processor 2 (step ST6).
Ρ _Si after correction = ρ _Si + dT _SAT C−δρ _ion −δρ _tro [m] (13)

即ち、位置算出部７は、下記の式（１４）を用いて、自動車の現在位置Ｐ_Cを計算する。

ただし、（Ｐ_Cxi，Ｐ_Cyi，Ｐ_Czi）は自動車の位置のｘｙｚ成分、（Ｐ_Sxi，Ｐ_Syi，Ｐ_Szi）はＧＰＳ衛星の位置のｘｙｚ成分、Ａは航法行列、Ｗは擬似距離誤差の重み付き行列である。 That is, the position calculation unit 7 calculates the current position P _{C of the} automobile using the following equation (14).

Where (P _Cxi , P _Cyi , P _Czi ) is the xyz component of the vehicle position, (P _Sxi , P _Syi , P _Szi ) is the xyz component of the GPS satellite position, A is the navigation matrix, and W is the pseudorange error. It is a weighted matrix.

なお、信号処理部２は、位置算出部７により算出された時計誤差を受けると、電波の受信時刻を衛星位置算出部３や擬似距離誤差算出部４に出力する際、その時計誤差を考慮して、電波の受信時刻を補正することになる。   When the signal processing unit 2 receives the clock error calculated by the position calculation unit 7, the signal processing unit 2 considers the clock error when outputting the reception time of the radio wave to the satellite position calculation unit 3 or the pseudorange error calculation unit 4. Therefore, the radio wave reception time is corrected.

位置算出部７は、上記のようにして、自動車の現在位置Ｐ_Cを測位すると、自動車の現在位置Ｐ_Cが収束しているか否かを判定し（ステップＳＴ７）、収束していれば、測位周期毎の動作を終了する。
一方、収束していなければ、ステップＳＴ１〜ＳＴ６の処理を繰り返し実施させる制御信号を衛星位置算出部３や擬似距離平滑化部５などに出力する。
なお、位置算出部７は、電波を受信できているＧＰＳ衛星の個数が４衛星未満、または、収束計算の回数が所定回数以上であれば、自動車の位置を測位することができないと判断して、測位周期毎の動作を終了する。 When the position calculation unit 7 measures the current position P _{C of the} car as described above, the position calculation unit 7 determines whether or not the current position P _{C of the} car has converged (step ST7). The operation for each cycle is finished.
On the other hand, if it has not converged, a control signal for repeatedly performing the processing of steps ST1 to ST6 is output to the satellite position calculation unit 3, the pseudorange smoothing unit 5, and the like.
The position calculation unit 7 determines that the position of the vehicle cannot be determined if the number of GPS satellites that can receive radio waves is less than 4 or the number of convergence calculations is equal to or greater than a predetermined number. The operation for each positioning cycle is terminated.

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiから重み係数ｋを求め、その重み係数ｋに応じた擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み加算を実施して、その擬似距離ρ_Cτiを平滑化する擬似距離平滑化部５を設け、その擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離ρ_Siと衛星位置算出部３により算出されたＧＰＳ衛星の位置から自動車の現在位置Ｐ_Cを測位するように構成したので、アベイラビリティの低下を招くことなく、擬似距離誤差を低減して、測位精度を高めることができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the first embodiment, the weighting coefficient k is obtained from the pseudo distance ρ _Cτi measured by the signal processing unit 2 and the pseudo distance change rate Δρ _ratei, and the pseudo coefficient _{corresponding} to the weighting coefficient k is obtained. distance to implement the weight addition of [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei, pseudorange its pseudorange smoothing unit 5 for smoothing the pseudorange [rho _Shitauai provided, smoothed by the pseudorange smoothing unit 5 Since the current position P _{C of the} vehicle is determined from the position of ρ _Si and the GPS satellite calculated by the satellite position calculation unit 3, the pseudorange error is reduced without degrading availability, and the positioning accuracy is improved. There is an effect that can be improved.

即ち、この実施の形態１によれば、誤差の小さい擬似距離変化率Δρ_rateiを基準にして、擬似距離の差分Δρ_Cτiとの差異から擬似距離の誤差を求め、擬似距離の誤差に応じた重み係数ｋにしたがって、擬似距離変化率Δρ_rateiを用いて擬似距離ρ_Cτiを平滑化するようにしたので、マルチパスが発生しても、平滑化した擬似距離ρ_Siにマルチパス誤差が残留することがなくなり（有色化しなくなる）、擬似距離誤差を低減することができる。このことは、測位誤差の低減につながる。
また、電波伝搬時間τから計測した擬似距離の誤差が小さい場合、この擬似距離を多く使うような重み係数ｋとなるため、擬似距離変化率Δρ_rateiを不必要に多用しなくなり、安価なＧＰＳ受信機を使用しても、精度の高い測位結果を得ることができる。 That is, according to the first embodiment, with reference to the small pseudo-range rate [Delta] [rho] _Ratei of error, determine the error in the pseudorange from the difference between the difference [Delta] [rho] _Shitauai pseudoranges weight corresponding to the error of the pseudorange Since the pseudorange ρ _Cτi is smoothed using the pseudorange change rate Δρ _ratei according to the coefficient k, even if multipath occurs, a multipath error remains in the smoothed pseudorange ρ _Si. (No coloration), and pseudorange error can be reduced. This leads to a reduction in positioning error.
In addition, when the error of the pseudo distance measured from the radio wave propagation time τ is small, the weight coefficient k that uses this pseudo distance is large, so the pseudo distance change rate Δρ _ratei is not unnecessarily used, and inexpensive GPS reception is possible. Even if a machine is used, highly accurate positioning results can be obtained.

また、この実施の形態１によれば、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波の受信時刻と信号処理部２により抽出された航法メッセージから当該電波が大気中を通過する際に生じる擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出部４を設け、位置算出部７が擬似距離誤差算出部４により算出された擬似距離誤差を用いて、擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離を補正し、補正後の擬似距離と衛星位置算出部３により算出されたＧＰＳ衛星の位置から自動車の現在位置Ｐ_Cを測位するように構成したので、電離層通過時の擬似距離誤差が大きくなっても、精度よく自動車の現在位置Ｐ_Cを測位することができる効果を奏する。 Further, according to the first embodiment, the pseudo-range error generated when the radio wave passes through the atmosphere is calculated from the reception time of the radio wave received by the GPS antenna 1 and the navigation message extracted by the signal processing unit 2. A pseudo distance error calculation unit 4 is provided, and the position calculation unit 7 corrects the pseudo distance smoothed by the pseudo distance smoothing unit 5 using the pseudo distance error calculated by the pseudo distance error calculation unit 4, and pseudorange and since it is configured to measure the current position P _C of the motor vehicle from the position of the GPS satellites calculated by the satellite position calculating section 3 after, even pseudo-range error when ionospheric passage increases, accurately automobiles an effect that can locate the present position P _C of.

また、この実施の形態１によれば、信号処理部２により計測された擬似距離と擬似距離平滑化部５により平滑化された擬似距離の誤差分散を算出する擬似距離誤差評価部６を設け、その擬似距離誤差評価部６により算出された擬似距離の誤差分散を用いて、自動車の現在位置Ｐ_Cを測位するように構成したので、マルチパスが大きくなっても、精度よく自動車の現在位置Ｐ_Cを測位することができる効果を奏する。 Further, according to the first embodiment, the pseudo distance error evaluation unit 6 that calculates the error variance of the pseudo distance measured by the signal processing unit 2 and the pseudo distance smoothed by the pseudo distance smoothing unit 5 is provided. Since the current position P _{C of the} vehicle is measured using the pseudo-range error variance calculated by the pseudo-range error evaluation unit 6, even if the multipath becomes large, the current position P of the vehicle is accurately detected. _The effect which can measure _C is produced.

実施の形態２．
上記実施の形態１では、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiから重み係数ｋを求め、その重み係数ｋに応じた擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み加算を実施して、その擬似距離ρ_Cτiを平滑化するものについて示したが、信号処理部２により前回計測された擬似距離ρ_Cτi-1と今回計測された擬似距離ρ_Cτiの差分と、信号処理部２により今回計測された擬似距離変化率Δρ_rateiとの差異が所定値より大きい場合、今回計測された擬似距離ρ_Cτiを使用しないで、擬似距離の平滑化を実施するようにしてもよい。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, obtains the weight coefficient k from the measured pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei by the signal processing section 2, the pseudo-range [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] in accordance with the weighting coefficients k _Although the weighted addition of _ratei is _performed to smooth the pseudo distance ρ _Cτi , the difference between the pseudo distance ρ _Cτi-1 measured last time by the signal processing unit 2 and the pseudo distance ρ _Cτi measured this time is _shown . When the difference from the pseudo distance change rate Δρ _ratei measured by the signal processing unit 2 is larger than a predetermined value, the pseudo distance is smoothed without using the pseudo distance ρ _Cτi measured this time. May be.

