JP2010139355A

JP2010139355A - Positioning method using gps

Info

Publication number: JP2010139355A
Application number: JP2008315385A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Gokita; 良一五木田
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning method for detecting an abnormal positioning orientation, and improving the accuracy of a final positioning result by invalidating the positioning orientation. <P>SOLUTION: The positioning method for implementing positioning using GPS (Global Positioning System) signals transmitted from a plurality of satellites includes: a speed positioning step for positioning a speed and the orientation of a receiver from the received GPS signals; and an invalidating step for invalidating the positioning orientation if the positioning orientation by the speed positioning step is orthogonal to the orientation of the satellite which is not used for the positioning. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して測位を行う測位方法に関する。 The present invention relates to a positioning method for performing positioning using GPS (Global Positioning System).

ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて位置情報等を取得するための測位システムである。例えば乗用車等の移動体や携帯電話等のモバイル端末にはＧＰＳを利用して位置測位等を行うＧＰＳ受信機が備えられ、日常生活において広く利用されている。 GPS is a positioning system for acquiring position information and the like using GPS signals transmitted from GPS satellites orbiting the earth. For example, a mobile terminal such as a passenger car or a mobile terminal such as a mobile phone is equipped with a GPS receiver that performs positioning using GPS, and is widely used in daily life.

ＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号に含まれる時刻情報と、ＧＰＳ受信機自身が有する時刻情報とを比較して、信号の到来時間を求め、そこからＧＰＳ衛星との距離が求められる。そして、この作業を複数の衛星に対して行い、各衛星からの距離の交点を求めることで、ＧＰＳ受信機の位置が測位される（以下、「位置測位」という）。また、ＧＰＳ受信機が移動体に備えられている場合、受信した衛星からのＧＰＳ信号には、衛星とＧＰＳ受信機の相対速度に応じてドップラー効果による周波数変化（ドップラーシフト）が発生する。そして、複数の衛星についてのこの変化量（以下、「ドップラーシフト量」という）に基づいて、ＧＰＳ受信機の移動速度や方位が求められる（以下、「速度測位」という）。 In GPS, time information included in a GPS signal transmitted from a GPS satellite is compared with time information possessed by the GPS receiver itself to obtain an arrival time of the signal, and a distance from the GPS satellite is obtained therefrom. Then, this operation is performed for a plurality of satellites, and the position of the GPS receiver is determined by obtaining the intersection of the distances from each satellite (hereinafter referred to as “position positioning”). In addition, when a GPS receiver is provided in the mobile body, a frequency change (Doppler shift) due to the Doppler effect occurs in the received GPS signal from the satellite according to the relative speed between the satellite and the GPS receiver. Based on the amount of change (hereinafter referred to as “Doppler shift amount”) for a plurality of satellites, the moving speed and direction of the GPS receiver are obtained (hereinafter referred to as “speed positioning”).

このようなＧＰＳ受信機の例として、特許文献１には、複数のＧＰＳ衛星からの信号を継続的に受信し、上記のような位置測位および速度測位を行う構成を備えたＧＰＳ受信機が開示されている。また、ＧＰＳを用いて位置測位および速度測位を行うためには、所定数以上の衛星からのＧＰＳ信号が必要となる。そのため、特許文献１に記載のＧＰＳ受信機では、受信環境が悪化して少なくとも３つのＧＰＳ衛星から発せられた信号を受信できなくなった場合には、測位結果を無効なものとして処理する構成を備えている。このように、従来のＧＰＳ受信機では、建造物などによりＧＰＳ衛星からの信号が遮蔽され、所定数以上の衛星からの信号を受信できない場合には、測位結果を無効とすることで、ＧＰＳ受信機を利用したナビゲーションシステム等に影響を及ぼさないようにしている。
特開２００３−３４４０６６号公報 As an example of such a GPS receiver, Patent Document 1 discloses a GPS receiver having a configuration for continuously receiving signals from a plurality of GPS satellites and performing position positioning and velocity positioning as described above. Has been. Further, in order to perform position positioning and speed positioning using GPS, GPS signals from a predetermined number of satellites or more are required. For this reason, the GPS receiver described in Patent Document 1 has a configuration for processing a positioning result as invalid when the reception environment deteriorates and signals emitted from at least three GPS satellites cannot be received. ing. As described above, in the conventional GPS receiver, when signals from GPS satellites are shielded by a building or the like and signals from a predetermined number of satellites or more cannot be received, the GPS reception is performed by invalidating the positioning results. The navigation system using the machine is not affected.
JP 2003-344066 A

ここで、ＧＰＳにおける位置測位は、その瞬間の衛星との距離に基づいて行われるため、上記のように所定数以上のＧＰＳ衛星から信号が受信できていれば、測位を行うことが可能である。しかしながら、速度測位は、位置測位と位置測位の間の単位時間（例えば１秒間）におけるドップラーシフト量を基に行われる。そのため、前回測位時に測位に用いられていた衛星からの信号が受信できなくなった場合など、速度測位に使用される衛星の組み合わせが変化した場合に、ドップラーシフト量のバランスが崩れ、正しい速度測位が行えなくなってしまうことがある。しかしながら、上述のように、従来のＧＰＳ受信機においては、測位結果の有効性の判断基準として、所定数以上の衛星からの信号を受信できているか否かについては考慮しているものの、上述のように信号を受信している衛星の組み合わせの変化については考慮されていない。そのため、所定数以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信できているにもかかわらず、誤った速度測位結果となってしまうような場合には、この測位結果を無効と判断することができなかった。 Here, since positioning in GPS is performed based on the distance to the satellite at that moment, positioning can be performed if signals can be received from a predetermined number of GPS satellites or more as described above. . However, speed positioning is performed based on a Doppler shift amount in a unit time (for example, 1 second) between position positioning. Therefore, when the combination of satellites used for speed positioning changes, such as when the signal from the satellite used for positioning at the previous positioning cannot be received, the Doppler shift amount is lost and correct speed positioning is possible. You may not be able to do it. However, as described above, the conventional GPS receiver considers whether or not signals from a predetermined number of satellites or more can be received as a criterion for determining the effectiveness of the positioning result. Thus, changes in the combination of satellites receiving signals are not considered. For this reason, even if signals from a predetermined number or more of GPS satellites can be received, an erroneous speed positioning result may not be determined as invalid.

また、ＧＰＳ受信機を車両に搭載したカーナビゲーションシステムなどにおいては、上記のようなＧＰＳによる測位だけでなく、車速パルスやジャイロセンサを用いたＤＲ（dead reckoning）測位も用いられる。これにより、ＧＰＳにおける測位結果が無効である場合や、あまりにも不自然な場合には、ＤＲ測位の結果に基づいて最終的な測位結果が計算される構成となっている。しかしながら、ＧＰＳ受信機を備えた移動体の絶対位置を測定する場合や、カーナビゲーションシステムの起動時において、ジャイロセンサが有効に機能していない場合には、ＧＰＳ測位における方位が必ず必要となる。そのため、上述のようにＧＰＳ受信機から有効な測位結果として、誤差を多く含む測位結果が出力されてしまうと、それに基づいて誤った絶対方位が測定されてしまうことがある。また、ＧＰＳにおける測位は、ジャイロセンサの方位判断の学習や補正に用いられることもあるため、誤った測位結果によってジャイロセンサの機能にも影響を与えてしまうこともあった。 Further, in a car navigation system in which a GPS receiver is mounted on a vehicle, not only positioning by GPS as described above but also DR (dead reckoning) positioning using a vehicle speed pulse or a gyro sensor is used. Thereby, when the positioning result in GPS is invalid or too unnatural, the final positioning result is calculated based on the result of DR positioning. However, when measuring the absolute position of a mobile object equipped with a GPS receiver, or when the gyro sensor is not functioning effectively when the car navigation system is activated, the direction in GPS positioning is necessarily required. For this reason, if a positioning result including many errors is output as an effective positioning result from the GPS receiver as described above, an incorrect absolute orientation may be measured based on the positioning result. In addition, since positioning in GPS is sometimes used for learning and correction of azimuth determination of a gyro sensor, an erroneous positioning result may affect the function of the gyro sensor.

さらに、カルマンフィルタを備えるＧＰＳ受信機においては、位置測位の際に、速度測位の情報も取り込んで測位結果が算出される。そのため、上述のようにＧＰＳ受信機から有効な測位結果として誤った速度測位情報が出力されてしまうと、位置の測位結果にも影響を与え、測位精度全体を低下させてしまうといった問題もあった。 Furthermore, in a GPS receiver equipped with a Kalman filter, the positioning result is calculated by incorporating speed positioning information at the time of positioning. For this reason, if incorrect speed positioning information is output as a valid positioning result from the GPS receiver as described above, there is a problem that the positioning result is also affected and the overall positioning accuracy is lowered. .

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、異常な測位方位を検出し、該測位方位を無効とすることで、最終的な測位結果の精度を向上させることが可能な測位方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a positioning method capable of improving the accuracy of the final positioning result by detecting an abnormal positioning azimuth and invalidating the positioning azimuth. The purpose is to provide.

上記の課題を解決するため、本発明により複数の衛星から送信されるＧＰＳ（Global Positioning System）信号を用いて測位を行う測位方法であって、受信したＧＰＳ信号から、受信機の速度の大きさおよび方位を測位する速度測位ステップと、速度測位ステップによって得られた測位方位が所定の条件を満たす場合に、該測位方位を無効とする無効ステップと、を含む方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the present invention, there is provided a positioning method for performing positioning using GPS (Global Positioning System) signals transmitted from a plurality of satellites, and from the received GPS signals, the magnitude of the speed of the receiver. And a velocity positioning step for positioning the azimuth, and an invalid step for invalidating the positioning azimuth when the positioning azimuth obtained by the velocity positioning step satisfies a predetermined condition.

上記のように構成することにより、測位方位に異常があった場合には、当該測位方位を無効とすることで、最終的な測位結果の精度を向上させることができる。これにより、上記測位方法を採用するナビゲーションシステムなどにおいて、本当に有効な測位結果のみに基づいて処理を行うことが可能となる。 By configuring as described above, when there is an abnormality in the positioning direction, the accuracy of the final positioning result can be improved by invalidating the positioning direction. As a result, in a navigation system or the like that employs the above positioning method, it is possible to perform processing based only on a truly effective positioning result.