具体的には、以下の通りである。
図５はこの発明の実施の形態２によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。
なお、この実施の形態２では、擬似距離平滑化部５の処理内容のみが、上記実施の形態１と異なるので、擬似距離平滑化部５の処理内容のみを説明する。 Specifically, it is as follows.
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the GPS receiver according to Embodiment 2 of the present invention.
In the second embodiment, only the processing content of the pseudo distance smoothing unit 5 is different from that of the first embodiment, so only the processing content of the pseudo distance smoothing unit 5 will be described.

擬似距離平滑化部５は、ＧＰＳ衛星の電波受信状況に応じて、擬似距離の平滑化方法を切替えるものであり、すべてのＧＰＳ衛星について、ＧＰＳ衛星毎に行うものである。
即ち、擬似距離平滑化部５は、ＧＰＳアンテナ１が所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信しているか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。
擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信していれば、さらに、連続受信であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。即ち、電波を途切れ途切れに受信している状況であるか否かを判定する。 The pseudo distance smoothing unit 5 switches the pseudo distance smoothing method in accordance with the radio wave reception status of the GPS satellites, and is performed for each GPS satellite for all GPS satellites.
That is, the pseudo-range smoothing unit 5 determines whether or not the GPS antenna 1 receives a radio wave radiated from a predetermined GPS satellite (step ST11).
If the pseudo-range smoothing unit 5 receives radio waves radiated from a predetermined GPS satellite, the pseudo-range smoothing unit 5 further determines whether the reception is continuous (step ST12). That is, it is determined whether or not the radio wave is being received intermittently.

擬似距離平滑化部５は、途切れ途切れの受信ではなく、連続受信であれば、擬似距離誤差評価部６により計算された擬似距離の誤差分散が所定値以上であるか否かを判定し、その擬似距離の誤差分散が所定値以上であれば、擬似距離の誤差が過大であると判断する（ステップＳＴ１３）。
即ち、擬似距離平滑化部５は、信号処理部２により前回計測された擬似距離ρ_Cτi-1と今回計測された擬似距離ρ_Cτiの差分と、信号処理部２により今回計測された擬似距離変化率Δρ_rateiとの差異が所定値より大きい場合、擬似距離の誤差が過大であると判断する。
擬似距離平滑化部５は、擬似距離の誤差が過大であると判断すると、下記の式（１５）に示すように、信号処理部２により今回計測された擬似距離ρ_Cτiを使用しないで、擬似距離の平滑化を実施する（ステップＳＴ１４）。
ρ_Si＝ρ_Si-1＋Δρ_rateiΔｔ （１５）
擬似距離平滑化部５は、擬似距離の誤差が過大でないと判断すると、上記実施の形態１と同様に、式（１１）を用いて、擬似距離の平滑化を実施する（ステップＳＴ１５）。 The pseudo distance smoothing unit 5 determines whether or not the error variance of the pseudo distance calculated by the pseudo distance error evaluation unit 6 is equal to or greater than a predetermined value if the reception is not intermittent but continuous reception. If the error variance of the pseudo distance is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the error of the pseudo distance is excessive (step ST13).
That is, the pseudo distance smoothing unit 5 _determines the difference between the pseudo distance ρ _Cτi−1 measured last time by the signal processing unit 2 and the pseudo distance ρ _Cτi measured this time, and the pseudo distance change measured this time by the signal processing unit 2. If the difference from the rate Δρ _ratei is larger than a predetermined value, it is determined that the error of the pseudorange is excessive.
If the pseudo-range smoothing unit 5 determines that the pseudo-range error is excessive, the pseudo-range smoothing unit 5 does not use the pseudo-distance ρ _Cτi measured this time by the signal processing unit 2 as shown in the following equation (15). The distance is smoothed (step ST14).
ρ _Si = ρ _Si-1 + Δρ _ratei Δt (15)
If the pseudo distance smoothing unit 5 determines that the error of the pseudo distance is not excessive, the pseudo distance smoothing unit 5 performs the smoothing of the pseudo distance using the equation (11) as in the first embodiment (step ST15).

擬似距離平滑化部５は、途切れ途切れの受信である場合、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔを計測し、非受信時間ｔが所定時間を超えているか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。
擬似距離平滑化部５は、非受信時間ｔが所定時間に満たない場合、下記の式（１６）に示すように、電波が途絶える前の擬似距離変化率Δρ_ratei-tを用いて擬似距離の平滑化を再開する（ステップＳＴ１７）。
ρ_Si＝ρ_Si-t＋Δρ_ratei-tｔ （１６）
擬似距離平滑化部５は、非受信時間ｔが所定時間を超えた後、同じＧＰＳ衛星の電波を再受信した場合、下記の式（１７）に示すように、擬似距離の平滑値を初期化する（ステップＳＴ１８）。
ρ_Si＝ρ_Cτi （１７） When the reception is interrupted, the pseudo distance smoothing unit 5 measures the time t when the radio wave of a predetermined GPS satellite is continuously non-received, and whether or not the non-reception time t exceeds the predetermined time. Is determined (step ST16).
When the non-reception time t is less than the predetermined time, the pseudo-range smoothing unit 5 uses the pseudo-range change rate Δρ _ratei-t before the radio wave is interrupted as shown in the following equation (16). Smoothing is resumed (step ST17).
ρ _Si = ρ _Si-t + Δρ _ratei-t t (16)
When the non-reception time t exceeds a predetermined time and the radio wave of the same GPS satellite is re-received, the pseudo distance smoothing unit 5 initializes the smooth value of the pseudo distance as shown in the following equation (17). (Step ST18).
ρ _Si = ρ _Cτi (17)

擬似距離平滑化部５は、上記のようにして、擬似距離を平滑化すると、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔをゼロにして、測位周期毎の擬似距離の平滑化処理を終了する（ステップＳＴ１９）。
擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信していなければ、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔを計測し、測位周期毎の擬似距離の平滑化処理を終了する（ステップＳＴ２０）。 When the pseudo-range smoothing unit 5 smoothes the pseudo-range as described above, the pseudo-distance for each positioning cycle is set to zero by setting the time t during which radio waves of a predetermined GPS satellite are continuously not received to zero. This smoothing process is terminated (step ST19).
If the pseudo-range smoothing unit 5 has not received a radio wave radiated from a predetermined GPS satellite, the pseudo-range smoothing unit 5 measures a time t during which the radio wave of the predetermined GPS satellite is continuously not received, The pseudo distance smoothing process is terminated (step ST20).

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、擬似距離の誤差が過大であると判断すると、信号処理部２により今回計測された擬似距離ρ_Cτiを使用しないで、擬似距離の平滑化を実施するように構成したので、平滑化した擬似距離に大きな誤差が残留しなくなり、測位精度の劣化を防止することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the second embodiment, when it is determined that the error in the pseudo distance is excessive, the pseudo distance smoothing is performed without using the pseudo distance ρ _Cτi measured this time by the signal processing unit 2. Therefore, a large error does not remain in the smoothed pseudo distance, and an effect of preventing deterioration in positioning accuracy is obtained.

また、この実施の形態２によれば、ＧＰＳアンテナ１により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えたのち、同じＧＰＳ衛星から放射された電波が再受信された場合、その電波の遮断時間が所定時間より短ければ、電波が途絶える前の擬似距離変化率Δρ_ratei-tを用いて擬似距離の平滑化を再開するように構成したので、再受信時に擬似距離の誤差が大きくなっても、平滑化した擬似距離の誤差が大きくならず、測位精度の劣化を防止することができる効果を奏する。 Further, according to the second embodiment, when a radio wave emitted from the same GPS satellite is re-received after the radio wave of the GPS satellite received by the GPS antenna 1 is interrupted, the cutoff time of the radio wave is predetermined. If it is shorter than the time, it is configured to resume the smoothing of the pseudorange using the pseudorange change rate Δρ _ratei-t before the radio wave is interrupted. As a result, the error of the pseudo distance is not increased, and the degradation of positioning accuracy can be prevented.

また、この実施の形態２によれば、ＧＰＳアンテナ１により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えたのち、同じＧＰＳ衛星から放射された電波が再受信された場合、その電波の遮断時間が所定時間より長ければ、擬似距離の平滑値を初期化するように構成したので、擬似距離変化率を長時間積算することで、却って擬似距離誤差が大きくなることを未然に防止することができるようになり、その結果、電波受信が途切れがちとなり、従来のＧＰＳ受信機では、測位が間欠的又は測位精度が低下する場所でも、測位精度を高めることができる効果を奏する。   Further, according to the second embodiment, when a radio wave emitted from the same GPS satellite is re-received after the radio wave of the GPS satellite received by the GPS antenna 1 is interrupted, the cutoff time of the radio wave is predetermined. Since it is configured to initialize the smooth value of the pseudo distance if it is longer than the time, it is possible to prevent the pseudo distance error from increasing on the contrary by integrating the pseudo distance change rate for a long time. As a result, the radio wave reception tends to be interrupted, and the conventional GPS receiver has an effect of improving the positioning accuracy even in a location where the positioning is intermittent or the positioning accuracy is lowered.

実施の形態３．
上記実施の形態１では、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiから重み係数ｋを求め、その重み係数ｋに応じた擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiの重み加算を実施して、その擬似距離ρ_Cτiを平滑化するものについて示したが、ＧＰＳアンテナ１により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えても、その電波が途絶えてから所定時間を経過するまでは、電波が途絶える前の擬似距離変化率を用いて擬似距離の平滑化を継続するようにしてもよい。 Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, obtains the weight coefficient k from the measured pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei by the signal processing section 2, the pseudo-range [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] in accordance with the weighting coefficients k _Although the weighted addition of _ratei is performed and the pseudo distance ρ _Cτi is smoothed, even if the GPS satellite radio wave received by the GPS antenna 1 is interrupted, a predetermined time is required after the radio wave is interrupted. Until the time elapses, smoothing of the pseudo distance may be continued using the pseudo distance change rate before the radio wave is interrupted.

具体的には、以下の通りである。
図６はこの発明の実施の形態３によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。
なお、この実施の形態３では、擬似距離平滑化部５の処理内容のみが、上記実施の形態１と異なるので、擬似距離平滑化部５の処理内容のみを説明する。 Specifically, it is as follows.
FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the GPS receiver according to Embodiment 3 of the present invention.
In the third embodiment, only the processing content of the pseudo distance smoothing unit 5 is different from that of the first embodiment, so only the processing content of the pseudo distance smoothing unit 5 will be described.

擬似距離平滑化部５は、ＧＰＳ衛星の電波受信状況に応じて、擬似距離の平滑化方法を切替えるものであり、すべてのＧＰＳ衛星について、ＧＰＳ衛星毎に行うものである。
即ち、擬似距離平滑化部５は、ＧＰＳアンテナ１が所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信しているか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。
擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信していれば、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔが所定時間に到達しているか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。 The pseudo distance smoothing unit 5 switches the pseudo distance smoothing method in accordance with the radio wave reception status of the GPS satellites, and is performed for each GPS satellite for all GPS satellites.
That is, the pseudo-range smoothing unit 5 determines whether or not the GPS antenna 1 receives a radio wave radiated from a predetermined GPS satellite (step ST21).
If the pseudo-range smoothing unit 5 receives a radio wave radiated from a predetermined GPS satellite, the time t during which the radio wave of the predetermined GPS satellite is continuously not received has reached a predetermined time. It is determined whether or not (step ST22).

擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔが所定時間に到達していなければ、擬似距離誤差評価部６により計算された擬似距離の誤差分散が所定値以上であるか否かを判定し、その擬似距離の誤差分散が所定値以上であれば、擬似距離の誤差が過大であると判断する（ステップＳＴ２３）。
即ち、擬似距離平滑化部５は、信号処理部２により前回計測された擬似距離ρ_Cτi-1と今回計測された擬似距離ρ_Cτiの差分と、信号処理部２により今回計測された擬似距離変化率Δρ_rateiとの差異が所定値より大きい場合、擬似距離の誤差が過大であると判断する。
擬似距離平滑化部５は、擬似距離の誤差が過大であると判断すると、上記実施の形態２と同様に、式（１５）を用いて、信号処理部２により今回計測された擬似距離ρ_Cτiを使用しないで、擬似距離の平滑化を実施する（ステップＳＴ２４）。
擬似距離平滑化部５は、擬似距離の誤差が過大でないと判断すると、上記実施の形態１と同様に、式（１１）を用いて、擬似距離の平滑化を実施する（ステップＳＴ２５）。
擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔが所定時間を超えていれば、上記実施の形態２と同様に、式（１７）を用いて、擬似距離の平滑値を初期化する（ステップＳＴ２６）。
擬似距離平滑化部５は、上記のようにして、擬似距離を平滑化すると、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔをゼロにして、測位周期毎の擬似距離の平滑化処理を終了する（ステップＳＴ２７）。 The pseudo-range smoothing unit 5 calculates the error of the pseudo-range calculated by the pseudo-range error evaluation unit 6 if the time t during which the radio waves of the predetermined GPS satellites are continuously not received has not reached the predetermined time. It is determined whether or not the variance is greater than or equal to a predetermined value. If the error variance of the pseudo distance is greater than or equal to the predetermined value, it is determined that the pseudo distance error is excessive (step ST23).
That is, the pseudo distance smoothing unit 5 _determines the difference between the pseudo distance ρ _Cτi−1 measured last time by the signal processing unit 2 and the pseudo distance ρ _Cτi measured this time, and the pseudo distance change measured this time by the signal processing unit 2. If the difference from the rate Δρ _ratei is larger than a predetermined value, it is determined that the error of the pseudorange is excessive.
If the pseudo distance smoothing unit 5 determines that the error of the pseudo distance is excessive, the pseudo distance ρ _Cτi measured this time by the signal processing unit 2 using the equation (15) as in the second embodiment. The pseudorange is smoothed without using (step ST24).
If the pseudo distance smoothing unit 5 determines that the error of the pseudo distance is not excessive, the pseudo distance smoothing unit 5 performs the smoothing of the pseudo distance using the equation (11) as in the first embodiment (step ST25).
The pseudo-range smoothing unit 5 uses the equation (17) as in the second embodiment if the time t during which radio waves from a predetermined GPS satellite are continuously not received exceeds the predetermined time. Thus, the smoothing value of the pseudo distance is initialized (step ST26).
When the pseudo-range smoothing unit 5 smoothes the pseudo-range as described above, the pseudo-distance for each positioning cycle is set to zero by setting the time t during which radio waves of a predetermined GPS satellite are continuously not received to zero. This smoothing process ends (step ST27).

擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信していなければ、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔを計測する（ステップＳＴ２８）。
そして、擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔが所定時間に到達しているか否かを判定する（ステップＳＴ２９）。
擬似距離平滑化部５は、所定のＧＰＳ衛星の電波が連続して非受信となっている時間ｔが所定時間に到達していなければ、下記の式（１８）に示すように、電波が途絶える前の擬似距離変化率Δρ_ratei-tを用いて擬似距離の平滑化を継続する（ステップＳＴ３０）。
ρ_Si＝ρ_Si-1＋Δρ_ratei-tΔｔ （１８） If the pseudo-range smoothing unit 5 has not received a radio wave radiated from a predetermined GPS satellite, the pseudo-range smoothing unit 5 measures a time t during which the radio wave of the predetermined GPS satellite is continuously not received (step ST28).
Then, the pseudo-range smoothing unit 5 determines whether or not the time t during which radio waves from a predetermined GPS satellite are continuously not received has reached a predetermined time (step ST29).
The pseudo-range smoothing unit 5 stops the radio wave as shown in the following formula (18) unless the time t during which the radio wave of the predetermined GPS satellite is continuously not received reaches the predetermined time. The smoothing of the pseudorange is continued using the previous pseudorange change rate Δρ _ratei-t (step ST30).
ρ _Si = ρ _Si-1 + Δρ _ratei-t Δt (18)

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、擬似距離の誤差が過大であると判断すると、信号処理部２により今回計測された擬似距離ρ_Cτiを使用しないで、擬似距離の平滑化を実施するように構成したので、平滑化した擬似距離に大きな誤差が残留しなくなり、測位精度の劣化を防止することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the third embodiment, when it is determined that the error of the pseudo distance is excessive, the pseudo distance smoothed without using the pseudo distance ρ _Cτi measured by the signal processing unit 2 this time. Therefore, a large error does not remain in the smoothed pseudo distance, and an effect of preventing deterioration in positioning accuracy is obtained.