また、上記測位方法は、速度測位ステップにおける測位に使用されなくなった衛星があるか否かを検出する検出ステップを更に含む構成としても良い。そして、上記無効ステップにおける所定の条件は、検出ステップによって使用されなくなった衛星が検出され、該衛星の方位に対して、測位方位が直交している場合に満たされるものであっても良い。 The positioning method may further include a detection step of detecting whether there is a satellite that is no longer used for positioning in the speed positioning step. The predetermined condition in the invalid step may be satisfied when a satellite that is no longer used in the detection step is detected and the positioning azimuth is orthogonal to the azimuth of the satellite.

上記のように構成することにより、速度測位に使用されなくなった衛星があった場合には、速度測位による測位方位に異常があると予想して、該測位方位を無効とすることができる。また、測位方位が使用されなくなった衛星の方位に対して直交している場合に、測位方位に異常があると判断することで、実際に移動したことによって方位が変化したのか、または測位に使用された衛星の組み合わせが変化したことにより方位が変化したのかを判断することができる。 With the configuration described above, when there is a satellite that is no longer used for speed positioning, it is possible to invalidate the positioning direction by assuming that there is an abnormality in the positioning direction due to speed positioning. Also, if the positioning direction is orthogonal to the direction of the satellite that is no longer used, it is judged that the positioning direction is abnormal, so that the direction has changed due to actual movement, or is used for positioning It is possible to determine whether the direction has changed due to a change in the combination of satellites.

また、上記測位方法は、受信したＧＰＳ信号および測位方位に基づいて位置を測定する位置測位ステップを更に含み、位置測位ステップは、無効ステップにおいて、測位方位が無効であるとされた場合は、測位方位を位置の測定に使用しないよう構成しても良い。 The positioning method further includes a position positioning step for measuring the position based on the received GPS signal and the positioning direction, and the position positioning step is performed when the positioning direction is determined to be invalid in the invalid step. The azimuth may not be used for position measurement.

上記のように構成することにより、カルマンフィルタを用いて、速度測位結果を採用して位置測位が行われるような場合には、上記測位方位の有効／無効の判断結果に基づいて、速度測位の結果を位置測位の算出に採用するか否かを判断することで、より高精度の位置測位を行うことが可能となる。 By configuring as described above, in the case where position positioning is performed using the speed positioning result using the Kalman filter, the result of the speed positioning is based on the determination result of the positioning direction valid / invalid. By determining whether or not to be used for calculation of position positioning, it becomes possible to perform position measurement with higher accuracy.

上記無効ステップは、速度測位ステップにおける測位結果が有効である場合にのみ実行される、または測位方位が単位時間前に測位された方位に比べて変化した場合のみ実行されるよう構成しても良い。このように構成することにより、測位方位が無効か否かを判断する必要がある場合のみ、無効ステップを実施することができ、処理の負荷を軽減することができる。 The invalid step may be executed only when the positioning result in the speed positioning step is valid, or may be executed only when the positioning direction changes compared to the direction measured before unit time. . With this configuration, the invalid step can be performed only when it is necessary to determine whether or not the positioning direction is invalid, and the processing load can be reduced.

さらに、本発明により、上記いずれか測位方法を実施する測位装置、ならびに上記測位装置と、複数の衛星からＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートを行うダウンコンバータ部と、ダウンコンバータ部にてダウンコンバートされた信号に対して、測位装置と連携して信号処理を行う信号処理部と、を備えるＧＰＳ受信機が提供される。 Further, according to the present invention, the positioning device that performs any one of the above positioning methods, the positioning device, a down converter that receives GPS signals from a plurality of satellites, performs down conversion, and is down converted by the down converter. A GPS receiver is provided that includes a signal processing unit that performs signal processing on a received signal in cooperation with a positioning device.

本発明によれば、異常な測位方位を検出し、該測位方位を無効とすることで、最終的な測位結果の精度を向上させることが可能な測位方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positioning method capable of improving the accuracy of a final positioning result by detecting an abnormal positioning direction and invalidating the positioning direction.

以下、図面を参照して、本発明の測位方法および該測位方法を実施する測位装置を備えるＧＰＳ受信機の構成および作用について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of a GPS receiver including a positioning method of the present invention and a positioning device that implements the positioning method will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態のＧＰＳ受信機１００の構成を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機１００は、例えば車両に搭載された所謂カーナビや、簡易ナビゲーション装置であるＰＮＤ（Personal Navigation Device）、携帯電話等のモバイル端末等の種々の機器に採用可能である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver 100 according to an embodiment of the present invention. The GPS receiver 100 can be employed in various devices such as a so-called car navigation mounted on a vehicle, a PND (Personal Navigation Device) that is a simple navigation device, a mobile terminal such as a mobile phone, and the like.