また、この実施の形態３によれば、ＧＰＳアンテナ１により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えても、その電波が途絶えてから所定時間を経過するまでは、電波が途絶える前の擬似距離変化率を用いて擬似距離の平滑化を継続するように構成したので、再受信時に擬似距離の誤差が大きくなっても、平滑化した擬似距離の誤差が大きくならず、測位精度の劣化を防止することができる効果を奏する。
なお、自動車の上空のＧＰＳ衛星数が４衛星未満の場合に、電波が途絶える前の擬似距離変化率を用いて擬似距離の平滑化を継続するようにすれば、電波受信が途切れがちとなり、測位が間欠的になっていた場所（例えば、市街地、橋の下）でも、自動車の位置を連続的に測位して、アベイラビリティを高めることができる効果を奏する。 Further, according to the third embodiment, even if the radio wave of the GPS satellite received by the GPS antenna 1 is interrupted, the pseudo-range change before the radio wave is interrupted until a predetermined time elapses after the radio wave is interrupted. Since the smoothing of the pseudo distance is continued using the rate, even if the error of the pseudo distance becomes large at the time of re-receiving, the error of the smoothed pseudo distance does not become large and the deterioration of the positioning accuracy is prevented. There is an effect that can be.
If the number of GPS satellites in the sky above the car is less than 4, if the smoothing of the pseudorange is continued using the pseudorange change rate before the radio wave is interrupted, radio wave reception tends to be interrupted, and positioning is performed. Even in places where the vehicle is intermittent (for example, in urban areas or under bridges), the position of the automobile is continuously measured, and the availability can be improved.

また、この実施の形態３によれば、ＧＰＳアンテナ１からの電波受信が長時間途絶えた場合、同じＧＰＳ衛星の電波を再受信した直後に擬似距離の平滑値を初期化するように構成したので、擬似距離変化率を長時間積算することで、却って擬似距離誤差が大きくなることを未然に防止することができるようになり、その結果、電波受信が途切れがちとなり、従来のＧＰＳ受信機では、測位が間欠的又は測位精度が低下する場所でも、測位精度を高めることができる効果を奏する。   Further, according to the third embodiment, when the radio wave reception from the GPS antenna 1 is interrupted for a long time, the smooth value of the pseudo distance is initialized immediately after re-receiving the radio wave of the same GPS satellite. By accumulating the pseudorange change rate for a long time, it becomes possible to prevent the pseudorange error from becoming larger on the contrary, and as a result, radio wave reception tends to be interrupted. With conventional GPS receivers, Even in a place where the positioning is intermittent or the positioning accuracy is lowered, there is an effect that the positioning accuracy can be improved.

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
衛星位置・速度算出部１１は信号処理部２から出力された電波の受信時刻と航法メッセージ中の軌道情報（エフェメリスなど）を用いて、各ＧＰＳ衛星の時々刻々の位置と速度を算出する処理を実施する。なお、衛星位置・速度算出部１１は衛星位置特定手段を構成している。
擬似距離変化推定部１２はＧＰＳ衛星に対する相対運動のドップラー効果を考慮して、衛星位置・速度算出部１１により算出されたＧＰＳ衛星の位置及び速度と、速度算出部１３により算出された自動車の速度と、位置算出部７により算出された自動車の位置とから擬似距離変化率を推定する処理を実施する。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a GPS receiver according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The satellite position / velocity calculation unit 11 uses the reception time of the radio wave output from the signal processing unit 2 and the orbit information (ephemeris etc.) in the navigation message to calculate the position and velocity of each GPS satellite every moment. carry out. The satellite position / velocity calculation unit 11 constitutes satellite position specifying means.
The pseudo-range change estimation unit 12 considers the Doppler effect of relative motion with respect to the GPS satellite, and the position and velocity of the GPS satellite calculated by the satellite position / velocity calculation unit 11 and the vehicle speed calculated by the velocity calculation unit 13. And the process which estimates a pseudo distance change rate from the position of the motor vehicle calculated by the position calculation part 7 is implemented.

速度算出部１３は衛星位置・速度算出部１１により算出されたＧＰＳ衛星の位置や、位置算出部７により算出された自動車の位置などから自動車の速度を算出する処理を実施する。
なお、衛星位置・速度算出部１１、擬似距離変化推定部１２及び速度算出部１３から擬似距離変化率推定手段が構成されている。
擬似距離平滑化部１４は信号処理部２により計測された擬似距離と擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率から重み係数を求め、その重み係数に応じた擬似距離と擬似距離変化率の重み加算を実施して、各ＧＰＳ衛星の擬似距離を平滑化する処理を実施する。擬似距離平滑化部１４は平滑化手段を構成している。
図８はこの発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。 The speed calculation unit 13 performs a process of calculating the speed of the vehicle from the position of the GPS satellite calculated by the satellite position / speed calculation unit 11 or the position of the vehicle calculated by the position calculation unit 7.
The satellite position / velocity calculation unit 11, the pseudo distance change estimation unit 12, and the speed calculation unit 13 constitute pseudo distance change rate estimation means.
The pseudo distance smoothing unit 14 obtains a weight coefficient from the pseudo distance measured by the signal processing unit 2 and the pseudo distance change rate estimated by the pseudo distance change estimation unit 12, and the pseudo distance and pseudo distance change according to the weight coefficient. A process of smoothing the pseudorange of each GPS satellite is performed by adding the weight of the rate. The pseudo distance smoothing unit 14 constitutes a smoothing unit.
FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents of the GPS receiver according to Embodiment 4 of the present invention.

次に動作について説明する。
信号処理部２は、ＧＰＳアンテナ１が自動車の上空に位置するＧＰＳ衛星から放射された電波を受信すると、例えば所定の測位周期（１Ｈｚ）毎に、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波に含まれているＧＰＳ衛星のコードを参照して電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別する（図３、図４を参照）。
信号処理部２は、電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別すると、そのＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_rateiを計測し、その擬似距離ρ_Cτiを擬似距離平滑化部１４及び擬似距離誤差評価部６に出力する。また、その擬似距離変化率Δρ_rateiを速度算出部１３に出力する。
また、信号処理部２は、上記実施の形態１と同様に、ＧＰＳアンテナ１により受信された電波からＧＰＳ衛星の軌道情報などが記述されている航法メッセージを抽出し、その航法メッセージや電波の受信時刻を衛星位置算出部３及び擬似距離誤差算出部４に出力する。 Next, the operation will be described.
When the GPS antenna 1 receives a radio wave radiated from a GPS satellite located above the automobile, the signal processing unit 2 is included in the radio wave received by the GPS antenna 1 for every predetermined positioning period (1 Hz), for example. The GPS satellite that is the source of the radio wave is identified by referring to the code of the GPS satellite that is present (see FIGS. 3 and 4).
The signal processing section 2 identifies the GPS satellites a radio wave radiation source, the pseudorange [rho _Shitauai and pseudo range rate [Delta] [rho] _Ratei of GPS satellites is measured and the pseudorange [rho _Shitauai pseudorange smoothing unit 14 and The result is output to the pseudorange error evaluation unit 6. Further, the pseudo distance change rate Δρ _ratei is output to the speed calculation unit 13.
Similarly to the first embodiment, the signal processing unit 2 extracts a navigation message in which GPS satellite orbit information is described from radio waves received by the GPS antenna 1, and receives the navigation message and radio waves. The time is output to the satellite position calculation unit 3 and the pseudorange error calculation unit 4.

衛星位置・速度算出部１１は、信号処理部２から電波の受信時刻と航法メッセージを受けると、その電波の受信時刻と航法メッセージ中の軌道情報（エフェメリスなど）を用いて、各ＧＰＳ衛星の時々刻々の位置と速度を算出する（ステップＳＴ３１）。
擬似距離誤差算出部４は、信号処理部２から電波の受信時刻と航法メッセージを受けると、上記実施の形態１と同様に、電波の受信時刻と航法メッセージ中の補正パラメータ（電離層通過時の擬似距離誤差の補正パラメータ）などを用いて、各ＧＰＳ衛星から放射された電波が大気中（電離層、対流圏）を通過する際に生じる擬似距離誤差を算出する（ステップＳＴ３２）。
また、擬似距離誤差算出部４は、電波の受信時刻と航法メッセージ中の補正パラメータ（ＧＰＳ衛星に搭載されている時計の誤差の補正パラメータ）などを用いて、衛星搭載時計誤差を算出する（ステップＳＴ３２）。 Upon receiving the radio wave reception time and navigation message from the signal processing unit 2, the satellite position / velocity calculation unit 11 uses the radio wave reception time and orbit information (ephemeris, etc.) in the navigation message to change each GPS satellite from time to time. The momentary position and speed are calculated (step ST31).
When receiving the radio wave reception time and the navigation message from the signal processing unit 2, the pseudo distance error calculation unit 4 receives the radio wave reception time and the correction parameter in the navigation message (simulation when passing through the ionosphere, as in the first embodiment). A distance error correction parameter) is used to calculate a pseudorange error that occurs when radio waves radiated from each GPS satellite pass through the atmosphere (ionosphere, troposphere) (step ST32).
Further, the pseudorange error calculation unit 4 calculates the satellite-mounted clock error using the reception time of the radio wave and the correction parameter in the navigation message (correction parameter of the error of the clock mounted on the GPS satellite) (step) ST32).