ＧＰＳ受信機１００は大別して、ダウンコンバータ部１、受信信号処理部２、および測位演算制御部３で構成される。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートし、受信信号処理部２に渡す。受信信号処理部２は、ダウンコンバータ部１から信号を受け取ると、測位演算制御部３と連携して動作してＧＰＳ信号の捕捉、追尾、および測位の各処理を実行する。測位演算制御部３は、受信信号処理部２と連携して動作した結果得られたＧＰＳ測位結果を機器の制御チップに出力する測位装置である。なお、ここでいう「機器の制御チップ」とはＧＰＳ受信機１００を実装した機器に備えられるチップであり、ＧＰＳ受信機１００から受け取ったＧＰＳ測位結果を用いて所定の処理を実行する。例えば機器がカーナビである場合、この制御チップはカーナビ内部の各構成要素を統括的に制御するものであり、ＧＰＳ測位結果と自律航法結果に基づく最終的な測位結果の決定やマップマッチング等を実行してユーザにナビゲーション情報を提供する機能を実現する。 The GPS receiver 100 is roughly divided into a down converter unit 1, a received signal processing unit 2, and a positioning calculation control unit 3. The down-converter unit 1 receives the GPS signal, down-converts it, and passes it to the received signal processing unit 2. When the reception signal processing unit 2 receives a signal from the down converter unit 1, it operates in cooperation with the positioning calculation control unit 3 to execute GPS signal acquisition, tracking, and positioning processes. The positioning calculation control unit 3 is a positioning device that outputs a GPS positioning result obtained as a result of operating in cooperation with the received signal processing unit 2 to a control chip of the device. The “device control chip” here is a chip provided in a device on which the GPS receiver 100 is mounted, and executes predetermined processing using the GPS positioning result received from the GPS receiver 100. For example, when the device is a car navigation system, this control chip controls each component inside the car navigation system, and performs final positioning result determination and map matching based on the GPS positioning result and autonomous navigation result. Thus, a function for providing navigation information to the user is realized.

先ず、ダウンコンバータ部１について説明する。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ（radio frequency）入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、およびＡ／Ｄ変換部１９を有する。 First, the down converter unit 1 will be described. The down converter unit 1 includes a GPS antenna 10, an RF (radio frequency) input unit 11, a BPF (Band Pass Filter) 12 and 14, an LNA (Low Noise Amplifier) 13, a down converter 15, an AGC (Auto Gain Control) 16, a TCXO. (Temperature Compensated Crystal Oscillator) 17, frequency synthesizer 18, and A / D converter 19.

ＧＰＳアンテナ１０がＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信すると、その受信信号は、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力する。そして、この受信信号は、ＢＰＦ１２を通過して所定帯域に制限されて、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰され、ダウンコンバータ１５に入力する。 When the GPS antenna 10 receives a GPS signal transmitted from a GPS satellite, the received signal is input to the BPF 12 via the RF input unit 11. The received signal passes through the BPF 12 and is limited to a predetermined band. Noise outside the GPS band is attenuated through the LNA 13 and the BPF 14 which are low noise amplifiers, and is input to the down converter 15.

ＴＣＸＯ１７は、ダウンコンバータ１５に入力された受信信号の周波数よりも低い周波数を発振する局部発振器である。周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの出力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は、周波数シンセサイザー１８からの局部発振器信号を用いて、ＡＧＣ１６のコントロール下で、上記受信信号を安定動作や選択特性が改善される中間周波数、すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。 The TCXO 17 is a local oscillator that oscillates at a frequency lower than the frequency of the reception signal input to the down converter 15. The frequency synthesizer 18 generates a local oscillator signal based on the output from the TCXO 17 and outputs it to the down converter 15. The down converter 15 uses the local oscillator signal from the frequency synthesizer 18 to convert the received signal into an intermediate frequency, that is, an IF (Intermediate Frequency) signal under which the stable operation and selection characteristics are improved under the control of the AGC 16.

Ａ／Ｄ変換部１９は、ＩＦ信号をサンプリングして直交復調してＩ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分である。また、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」と略記する。Ａ／Ｄ変換部１９は、上記変換処理で得られたＩＱ信号を受信信号処理部２に出力する。 The A / D converter 19 samples the IF signal, performs quadrature demodulation, and converts it into an I (In-phase) signal and a Q (Quadra-phase) signal. The I signal is an in-phase component in quadrature demodulation. The Q signal is a component that is orthogonal to the I signal. Hereinafter, for convenience of explanation, the I signal and the Q signal are collectively abbreviated as “IQ signal”. The A / D converter 19 outputs the IQ signal obtained by the conversion process to the received signal processor 2.

受信信号処理部２は、複数のチャンネル２１およびＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２２を有する。Ａ／Ｄ変換部１９からのＩＱ信号は、複数のチャンネル２１に入力する。チャンネル２１の各々は１基のＧＰＳ衛星を補足・追尾するための構成を有する。各ＧＰＳ信号に対応するＩＱ信号はそれぞれ別個のチャンネル２１に入力し処理される。各チャンネル２１で並列に処理が実行されることにより、ＧＰＳ受信機１００は複数のＧＰＳ衛星を同時に補足・追尾することが可能となっている。 The received signal processing unit 2 includes a plurality of channels 21 and an NCO (Number Controlled Oscillator) 22. IQ signals from the A / D converter 19 are input to a plurality of channels 21. Each of the channels 21 has a configuration for capturing and tracking one GPS satellite. IQ signals corresponding to each GPS signal are input to separate channels 21 for processing. By executing the processing in parallel on each channel 21, the GPS receiver 100 can simultaneously capture and track a plurality of GPS satellites.

ＮＣＯ２２は、数値制御された周波数を発振する発振器である。ＮＣＯ２２には、周波数シンセサイザー１８から基準クロックが入力する。ＮＣＯ２２は、当該の基準クロックに基づいて、キャリアに関するＮＣＯ制御、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのリファレンスコード生成、コードに関するＮＣＯ制御を実行する。各チャンネル２１は、ＮＣＯ２２の出力に基づいて、入力したＩＱ信号に対して、ドップラー除去、少なくとも１つのコリレータによるコード相関検出、および積算処理を実行する。次いで、これらの処理が施された信号を測位演算制御部３に出力する。 The NCO 22 is an oscillator that oscillates a numerically controlled frequency. A reference clock is input from the frequency synthesizer 18 to the NCO 22. Based on the reference clock, the NCO 22 performs NCO control on the carrier, reference code generation of a PRN (Pseudo Random Noise) code, and NCO control on the code. Each channel 21 performs Doppler removal, code correlation detection by at least one correlator, and integration processing on the input IQ signal based on the output of the NCO 22. Next, the signal subjected to these processes is output to the positioning calculation control unit 3.

測位演算制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＴＣ（Real-Time Clock）３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、およびインターフェース３５を有する。ＣＰＵ３１は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックに基づいて動作し、測位演算制御部３全体の制御を統括して実行する。ＲＴＣ３２は、水晶発振器（不図示）によって動作する時計ＩＣ（Integrated Circuit）であり、例えば計時手段として機能する。ＲＯＭ３３には、例えば測位演算を行うためのプログラムやデータが格納されている。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３のプログラムをＲＡＭ３４に展開して測位演算処理を行う。ＣＰＵ３１は、例えば各チャンネル２１から信号を受け取ると、当該信号に関する測定値を算出する。 The positioning calculation control unit 3 includes a CPU 31, an RTC (Real-Time Clock) 32, a ROM 33, a RAM 34, and an interface 35. The CPU 31 operates based on the clock output from the frequency synthesizer 18 and performs overall control of the positioning calculation control unit 3. The RTC 32 is a timepiece IC (Integrated Circuit) operated by a crystal oscillator (not shown), and functions as, for example, a time measuring means. The ROM 33 stores programs and data for performing positioning calculations, for example. The CPU 31 expands the program in the ROM 33 to the RAM 34 and performs positioning calculation processing. For example, when the CPU 31 receives a signal from each channel 21, the CPU 31 calculates a measurement value related to the signal.

ここで、各チャンネル２１に入力される信号に基づいて所望の測定値を得る処理について説明する。ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なサーチ周波数のレンジは、主として、ドップラー効果による受信周波数の偏位と、ＴＣＸＯ１７のばらつき（個体差や経年変化）および変動（温度特性や電源変動）等の偏差によって決定される。先ず、ＣＰＵ３１が、衛星の軌道情報である航法メッセージ、前回測位位置および、現在時刻に基づいて当該信号のドップラー周波数とコード位相のサーチレンジを推定してそれらの設定値を生成し、ＮＣＯ２２に出力する。そして、各チャンネル２１において実行されるサーチ処理の制御を行う。 Here, a process for obtaining a desired measurement value based on a signal input to each channel 21 will be described. The range of the search frequency necessary for capturing the GPS signal is mainly due to deviations in the received frequency due to the Doppler effect and deviations such as variations (individual differences and aging) and variations (temperature characteristics and power supply variations) of the TCXO17. It is determined. First, the CPU 31 estimates the Doppler frequency and code phase search range of the signal based on the navigation message that is the satellite orbit information, the previous positioning position, and the current time, generates those set values, and outputs them to the NCO 22 To do. Then, the search process executed in each channel 21 is controlled.

また、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１でサーチされるＰＲＮコードをチャンネル２１毎に指定する。これにより、各チャンネル２１では、設定されたドップラー周波数に基づいたドップラー除去が行われ、設定された位相サーチレンジ内において指定されたＰＲＮコードのリファレンスコードと入力信号との相関ピークが検出される。次いで、積算処理が実行され、入力信号のレベルが所定の閾値を越えた場合に当該入力信号がＧＰＳ信号として捕捉される。なお、このときの積算時間を長く設定すればするほど捕捉感度が上昇する。この積算時間もＣＰＵ３１によって設定される。 Further, the CPU 31 designates the PRN code searched for in each channel 21 for each channel 21. Thereby, in each channel 21, Doppler removal based on the set Doppler frequency is performed, and a correlation peak between the reference code of the PRN code specified in the set phase search range and the input signal is detected. Next, integration processing is executed, and when the level of the input signal exceeds a predetermined threshold, the input signal is captured as a GPS signal. Note that the longer the integration time is set, the higher the capture sensitivity. This accumulated time is also set by the CPU 31.