速度算出部１３は、下記の式（１９）（２０）に示すように、衛星位置・速度算出部１１により算出されたＧＰＳ衛星の位置Ｐ_Sや、位置算出部７により算出された自動車の位置Ｐ_Cなどから自動車の速度Ｖ_Cを算出する。

As shown in the following equations (19) and (20), the speed calculation unit 13 is configured to calculate the GPS satellite position P _S calculated by the satellite position / speed calculation unit 11 or the position of the vehicle calculated by the position calculation unit 7. to calculate the velocity V _C of the automobile from such as P _C.

擬似距離変化推定部１２は、速度算出部１３が自動車の速度Ｖ_Cを算出すると、下記の式（２１）に示すように、ＧＰＳ衛星に対する相対運動のドップラー効果を考慮して、衛星位置・速度算出部１１により算出されたＧＰＳ衛星の位置Ｐ_S及び速度Ｖ_Sと、速度算出部１３により算出された自動車の速度Ｖ_Cと、位置算出部７により算出された自動車の位置Ｐ_Cとから擬似距離変化率Δρ_ratei-miを推定する（ステップＳＴ３３）。
Δρ_ratei-mi＝｛ＬＯＳ_xi（Ｖ_Sxi−Ｖ_Cxi）＋ＬＯＳ_yi（Ｖ_Syi−Ｖ_Cyi）
＋ＬＯＳ_zi（Ｖ_Szi−Ｖ_Czi）｝ ［ｍ／ｓ］ （２１）
ＬＯＳ_xi＝（Ｐ_Sxi−Ｐ_Cxi）／Ｒ
ＬＯＳ_yi＝（Ｐ_Syi−Ｐ_Cyi）／Ｒ
ＬＯＳ_zi＝（Ｐ_Szi−Ｐ_Czi）／Ｒ
Ｒ＝｛（Ｐ_Sxi−Ｐ_Cxi）²＋（Ｐ_Syi−Ｐ_Cyi）²＋（Ｐ_Szi−Ｐ_Czi）²｝^1/2 When the speed calculation unit 13 calculates the vehicle speed V _C , the pseudo-range change estimation unit 12 considers the Doppler effect of the relative motion with respect to the GPS satellite, as shown in the following equation (21), and determines the satellite position / speed. The GPS satellite position P _S and velocity V _S calculated by the calculation unit 11, the vehicle speed V _C calculated by the speed calculation unit 13, and the vehicle position P _C calculated by the position calculation unit 7 are simulated. The distance change rate Δρ _ratei-mi is estimated (step ST33).
Δρ _ratei-mi = {LOS _xi (V _Sxi −V _Cxi ) + LOS _yi (V _Syi −V _Cyi )
+ LOS _zi (V _Szi -V _Czi )} [m / s] (21)
LOS _xi = (P _Sxi -P _Cxi ) / R
LOS _yi = (P _Syi -P _Cyi ) / R
LOS _zi = (P _Szi -P _Czi ) / R
R = {(P _Sxi -P _Cxi ) ² + (P _Syi -P _Cyi ) ² + (P _Szi -P _Czi ) ² } ^1/2

擬似距離平滑化部１４は、信号処理部２から擬似距離ρ_Cτiを受けて、擬似距離変化推定部１２から擬似距離変化率Δρ_ratei-miを受けると、下記の式（２２）〜（２４）を用いて、その擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_ratei-miの重み係数ｋを求める。
Δρ_ratei-mi＝ｆ_dopiＣ／ｆ_L1 ［ｍ／ｓ］ （２２）
Δρ_Cτi＝（ρ_Cτi−ρ_Cτi-1）／Δｔ （２３）
ｋ＝１／｜Δρ_Cτi−Δρ_ratei-mi｜ （２４）
ただし、ｆ_L1は搬送波周波数、ｆ_dopはドップラー偏位周波数、Ｃは光速、Δｔが測位インターバル時間（例えば、１秒）である。 When the pseudorange smoothing unit 14 receives the pseudorange ρ _Cτi from the signal processing unit 2 and the pseudorange change rate Δρ _ratei-mi from the _{pseudodistance} change estimation unit 12, the following formulas (22) to (24) _Is used to determine the weighting coefficient k of the pseudorange ρ _Cτi and the pseudorange change rate Δρ _ratei-mi .
Δρ _ratei-mi = f _dopi C / f _L1 [m / s] (22)
Δρ _Cτi = (ρ _{Cτi −ρ Cτi-1} ) / Δt (23)
k = 1 / | Δρ _Cτi −Δρ _ratei-mi | (24)
Here, f _L1 is a carrier frequency, f _dop is a Doppler excursion frequency, C is the speed of light, and Δt is a positioning interval time (for example, 1 second).

擬似距離平滑化部１４は、擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_ratei-miの重み係数ｋを求めると、下記の式（２５）に示すように、その重み係数ｋに応じた擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_ratei-miの重み加算を実施して、各ＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Siを平滑化する（ステップＳＴ３４）。
ρ_Si＝ρ_Cτiｋ＋｛ρ_Si-1＋Δρ_ratei-miΔｔ｝（１−ｋ） （２５）
なお、擬似距離ρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_ratei-miの双方に誤差が含まれていない場合、擬似距離の差分Δρ_Cτiと擬似距離変化率Δρ_ratei-miは同じ値になる。 When the pseudo distance smoothing unit 14 obtains the weighting coefficient k of the pseudo distance ρ _Cτi and the pseudo distance change rate Δρ _ratei-mi , as shown in the following equation (25), the pseudo distance ρ corresponding to the weighting coefficient k is obtained. by carrying out weighting addition of _Cτi and pseudo range rate _{Δρ ratei-mi,} smoothing the pseudorange [rho _Si of each GPS satellite (step ST34).
ρ _Si = ρ _Cτi k + {ρ _Si-1 + Δρ _ratei-mi Δt} (1-k) (25)
Note that if both the pseudorange ρ _Cτi and the pseudorange change rate _Δρratei-mi do not contain an error, the pseudorange difference _ΔρCτi and the pseudorange change rate _Δρratei-mi have the same value.

擬似距離誤差評価部６は、擬似距離平滑化部１４が各ＧＰＳ衛星の擬似距離ρ_Siを平滑化すると、上記実施の形態１と同様に、式（１２）を用いて、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiと、擬似距離平滑化部１４により平滑化された擬似距離ρ_Siの差分Δδρ_Cτiを求め、その差分Δδρ_Cτiの分散を擬似距離の誤差分散として計算する（ステップＳＴ３５）。 When the pseudo-range smoothing unit 14 smoothes the pseudo-range ρ _Si of each GPS satellite, the pseudo-range error evaluation unit 6 uses the equation (12) to perform signal processing unit 2 as in the first embodiment. A difference Δδρ _Cτi between the measured pseudo distance ρ _Cτi and the pseudo distance ρ _Si smoothed by the pseudo distance smoothing unit 14 is obtained, and a variance of the difference Δδρ _Cτi is calculated as an error variance of the pseudo distance (step ST35). .

位置算出部７は、上記実施の形態１と同様に、自動車の位置を測位するのに必要なＧＰＳ衛星数だけ電波を受信できているか否かを確認（例えば、４衛星以上の電波を受信できているか否かを確認）するとともに、自動車の位置の収束計算の回数を確認する（ステップＳＴ３６）。   As in the first embodiment, the position calculation unit 7 checks whether or not radio waves can be received by the number of GPS satellites necessary for positioning the vehicle (for example, radio waves of four or more satellites can be received). And the number of convergence calculations of the position of the vehicle is confirmed (step ST36).

位置算出部７は、電波を受信できているＧＰＳ衛星の個数が４衛星以上であり、かつ、収束計算の回数が所定回数未満であれば、上記実施の形態１と同様に、擬似距離誤差算出部４により算出された擬似距離誤差と擬似距離誤差評価部６により算出された擬似距離の誤差分散を用いて、擬似距離平滑化部１４により平滑化された擬似距離ρ_Siを補正し、補正後の擬似距離ρ_Siと衛星位置・速度算出部１１により算出されたＧＰＳ衛星の位置から自動車の速度と現在位置Ｐ_Cを測位する（ステップＳＴ３７，ＳＴ３８）。
また、位置算出部７は、擬似距離誤差算出部４により算出された衛星搭載時計誤差を用いて、ＧＰＳ受信機が内蔵している時計誤差を算出し、その時計誤差を信号処理部２に出力する。
これにより、信号処理部２は、電波の受信時刻を衛星位置・速度算出部１１や擬似距離誤差算出部４に出力する際、位置算出部７により算出された時計誤差を考慮して、電波の受信時刻を補正することになる。 If the number of GPS satellites that can receive radio waves is four or more and the number of convergence calculations is less than a predetermined number, the position calculation unit 7 calculates pseudorange errors as in the first embodiment. Using the pseudorange error calculated by the unit 4 and the error variance of the pseudorange calculated by the pseudorange error evaluation unit 6, the pseudorange ρ _Si smoothed by the pseudorange smoothing unit 14 is corrected and corrected. The vehicle speed and the current position P _C are measured from the pseudo distance ρ _Si and the position of the GPS satellite calculated by the satellite position / velocity calculation unit 11 (steps ST37 and ST38).
Further, the position calculation unit 7 calculates a clock error built in the GPS receiver using the satellite-mounted clock error calculated by the pseudo-range error calculation unit 4 and outputs the clock error to the signal processing unit 2. To do.
As a result, when the signal processing unit 2 outputs the reception time of the radio wave to the satellite position / velocity calculation unit 11 and the pseudo distance error calculation unit 4, the signal processing unit 2 considers the clock error calculated by the position calculation unit 7 and The reception time will be corrected.