各チャンネル２１では、更に、ＣＰＵ３１に含まれるトラッキングループフィルタ、およびＮＣＯ２２を介して捕捉されたＧＰＳ信号のキャリア、コードへのトラッキングエラーを補正し、ＧＰＳ信号の追尾を続行する。なお、ＧＰＳ信号の捕捉に失敗した場合には、通常、ＣＰＵ３１が、より広いサーチ周波数のレンジ、コード位相のレンジ、および、より高い感度を再設定してＮＣＯ２２に出力する。そして、ＮＣＯ２２の制御下でチャンネル２１において上述の処理が再試行される。 In each channel 21, the tracking error in the GPS signal carrier and code captured via the tracking loop filter included in the CPU 31 and the NCO 22 is corrected, and tracking of the GPS signal is continued. When acquisition of the GPS signal fails, the CPU 31 normally resets a wider search frequency range, code phase range, and higher sensitivity, and outputs the result to the NCO 22. Then, the above processing is retried in the channel 21 under the control of the NCO 22.

ＣＰＵ３１は、測位に必要な複数のＧＰＳ信号に含まれる航法メッセージを取得し、コード位相（疑似距離）、キャリア周波数（疑似距離レート）、キャリア位相（デルタスードレンジ）、ＳＮ比、ＧＰＳ受信機１００におけるＧＰＳタイムラグを算出する。そして、これらのＧＰＳ信号からの測定値およびデータに基づいて、位置測位および速度測位が行われ、位置、速度、および方位などが算出される。そして、算出された測位結果は、測位データとして、インターフェース３５を介して機器の制御チップに出力される。また、ＣＰＵ３１では、上記測位結果以外にも、衛星から送信されるＧＰＳ信号に含まれる衛星の軌道情報、および測位によって得られた位置情報に基づいて、ＧＰＳ受信機１００から見た、各ＧＰＳ衛星の仰角及び方位角が算出される。 The CPU 31 acquires a navigation message included in a plurality of GPS signals necessary for positioning, code phase (pseudo distance), carrier frequency (pseudo distance rate), carrier phase (delta pseudo range), SN ratio, GPS receiver 100. The GPS time lag at is calculated. And based on the measured value and data from these GPS signals, position positioning and speed positioning are performed, and a position, speed, direction, etc. are calculated. The calculated positioning result is output as positioning data to the control chip of the device via the interface 35. In addition to the above positioning results, the CPU 31 determines each GPS satellite as viewed from the GPS receiver 100 based on the satellite orbit information included in the GPS signal transmitted from the satellite and the position information obtained by the positioning. Are calculated.

次に、図２のフローチャートを参照して、ＧＰＳ受信機１００のＣＰＵ３１にて実行される方位無効処理について説明する。なお、以下の方位無効処理の説明では、ＧＰＳ受信機１００を搭載する移動体が、ある程度移動して位置測位結果および速度測位結果を複数回取得した状態であることを前提とする。 Next, the azimuth invalidation process executed by the CPU 31 of the GPS receiver 100 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description of the azimuth invalidation process, it is assumed that the moving body on which the GPS receiver 100 is mounted has moved to some extent and has acquired the position positioning result and the speed positioning result a plurality of times.

図２の方位無効処理は、ＧＰＳ受信機１００が起動中に、所定のタイミングで単位時間毎（例えば１秒毎）に行われる速度測位に続いて実行される。図２に示されるように、先ず、算出された速度測位の結果が有効であるか否かが判断される（Ｓ１）。この処理では、例えば、速度測位において用いられるＧＰＳ信号を補足できた衛星の数が所定数（例えば３つ）以下であった場合などに、該速度測位結果は無効であると判断される。そして、速度測位結果が有効であると判断された場合は（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ２の処理へ進む。一方、速度測位結果が無効であると判断された場合は（Ｓ１：Ｎｏ）、得られた速度測位結果を無効な測位データとして、インターフェース３５を介して機器の制御チップに出力する（Ｓ６）。 The azimuth invalidation process of FIG. 2 is executed following speed positioning performed at predetermined timings per unit time (for example, every second) while the GPS receiver 100 is activated. As shown in FIG. 2, first, it is determined whether or not the calculated speed positioning result is valid (S1). In this process, for example, when the number of satellites that can supplement GPS signals used in speed positioning is equal to or less than a predetermined number (for example, three), it is determined that the speed positioning result is invalid. When it is determined that the speed positioning result is valid (S1: Yes), the process proceeds to S2. On the other hand, when it is determined that the speed positioning result is invalid (S1: No), the obtained speed positioning result is output as invalid positioning data to the control chip of the device via the interface 35 (S6).

Ｓ２の処理では、今回の速度測位によって求められた方位が、単位時間前の速度測位によって求められた方位に対して変化したか否かが判断される。このとき、ＣＰＵ３１では、今回の速度測位によって求められた方位が、単位時間前の速度測位によって得られた方位に比べて、例えば３０度以上変化した場合に、「変化した」と判断する。このように、変化の判断基準に幅を持たせて、単位時間前の方位に比べて不自然に方位が変化した場合、すなわち方位が異常であると予想される場合のみを処理の対象とすることで、負荷の軽減を図ることができる。 In the process of S2, it is determined whether or not the direction obtained by the current speed measurement has changed with respect to the direction obtained by the speed measurement unit time before. At this time, the CPU 31 determines that the direction has been “changed” when the direction obtained by the current speed measurement has changed by, for example, 30 degrees or more compared to the direction obtained by the speed measurement a unit time ago. In this way, the range of judgment criteria for change is widened, and only when the azimuth changes unnaturally compared to the azimuth before unit time, that is, when the azimuth is expected to be abnormal, is processed. Thus, the load can be reduced.

そして、今回の速度測位によって求められた方位が、単位時間前の速度測位によって求められた方位から変化していると判断された場合は、Ｓ３の処理へ進む。一方、今回の速度測位によって求められた方位が、単位時間前の速度測位によって求められた方位から変化していないと判断された場合は（Ｓ２：Ｎｏ）、速度測位の結果を有効な測位データとして出力する（Ｓ７）。 If it is determined that the azimuth obtained by the current speed positioning has changed from the azimuth obtained by the speed positioning a unit time ago, the process proceeds to S3. On the other hand, when it is determined that the azimuth obtained by the speed positioning this time has not changed from the azimuth obtained by the speed positioning before unit time (S2: No), the result of the speed positioning is used as effective positioning data. (S7).

次いで、Ｓ３の処理では、単位時間前の速度測位で使用していた衛星の中で、今回の速度測位には使用されなくなった衛星があるか否かが判断される。この処理は、建物などによって遮蔽されたことにより、ＧＰＳ信号の追尾に失敗した衛星があるか否かを検出することによって行われる。そして、使用されなくなった衛星がある場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、Ｓ４の処理へ進む。一方、使用されなくなった衛星がない場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、速度測位の結果を有効な測位データとして出力する（Ｓ７）。 Next, in the process of S3, it is determined whether or not there is a satellite that is no longer used for the current speed positioning among the satellites used for the speed positioning before the unit time. This process is performed by detecting whether there is a satellite that has failed to track the GPS signal due to being shielded by a building or the like. If any satellite is no longer used (S3: Yes), the process proceeds to S4. On the other hand, if there is no satellite that is no longer used (S3: No), the result of velocity positioning is output as valid positioning data (S7).

次に、Ｓ４の処理では、速度測位によって求められた方位が、該速度測位には使用されなくなった衛星の方位と直交しているか否かが判断される。ここで、上述したように、ＧＰＳにおける速度測位は、各衛星からの信号におけるドップラーシフト量に基づいて行われる。そのため、ある衛星からの信号がＧＰＳ受信機１００にて受信不能になり、その衛星のドップラー情報が利用できなくなると、算出されるドップラーシフト量における当該衛星の方向成分に関する情報が欠けてしまう。そして、このような場合には、その結果として、速度測位で求められた方位が、使用されなくなった衛星の方位に対して直交を向くことになる。 Next, in the process of S4, it is determined whether or not the azimuth obtained by the velocity positioning is orthogonal to the azimuth of the satellite that is no longer used for the velocity positioning. Here, as described above, the speed positioning in the GPS is performed based on the Doppler shift amount in the signal from each satellite. Therefore, if a signal from a certain satellite becomes unreceivable by the GPS receiver 100 and the Doppler information of that satellite cannot be used, information on the direction component of the satellite in the calculated Doppler shift amount is lost. In such a case, as a result, the azimuth obtained by velocity positioning is orthogonal to the azimuth of the satellite that is no longer used.

そのため、この現象を利用して、Ｓ４の判断処理を行うことで、速度測位によって求められた方位が有効なものであるか否かを判断することができる。また、この場合の衛星の方位とは、前回の速度測位時に、使用されなくなった衛星から送信されたＧＰＳ信号に含まれる衛星の軌道情報と、位置測位によって得られた位置情報に基づいて、ＣＰＵ３１において算出されるＧＰＳ受信機１００から見た衛星の方位角である。さらに、この場合の直交であるか否かの判断においても、２０度〜３０度程度の幅を持たせるよう構成することが望ましい。 Therefore, using this phenomenon, it is possible to determine whether or not the azimuth obtained by the speed positioning is valid by performing the determination process of S4. Further, the direction of the satellite in this case is based on the orbit information of the satellite included in the GPS signal transmitted from the satellite that is no longer used at the time of the previous speed positioning, and the position information obtained by the position positioning. Is the azimuth angle of the satellite as viewed from the GPS receiver 100. Further, in this case, it is desirable to configure so as to have a width of about 20 to 30 degrees in determining whether or not they are orthogonal.

そして、Ｓ４の処理において、速度測位によって得られた方位が、該速度測位には使用されなくなった衛星の方位と直交していると判断された場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、速度測位における方位を無効な測位データとして出力する（Ｓ５）。一方、速度測位によって得られた方位が、該速度測位には使用されなくなった衛星の方位と直交していない場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、得られた速度測位結果を有効な測位データとして出力する（Ｓ７）。 In the process of S4, when it is determined that the azimuth obtained by the speed positioning is orthogonal to the azimuth of the satellite that is no longer used for the speed positioning (S4: Yes), the azimuth in the speed positioning is changed. Output as invalid positioning data (S5). On the other hand, when the azimuth obtained by speed positioning is not orthogonal to the azimuth of a satellite that is no longer used for speed positioning (S4: No), the obtained speed positioning result is output as valid positioning data. (S7).