位置算出部７は、上記のようにして、自動車の現在位置Ｐ_Cを測位すると、自動車の現在位置Ｐ_Cが収束しているか否かを判定し（ステップＳＴ３９）、収束していれば、測位周期毎の動作を終了する。
一方、収束していなければ、ステップＳＴ３１〜ＳＴ３８の処理を繰り返し実施させる制御信号を衛星位置・速度算出部１１や擬似距離平滑化部５などに出力する。
なお、位置算出部７は、電波を受信できているＧＰＳ衛星の個数が４衛星未満、または、収束計算の回数が所定回数以上であれば、自動車の位置を測位することができないと判断して、測位周期毎の動作を終了する。 When the current position P _C of the vehicle is measured as described above, the position calculation unit 7 determines whether or not the current position P _{C of the} vehicle has converged (step ST39). The operation for each cycle is finished.
On the other hand, if it has not converged, a control signal for repeatedly performing the processing of steps ST31 to ST38 is output to the satellite position / velocity calculation unit 11, the pseudorange smoothing unit 5, and the like.
The position calculation unit 7 determines that the position of the vehicle cannot be determined if the number of GPS satellites that can receive radio waves is less than 4 or the number of convergence calculations is equal to or greater than a predetermined number. The operation for each positioning cycle is terminated.

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、下記に示す効果が得られる。
即ち、この実施の形態４では、重み付き最小二乗法で自動車位置を収束計算する過程で、擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率と自動車速度が徐々に正確になり、自動車位置が収束した時点では、ＧＰＳ衛星毎の擬似距離誤差変化率の誤差が均等になる。また、擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率を用いて平滑化された擬似距離も同様に、ＧＰＳ衛星毎の擬似距離の誤差が均等になる。
このような擬似距離を用いて擬似距離誤差を求めるので、ＧＰＳ受信機により計測された擬似距離の誤差をより正確に検出することができる。
このような擬似距離を用いて自動車の位置計算を行えば、擬似距離誤差の大きさが大幅に小さくなるだけでなく、三角測量の原理で算出した自動車位置の３次元空間の重心が、より正確な自動車の位置を示すようになる（測位精度が向上する）。 As is apparent from the above, according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
That is, in the fourth embodiment, in the process of convergence calculation of the vehicle position by the weighted least square method, the pseudorange change rate and the vehicle speed estimated by the pseudorange change estimation unit 12 gradually become accurate, and the vehicle position When is converged, the error of the pseudorange error change rate for each GPS satellite becomes equal. Similarly, the pseudoranges smoothed using the pseudorange change rate estimated by the pseudorange change estimation unit 12 also have equal pseudorange errors for each GPS satellite.
Since the pseudorange error is obtained using such a pseudorange, the error of the pseudorange measured by the GPS receiver can be detected more accurately.
If the position of the vehicle is calculated using such a pseudorange, not only the magnitude of the pseudorange error is greatly reduced, but the center of gravity of the three-dimensional space of the vehicle position calculated by the principle of triangulation is more accurate. The position of the correct car is indicated (the positioning accuracy is improved).

なお、この実施の形態４では、擬似距離変化率又は自動車速度を用いて、自動車位置を算出していないが、拡張カルマンフィルタなどで、擬似距離変化率又は自動車速度を用いて、自動車位置を算出するようにしてもよい。
また、この実施の形態４では、式（１９）又は式（２１）で擬似距離変化率を推定する際に、ＧＰＳ測位で算出した自動車位置と自動車速度を使用しているが、例えば、ＧＰＳ受信機をカーナビなどに組み込んで使用する場合には、自律測位やマップマッチングで算出した位置や速度を適宜使うように切り替えることで、マルチパスの影響をさらに軽減したり、ＧＰＳ衛星の電波受信状態が悪い場所でも、自動車の位置や速度を連続して計測したりすることができる。また、高い精度を安定して維持することができる効果があるなど、測位精度をさらに向上するための拡張性を有する。 In the fourth embodiment, the vehicle position is not calculated using the pseudorange change rate or the vehicle speed, but the vehicle position is calculated using the pseudorange change rate or the vehicle speed using an extended Kalman filter or the like. You may do it.
In the fourth embodiment, the vehicle position and the vehicle speed calculated by the GPS positioning are used when estimating the pseudo distance change rate by the equation (19) or the equation (21). When using the machine by incorporating it in a car navigation system, etc., it is possible to further reduce the effects of multipaths or to change the radio wave reception status of GPS satellites by switching to use the position and speed calculated by autonomous positioning and map matching as appropriate. Even in bad places, you can continuously measure the position and speed of a car. In addition, it has extensibility to further improve the positioning accuracy, such as the effect of stably maintaining high accuracy.

ここで、この実施の形態４の効果を実際の信号を用いて説明する。
安価なＧＰＳ受信機を自動車に搭載して市街地を走行する場合、ＧＰＳアンテナ１により受信された複数個のＧＰＳ衛星の電波の中には、異常を含む擬似距離ρ_Cτがある（図９を参照）。同じＧＰＳ衛星の擬似距離変化率Δρ_rateについては、擬似距離ρ_Cτが異常となった同じ時間帯に、程度は小さいが異常を生じる（図１０を参照）。
図１０には、擬似距離の差分Δρ_Cτを擬似距離変化率Δρ_rateと合わせてグラフ化しているが、擬似距離変化率Δρ_rateと比較すれば、擬似距離ρ_Cτの変動が大きいことがわかる。このような擬似距離ρ_Cτと擬似距離変化率Δρ_rateがＧＰＳ受信機から出力された場合には、従来の方法では、次のような問題がある。 Here, the effect of the fourth embodiment will be described using actual signals.
When an inexpensive GPS receiver is mounted on an automobile and travels in an urban area, a plurality of GPS satellites received by the GPS antenna 1 includes a pseudorange ρ _Cτ including an abnormality (see FIG. 9). ). As for the pseudo-range change rate Δρ _rate of the same GPS satellite, an abnormality occurs to a small extent in the same time zone in which the pseudo-range ρ _Cτ becomes abnormal (see FIG. 10).
Figure 10 is a difference [Delta] [rho] _Shitau pseudorange are graphed in conjunction with the pseudo-range rate [Delta] [rho] _rate, when compared with the pseudo-range rate [Delta] [rho] _rate, it is found that variation of the pseudorange [rho _Shitau large. When such pseudorange ρ _Cτ and pseudorange change rate Δρ _rate are output from the GPS receiver, the conventional method has the following problems.

上記の特許文献１では、この擬似距離ρ_Cτが、マルチパス誤差が大きいと判断されて測位計算に使われないことが多発する。これは測位に使用できるＧＰＳ衛星数の低下、さらには測位できないことにつながる。
擬似距離変化率Δρ_rateには、擬似距離ρ_Cτと同じ誤差が生じていないので、上記の特許文献２の方法では、擬似距離ρ_Cτの大きな誤差を検出できない。これは測位精度の低下につながる。
上記の特許文献３であれば、平滑化した擬似距離にマルチパス誤差が残留して擬似距離誤差が有色化する。これは測位精度の低下につながる。 In the above-mentioned Patent Document 1, this pseudo distance ρ _Cτ is frequently determined to have a large multipath error and is not used for positioning calculation. This leads to a decrease in the number of GPS satellites that can be used for positioning, and in addition, positioning cannot be performed.
Since the pseudo-range change rate Δρ _rate does not have the same error as the pseudo-range ρ _Cτ , the method of Patent Document 2 cannot detect a large error in the pseudo-range ρ _Cτ . This leads to a decrease in positioning accuracy.
If it is said patent document 3, a multipass error will remain in the smoothed pseudorange and a pseudorange error will be colored. This leads to a decrease in positioning accuracy.