上述のように、本実施形態のＧＰＳ受信機によれば、ＧＰＳ受信機１００、またはＧＰＳ受信機１００が備えられた移動体が実際に移動したことによって方位が変化したのか、または測位に使用された衛星の組み合わせが変化したことにより方位が変化したのかを判断し、異常である可能性が高い測位方位を無効として出力することができる。これにより、ＧＰＳ受信機１００を実装したカーナビ等の機器においては、有効な測位結果のみを用いて、絶対方位の測定や、ジャイロセンサの学習や補正などの処理を適切に行うことが可能となる。 As described above, according to the GPS receiver of the present embodiment, the direction has changed due to the actual movement of the GPS receiver 100 or the mobile body equipped with the GPS receiver 100, or is used for positioning. It is possible to determine whether the azimuth has changed due to a change in the combination of the satellites, and to output the positioning azimuth that is highly likely to be abnormal as invalid. Thereby, in a device such as a car navigation system equipped with the GPS receiver 100, it is possible to appropriately perform processing such as measurement of absolute azimuth and learning and correction of the gyro sensor using only effective positioning results. .

以上が本発明の実施形態であるが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、測位された方位の有効／無効の判断結果は、カーナビ等の機器の制御チップにのみ出力される構成となっているが、カルマンフィルタを用いて測位が行われる場合には、上記測位された方位の有効／無効の判断結果を用いて、速度測位の結果を位置測位の算出に採用するか否かを判断するよう構成しても良い。このように構成することで、位置測位についても精度をより向上させることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various ranges. For example, in the above-described embodiment, the determination result of whether the positioning is valid / invalid is output only to the control chip of a device such as a car navigation system, but when positioning is performed using a Kalman filter. May be configured to determine whether or not to adopt the result of velocity positioning for calculation of position positioning using the determination result of validity / invalidity of the above-mentioned positioning. By configuring in this way, it is possible to further improve the accuracy of position positioning.

本発明の実施の形態のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the GPS receiver of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態で実行される方位無効処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the azimuth | direction invalidation process performed in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ダウンコンバータ部
２受信信号処理部
３測位演算制御部
１００ＧＰＳ受信機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Down converter part 2 Received signal processing part 3 Positioning calculation control part 100 GPS receiver

Claims

複数の衛星から送信されるＧＰＳ（Global Positioning System）信号を用いて測位を行う測位方法であって、
受信したＧＰＳ信号から、受信機の速度の大きさおよび方位を測位する速度測位ステップと、
前記速度測位ステップによって得られた測位方位が所定の条件を満たす場合に、前記測位方位を無効とする無効ステップと、を含む方法。 A positioning method that performs positioning using GPS (Global Positioning System) signals transmitted from a plurality of satellites,
A speed positioning step for positioning the magnitude and direction of the speed of the receiver from the received GPS signal;
And a disabling step of invalidating the positioning azimuth when the positioning azimuth obtained by the speed positioning step satisfies a predetermined condition.

前記測位方法は、
前記速度測位ステップにおける測位に使用されなくなった衛星があるか否かを検出する検出ステップを更に含み、
前記検出ステップによって使用されなくなった衛星が検出され、該使用されなくなった衛星の方位に対して、前記測位方位が直交している場合に、前記所定の条件が満たされることを特徴とする請求項１に記載の方法。 The positioning method is:
A detection step of detecting whether there is a satellite that is no longer used for positioning in the velocity positioning step;
The predetermined condition is satisfied when a satellite that is no longer used in the detection step is detected and the positioning azimuth is orthogonal to the azimuth of the satellite that is no longer used. The method according to 1.

前記測位方法は、
受信したＧＰＳ信号、および前記測位方位に基づいて位置を測位する位置測位ステップを更に含み、
前記位置測位ステップは、前記無効ステップにおいて、前記測位方位が無効であるとされた場合は、前記測位方位を位置の測定に使用しないことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 The positioning method is:
A position positioning step of positioning a position based on the received GPS signal and the positioning direction;
3. The method according to claim 1, wherein the positioning step does not use the positioning azimuth for position measurement if the positioning azimuth is invalid in the invalidating step. 4.

前記無効ステップは、前記速度測位ステップにおける測位結果が有効である場合にのみ実行されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the invalidation step is executed only when a positioning result in the velocity positioning step is valid.

前記無効ステップは、更に、前記測位方位が前記速度測位ステップによって単位時間前に測位された方位に比べて変化した場合のみ実行されることを特徴とする請求項４に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the invalidation step is further executed only when the positioning azimuth is changed as compared with the azimuth measured unit time before by the speed positioning step.

請求項１から５のいずれかに記載の測位方法を実施する測位装置。 A positioning device that implements the positioning method according to claim 1.

請求項６に記載の測位装置と、
複数の衛星からＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートを行うダウンコンバータ部と、
前記ダウンコンバータ部にてダウンコンバートされた信号に対して、前記測位装置と連携して信号処理を行う信号処理部と、
を備えるＧＰＳ受信機。 A positioning device according to claim 6;
A down converter that receives GPS signals from a plurality of satellites and performs down conversion;
A signal processing unit that performs signal processing in cooperation with the positioning device for the signal down-converted by the down-converter unit,
A GPS receiver.