これに対して、この実施の形態４では、次のような効果が得られる。
式（１９）より、図１０で擬似距離変化率が異常である時間帯を含めて、自動車が停車していた場合の擬似距離変化率Δρ_rate-siを高精度に推定することができる（図１１を参照）。
また、擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率Δρ_rate-siは、複数個のＧＰＳ衛星と自動車の相対運動より算出したものなので、他のＧＰＳ衛星の擬似距離変化率についても、同様に推定することができる。
擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率Δρ_rate-siを用いれば、図示していないが、式（２０）により、自動車速度も高精度に算出することができる。 On the other hand, in the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
From equation (19), it is possible to accurately estimate the pseudorange change rate Δρ _rate-si when the vehicle is stopped, including the time zone in which the pseudorange change rate is abnormal in FIG. 11).
In addition, since the pseudorange change rate Δρ _rate-si estimated by the pseudorange change estimation unit 12 is calculated from the relative motion of the plurality of GPS satellites and the automobile, the pseudorange change rates of other GPS satellites are Similarly, it can be estimated.
If the pseudo-range change rate Δρ _rate-si estimated by the pseudo-range change estimating unit 12 is used, the vehicle speed can be calculated with high accuracy by the equation (20), although not shown.

式（２１）により、図１０で擬似距離変化率が異常である時間帯を含めて、走行中の自動車の擬似距離変化率Δρ_rate-miを高精度に推定することができる（図１２を参照）。
また、擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率Δρ_rate-miは、複数個のＧＰＳ衛星と自動車の相対運動より算出したものなので、他のＧＰＳ衛星の擬似距離変化率についても、同様に推定することができる。
擬似距離変化推定部１２により推定された擬似距離変化率Δρ_rate-miを基準にすれば、下記の式（２６）に示すように、信号処理部２により計測された擬似距離変化率Δρ_rateの誤差も検出することができる。
δΔρ_rate＝｜Δρ_rate−Δρ_rate-mi｜ ［ｍ／ｓ］ （２６） By using equation (21), it is possible to accurately estimate the pseudorange change rate Δρ _rate-mi of the traveling vehicle including the time zone in which the pseudorange change rate is abnormal in FIG. 10 (see FIG. 12). ).
In addition, since the pseudorange change rate Δρ _rate-mi estimated by the pseudorange change estimating unit 12 is calculated from the relative motion of the plurality of GPS satellites and the automobile, the pseudorange change rates of other GPS satellites are also calculated. Similarly, it can be estimated.
If the pseudo-range rate [Delta] [rho] _rate-mi estimated by pseudorange change estimating unit 12 as a reference, as shown in equation (26) below, the pseudo-range rate [Delta] [rho] _rate measured by the signal processing section 2 Errors can also be detected.
δΔρ _rate = | Δρ _rate −Δρ _rate-mi | [m / s] (26)

式（２１）による擬似距離変化率Δρ_rate-miを用いて、擬似距離平滑化部１４が擬似距離を平滑化すると、その擬似距離の異常を修復することができる（図１３を参照）。
擬似距離平滑化部１４により平滑化された擬似距離ρ_siの差分Δρ_Siと、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiの差分Δρ_Cτiを比較すれば、図１４より、平滑化された擬似距離ρ_Siの誤差が大幅に低減したことがわかる。
式（２１）による擬似距離変化率Δρ_rate-miと比較すれば、平滑化された擬似距離ρ_Siに約１０ｍ以下で変動する誤差が残っているが、この誤差は、下記の式（２７）により検出することができる。
δΔρ_Si＝｜Δρ_Si−Δρ_rate-mi｜ ［ｍ／ｓ］ （２７） When the pseudo distance smoothing unit 14 smoothes the pseudo distance using the pseudo distance change rate Δρ _{rate-mi according} to the equation (21), the pseudo distance abnormality can be repaired (see FIG. 13).
When the difference Δρ _Si of the pseudo distance ρ _si smoothed by the pseudo distance smoothing unit 14 and the difference Δρ _Cτi of the pseudo distance ρ _Cτi measured by the signal processing unit 2 are compared, the difference is smoothed from FIG. It can be seen that the error of the pseudorange ρ _Si is greatly reduced.
Compared with the pseudorange change rate Δρ _rate-mi according to the equation (21), an error that fluctuates by about 10 m or less remains in the smoothed pseudorange ρ _Si , but this error is expressed by the following equation (27): Can be detected.
δΔρ _Si = | Δρ _Si −Δρ _rate-mi | [m / s] (27)

擬似距離平滑化部１４により平滑化された擬似距離ρ_Siと、信号処理部２により計測された擬似距離ρ_Cτiとの差異（図１５を参照）を見れば、図９の異常やマルチパスの影響で、両擬似距離の差異が大きく発生することがあるが、両擬似離の差異に偏向した誤差はない（有色化していない）。
自動車上空の複数個のＧＰＳ衛星（ＰＲＮ：５,６,９,１４,１８,２２,２５,３０）について、式（２１）で推定した擬似距離変化率Δρ_rate-miを基準にして、擬似距離ρ_Cτiの差分Δρ_Cτiとの差異、平滑化した擬似距離ρ_Siの差分Δρ_Siとの差異のそれぞれの標準偏差を計算すれば、擬似距離平滑化部１４により平滑化された擬似距離ρ_Siには、各ＧＰＳ衛星の不均等な擬似距離誤差が均等になる改善効果があることがわかる。なお、図中において、平滑化なしの欄は、下記の式（２８）、平滑化ありの欄は上記の式（２７）の結果である。
δΔρ_Cτi＝｜Δρ_Cτi−Δρ_rate-mi｜ ［ｍ／ｓ］ （２８） If the difference (see FIG. 15) between the pseudo distance ρ _Si smoothed by the pseudo distance smoothing unit 14 and the pseudo distance ρ _{Cτ i} measured by the signal processing unit 2 is seen, the abnormality and multipath in FIG. Due to the influence, there may be a large difference between the two pseudo distances, but there is no biased error in the difference between the two pseudo distances (not colored).
For a plurality of GPS satellites (PRN: 5, 6, 9, 14, 18, 22, 25, 30) above the automobile, the pseudo distance change rate Δρ _rate-mi estimated by Equation (21) is used as a reference. distance [rho _Shitauai difference between the difference [Delta] [rho] _Shitauai of, by calculating the respective standard deviations of the difference between the difference [Delta] [rho] _Si pseudorange [rho _Si smoothed pseudorange smoothed by the pseudorange smoothing unit 14 [rho _Si It can be seen that there is an improvement effect in which the unequal pseudorange error of each GPS satellite becomes uniform. In the figure, the column without smoothing is the result of the following equation (28), and the column with smoothing is the result of the above equation (27).
δΔρ _Cτi = | Δρ _Cτi -Δρ _rate-mi | [m / s] (28)

この発明の実施の形態１によるＧＰＳ受信機を示す構成図である。It is a block diagram which shows the GPS receiver by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the processing content of the GPS receiver by Embodiment 1 of this invention. ＧＰＳ衛星を利用した三角測量の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of the triangulation using a GPS satellite. ＧＰＳ衛星から放射された電波の誤差要因を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the error factor of the electromagnetic wave radiated | emitted from the GPS satellite. この発明の実施の形態２によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the processing content of the GPS receiver by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the processing content of the GPS receiver by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機を示す構成図である。It is a block diagram which shows the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the processing content of the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention. 市街地を自動車で走行した際に安価なＧＰＳ受信機が計測した擬似距離の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pseudo distance which the cheap GPS receiver measured when it drive | worked the city area by the motor vehicle. 市街地を自動車で走行した際に安価なＧＰＳ受信機が計測した擬似距離の差分と擬似距離変化率の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the difference of the pseudo distance and the pseudo distance change rate which the cheap GPS receiver measured when it drive | worked the city area by the motor vehicle. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、市街地を自動車で走行した際の擬似距離変化率を自動車が停車していると仮定して推定した結果の一例を示す説明図である。In GPS receiver by Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows an example of the result of having estimated the pseudo-range change rate at the time of drive | working a city area by a motor vehicle on the assumption that the motor vehicle has stopped. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、市街地を自動車で走行した際の擬似距離変化率を自動車が走行していると仮定して推定した結果の一例を示す説明図である。In the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows an example of the result of having estimated the pseudo distance change rate at the time of drive | working a city area with the motor vehicle on the assumption that the motor vehicle is drive | working. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、擬似距離を平滑化したことにより、安価なＧＰＳ受信機が計測した擬似距離の異常が修復された結果を示す説明図である。In the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows the result by which the abnormality of the pseudorange measured by the cheap GPS receiver was repaired by smoothing the pseudorange. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、擬似距離を平滑化したことにより、安価なＧＰＳ受信機が計測した擬似距離の誤差が低減した結果を示す説明図である。In the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows the result by which the error of the pseudorange measured by the cheap GPS receiver was reduced by smoothing the pseudorange. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、ＧＰＳ受信機が計測した擬似距離と擬似距離平滑化部により平滑化された擬似距離の差異を示す説明図である。In the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows the difference of the pseudo distance measured by the GPS receiver, and the pseudo distance smoothed by the pseudo distance smoothing part. この発明の実施の形態４によるＧＰＳ受信機において、擬似距離を平滑化したことにより、各衛星の不均等な擬似距離の誤差が均等になった結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result by which the error of the unequal pseudorange of each satellite became equal by smoothing the pseudorange in the GPS receiver by Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＧＰＳアンテナ（電波受信手段）、２ 信号処理部（信号処理手段）、３ 衛星位置算出部（衛星位置特定手段）、４ 擬似距離誤差算出部（擬似距離誤差算出手段）、５ 擬似距離平滑化部（平滑化手段）、６ 擬似距離誤差評価部（誤差分散算出手段）、７ 位置算出部（位置測位手段）、１１ 衛星位置・速度算出部（衛星位置特定手段、擬似距離変化率推定手段）、１２ 擬似距離変化推定部（擬似距離変化率推定手段）、１３ 速度算出部（擬似距離変化率推定手段）、１４ 擬似距離平滑化部（平滑化手段）。   1 GPS antenna (radio wave receiving means), 2 signal processing section (signal processing means), 3 satellite position calculating section (satellite position specifying means), 4 pseudo distance error calculating section (pseudo distance error calculating means), 5 pseudo distance smoothing Part (smoothing means), 6 pseudo distance error evaluating part (error variance calculating means), 7 position calculating part (position positioning means), 11 satellite position / velocity calculating part (satellite position specifying means, pseudo distance change rate estimating means) , 12 Pseudo distance change estimation part (pseudo distance change rate estimation means), 13 Speed calculation part (pseudo distance change rate estimation means), 14 Pseudo distance smoothing part (smoothing means).

Claims (8)

複数のＧＰＳ衛星から放射された電波を受信する電波受信手段と、上記電波受信手段により受信された電波の放射元であるＧＰＳ衛星を識別して、そのＧＰＳ衛星の擬似距離と擬似距離変化率を計測するとともに、その電波に含まれている航法メッセージを抽出する信号処理手段と、上記信号処理手段により抽出された航法メッセージからＧＰＳ衛星の位置を特定する衛星位置特定手段と、上記信号処理手段により計測された擬似距離と擬似距離変化率から重み係数を求め、その重み係数に応じた擬似距離と擬似距離変化率の重み加算を実施して、その擬似距離を平滑化する平滑化手段と、上記平滑化手段により平滑化された擬似距離と上記衛星位置特定手段により特定されたＧＰＳ衛星の位置から現在位置を測位する位置測位手段とを備えたＧＰＳ受信機。   A radio wave receiving means for receiving radio waves radiated from a plurality of GPS satellites and a GPS satellite that is a radiation source of the radio waves received by the radio wave receiving means are identified, and the pseudorange and the pseudorange change rate of the GPS satellites are determined. A signal processing means for measuring and extracting a navigation message contained in the radio wave, a satellite position specifying means for specifying the position of a GPS satellite from the navigation message extracted by the signal processing means, and the signal processing means A smoothing unit that obtains a weighting factor from the measured pseudorange and pseudorange change rate, performs weight addition of the pseudorange and pseudorange change rate according to the weighting factor, and smoothes the pseudorange; and Position positioning means for positioning the current position from the pseudo distance smoothed by the smoothing means and the position of the GPS satellite specified by the satellite position specifying means. GPS receiver. 電波受信手段により受信された電波の受信時刻と信号処理手段により抽出された航法メッセージから当該電波が大気中を通過する際に生じる擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段を設け、位置測位手段が上記擬似距離誤差算出手段により算出された擬似距離誤差を用いて、平滑化手段により平滑化された擬似距離を補正し、補正後の擬似距離と衛星位置特定手段により特定されたＧＰＳ衛星の位置から現在位置を測位することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。   Position measurement means is provided with pseudo distance error calculation means for calculating a pseudo distance error generated when the radio wave passes through the atmosphere from the reception time of the radio wave received by the radio wave reception means and the navigation message extracted by the signal processing means. Uses the pseudorange error calculated by the pseudorange error calculation means to correct the pseudorange smoothed by the smoothing means, and the corrected pseudorange and the position of the GPS satellite specified by the satellite position specifying means The GPS receiver according to claim 1, wherein the GPS receiver measures a current position from the position. 信号処理手段により計測された擬似距離と平滑化手段により平滑化された擬似距離の誤差分散を算出する誤差分散算出手段を設け、位置測位手段が上記誤差分散算出手段により算出された擬似距離の誤差分散を用いて、現在位置を測位することを特徴とする請求項１または請求項２記載のＧＰＳ受信機。   There is provided error variance calculation means for calculating the error variance of the pseudo distance measured by the signal processing means and the pseudo distance smoothed by the smoothing means, and the position measurement means has an error of the pseudo distance calculated by the error variance calculation means. 3. The GPS receiver according to claim 1, wherein the current position is measured using dispersion. 平滑化手段は、信号処理手段により前回計測された擬似距離と今回計測された擬似距離の差分と、上記信号処理手段により今回計測された擬似距離変化率との差異が所定値より大きい場合、今回計測された擬似距離を使用しないで、擬似距離の平滑化を実施することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のＧＰＳ受信機。   If the difference between the pseudo distance measured last time by the signal processing means and the pseudo distance measured this time and the pseudo distance change rate measured this time by the signal processing means is larger than a predetermined value, the smoothing means The GPS receiver according to any one of claims 1 to 3, wherein the pseudo distance is smoothed without using the measured pseudo distance. 平滑化手段は、電波受信手段により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えたのち、同じＧＰＳ衛星から放射された電波が再受信された場合、その電波の遮断時間が所定時間より短ければ、電波が途絶える前の擬似距離変化率を用いて擬似距離の平滑化を再開することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のＧＰＳ受信機。   When the radio wave emitted from the same GPS satellite is received again after the GPS satellite radio wave received by the radio wave receiving means is interrupted, the smoothing means The GPS receiver according to any one of claims 1 to 4, wherein the smoothing of the pseudorange is resumed using a pseudorange change rate before the time when the GPS stops. 平滑化手段は、電波受信手段により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えても、その電波が途絶えてから所定時間を経過するまでは、電波が途絶える前の擬似距離変化率を用いて擬似距離の平滑化を継続することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のＧＰＳ受信機。   The smoothing means uses the pseudo distance change rate before the radio wave is interrupted until a predetermined time elapses after the radio wave of the GPS satellite received by the radio wave receiving means is interrupted. The GPS receiver according to any one of claims 1 to 4, wherein the smoothing is continued. 平滑化手段は、電波受信手段により受信されているＧＰＳ衛星の電波が途絶えたのち、同じＧＰＳ衛星から放射された電波が再受信された場合、その電波の遮断時間が所定時間より長ければ、擬似距離の平滑値を初期化することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のＧＰＳ受信機。   When the radio wave emitted from the same GPS satellite is re-received after the radio wave of the GPS satellite received by the radio wave receiving means is interrupted, the smoothing means is simulated if the cutoff time of the radio wave is longer than a predetermined time. The GPS receiver according to any one of claims 1 to 6, wherein a smooth value of distance is initialized. ＧＰＳ衛星に対する相対運動のドップラー効果を考慮して、衛星位置特定手段により特定されたＧＰＳ衛星の位置と位置測位手段により測位された現在位置とから擬似距離変化率を推定する擬似距離変化率推定手段を設け、平滑化手段が信号処理手段により計測された擬似距離変化率の代わりに、上記擬似距離変化率推定手段により推定された擬似距離変化率を用いて重み係数を求め、計測された擬似距離と推定された擬似距離変化率の重み加算をその重み係数に応じて実施して、その擬似距離を平滑化することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のＧＰＳ受信機。   In consideration of the Doppler effect of the relative movement with respect to the GPS satellite, the pseudo distance change rate estimating means for estimating the pseudo distance change rate from the position of the GPS satellite specified by the satellite position specifying means and the current position measured by the position positioning means. The smoothing means obtains a weighting factor using the pseudo distance change rate estimated by the pseudo distance change rate estimation means instead of the pseudo distance change rate measured by the signal processing means, and measures the pseudo distance 8. The pseudo-distance change rate estimated to be weighted is added according to the weighting factor to smooth the pseudo-range, according to any one of claims 1 to 7. GPS receiver.

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